Допустимое отклонение емкости конденсатора

Маркировка конденсаторов

Правила маркировки конденсаторов постоянной ёмкости

При сборке самодельных электронных схем поневоле сталкиваешься с подбором необходимых конденсаторов.

Притом, для сборки устройства можно использовать конденсаторы уже бывшие в употреблении и поработавшие какое-то время в радиоэлектронной аппаратуре.

Естественно, перед вторичным использованием необходимо проверить конденсаторы, особенно электролитические, которые сильнее подвержены старению.

При подборе конденсаторов постоянной ёмкости необходимо разбираться в маркировке этих радиоэлементов, иначе при ошибке собранное устройство либо откажется работать правильно, либо вообще не заработает. Встаёт вопрос, как прочитать маркировку конденсатора?

У конденсатора существует несколько важных параметров, которые стоит учитывать при их использовании.

Первое, это номинальная ёмкость конденсатора. Измеряется в долях Фарады.

Второе – допуск. Или по-другому допустимое отклонение номинальной ёмкости от указанной. Этот параметр редко учитывается, так как в бытовой радиоаппаратуре используются радиоэлементы с допуском до ±20%, а иногда и более. Всё зависит от назначения устройства и особенностей конкретного прибора. На принципиальных схемах этот параметр, как правило, не указывается.

Третье, что указывается в маркировке, это допустимое рабочее напряжение. Это очень важный параметр, на него следует обращать внимание, если конденсатор будет эксплуатироваться в высоковольтных цепях.

Итак, разберёмся в том, как маркируют конденсаторы.

Одни из самых ходовых конденсаторов, которые можно использовать – это конденсаторы постоянной ёмкости K73 – 17, К73 – 44, К78 – 2, керамические КМ-5, КМ-6 и им подобные. Также в радиоэлектронной аппаратуре импортного производства используются аналоги этих конденсаторов. Их маркировка отличается от отечественной.

Конденсаторы отечественного производства К73-17 представляют собой плёночные полиэтилентерефталатные защищённые конденсаторы. На корпусе данных конденсаторов маркировка наноситься буквенно-числовым индексом, например 100nJ, 330nK, 220nM, 39nJ, 2n2M.


Конденсаторы серии К73 и их маркировка

Правила маркировки.

Ёмкости от 100 пФ и до 0,1 мкФ маркируют в нанофарадах, указывая букву H или n.

Обозначение 100n – это значение номинальной ёмкости. Для 100n – 100 нанофарад (нФ) — 0,1 микрофарад (мкФ). Таким образом, конденсатор с индексом 100n имеет ёмкость 0,1мкФ. Для других обозначений аналогично. К примеру:
330n – 0,33 мкФ, 10n – 0,01 мкФ. Для 2n2 – 0,0022 мкФ или 2200 пикофарад (2200 пФ).

Можно встретить маркировку вида 47HC. Данная запись соответствует 47nK и составляет 47 нанофарад или 0,047 мкФ. Аналогично 22НС – 0,022 мкФ.

Для того чтобы легко определить ёмкость, необходимо знать обозначения основных дольных единиц – милли, микро, нано, пико и их числовые значения. Подробнее об этом читайте здесь.

Также в маркировке конденсаторов К73 встречаются такие обозначения, как M47C, M10C.
Здесь, буква М условно означает микрофарад. Значение 47 стоит после М, т.е номинальная ёмкость является дольной частью микрофарады, т.е 0,47 мкФ. Для M10C — 0,1 мкФ. Получается, что конденсаторы с маркировкой M10С и 100nJ обладают одинаковой ёмкостью. Различия лишь в записи.

Таким образом, ёмкость от 0,1 мкФ и выше указывается с буквой M, m вместо десятичной запятой, незначащий ноль опускается.

Номинальную ёмкость отечественных конденсаторов до 100 пФ обозначают в пикофарадах, ставя букву П или p после числа. Если ёмкость менее 10 пФ, то ставиться буква R и две цифры. Например, 1R5 = 1,5 пФ.

На керамических конденсаторах (типа КМ5, КМ6), которые имеют малые размеры, обычно указывается только числовой код. Вот, взгляните на фото.


