Реферат: Конденсаторы

Классификация и система условных обозначенийконденсаторов.

Конденсатор — это элемент электрической цепи,состоящий из проводящих электродов(обкладок), разделённых диэлектриком ипредназначенный для использования его ёмкости. Ёмкость конденсатора — есть отношение заряда конденсатора к разностипотенциалов, которую заряд сообщает конденсатору.

Вкачестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганическиематериалы, в том числе оксидные плёнки некоторых металлов. При приложении к конденсатору постоянногонапряжения происходит его заряд; при этом затрачивается определённая работа,выражаемая в джоулях.

Классификацияконденсаторов.

   Взависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы:общего и специального назначения.

   Группа общегоназначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые вбольшинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболеераспространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особыетребования.

   Всеостальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные,импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

   В зависимости отспособа  монтажаконденсаторы могут выполняться для печатного и навесного монтажа, а также всоставе  микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводыконденсаторов для навесного монтажа могут быть жёсткие или мягкие, аксиальныеили радиальные из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, скабельным вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов и т. п.

   По характеру защиты отвнешних воздействий конденсаторы выполняются: незащищёнными, защищёнными, неизолированными,изолированными, уплотнёнными игерметизированными.

  Незащищённые конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышеннойвлажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищённыеконденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивногоисполнения. Неизолированные конденсаторы (спокрытием или без него) не допускают касаний своим корпусом шасси аппаратуры.Изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие идопускают касания корпусом шасси аппаратуры. Уплотнённые конденсаторы имеютуплотнённую органическими материалами конструкцию корпуса.

  Герметизированные конденсаторы имеют герметичнуюконструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды сего внутренним пространством. Герметизация производится с помощью керамическихи металлических корпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика все конденсаторы можно разделитьна группы: с органическим, неорганическим, газообразным и оксиднымдиэлектриком.

Конденсаторы сорганическим диэлектриком.

  Этиконденсаторы изготовляют намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, плёнокили их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами.

  По назначению конденсаторы можно разделить на: низкочастотные и высокочастотные.

 

К низкочастотнымплёночным относятсяконденсаторы на основе полярных и слабополярных плёнок (бумажные,металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакоплёночные, поликарбонатные и полипропиленовые). Они способныработать на частотах до 104-105Гц при существенномснижении амплитуды переменной составляющей напряжения с увеличением частоты.

                                                      

/> <td/> />
БУМАЖНЫЕ/> <td/> />
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 иот ёмкости. К этой группе относят некоторые типы конденсаторов на основеслабополярной полипропиленовой плёнки.

Полистирольные

/>

Фторопластовые

/>

   Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтныепостоянного напряжения и импульсные.

   В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторовпостоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафторэтилен,полиэтилентерефталат и сочетание бумаги и синтетических плёнок.

   Транзисторы высоковольтные, импульсные делают наоснове бумажного и комбинированного диэлектриков.

   Основное требование к высоковольтным конденсаторам — это высокая электрическая прочность изоляции. Импульсные конденсаторы наряду свысокой электрической прочностью и сравнительно большими ёмкостями должныдопускать 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

/>

   Помехоподавляющиеконденсаторы предназначеныдля ослабления электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они имеютмалую индуктивность, в результате чего повышается резонансная и полосаподавляемых частот. Эти конденсаторы делают бумажные, комбинированные иплёночные.

/>

Конденсаторы снеорганическим диэлектриком.

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можноразделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и помехоподавляющие. Вкачестве 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 видетонкой фольги.

   Группа низковольтных конденсаторов включает всебя низкочастотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяютсяна три типа:

Тип 1- конденсаторы, предназначенные для использования врезонансных контурах, где малые потери и высокая стабильность ёмкости имеютсущественное значение.

Тип 2- конденсаторы, предназначенные для использования вцепях фильтров, блокировки и развязки или в других цепях, где малые потери ивысокая 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 имеющиеменьшее значение сопротивления изоляции и большее значение тангенса угладиэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.Слюдяные и стеклоэмалевые конденсаторы относятся к конденсаторам первого типа,стеклокерамические могут быть первого и второго типов, керамические — всехтипов

/>.

   Высоковольтныеконденсаторы большой и малой реактивноймощности. По назначению они могут быть 1 и 2 типов и так же, как низковольтные,они разделяются на высокочастотные и низкочастотные. Основным параметромявляется удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большойдиэлектрической проницаемостью. Для увеличения реактивной мощности выбираюткерамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитываютна возможность прохождения больших токов. Высоковольтные слюдяные конденсаторыделают фольговыми, т. к. они предназначены для работы при повышенных токовыхнагрузках.

