Методические рекомендации по выполнению и оформлению ргз 18 Варианты заданий 18
 Скачать 488 Kb.
|
|
П. 2. Конденсаторы Параметры конденсаторов. Конденсаторы делят на конденсаторы общего назначения и конденсаторы специального назначения. Конденсаторы общего назначения делят на низкочастотные и высокочастотные. К конденсаторам специального назначения относят высоковольтные, помехоподавляющие, импульсные, дозиметрические, конденсаторы с электрически управляемой емкостью (варикапы, вариконды) и др. Основными параметрами конденсатора являются емкость и рабочее напряжение. Кроме того, свойства конденсаторов характеризуют рядом паразитных параметров. Номинальная емкость Сноми допустимое отклонение от номинала ±∆С. Номинальные значения емкости Сном высокочастотных конденсаторов так же, как и номинальные значения сопротивлений, стандартизованы и определяются рядами Е6, Е12, Е24 и т. д. (см. табл. 5.1). Номинальные значения емкости электролитических конденсаторов определяются рядом: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000; 5000 мкФ. Номинальные значения емкости бумажных пленочных конденсаторов определяются рядом: 0,5; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 20; 20; 40; 60; 80; 100; 200; 400; 600; 800; 1000 мкФ. По отклонению от номинала конденсаторы разделяют на классы (табл. П.4). Таблица П.4 Классы конденсаторов
Конденсаторы I, II и III классов точности являются конденсаторами широкого применения и соответствуют радам Е24, Е12 и Е6. В зависимости от назначения в РЭА применяют конденсаторы различных классов точности. Блокировочные и разделительные конденсаторы обычно выбирают по II и III классам точности, контурные конденсаторы обычно имеют 1, 0 или 00 классы точности, а фильтровые – IV, V и VI классы точности. Электрическая прочность конденсаторов характеризуется значением напряжения пробоя и зависит в основном от изоляционных свойств диэлектрика. Все конденсаторы в процессе изготовления подвергают воздействию испытательного напряжения в течение 2–5 с. В технической документации указывают номинальное напряжение, т. е. такое максимальное напряжение, при котором конденсатор может работать длительное время при соблюдении условий, указанных в технической документации. Для повышения надежности РЭА конденсаторы используют при напряжении, которое меньше номинального. Стабильность емкости определяется ее изменением под воздействием внешних факторов. Наибольшее влияние на емкость оказывает температура. Ее влияние оценивают температурным коэффициентом емкости (ТKE):  Изменение емкости обусловлено изменением линейных размеров обкладок конденсатора и диэлектрика, но в основном изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика. У высокочастотных конденсаторов величина ТКЕ не зависит от температуры и указывается на корпусе конденсатора путем окраски корпуса в определенный цвет и нанесения цветной метки. У низкочастотных конденсаторов температурная зависимость емкости носит нелинейный характер. Температурную стабильность этих конденсаторов оценивают величиной предельного отклонения емкости при крайних значениях температуры. Низкочастотные конденсаторы разделены на три группы по величине температурной нестабильности: Н20 – ±20 %; НЗ0 – ±30 %; Н90 – +50–90 %. Стабильность конденсаторов во времени характеризуется коэффициентом старения  Потери энергии в конденсаторах обусловлены электропроводностью и поляризацией диэлектрика (см. подраздел "Диэлектрические потери" раздела "Электрофизические свойства диэлектрических материалов" в главе 1). Их характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь tg β. Конденсаторы с керамическим диэлектриком имеют tg β = 10–4 , конденсаторы со слюдяным диэлектриком – 10–4, с бумажным – 0,01–0,02, с оксидным – 0,1–1,0. Система обозначений и маркировка конденсаторов. В настоящее время принята система обозначений конденсаторов постоянной емкости, состоящая из ряда элементов: на первом месте стоит буква К, на втором месте – двузначное число, первая цифра которого характеризует тип диэлектрика, а вторая – особенности диэлектрика или эксплуатации (табл. П.5), затем через дефис ставится порядковый номер разработки. Например, обозначение К10-17 означает керамический низковольтный конденсатор с порядковым номером разработки 17. Кроме того, применяют обозначения, указывающие на конструктивные особенности: КСО – конденсатор слюдяной опрессованный, КЛГ – конденсатор литой герметизированный, КТ – керамический трубчатый и т. д. Таблица П.5 Система обозначений конденсаторов
Окончание табл. П.5
Подстроечные конденсаторы обозначают буквами КТ, переменные – буквами КП. Затем следует цифра, указывающая тип диэлектрика; 1 – вакуумные; 2 – воздушные; 3 – газонаполненные; 4 – твердый диэлектрик; 5 – жидкий диэлектрик. В конструкторской документации помимо типа конденсатора указывают емкость, рабочее напряжение и ряд других параметров. Например, обозначение КП2 означает конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, а обозначение КТ4 – подстроенный конденсатор с твердым диэлектриком.  