Керамические конденсаторы с нанесённой маркировкой ёмкости числовым кодом

Например, числовая маркировка 224 соответствует значению 220000 пикофарад, или 220 нанофарад и 0,22 мкФ. В данном случае 22 это числовое значение величины номинала. Цифра 4 указывает на количество нулей. Получившееся число является значением ёмкости в пикофарадах. Запись 221 означает 220 пФ, а запись 220 – 22 пФ. Если же в маркировке используется код из четырёх цифр, то первые три цифры – числовое значение величины номинала, а последняя, четвёртая – количество нулей. Так при 4722, ёмкость равна 47200 пФ – 47,2 нФ. Думаю, с этим разобрались.

Допускаемое отклонение ёмкости маркируется либо числом в процентах (±5%, 10%, 20%), либо латинской буквой. Иногда можно встретить старое обозначение допуска, закодированного русской буквой. Допустимое отклонение ёмкости аналогично допуску по величине сопротивления у резисторов.

Буквенный код отклонения ёмкости (допуск).

Так, если конденсатор со следующей маркировкой – M47C, то его ёмкость равна 0,047 мкФ, а допуск составляет ±10% (по старой маркировке русской буквой). Встретить конденсатор с допуском ±0,25% (по маркировке латинской буквой) в бытовой аппаратуре довольно сложно, поэтому и выбрано значение с большей погрешностью.

В основном в бытовой аппаратуре широко применяются конденсаторы с допуском H, M, J, K. Буква, обозначающая допуск указывается после значения номинальной ёмкости, вот так 22nK, 220nM, 470nJ.

Таблица для расшифровки условного буквенного кода допустимого отклонения ёмкости.

Допуск в % Буквенное обозначение
лат. рус.
± 0,05p A
± 0,1p B Ж
± 0,25p C У
± 0,5p D Д
± 1,0 F Р
± 2,0 G Л
± 2,5 H
± 5,0 J И
± 10 K С
± 15 L
± 20 M В
± 30 N Ф
-0. +100 P
-10. +30 Q
± 22 S
-0. +50 T
-0. +75 U Э
-10. +100 W Ю
-20. +5 Y Б
-20. +80 Z А

Маркировка конденсаторов по рабочему напряжению.

Немаловажным параметром конденсатора также является допустимое рабочее напряжение. Его стоит учитывать при сборке самодельной электроники и ремонте бытовой радиоаппаратуры. Так, например, при ремонте компактных люминесцентных ламп необходимо подбирать конденсатор на соответствующее напряжение при замене вышедших из строя. Не лишним будет брать конденсатор с запасом по рабочему напряжению.

Обычно, значение допустимого рабочего напряжения указывается после номинальной ёмкости и допуска. Обозначается в вольтах с буквы В (старая маркировка), и V (новая). Например, так: 250В, 400В, 1600V, 200V. В некоторых случаях, буква V опускается.

Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.

Номинальное рабочее напряжение, B Буквенный код
1,0 I
1,6 R
2,5 M
3,2 A
4,0 C
6,3 B
10 D
16 E
20 F
25 G
32 H
40 S
50 J
63 K
80 L
100 N
125 P
160 Q
200 Z
250 W
315 X
350 T
400 Y
450 U
500 V

Таким образом, мы узнали, как определить ёмкость конденсатора по маркировке, а также по ходу дела познакомились с его основными параметрами.

Маркировка импортных конденсаторов отличается, но во многом соответствует изложенной.

Источник

ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

Код новый (старый)

Параметрами конденсаторов являются номинальная емкость, номинальное напряжение. Тангенс угла потерь (tg б) характеризует активные потери энергии в конденсаторе. Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью конденсатора.

Сопротивление изоляции и ток утечки характеризуют качество диэлектрика. Наиболее высокое сопротивление изоляции имеют фторопластовые, полистирольные и полипропиленовые конденсаторы, несколько ниже оно у керамических и поликарбонатных.

Для оксидно-электролитических конденсаторов задается ток утечки, значение которого пропорционально емкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы (от единиц до десятков микроампер), а у алюминиевых конденсаторов он на один-два порядка больше.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) определяет относительное изменение емкости при изменении температуры конденсатора на 1 С С.

Данные некоторых конденсаторов приведены в табл. 2.9.

Вам понравится:  Wst 5743 розетка 2 ая з к tf 1

Большинство отказов конденсаторов происходит из-за пробоя и перекрытия, бывают отказы из-за механических повреждений, уменьшения емкости и сопротивления изоляции.

Выход из строя диэлектрика конденсатора может происходить за счет пробоя в объеме диэлектрика и разряда по его поверхности. Пробой происходит, когда напряженность электрического поля превышает определенное значение для данного диэлектрика — пробивную напряженность, характеризующую электрическую прочность диэлектрика. Для твердых диэлектриков характерны две формы пробоя — электрический и тепловой.