/>

   Помехоподавляющие конденсаторыразделяются наопорные и проходные, их основное назначение-подавление индустриальных ивысокочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, т. е.они являются фильтрами нижних частот.

/>

   Опорныеконденсаторы — этоконденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластинас резьбовым креплением.

   Проходные конденсаторы делают коаксиальными — один из, выводов которыхпредставляет собой тонко несущий стержень, по которому протекает полный токвнешней цепи и не коаксиальными — через выводы которых протекает полный токвнешней цепи.

/>

Конденсаторы с оксиднымдиэлектриком.

В качестве диэлектрика в них, используется оксидный слой,образуемый электрохимическим путём на аноде — металлической обкладке изнекоторых металлов. В зависимости от материала анода оксидные конденсаторыподразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые.

   Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную проводимость, их эксплуатациявозможна только при положительном потенциале на аноде.

/>

   Неполярныеконденсаторы могутвключены в цепь постоянного и пульсирующего тока без учёта полярности, а такжедопускать смену полярности в процессе эксплуатации.

/>

   Высокочастотные конденсаторы широко применяются в источниках вторичного питания, вкачестве накопительных и фильтрующих эл., они работают в диапазоне частотпульсирующего тока от десятков до сотен Кгц.

/>

   Импульсные конденсаторы используются в цепях с относительно длительным зарядом ибыстрым разрядом.

/>

   Пусковыеконденсаторыиспользуются в асинхронных двигателях, в которых ёмкость включается только намомент пуска двигателя.

/>

Система условных обозначений и маркировка конденсаторов.

Условное обозначение конденсаторов может быть сокращённымили полным.В соответствии с действующей системой сокращённое условноеобозначение состоит из букв и цифр.

   Первый элемент — буква или сочетание букв,обозначающее подкласс конденсатора:

К — постоянной ёмкости

КТ — подстроечные

КП — переменной ёмкости

   Второй элемент — обозначениегруппы конденсатора в зависимости от материала диэлектрика в соответствии стаблицей 3.

  

Таблица 3. Условное обозначение конденсаторов взависимости от материала диэл.

Подкласс конденсаторов Группа конденсаторов

обоз-

наче-

ние

группы

конденсаторы постоянной ёмкости

Керамические на номинальное напряжение ниже 1600 В

Керамические на номинальное напряжение выше 1600 В

Стеклянные

Стеклокерамические

Тонкоплёночные с неорганическим диэлектриком

Слюдяные малой  мощности

Слюдяные большой  мощности

Бумажные на номинальное напряжение ниже 2 кВ, фольг.

Бумажные на номинальное напряжение выше 2 кВ, фольг.

Бумажные металлизированные

Оксидно-электролитические алюминевые

Оксидно-электролитические танталовые, ниобидевые и др.

Объёмно-пористые

Оксидно-полупроводниковые

С воздушным диэлектриком

Вакуумные

Полистирольные

Фторопластовые

Полиэтилентерефталатные

Комбинированные

Лакоплёночные

Поликарбонатные

Полипропиленовые

10

15

21

22

26

31

32

40

41

42

50

51

52

53

60

61

71(70)

72

73(74)75

76

77

78

подстроечные конденсаторы

Вакуумные

с воздушным диэлектриком

с газообразным диэлектриком

с твёрдым диэлектриком

1

2

3

4

конденсаторы переменной ёмкости

вакуумные

с воздушным диэлектриком

с газообразным диэлектриком

с твёрдым диэлектриком

1

2

3

4

   Третий эл. -  пишется через дефис и обозначаетрегистрационный 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 следующейпоследовательности:

      Обозначениеконструктивного исполнения

      Номинальноенапряжение

      Номинальнаяёмкость

      Допускаемоеотклонение ёмкости

      Группа икласс по tстабильности ёмкости

      Номинальнаяреактивная мощность

      Другие,необходимые дополнительные характеристики.

Основные электрическиепараметры и характеристики конденсаторов.

Номинальная ёмкостьи допускаемое отклонение ёмкости.

   Номинальнаяёмкость — ёмкость,значение которой обозначено на конденсаторе или указано внормативно-технической документации и является исходным для отчёта допускаемогоотклонения.

Номинальные напряжениеи ток.

   Номинальноенапряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе или указанное в НТД, прикотором он может работать в заданных условиях в течение срока службы ссохранением параметров в допустимых пределах.

Амплитуда переменного напряжения не должна превышатьзначения напряжения, расчитанного исходя из допустимой реактивной мощности.

Тангенс угла потерь.

   Тангенс угла потерь хар-ет потери энергии вконденсаторе и определяется отношением активной мощности к реактивной присинусоидальном напряжении определённой частоты.

Сопротивление изоляции,ток утечки.

