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

Таблица 3.2

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

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 U_ИСП = U_НОМ для слюдяных и стеклянных конденсаторов; для керамических и бумажных U_исп = (2...3)U_ном; для металлобумажных U_исп = (1,5...2)U_ном.

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:

R_ИЗ = U / I_УТ,

где I_ут - 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 т_с = R_изС. т_с - является основной характеристикой качества конденсатора на постоянном токе. Размерность [т_с ] = с (секунды). Для различных типов конденсаторов т_с 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:

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

Отсюда допустимое значение амплитуды U_а переменного напряжения на конденсаторе при заданной мощности Р_р:

где [U_а] = В, реактивная мощность [Р_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 (Р_а = I х R_из) 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

P_a/P_p = Ux|xsinδ / Ux|xcosδ = sinδ/cosδ = tgδ

Величину, обратную tgδ, называют добротностью конденсатора:

Q_c = 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 α_c представляет собой относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус

α_с = ∆С / ∆T x C₀,

где С₀ - емкость конденсатора при номинальной температуре.

Детальный анализ показал, что а_с = а_ε + а_s + а_d где а_ε - температурный коэффициент диэлектрической проницаемости; а_ε - температурный коэффициент изменения действующей площади обкладок; а_s - температурный коэффициент изменения толщины диэлектрика. Поскольку обычно а_ε << |а_s| + |а_d|, то условие температурной самокомпенсации а_s = а_d.

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

Таблица 3.5

Таблица 3.6

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

β_C = ∆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

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.