Источник

1. Классификация, основные электрические характеристики и параметры

2. Система условных обозначений и маркировки конденсаторов

1. Классификация и основные характеристики

Конденсаторы (лат, Condenso сгущать, уплотнять) относятся к массовым изделиям (деталям) электронной техники. Электрический конденсатор представляет собой два проводника (обкладки), разделенных диэлектриком или полупроводником. Конденсаторы применяются в РЭА в качестве деталей, обладающих сосредоточенной электрической емкостью. Конструкция конденсатора обеспечивает полное сосредоточение поля в промежутке между обкладками и его практически полное отсутствие в окружающем пространстве.

По характеру изменения емкости все конденсаторы подразделяются на постоянные и переменные. У постоянных конден­саторов величина емкости (в пределах оговоренных значений) оста­ется неизменной при эксплуатации в течение всего срока служ­бы. У переменных конден­саторов конструкция позволяет изменять взаимное положение пластин и по заданному закону изменять величину их емкости в процессе регулировки аппаратуры пос­ле ее изготовления или ремонта, а также в процессе эксплуата­ции аппаратуры. Выделяют также подстроечные конденсаторы. Их емкость изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры.

По материалу диэлектрика конденсаторы разделяют на следующие группы:

с газообразным (воздушным, вакуумным) диэлектриком;

тонкопленочные с неорганическим диэлектриком (слюдяные, бумажные (фольговые и металлизированные));

тонкопленочные с органическим диэлектриком (полистирольные, полиэтилентерефталатные, поликарбонатные, полипропиленовые, фторопластовые, лакопленочные, комбинированные);

0ксидные (электролитические, полупроводниковые, объемно-пористые);

По назначению конденсаторы разделяют на следующие группы:

конденсаторы общего назначения;

высокочастотные и импульсные конденсаторы;

переменные (подстроечные) конденсаторы.

Рассмотрим основные электрические характеристики конден­саторов.

Номинальная емкость. Допустимое отклонение емкости от номинальной. Удельная емкость.

Номинальные емкости конденсаторов постоянной емкости стандартизованы. С целью упорядочения номенклатуры конденсаторов (как и резисторов) в соответствии с рекомендациями Международной Электротех­нической Комиссии (МЭК) государственными стандартами установ­лены так называемые параметрические ряды E, являющиеся рядами геометрической прогрессии (см. лекцию 2.1). Всего таких ря­дов семь: Е3, Е6, E12, Е24, Е48, Е96, E192; цифра в наимено­вании ряда означает количество чисел в нем. Наиболее часто на практике пользуются числами рядов Е6, E12, Е24.

Фактическая емкость конденсатора может отличаться от но­минальной не больше чем на допустимое отклонение — допуск. По величине допустимого отклонения емкости от номинальной кон­денсаторы разделяются на следующие основные классы точности 001 (±0,1); 002 (±0,2); 005 (±0,5); 00 (±1); 0 (±2); 1 (±5); 2 (±10); 3 (±20); 4 (‑10. 0); 5 (‑20. 30); 6 (20. 60), В скобках указан допуск в %. На конденсаторах очень малых емкостей допуск указывается в пикофарадах,

Для сравнения конденсаторов между собой пользуются понятием удельной емкости Cуд = С / V, где V — активный объем ди­электрика. Максимальной удельной емкостью обладают конденсаторы с наибольшей величиной диэлектрика при минимальной его толщине. Максимальной удельной емкостью обладают оксидные конденсаторы, минимальной — воздушные (вакуумные).

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ). Зависимость емкости от температуры, как правило, нелинейная и нередко довольно сложная, ибо при изменении тем­пературы происходит изменение величины диэлектрика, пло­щади обкладок и зазоров между ними и диэлектриком. Однако для некоторых типов конденсаторов в диапазоне рабочих температур эта зависимость близка к линейной. К таким конденсаторам от­носятся воздушные, слюдяные, высокочастотные керамические, полистироловые, фторопластовые и др. Для них характерно обратимое изменение емкости, т. е. возвращение значения емкости к первоначальному после прекращения температурного воздействия. Такое обратимое изменение емкости характеризуется темпе­ратурным коэффициентом емкости.

Относительное изменение емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина) называется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ).

ТКЕ конденсаторов определяется в основном типом диэлектрика и находится в интервале значений ±30 10 6 1/°С у лучших керамических и слюдяных конденсаторов до ±10 4 10 6 1/°С у оксидных. ТКЕ нормируется в пределах от +120 10 6 1/°С до ‑3300 10 6 1/°С, а если он превышает эти величины — указывается интервал рабочих температур.

Пробивное напряжение — это значение напряжения, при ко­тором наступает электрический пробой изоляции конденсатора при постепенном увеличении напряжения на его обкладках. Напряжение близкое к пробивному, называется испытательным. Оно определяет электрическую прочность конденсатора. Электрическая прочность конденсатора уменьшается с увеличением емкости конденсатора, повышением температуры, давления, влажности и зависит от условий теплоотдачи и однородности материала.

Номинальное рабочее напряжение UНОМ конденсатора — предельно допустимое напряжение постоянного тока (для не которых типов конденсаторов — сумма напряжений постоянного и переменного токов), при котором конденсатор может работать в течение гарантируемого срока службы при максимально допус­тимой рабочей температуре. Номинальное рабочее напряжение постоянного тока устанавливается с соответствующим запасом по отношению к электрической прочности диэлектрика, что прак­тически исключает в течение гарантируемого срока службы ста­рение конденсатора.

Допустимые значения амплитуды напряжения переменного то­ка UMAX выбираются такими, чтобы в конденсаторе не возникали вызывающие его перегрев явления ионизации. При этом следует учитывать допустимую реактивную мощность, развиваемую в кон­денсаторе,

где — угол сдвига фаз между напряжением и током.

Полагая в этой формуле sin = 1. Получаем

откуда следует, что допустимая амплитуда переменного напряже­ния UMAX на конденсаторе уменьшается с ростом частоты. Для раз­личных конденсаторов, применяемых в РЭА, PQ = 5. 150 ВАР, допустимая амплитуда UMAX меньше номинального рабочего напряже­ния в 1,5. 2 раза. Если конденсатор работает в цепи пульсирующего тока, то должно выполняться следующее обязательное условие: UНОМ = U + UMAX, где U — постоянная составляющая пульсирующего напряжения.

Для отбраковки конденсаторов с невысокой электрической прочностью заводы‑изготовители проверяют конденсаторы ис­пытательным напряжением UИСП = (1,1. 3) UНОМ в те­чение короткого времени (около 10 с). Естественно, что испы­тательное напряжение должно быть несколько ниже пробивного напряжения конденсатора.

Рабочее напряжение — это такое значение напряжения, при котором конденсатор эксплуатируется в РЭА. Рабочее напряжение конденсатора обычно выбирают ниже номинального.

Значение сопротивления изоляции характеризует ее качество. После окончания процесса заряда конденсатора проходящий через него ток принимает не­которое конечное значение, называемое током утечки. Его величина обусловлена наличием в диэлектрике свобод­ных ионов (реже — электронов), полупроводящих включений, а также проводимостью участка между выводами конденсатора. Ми­нимально допустимые при комнатной температуре значения сопротивления изоляции Rиз МОм составляют:

для низкочастотных керамических конденсаторов — 10 2 . 10 3 ;

для высокочастотных керамических — 10 4 ;

для пленочных и металлопленочных — 10 8 ;

для оксидных конденсато­ров основной характеристикой электрической изоляции является ток утечки, величина которого может быть от долей микроампера (танталовые конденсаторы) до нескольких миллиампер (алюминие­вые конденсаторы).

Наличие сопротивления Rиз конечной величины приводит к возникновению саморазряда конденсатора. Если конденсатор был заряжен до напряжения на его обкладках Ucмах, то после отключения источника ввиду наличия тока утечки начнется само­разряд и напряжение на обкладках и. uc(t) с течением времени начнет убывать по экспоненте:

где K — постоянная времени конденсатора, представляющая собой отрезок времени, по истечении которого напряжение на его обкладках уменьшится в e=2,72 раза, т.е. составит

Так, например, если C=1 мкФ, RИЗ=10 9 Ом, то K =10 3 с, т.е. напряжение на обкладках заряженного конденсатора с высо­ким сопротивлением изоляции будет убывать медленно. Теперь становится очевидным, почему в инструкции по эксплуатации высоковольтной РЭА в целях безопасности запрещается вскрывать блоки сразу после выключения питания. С этой же целью многие высоковольтные устройства снабжаются специальными разрядными приспособлениями, с помощью которых осуществляется разряд конденсаторов аппаратуры перед ее вскрытием.