   Электрическое сопротивление конденсатора постоянномутоку опр. Напряжения называется сопротивлением изоляции конденсатора.Сопротивление изоляции хар-ет кач-во изготовления kd и зависит от типа диэлектрика. Для kd, допускающих касание своимкорпусом шасси и токоведущих шин, вводится понятие сопротвление изоляции между корпусом исоединёнными вместе выводами.

  Ток проводимости, проходящий через конденсатор припостоянном напряжении на его обкладках в установившемся режиме, называют током утечки.

Температурныйкоэффициент ёмкости(ТКЕ).

   Величина, применяемая для хар-ки kd с линейной зависимостью ёмкостиот температуры и равная относительному изменению ёмкости при изменении температурыокружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом ёмкости.

Диэлектрическаяабсорбция конденсаторов.

   Явление, обусловленное замедленными процессамиполяризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродахпосле кратковременной разрядки конденсатора, называется диэлектрической абсорбцией.

Полное сопротивлениеконденсатора. Резонансная частота.

   Под полнымсопротивлением конденсатора понимают сопротивлениеконденсатора переменному синусоидальному току определённой частоты,обусловленное наличием у реального конденсатора наряду с ёмкостью такжеактивного сопротивления и индуктивности. Значения активного сопротивления ииндуктивности зависят от характеристик используемых материалов и конструктивногоисполнения конденсатора.

Реактивная мощность.

   Понятие реактивной мощности введено длявысокочастотных и особенно высоковольтных конденсаторов и используется дляустановления допустимых электрических режимов эксплуатации. При этом в областинизких частот ограничения определяются допустимой амплитудой напряженияпеременного тока, а на высоких частотах — допустимой реактивной мощностьюконденсатора. Таким образом, реактивная мощность характеризует нагрузочнуюспособность конденсатора при наличии на нём больших напряжений высокой частоты.

Вносимое затухание исопротивление связи.

   Вносимоезатухание и сопротивление связи — это величины, хар-щие способность помехоподавляющих конденсаторов ифильтров подавлять помехи переменного тока заданной частоты. Вносимое затуханиеи сопротивление связи зависят от частоты переменного тока, ёмкости,индуктивности, добротности и конструкции конденсаторов и фильтров, а также отвыходного сопротивления генератора и сопротивления нагрузки.

Специфическиеэлектрические параметры и характеристики подстроечных и вакуумныхконденсаторов.

   Подстроечные и переменные конденсаторы наряду сосновными параметрами, имеют дополнительные, учитывающие особенности ихфункционального назначения и конструктивное исполнение.

   Вместо параметра номинальная ёмкость используются параметры максимальнаяи минимальная ёмкости. Это максимальное и минимальное значение ёмкости конденсатора, котороеможет быть получено перемещением его подвижной системы.

   Моментвращения — минимальный момент, необходимый для непрерывного перемещения подвижной системыконденсатора.

   Циклперестройки ёмкости- перестройка ёмкости от минимальной до максимальной и обратно.

   Износоустойчивость — это способность конденсаторасохранять свои параметры(противостоять изнашиванию) при многократных сращенияхподвижной системы.

   Электрическаяпрочность — способность конденсаторов выдерживать определённое время(до нескольких минут)приложенное к нему напряжение выше номинального без изменения егоэксплуатационных характеристик и пробоя диэлектрика.

Применение иэксплуатация конденсаторов.

Эксплуатационные факторы и их воздействие наконденсаторы.

   Эксплуатационная надёжность конденсаторов в аппаратурево многом определяется воздействием комплекса факторов, которые по своейприроде можно разделить на следующие группы:

1.  электрическиенагрузки.

2.  климатическиенагрузки.

3.  механическиенагрузки.

4.  радиационноевоздействие.

   Подвоздействием указанных факторов происходит изменение параметров конденсаторов.В зависимости от вида и длительности нагрузки, уходы параметров складываются изобратимого (временного) и необратимого изменения. Обратимые изменения это когдапосле снятия нагрузки параметры конденсаторов принимают значения, близкие кначальным параметрам.

Климатические нагрузки.

   Температура и влажность окружающей среды важнейшимифакторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняем остьконденсаторов. Длительное воздействие, повышенной температуры вызывает старениедиэлектрика, в результате чего параметры конденсаторов претерпевают необратимыеизменения. Тепловое воздействие на конденсатор может быть, как периодическиизменяющимся. Наряду с внешней t на конденсаторы в составе аппаратуры может дополнительно воздействоватьтеплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратурыизделиями. С ростом t окружающейсреды напряжения на конденсаторы должно снижаться.

   В условиях повышенной влажности на электрическиехарактеристики конденсаторов влияет как плёнка воды, образующаяся наповерхности, так и внутреннего поглощения влаги диэлектриком. Длительноевоздействие повышенной влажности наиболее сильно сказывается на изменениипараметров негерметизированных конденсаторов. Проникновение влаги внутрьконденсатора снижает сопротивление конденсатора и электрическая прочность.Влага вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматурыконденсаторов, облегчает развитие различных плесневых грибков.

