МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОНДЕНСАТОРОВ

Удельная емкость конденсатора - отношение емкости к объему или массе конденсатора. Этот параметр используется при массогабаритной оптимизации конструкции.

Номинальная емкость конденсатора - емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией. Номинальные емкости всех типов конденсаторов постоянной емкости стандартизированы и с точностью до множителя соответствуют рядам Е6 - Е192 (подробно рассмотрено во втором разделе).

Допустимое отклонение емкости от номинальной (допуск) характеризует точность задания емкости. Значения этих отклонений установлены ГОСТ 9661-73 в процентах для конденсаторов емкостью от 10 пФ и более и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью. Кодированные значения допусков приведены в табл. 3.1 и 3.2 соответственно.

Таблица 3.1

Допустимое Код Допустимое Код
отклонение, % лат. (рус.) отклонение, % лат. (рус.)
±0,001 Е - ±10 K (C)
±0,002 L - ±20 M (B)
±0,005 R - ±30 N (Ф)
±0,01 P - -10...+30 Q -
±0,02 U - -10...+50 T (Э)
±0,05 X - -10... + 100 Y (Ю)
±0,1 B (Ж) -20...+50 S (Б)
±0,25 C (У) -20...+80 Z (А)
±0,5 D (Д) + 100 - (Я)
±1 F (Р)
±2 G (Л)
±5 J (И)

Таблица 3.2

Отклонение, пФ Код
±0,1 B
±0,75 C
±0,5 D
±1 F

Номинальное рабочее напряжение (номинальное напряжение) -максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать в заданных условиях эксплуатации в течение гарантированного срока службы. Как правило, оно указывается на конденсаторе. Номинальные напряжения и их кодирование (в основном на малогабаритных конденсаторах) приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Uном, В  Код (лат.) Uном, В Код (лат.)
1,0 і 63 К
1,6 Р 80 1
2,5 М 100 N
3,2 А 1 25 Р
4,0 С 1 60 О
6,3 В 200 г
10 О 250 W
16 Е 315 X
20 Р 350 т
25 в 400 У
32 Н 450 и
40 в 500 V
50 3

Испытательное напряжение - максимальное напряжение, при котором конденсатор может находиться без пробоя небольшой промежуток времени (от единиц секунд до единиц минут). По отношению к номинальному испытательное напряжение UИСП = UНОМ для слюдяных и стеклянных конденсаторов; для керамических и бумажных Uисп = (2...3)Uном; для металлобумажных Uисп = (1,5...2)Uном.

Пробивное напряжение - минимальное напряжение, при котором происходит электрический пробой конденсатора при быстром испытании. Обычно превышает номинальное в 1,5 - 3 раза.

Сопротивление изоляции - сопротивление конденсатора постоянному току:

RИЗ = U / IУТ,

где Iут - ток утечки или проводимости. Наибольшим сопротивлением изоляции (десятки тысяч мегаом) обладают пленочные конденсаторы, наименьшим - электролитические оксидные.

Постоянная времени конденсатора - произведение сопротивления изоляции и емкости конденсатора тс = RизС. тс - является основной характеристикой качества конденсатора на постоянном токе. Размерность с ] = с (секунды). Для различных типов конденсаторов тс может составлять от нескольких минут до нескольких суток и характеризует время, в течение которого напряжение на конденсаторе уменьшается в е раз (или до 37% от начального значения).

Реактивная мощность конденсатора характеризует "нагрузочную" способность конденсатора на переменном токе:

Рр = U х I х sinφ; поскольку φ « 90°, то Рр = U х I = U2ωС .

Отсюда допустимое значение амплитуды Uа переменного напряжения на конденсаторе при заданной мощности Рр:

Формула расчета для допустимого значения амплитуды Uа переменного напряжения на конденсаторе при заданной мощности Рр

где [Uа] = В, реактивная мощность р] = Вар (реактивные вольтамперметры), [f] = МГц; [С] = мкФ.

Тангенс угла потерь (tgδ) характеризует потери энергии в конденсаторе при протекании переменного тока. Потери происходят в обкладках и диэлектрике. Основные потери приходятся на диэлектрик. Наличие потерь (Ра = I х Rиз) приводит к тому, что вектор полного тока отклоняется на угол δ относительно вектора емкостного тока. Тогда отношение мощности активных потерь к реактивной мощности можно записать как

Pa/Pp = Ux|xsinδ / Ux|xcosδ = sinδ/cosδ = tgδ

Величину, обратную tgδ, называют добротностью конденсатора:

Qc = 1 / tgδ.

Современные конденсаторы (кроме электролитических) имеют очень малые потери tgδ < 0,01...0,001.

Стабильность параметров конденсаторов. Электрические свойства конденсатора и срок службы зависят от условий эксплуатации, воздействия тепла, влажности, радиации, вибраций, ударов, а также времени.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует обратимые изменения емкости конденсатора с изменением температуры. ТКЕ или αc представляет собой относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус

αс = ∆С / ∆T x C0,

где С0 - емкость конденсатора при номинальной температуре.

Детальный анализ показал, что ас = аε + аs + аd где аε - температурный коэффициент диэлектрической проницаемости; аε - температурный коэффициент изменения действующей площади обкладок; аs - температурный коэффициент изменения толщины диэлектрика. Поскольку обычно аε << |аs| + |аd|, то условие температурной самокомпенсации аs = аd.

Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от температурной стабильности разделяются на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ

В качестве "базовой" температуры берут 20°С. Группы ТКЕ для слюдяных конденсаторов приведены в табл. 3.4, керамических с нормированным ТКЕ - в табл. 3.5, керамических (низкочастотных) с ненормированным ТКЕ - в табл. 3.6.

Таблица 3.4

Группа А Б В Г
ТКЕ, %/°С Не нормирован ±0,02 ±0,01 ±0,005

Таблица 3.5

Группа ТКЕ, 10-6/°С Буквенный код
П100 + 100 А
П60 +60 в
П33 +33 N
МПО 0 С
М33 -33 Н
М47 -47 М
М75 -75 1
М150 -150 Р
М220 -220 К
М330 -330 в
М470 -470 Т
М750 -750 и
М1500 -1500 V
М2200 -2200 к
М3300 -3300 У

Таблица 3.6

Группа Н10 Н20 Н30 Н50 Н70 Н90
Допуск на изменение емкости, % в интервале температур - 60...+ 85 °С ±10 ±20 ±30 ±50 ±70 ±90
Буквенный код В D О X Е Р

Необратимые изменения емкости конденсатора под действием температуры характеризуются коэффициентом температурной нестабильности емкости (КТНЕ):

βC = ∆С / C

С повышением температуры уменьшаются также электрическая прочность конденсатора и срок его службы.

При понижении атмосферного давления происходят уменьшение электрической прочности, изменение емкости вследствие механической деформации, нарушение герметизации.

При поглощении влаги диэлектриком увеличивается емкость и уменьшается сопротивление изоляции.

Маркировка конденсаторов. Полная маркировка конденсаторов содержит: обозначение типа конденсатора, номинальные емкость и напряжение, допустимое отклонение емкости от номинальной (в процентах), группу ТКЕ, месяц и год выпуска. Маркировка может быть буквенно-цифровая или цветовая.

Конденсаторы постоянной емкости маркируются буквой К. Цифровой код обозначения типов конденсаторов (в зависимости от диэлектрика) приведен в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Группа Код Группа Код
Керамические

Uн<1600 В

Uн>1600 В

 

10

15

Бумажные (Uн < 2 кВ)

Бумажные

фольговые

Бумажные металлизированные

40

41

42

Оксидно-электрические, алюминиевые 50

Стеклянные

Стеклокерамические

Тонкоплёночные

21

22

26

Оксидно-электролитические

Объёмно-пористые

Оксидно-полупроводниковые

Оксидные неполярные

51

52

53

58

Слюдяные малой мощности

Слюдяные большой мощности

31

 

32

Воздушные

Вакуумные

Полистирольные

60

61

71

Полиэтилентереф-талатные 73 Фторопластовые

Комбинированные

Лакопленочные

72

75

76

Поликарбонатные

Полипропиленовые

77

78

Встречаются также старые обозначения постоянных конденсаторов: КД - конденсатор дисковый; КТ - конденсатор трубчатый; КН - конденсатор нелинейный; ФТ - фторопластовый термостойкий.

Подстроечные конденсаторы обозначаются сочетанием букв КТ. Цифровой код имеют: вакуумные - 1, с воздушным диэлектриком - 2, с газообразным - 3, с твердым - 4.

Конденсаторы переменной емкости имеют буквенную маркировку КП (тип диэлектрика кодируется так же, как и для подстроечных конденсаторов).

Для нелинейных конденсаторов используют обозначение КН. Следующая цифра кода 1 соответствует варикондам, цифра 2 - термоконденсаторам.

Сочетанием букв КС маркируются конденсаторные сборки. Кодированное обозначение номинальных емкостей состоит из трех или четырех знаков.

Емкость от 0 до 999 пФ выражают в пикофарадах и обозначают буквой "р", например, емкость 10 пФ маркируют как 10 р.

Емкость от 1000 пФ до 999999 пФ выражают в нанофарадах и обозначают буквой "n". Например, емкость 0,022 мкФ - 22 n.

Емкость от 1 мкФ до 999 мкФ выражают в микрофарадах и обозначают буквой "μ". Например, 10 мкФ - 10μ.

Емкость от 1000 до 999999 мкФ выражают в миллифарадах и обозначают буквой "m". Например, 2000 мкФ - 2 m.

Емкость от 1 Ф и более обозначают в фарадах буквой "F".

В случае необходимости буква кода ставится на место запятой десятичной дроби, например, 5,6 пФ - 5р6.

Маркировка емкости конденсаторов отечественного производства более ранних выпусков осуществлялась следующим образом: емкость менее 100 пФ указывалась в пикофарадах буквой П; для интервала 100 пФ £ С < 0,1 мкФ емкость указывалась в нанофарадах буквой Н и для С ³ 0,1 мкФ в микрофарадах - буквой М.