Вам понравится:  Как определить сопротивление второго резистора

Величина RИЗ зависит не только от свойств материала диэлектрика, но и от особенностей конструкции конденсатора. Чем больше расстояние между выводами конденсатора по поверхности его наружной изоляции, тем выше сопротивление RИЗ, которое в основном определяет потери в конденсаторе на низких частотах. Кроме герметизации, для сохранения высокого значения RИЗ в процессе эксплуатации поверхность конденсатора часто покрывают глазурями и кремнийорганическими лаками, уменьшающими адсорбционную способность наружной изоляции. Часто в конструкции поверхности конденсаторов, особенно высоковольтных, предусматривают недоступные для прикосновения руками шейки, которые в условиях влажной и загрязненной внешней среды препятствуют возникновению на поверхности трекинга.

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через реальный конденсатор векторы тока и напряжения сдвинуты на угол КОНД. Угол КОНД называется углом диэлектрических потерь (или углом потерь конденсатора). При отсутствии потерь КОНД = . За­метим, что всегда tg КОНД больше tg материала его диэлектрика. Часто для количественной оценки качества конденсатора пользуются понятием его добротности QКОНД = 1 / tg КОНД, которая у современных конденсаторов может достигать несколь­ких тысяч.

Потери энергии конденсатора, Вт, в цепи переменного тока подсчитывают по формуле

где U ‑ действующее напряжение, приложенное к конденсатору, В; f ‑ частота синусоидального тока, Гц; C ‑ емкость конденсатора, Ф; tg КОНД — тангенс угла потерь.

Тангенс угла потерь зависит от параметров диэлектрика (у слюдяных и керамических конденсаторов tg = 0,0025, у оксидных — на два порядки выше).

Собственная Индуктивность. Максимальная рабочая частота.

Реальный конденсатор обладает не только емкостью C, но и активным сопротивлением RК и индуктивностью LК, т.е. представляет собой сложную электрическую цепь, которую с тем или иным приближением можно отобразить эквивалентной схемой. Упрощенная эквивалентная схема конденсатора показана на рисунке (кадр 1).

Индуктивность конденсатора LК определяется конструкцией его выводов и обкладок. Чем тоньше и длиннее проводники выводов конденсатора и чем больше обкладки, тем больше LК. При монтаже высокочастотных схем следует оставлять выводы настолько короткими, насколько позволяют технические условия на конденсатор. Сказанное, между прочим, относится и к другим радиодеталям. Если конденсатор имеет длинные обкладки, свернутые в спираль, как у сухих оксидных алюминиевых конденсаторов, индуктивность его существенно возрастает.

При частоте тока в цепи с конденсатором f=1 / (2 (LК С) 1/2 ) наступает резонанс и полное сопротивление конденсатора Z становится минимальным и равным сопротивлению потерь R К. При частоте f f — индуктивный. Максимальная рабочая частота, на которой целесообразно использовать конкретный конденсатор, должна удовлетворять условию fРАБ MAX 1600 В), низкочастотные (для работы на частотах до десятков килогерц) и высокочастотные. К диэлек­трическим конденсаторам постоянной емкости относятся бумажные и металлобумажные, пленочные и металлопленочные, слюдяные, стеклянные и стеклоэмалевые, кера­мические.

В качестве диэлектрика бумажных (бумажно-фольговых) конденсаторов применяется конденсаторная бума­га в два-три слоя, а обкладки выполняются из тонкой алюми­ниевой фольги (кадр 2). Чтобы устра­нить опасность пробоя конде­нсатора из-за наличия в бума­ге посторонних проводящих включений, обычно между фольгой прокладывают два-три слоя бумаги. При этом увеличивается надежность конденсатора, так как вероятность того, что дефек­тные участки в двух или трех слоях конденсаторной бумаги ока­жутся друг над другом, ничтожно мала.

Для повышения электрической прочности, увеличения диэлектрической проницаемости, защиты от воздействия влаги, а также для уменьшения старения конденсаторы подвергают пропитке с последующей герметизацией.

Бумага, используемая в качестве диэлектрика, представляет собой материал с полярными молекулами и обладает дипольно-релаксационной поляризацией. Диэлектрические потери в ней зависят от температуры и частоты. При увеличении частоты переменного тока максимум потерь смещается в область комнатных температур, при которых в большинстве случаев работает современная РЭА, что ограничивает рабочую частоту бумажных конденсаторов несколькими мегагерцами.