Механические нагрузки.

   При эксплуатации и транспортировании аппаратурыконденсаторы подвергаются воздействию различного вида  механических нагрузок:вибрации, одиночным и многократным ударам, линейному ускорению, акустическимнагрузкам. Наиболее опасными являются вибрационные и ударные нагрузки.

   Воздействием механических нагрузок, превышающихдопустимые нормы, может вызвать обрывы выводов и внутренних соединений,увеличения тока утечки, появление трещин в корпусах и изоляторах, снижениеэлектрической прочности, изменение установленной ёмкости у построечныхконденсаторов.

Радиационныевоздействия.

   Воздействие, ионизирующих излучений может, какнепосредственно вызывать изменение электрических и эксплуатационныххарактеристики конденсаторов, так и способствовать ускоренному старениюконструкционных материалов при последующем воздействии др. Факторов. Процессы,протекающие в конденсаторах в условиях воздействия, ионизирующих излучений,коренным образом отличаются от процессов старения в обычных условияхэксплуатации. В результате воздействия в конденсаторах также могут возникатьявления, приводящие к обратимым или остаточным изменениям их пар-ров.

   Радиационные нарушения структуры материалов могутприводить и к ухудшению основных характеристик конденсаторов — срока службы,мех-кой и эл. прочности, влагостойкости.

Электрические нагрузки.

   Необратимые наибольшие изменения пар-ров вызываютсядлительным воздействием электрической нагрузки при которой происходят процессыстарения, ухудшающие электрическую прочность.

   При постоянном напряжении основной причиной старенияявляются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действиемпостоянного поля и усиливающиеся с повышением t и влажности окружающей среды.

   При переменном напряжении и импульсных режимахосновной причиной старения являются ионизационные процессы, возникающие внутридиэлектрика или у краёв обкладок, преимущественно в местах газовых включений.

   Напряжение электрического поля в диэлектрикеконденсатора при его испытаниях выбираются с некоторым запасом, эксплуатацияпод электрической нагрузкой превышающей номинальное напряжение, резко снижаетнадёжность конденсаторов.

Указания по выбору иэксплуатации конденсаторов.

Эксплуатационная надёжность конденсаторов во многомопределяется правильным выбором типов конденсаторов при проектированииаппаратуры и использовании их в режимах, не превышающих допустимые.

Указания по монтажу икреплению конденсаторов.

   Крепёжные приспособления не должны повреждать корпус изащитные покрытия конденсаторов. Устройства для крепления не должны ухудшатьусловий отвода теплоты от конденсаторов. Не разрешается использоватьлепестковые выводы конденсаторов для припайки к ним других деталей. Крепитьконденсаторы при установки в аппаратуру следует без перекосов. Пайку следуетпроизводить бес кислотными флюсами; при этом не должно происходить опасногоперегрева выводных узлов конденсатора.

   При монтаже неполярных конденсаторов с оксиднымдиэлектриком необходимо обеспечить изоляцию их корпусов от другихэлектрических, шасси и друг от друга.

   При плотном монтаже конденсаторов для обеспеченияизоляции корпусов допускается надеть на них изолирующие трубки. При этом они недолжны нарушать покрытие конденсаторов, ухудшать электрические характеристики,вызывать перегрев конденсаторов сверх допустимой нормы. Особую осторожностьследует соблюдать при установке конденсаторов в микросхемы, микросборки и на малогабаритные печатные платы.

Защита конденсаторов отвоздействия механических нагрузок.

   Максимальная нагрузка на конденсатор достигается прирезонансе, когда частота вибраций равна частоте собственных колебаний конденсатора.Кроме изменения частоты  конденсатора применяют дополнительные способыкрепления.

Защита конденсаторов отвоздействия повышенной влажности.

   Наиболее эффективным способом защиты являетсягерметизация в металлическом или керамическом корпусе. Другие способы защиты(покрытие эпоксидными компаундатами, опресовка пластмассами и др.) менееэффективны. При недостаточной собственной защите применяется герметизацияблоков аппаратуры или всей аппаратуры. Чтобы избежать повышения влажности ивыпадение росы внутри герметизированных блоков необходимо помещатьвлагопоглащающие вещества.

Указания по применениюконденсаторов при повышенном или пониженном атмосферном давлении.

   Повышенное (до 3 ат.) давление не влияет наработоспособность конденсаторов, однако резкие его изменения могут вызватьнарушение герметизации и уплотнения корпусов. Во избежании перегрева уконденсаторов необходимо снижать допустимую мощность рассеяния.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике