Конденсатор
- это элемент
электрической цепи, состоящий из проводящих электродов(обкладок),
разделённых диэлектриком и предназначенный для использования
его ёмкости. Ёмкость конденсатора - есть отношение заряда конденсатора
к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору. В
качестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганические
материалы, в том числе оксидные плёнки некоторых металлов. При
приложении к конденсатору постоянного напряжения происходит его заряд; при
этом затрачивается определённая работа, выражаемая в джоулях.
Классификация конденсаторов. В зависимости от назначения конденсаторы
разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.
Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы,
используемые в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно
к ней относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы,
к которым не предъявляются особые требования.
Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные,
импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.
В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного
и навесного монтажа, а также в составе микромодулей и микросхем или
для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть
жёсткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения
или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в виде проходных шпилек,
опорных винтов и т. п. По характеру защиты от внешних
воздействий конденсаторы выполняются: незащищёнными,
защищёнными, неизолированными, изолированными, уплотнёнными и
герметизированными. Незащищённые конденсаторы допускают
эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в
составе герметизированной аппаратуры. Защищённые конденсаторы
допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.
Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без него) не допускают
касаний своим корпусом шасси аппаратуры. Изолированные конденсаторы
имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие и допускают касания
корпусом шасси аппаратуры. Уплотнённые конденсаторы имеют уплотнённую
органическими материалами конструкцию корпуса.
Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который
исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством.
Герметизация производится с помощью керамических и металлических
корпусов или стеклянных колб.
По виду диэлектрика все
конденсаторы можно разделить на группы: с органическим,
неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком.
Конденсаторы с органическим диэлектриком. Эти конденсаторы
изготовляют намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги,
плёнок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами.
По назначению конденсаторы можно разделить на : низкочастотные и высокочастотные.
К низкочастотным плёночным
относятся конденсаторы на основе полярных и слабополярных
плёнок (бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные,
лакоплёночные, поликарбонатные и полипропиленовые). Они способны
работать на частотах до 104-105Гц при существенном снижении амплитуды
переменной составляющей напряжения с увеличением частоты.
БУМАЖНЫЕ
МЕТАЛЛОБУМАЖНЫЕ
К высокочастотным плёночным относятся конденсаторы на основе
неполярных плёнок (полистирольные и фторопластовые).
Они допускают работу на частотах до 105-107Гц.
Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок, контактного
узла и от ёмкости. К этой группе относят некоторые типы конденсаторов
на основе слабополярной полипропиленовой плёнки.
Полистирольные
Фторопластовые Высоковольтные конденсаторы можно
разделить на высоковольтные
постоянного напряжения и
импульсные. В качестве диэлектрика высоковольтных
конденсаторов постоянного
напряжения используют:
бумагу, полистирол, политетрафторэтилен, полиэтилентерефталат
и сочетание бумаги и синтетических плёнок.
Транзисторы высоковольтные, импульсные делают на основе бумажного
и комбинированного диэлектриков.
Основное требование к высоковольтным конденсаторам - это
высокая электрическая прочность изоляции.
Импульсные конденсаторы наряду с высокой электрической
прочностью и сравнительно большими ёмкостями должны допускать быстрые
разряды. Импульсные Дозиметрические
конденсаторы работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок,
поэтому они должны обладать малым саморазрядом, большим сопротивлением
изоляции, а следовательно и большой постоянной времени.
Фторопластовые Помехоподавляющие
конденсаторы предназначены для ослабления электромагнитных
помех в широком диапазоне частот. Они имеют малую индуктивность,
в результате чего повышается резонансная и полоса подавляемых
частот. Эти конденсаторы делают бумажные, комбинированные и плёночные. Конденсаторы с
неорганическим диэлектриком. Конденсаторы с
неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные,
высоковольтные и помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них
используется керамика, стекло, стекло эмаль, стеклокерамика,
слюда. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя
металла, нанесённого на диэлектрик путём
непосредственной его металлизации, или в виде тонкой фольги.
Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низкочастотные
и высокочастотные конденсаторы.
По назначению они подразделяются на три типа: Тип
1- конденсаторы, предназначенные для использования в
резонансных контурах, где малые потери и высокая
стабильность ёмкости имеют существенное
значение. Тип 2- конденсаторы, предназначенные для
использования в цепях фильтров, блокировки и
развязки или в других цепях, где малые потери и высокая стабильность
ёмкости не имеют существенного значения. Тип 3-керамические
конденсаторы с барьерным слоем, предназначенные для работы
в тех же цепях, что и второго типа, но имеющие меньшее значение сопротивления
изоляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь,
что ограничивает область применения низкими частотами. Слюдяные и стеклоэмалевые
конденсаторы относятся к конденсаторам первого типа, стеклокерамические
могут быть первого и второго типов, керамические - всех типов Высоковольтные
конденсаторы большой и малой реактивной мощности. По назначению они
могут быть 1 и 2 типов и так же, как низковольтные, они разделяются
на высокочастотные и низкочастотные. Основным параметром является
удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большой диэлектрической
проницаемостью. Для увеличения реактивной мощности выбирают керамику
с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитывают
на возможность прохождения больших токов. Высоковольтные слюдяные
конденсаторы делают фольговыми, т. к. они предназначены для работы при
повышенных токовых нагрузках.
Помехоподавляющие конденсаторы разделяются
на опорные и проходные, их
основное
назначение-подавление индустриальных и высокочастотных помех, создаваемых
промышленными и бытовыми приборами, т. е. они являются фильтрами
нижних частот. Опорные конденсаторы
- это конденсаторы, одним из выводов которых является
опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.
Проходные конденсаторы делают коаксиальными - один из, выводов
которых представляет собой тонко несущий стержень,
по которому протекает полный ток внешней цепи и не
коаксиальными - через выводы которых протекает полный ток внешней
цепи. Конденсаторы с оксидным
диэлектриком. В качестве диэлектрика в них,
используется оксидный слой, образуемый электрохимическим
путём на аноде - металлической обкладке из некоторых металлов.
В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют
на алюминиевые, танталовые и ниобиевые. Конденсаторы группы общего назначения
имеют униполярную проводимость, их эксплуатация
возможна только при положительном потенциале на аноде.
Неполярные конденсаторы
могут включены в цепь постоянного и пульсирующего
тока без учёта полярности, а также допускать смену полярности в
процессе эксплуатации.
Высокочастотные конденсаторы широко применяются в источниках
вторичного питания, в качестве накопительных и
фильтрующих эл.,они работают в диапазоне частот
пульсирующего тока от десятков до сотен Кгц.
Импульсные конденсаторы
используются в цепях с относительно длительным зарядом
и быстрым разрядом.
Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в
которых ёмкость включается только на момент пуска
двигателя.
Система условных обозначений и маркировка
конденсаторов.
Условное обозначение
конденсаторов может быть сокращённым или полным.В соответствии
с действующей системой сокращённое условное обозначение состоит
из букв и цифр. Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающее подкласс конденсатора: - К - постоянной ёмкости
- КТ - подстроечные
- КП - переменной ёмкости
Второй элемент - обозначение группы конденсатора в зависимости от
материала диэлектрика в соответствии с таблицей 3.
Таблица 3. Условное
обозначение конденсаторов в зависимости от материала диэл. Подкласс конденсаторов | Группа конденсаторов | обозначение | конденасторы постоянной
емкости | Керамические
на номинальное напряжение ниже 1600в | 10 | керамические на номинальное напряжение
выше 1600в | 15 | стеклянные | 21 | стеклокерамические | 22 | тонкопленочные | 26 | слюдяные малой мощности | 31 | Слюдяные большой мощности | 32 | Бумажные на номинальное напряжение 2кВ,
фольговые | 40 | Бумажные на номинальное напряжение 2кВ и
выше, фольговые | 41 | Бумажные меттализированые | 42 | Оксидно-электролитические аллюминиевые | 50 | Оксидно-электролитические танталовые,
ниобиевые и проч. | 51 | Объемно-пористые | 52 | Оксидно-полупроводниковые | 53 | С воздушным диэлектриком | 60 | Вакуумные | 61 | Политсирольные | 71(70) | Фторопластовые | 72 | Полиэтилентерефталатные | 73(74) | Комбинированные | 75 | Лакоппленочные | 76 | Поликарбонатные | 77 | Полипропиленовые | 78 | Подстроечные конденсаторы | Вакуумные | 1 | С воздушным диэлектриком | 2 | С твердым диэлектриком | 4 | Конденсаторы переменной емкости | Вакуумные | 1 | С воздушным диэлектриком | 2 | С газообразным диэлектриком | 3 | С твердым диэлектриком | 4 |
Третий эл. - пишется
через дефис и обозначает регистрационный номер конкретного
типа конденсатора. В состав третьего эл. может входить также буквенное
обозначение. - КД - конденсаторы дисковые
- КМ - керамические монолитные
- КЛС -
керамические литые секционные
- КСО - конденсаторы слюдяные опрессованные
- СГМ - слюдяные герметизированные малогабаритные
- КБГИ - конденсаторы бумажные герметизированные изолированные
- МБГЧ - металлобумажные герметизированные частотные
- КЭГ - конденсаторы электролитические герметизированные
- ЭТО - электролитические танталовые объёмно-пористые
- КПК - конденсаторы подстроечные керамические
Параметры и характеристики, входящие в
полное условное обозначение, указываются в следующей
последовательности: Обозначение конструктивного исполнения Номинальное
напряжение Номинальная ёмкость Допускаемое
отклонение ёмкости Группа и класс по t стабильности ёмкости Номинальная
реактивная мощность Другие, необходимые дополнительные
характеристики.
Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов.
Номинальная ёмкость и допускаемое отклонение ёмкости.
Номинальная ёмкость - ёмкость, значение которой обозначено
на конденсаторе или указано в
нормативно-технической документации и является исходным
для отчёта допускаемого отклонения. Номинальные
напряжение и ток. Номинальное напряжение - значение
напряжения, обозначенное на
конденсаторе или указанное в
НТД, при котором он может работать в заданных условиях
в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Амплитуда
переменного напряжения не должна превышать значения напряжения, расчитанного
исходя из допустимой реактивной мощности. Тангенс угла
потерь. Тангенс угла потерь хар-ет потери энергии в
конденсаторе и определяется
отношением активной мощности
к реактивной при синусоидальном напряжении определённой
частоты. Сопротивление изоляции, ток утечки.
Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току
опр. Напряжения называется сопротивлением
изоляции конденсатора. Сопротивление изоляции хар-ет
кач-во изготовления kd и зависит от типа диэлектрика. Для kd,
допускающих касание своим корпусом шасси и токоведущих шин,
вводится понятие сопротвление изоляции между
корпусом и соединёнными вместе выводами.
Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном
напряжении на его обкладках в установившемся режиме,
называют током утечки. Температурный коэффициент ёмкости(ТКЕ).
Величина, применяемая для хар-ки kd с линейной зависимостью ёмкости
от температуры и равная относительному
изменению ёмкости при изменении температуры
окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным
коэффициентом ёмкости. Диэлектрическая абсорбция конденсаторов.
Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике,
приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной
разрядки конденсатора, называется диэлектрической абсорбцией.
Полное сопротивление конденсатора. Резонансная частота.
Под полным сопротивлением конденсатора понимают сопротивление конденсатора
переменному синусоидальному току определённой частоты, обусловленное
наличием у реального конденсатора наряду с ёмкостью также активного
сопротивления и индуктивности. Значения активного сопротивления и индуктивности
зависят от характеристик используемых материалов и конструктивного
исполнения конденсатора. Реактивная мощность.
Понятие реактивной мощности введено для высокочастотных и
особенно высоковольтных конденсаторов и
используется для установления допустимых электрических
режимов эксплуатации. При этом в области низких частот ограничения
определяются допустимой амплитудой напряжения переменного тока, а
на высоких частотах - допустимой реактивной мощностью конденсатора.
Таким образом, реактивная мощность
характеризует нагрузочную способность конденсатора при
наличии на нём больших напряжений высокой частоты.
Вносимое затухание и сопротивление связи. Вносимое
затухание и сопротивление связи - это величины, хар-щие способность
помехоподавляющих конденсаторов и фильтров подавлять помехи переменного
тока заданной частоты. Вносимое затухание и сопротивление связи зависят
от частоты переменного тока, ёмкости, индуктивности, добротности и конструкции
конденсаторов и фильтров, а также от выходного сопротивления генератора
и сопротивления нагрузки. Специфические электрические параметры и
характеристики подстроечных и вакуумных конденсаторов.
Подстроечные и переменные конденсаторы наряду с основными
параметрами, имеют дополнительные, учитывающие
особенности их функционального назначения и конструктивное
исполнение. Вместо параметра номинальная ёмкость
используются параметры максимальная и минимальная
ёмкости. Это максимальное и минимальное значение ёмкости конденсатора,
которое может быть получено перемещением его подвижной системы.
Момент вращения - минимальный момент, необходимый для
непрерывного перемещения подвижной системы конденсатора.
Цикл перестройки ёмкости - перестройка ёмкости от минимальной
до максимальной и обратно.
Износоустойчивость - это способность конденсатора сохранять
свои параметры(противостоять изнашиванию) при
многократных сращениях подвижной системы.
Электрическая прочность - способность конденсаторов
выдерживать определённое время(до нескольких минут)
приложенное к нему напряжение выше номинального без
изменения его эксплуатационных характеристик и пробоя диэлектрика. Применение
и эксплуатация конденсаторов.
Эксплуатационные факторы и их
воздействие на конденсаторы. Эксплуатационная надёжность
конденсаторов в аппаратуре во многом определяется
воздействием комплекса факторов, которые по своей природе можно
разделить на следующие группы:
1. электрические нагрузки. 1.
климатические нагрузки. 1. механические нагрузки. 1.
радиационное воздействие. Под воздействием указанных факторов
происходит изменение параметров
конденсаторов. В зависимости
от вида и длительности нагрузки, уходы параметров
складываются из обратимого (временного) и необратимого изменения.
Обратимые изменения это когда после снятия нагрузки параметры конденсаторов
принимают значения, близкие к начальным параметрам.
Климатические нагрузки. Температура и влажность окружающей среды
важнейшими факторами, влияющими на надежность,
долговечность и сохраняем ость конденсаторов. Длительное воздействие,
повышенной температуры вызывает старение диэлектрика, в результате
чего параметры конденсаторов претерпевают необратимые изменения. Тепловое
воздействие на конденсатор может быть, как периодически изменяющимся.
Наряду с внешней t на конденсаторы в составе аппаратуры может дополнительно
воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися
при работе аппаратуры изделиями. С ростом t окружающей среды напряжения
на конденсаторы должно снижаться. В условиях
повышенной влажности на электрические характеристики конденсаторов
влияет как плёнка воды, образующаяся на поверхности, так и внутреннего
поглощения влаги диэлектриком. Длительное воздействие повышенной
влажности наиболее сильно сказывается на изменении параметров негерметизированных
конденсаторов. Проникновение влаги внутрь конденсатора снижает
сопротивление конденсатора и электрическая прочность. Влага вызывает
коррозию металлических деталей и контактной арматуры конденсаторов,
облегчает развитие различных плесневых грибков.
Механические нагрузки. При эксплуатации и
транспортировании аппаратуры конденсаторы подвергаются
воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, одиночным
и многократным ударам, линейному ускорению, акустическим нагрузкам.
Наиболее опасными являются вибрационные и ударные нагрузки.
Воздействием механических нагрузок, превышающих допустимые нормы,
может вызвать обрывы выводов и внутренних
соединений, увеличения тока утечки, появление трещин в
корпусах и изоляторах, снижение электрической прочности, изменение
установленной ёмкости у построечных конденсаторов.
Радиационные воздействия. Воздействие, ионизирующих излучений
может, как непосредственно вызывать изменение
электрических и эксплуатационных характеристики конденсаторов, так
и способствовать ускоренному старению конструкционных материалов
при
var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont');
if (container) {
var parent = container.parentElement;
if (parent) {
const wrapper = document.createElement('div');
wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper');
parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling);
}
}
|