Кроме того, бумажные конденсаторы с длинными обкладками, свернутыми в спираль, обладают большой собственной индуктивностью. Для ее уменьшения один слой фольги несколько смещают по отношению к другому (кадр 3). Выступающую фольгу по торцу опаивают, в результате чего витки спирали оказываются электрически замкнутыми между собой и индуктивность конденсатора резко уменьшается.

Основное применение бумажные конденсаторы находят в фильтрах источников питания РЭА, ибо в них большое значение tg не играет существенной роли. Малогабаритные конденсаторы могут использоваться в фильтрах на частотах до нескольких мегагерц.

В ряде случаев на смену бумажным приходят металлобумажные конденсаторы, обкладки которых выполняются в виде слоя металла (цинка, реже алюминия или никеля) толщиной до сотых долей микрометра, наносимого на бумагу методом испарения в вакууме (кадр 4).

Металлобумажные конденсаторы самовосстанавливаются после электрического пробоя. Самовосстановление становится возможным потому, что запасенной в конденсаторе или поступающей к нему извне электрической энергии оказывается достаточно для испарения тонкого слоя металла в месте пробоя и обособления тем самым поврежденного участка от остального металлического покрытия. Наилучшими свойствами самовосстановления обладают конденсаторы с цинковым покрытием. Эффект самовосстановления позволяет изготовлять металлобумажные конденсаторы с одним слоем бумаги, что в сочетании с малой толщиной обкладок позволяет в пять-семь раз уменьшить их габариты по сравнению с бумажными конденсаторами той же емкости и одинакового рабочего напряжения.

Металлобумажные конденсаторы, как и обычные бумажные, подвергают пропитке и герметизации. Они могут работать в сложных атмосферных условиях, при сильных вибрациях и удар­ных нагрузках. Однако по сравнению с бумажными у них меньше сопротивление изоляции и больше tg , особенно при повы­шенной рабочей температуре (кадр 5).

Более высокими электрическими параметрами обладают пленоч­ные, металлопленочные, стеклянные и стеклоэмалевые конденса­торы.

У высокочастотных пленочных конденсаторов диэлектриком служат полиэтилен (пленка часто носит название стирофлекс), полистирол и фторопласт‑4, а у низкочастотных — лавсан и по­ликарбонат в виде пленки толщиной 5. 40 мкм. Обкладки толщиной 6. 7 мкм изготовляются из алюминия. Все эти конденса­торы, за исключением фторопластовых, выпускаются только низковольтными (U 6 В/см).

Максимально допустимая напряженность поля в диэлектрике EДОП = UДОП / d, UДОП — максимально допустимое напряжение, подводимое к обкладкам конденсатора; d -толщина диэлектрика для плоского конденсатора

т.е. при прочих равных условиях повышенное значение емкости можно получить в том конденсаторе, где электрическая прочность диэлектрика выше, ибо в этом случае можно уменьшить толщину диэлектрика.

Оксидные конденсаторы относятся к категории полярных, т.е. они могут работать только при определенной полярности посто­янного или пульсирующего напряжения. В полярных конденсаторах на поверхность анода, являющегося одной обкладкой конденсатора, наносится диэлектрик — оксидный слой. Другой обклад­кой является электролит, а катод служит лишь выводом от элек­тролита. При изменении полярности или включении конденсатора в цепь переменного тока он выходит из строя ввиду разрушения оксидного слоя. Однако существуют не находящие применения в специальной РЭА неполярные конденсаторы (например, алюминиевые К50-6 и танталовые К52-8) с двумя анодами, на каждом из которых имеется оксидный слой. Эти конденсаторы можно исполь­зовать в цепях переменного тока.

Оксидные конденсаторы подразделяют на высоковольтные с рабочим напряжением 250. 450 В и емкостью до нескольких сотен микрофарад и низковольтные с рабочим напряжением 6. 60 В и емкостью до нескольких тысяч микрофарад. К высоковольтным относятся алюминиевые конденсаторы, а к низковольтным — танталовые и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. На (кадре 16) показано устройство различных конденсаторов. Рассмотрим их особенности.

Вам понравится:  Зеркало саванна d1000 сенсорный выключатель доп упаковка

Алюминиевые конденсаторы — пер­вые оксидные конденсаторы. В настоящее время они применяются лишь в наземной специальной РЭА. В бортовой аппаратуре им на смену пришли более современные танталовые и оксидно‑полупрово­дниковые конденсаторы.

На практике применяются так называемые сухие алюминиевые конденсаторы. Анод конденсатора изготовляется из алюминиевой фольги толщиной 50. 150 мкм, содержащей около 99,99% чистого алюминия, которая подвергается оксидированию. К неоксидированной ее стороне подсоединяется вывод положите­льного полюса конденсатора. Катодная неоксидированная фольга имеет толщину 7..16 мкм и в ней допускается содержание при­месей до 0,4%. Она является отрицательным полюсом конденсато­ра и в подавляющем большинстве случаев подсоединяется к его корпусу с помощью вывода. Для прокладки между двумя лентами фольги применяются специальные сорта бумаги иди хлопчатобу­мажной ткани, пропитанной электролитом, в качестве которо­го обычно применяют смесь борной кислоты H3 B O3, аммиака N H3, и этиленгликоля CH2 OH CH2 OH. В малогабаритных алюминиевых конденсаторах в качестве катодной пластины ис­пользуется оловянно‑свинцовая фольга, не окисляющаяся в су­хом электролите.

Большинство алюминиевых конденсаторов могут работать при температуре до 60°С. По допустимому значению отрицательной рабочей температуры алюминиевые конденсаторы делятся на сле­дующие группы: H — неморозостойкие (до ‑10°С), M — морозостойкие (ло ‑40°С), ПМ — повышенной морозостойкости (до ‑50°С и ОМ — особо морозостойкие. При заданных величинах емкости и рабочего напряжения более морозостойкие конденсаторы имеют увеличенные габариты.

Емкость алюминиевого конденсатора в нормальных условиях может отличаться от номинальной на ‑20. +50 %. При понижении окружающей температуры емкость может уменьшаться почти вдвое, а при повышении температуры до предельного рабочего значения — возрасти на 20. 50 %. Параметры алюминиевых конденсаторов изменяются при повышении частоты переменной составляющей приложенного к ним пульсирующего напряжения: емкость на частоте 5 кГц может составлять несколько процентов номинальной емкости, а на частоте 10 кГц конденсаторы практически теряют емкость. С понижением температуры и увеличением частоты переменной составляющей подводимого напряжения в алюминиевых конденсаторах резко возрастают потери.

К основным достоинствам алюминиевых конденсаторов относятся их сравнительно невысокая стоимость и возможность реализации больших емкостей (до нескольких тысяч микрофарад). Существенными их недостатками являются значительный ток утечки, большие потери (tg может достигать 0,4, низкие точность и стабильность емкости, чувствительность к перенапряжениям и перепадам температур, малая допустимая величина переменной составляющей рабочего напряжения 5. 25% по отношению к номинальному напряжению на частоте 50 Гц).

У танталовых конденсаторов ди­электрическая проницаемость оксидного слоя примерно в три раза больше, чем у алюминиевых. Это позволяет значительно уменьшить их габариты. Танталовые конденсаторы более надежны в эксплуатации, имеют по сравнению с алюминиевыми лучшие характеристики. Их недостатками являются относительно высокая стоимость и невысокое рабочее напряжение, не превышающее 150 В. Последнее объясняется меньшей допустимой напряженностью поля в оксидном слое Ta2 O5 по сравнению с Al2 O3.

Танталовые конденсаторы выпускаются с фольговыми, прово­лочными и объемно‑пористыми анодами, а также оксидно‑полупроводниковыми. Фольговые сухие конденсаторы по устройству ана­логичны сухим алюминиевым. Электролит состоит из смеси этиленгликоля с хлористым литием. Такой электролит имеет сопротивление примерно в 500 раз ниже, чем электролит алюминиевого конденсатора, и допускает рабочую температуру в пределах ‑60. +100°С. В сухих танталовых конденсаторах небольшой емкости анод часто выполняется в виде нескольких витков проволоки. Емкость и tg сухих конденсаторов незначи­тельно изменяются при понижении температуры до 60°С.

Благодаря химической инертности тантала оказалось воз­можным использовать в качестве электролита растворы кислот и щелочей, сохраняющие высокую проводимость на морозе. Жидко­стные танталовые конденсаторы имеют цилиндри­ческий анод, изготовленный из прессованного порошка танта­ла методом спекания в вакууме. Получаемая при этом пористая структура анода характеризуется большой активной поверхно­стью, способствующей увеличению удельной емкости конденсато­ра. Вывод анода является положительным полюсом конденсато­ра. Диэлектриком служит тонкая пленка Ta2 O5 на поверхности зерен объемно‑пористого анода — одной из обкладок. Роль вто­рой обкладки выполняет электролит (обычно это серная кисло­та). Анод подвешен на танталовой крышке, изолированной от двухслойного корпуса (внутренний слой — серебро, внешний — сталь) изоляционными прокладкой и кольцом. Соединенный с корпусом вывод является отрицательным полюсом конденса­тора.

Конденсаторы с объемно-пористым анодом успешно работают в интервале температур ‑60. +150°С, однако их частотные характеристики несколько хуже, чем у сухих танталовых кон­денсаторов.

Сравнительно не­давно появились оксидно‑полупроводниковые конденсаторы, в ко­торых вместо электролита в качестве катода используется твер­дый электронный полупроводник — двуокись марганца Mn O2, нанесенный на оксидный слой.

Танталовый анод (первая обкладка) в виде пористого цилиндра или проволоки покрывается полупроводниковым слоем двуокиси марганца, исполняющим роль второй обкладки конден­сатора. Слой двуокиси марганца служит источником кислорода, поддерживаю­щим наличие оксидного слоя Ta2 O5. С помощью проводящей се­ребряной пасты осуществляется электрический контакт слоя двуокиси марганца с корпусом конденсатора. В контакте с двуокисью марганца поверхность оксидного слоя обволакивается пленкой из кис­лородных ионов, что сопровождается образованием в нем области с дырочной проводимостью. На границе с металлом в оксидном слое возникает область с электронной проводимостью, а между n и p областями появляется запорный слой. При обратном включении конденсатора в цепь или при снятии напряжения запор­ный слой разрушается.

Основной особенностью оксидно‑полупроводниковых конденсато­ров является возможность их использования при низких темпера­турах, вплоть до 80°С. Однако верхний предел рабочей темпера­туры не превышает +85°С. Уменьшение величины емкости при 80°С составляет 13. 15 %, а ее повышение при +85°С12. 13 %. При температуре 20°С и частоте 100 Гц tg 0,06, а ток утечки при этом не превышает 2 мкА. Таким образом, многие электриче­ские характеристики этих конденсаторов лучше, чем у жидких тан­таловых и тем более алюминиевых конденсаторов. Однако номинальное рабочее напряжение у них не превышает 6. 55 В, что объясняется пониженной электрической прочностью оксидного слоя.

Еще одной разновидностью оксидно‑полупроводниковых конден­саторов являются ниобиевые конденсаторы, в которых в качестве вентильного металла используется ниобий, наиболее близкий по характеристикам к танталу, но менее дорогой и не столь дефицитный. У оксидного слоя Nb2 O5 = 45, но его электрическая прочность ниже, чем слоя Ta2 O5, и поэтому емкость ниобиевых конденсаторов лишь немного может превышать емкость танталовых. Другие электрические характеристики ниобиевых конденсаторов также несколько хуже, чем оксидно‑полупроводниковых танталовых.

Вариконды — конденсаторы с сегнетокерамическим диэлектриком. У таких диэлектриков величина в сильной степени зависит от напряженности приложенного к ним электрического поля. Следовательно, его емкость будет изменять­ся в зависимости от приложенного к конденсатору напряжения.

В качестве материала диэлектрика используются различные сегнетоэлектрики, содержащие титанаты бария и стронция с примесью окиси олова. По конструкции вариконды делятся на дисковые, пленочные (в том числе и тонкопленочные) и конденсаторы более сложной формы. Наиболее распространены варикон­ды дисковой формы диаметром 1,25 мм и толщиной 0,4. 0,8 мм, по внешнему виду напоминающие дисковые керамические конден­саторы, но имеющие широкие плоские выводы. Номинальное значение емкости варикондов, определяемое при напряжении 5 В и частоте 50 Гц, составляет 10 пФ. 0,2 мкФ, и эта емкость возрастает в четыре-шесть раз с увеличением приложенного к вариконду переменного напряжения. Снаружи ва­риконды обычно покрываются защитным лаком или компаундом красного цвета, а отдельные их типы — белой эпоксидной смолой. Вариконды некоторых марок у одного из выводов имеют голубую маркировочную точку.

Вариконды широко применяются в РЭА различных диапазонов волн, в диэлектрических усилителях, различных генераторах, умножите­лях и т.д.

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи
Adblock
detector