а б в г д е Рис. П.2 На принципиальных схемах конденсаторы обозначают в виде двух параллельных черточек и дополнительных элементов. На рис. П.2, а показан конденсатор постоянной емкости, на рис. П.2, б – полярный (электролитический) конденсатор, на рис. П.2, в – конденсатор переменной емкости, на рис. П.2, г – подстроенный конденсатор, на рис. П.2, д – варикап, на рис. П.2, е – вариконд. На принципиальных схемах около конденсатора ставится буква С с порядковым номером конденсатора, например С26, и указывается емкость. Около подстроенных и переменных конденсаторов указывают минимальную и максимальную емкости. Например, обозначения 5...25 означают, что емкость изменяется от 5 до 25 пФ. На корпусе конденсатора указывают его основные параметры. В малогабаритных конденсаторах применяют сокращенную буквенно-кодовую маркировку. При емкости конденсатора менее 100 пФ ставят букву П. Например, 33 П означает, что емкость конденсатора составляет 33 пФ. Если емкость лежит в пределах от 100 пФ до 0,1 мкФ, то ставят букву Н (нанофарада). Например, 10 Н означает емкость в 10 нФ или 10 000 пФ. При емкости более 0,1 мкФ ставят букву М, например, 10 М означает емкость в 10 мкФ. Слитно с обозначением емкости указывают буквенный индекс, характеризующий класс точности. Для ряда Е6 с точностью ±20 % ставят индекс В, для ряда Е12 – индекс С, а для ряда Е24 – индекс И. Например, маркировка 1Н5С означает конденсатор емкостью 1,5 нФ (1 500 пФ), имеющий отклонение от номинала ±10 %. Основные разновидности конденсаторов. В РЭА применяют большое количество различных типов конденсаторов постоянной емкости. Рассмотрим их основные особенности. Керамические конденсаторы. Эти конденсаторы широко применяют в высокочастотных цепях. Основой конструкции керамического конденсатора является заготовка из керамики, на две стороны которой нанесены металлические обкладки. Конструкция может быть секционированной, трубчатой или дисковой. Эти конденсаторы не трудоемки в изготовлении и дешевы. Для изготовления конденсаторов применяют керамику с различными значениями диэлектрической проницаемости (ε > 8) и температурного коэффициента, который может быть как положительным, так и отрицательным. Численные значения ТКЕ лежат в пределах от –2200·10–6 до +100–10 –61/ °С. Применяя параллельное включение конденсаторов с разными знаками ТКЕ, можно получить достаточно высокую стабильность результирующей емкости. Промышленность продолжает выпускать несколько разновидностей ранее разработанных керамических конденсаторов: КЛГ – керамические литые герметизированные; КЛС – керамические литые секционированные; КМ – керамические малогабаритные пакетные; КТ – керамические трубчатые; КТП – керамические трубчатые проходные; КО – керамические опорные; КДУ – керамические дисковые; КДО – керамические дисковые опорные. Новые разработки керамических конденсаторов обозначают К10, они предназначены для использования в качестве компонентов микросхем и микросборок. Конденсаторы типа К15 могут работать при напряжениях более 1 600 В. Стеклянные, стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы. Эти конденсаторы, как и керамические, относят к категории высокочастотные. Они состоят из тонких слоев диэлектрика, на которые нанесены тонкие металлические пленки. Для придания конструкции монолитности такой набор спекают при высокой температуре. Эти конденсаторы обладают высокой теплостойкостью и могут работать при температуре до 300 °С. Существуют три разновидности таких конденсаторов: К21 – стеклянные; К22 – стеклокерамические; К23 – стеклоэмалевые. Стеклокерамика имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, чем стекло. Стеклоэмаль обладает более высокой электрической прочностью. Слюдяные конденсаторы. Эти конденсаторы имеют пакетную конструкцию, в которой в качестве диэлектрика используют слюдяные пластинки толщиной от 0,02 до 0,06 мм, диэлектрическая проницаемость которых ε = 6, а тангенс угла потерь tgδ = 10–4. В соответствии с принятой в настоящее время маркировкой их обозначают К31. В РЭА применяют также ранее разработанные конденсаторы КСО – конденсаторы слюдяные опрессованные. Емкость этих конденсаторов лежит в пределах от 51 пФ до 0,01 мкФ. Слюдяные конденсаторы применяют в высокочастотных цепях. Бумажные конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика применяют конденсаторную бумагу толщиной от 6 до 10 мкм с невысокой диэлектрической проницаемостью (е = 2.. .3), поэтому габариты этих конденсаторов большие. Обычно бумажные конденсаторы изготавливают из двух длинных, свернутых в рулон лент фольги, изолированных конденсаторной бумагой, т. е. конденсаторы имеют рулонную конструкцию. Из-за больших диэлектрических потерь и большого значения собственной индуктивности эти конденсаторы нельзя применять на высоких частотах. В соответствии с принятой маркировкой эти конденсаторы обозначают К40 или К41. Разновидностью бумажных конденсаторов являются металлобумажные (типа К42), у которых в качестве обкладок вместо фольги используют тонкую металлическую пленку, нанесенную на конденсаторную бумагу, благодаря чему уменьшаются габариты конденсатора. Электролитические конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика используют тонкую оксидную пленку, нанесенную на поверхность металлического электрода, называемого анодом. Второй обкладкой конденсатора является электролит. В качестве электролита используют концентрированные растворы кислот и щелочей. По конструктивным признакам эти конденсаторы делят на четыре типа: жидкостные, сухие, оксидно-полупроводниковые и оксидно-металлические. В жидкостных конденсаторах анод, выполненный в виде стержня, на поверхности которого создана оксидная пленка, погружен в жидкий электролит, находящийся в алюминиевом цилиндре. Для увеличения емкости анод делают объемно-пористым путем прессования порошка металла и спекания его при высокой температуре. В сухих конденсаторах применяют вязкий электролит. В этом случае конденсатор изготавливают из двух лент фольги (оксидированной и неоксидированной), между которыми размещается прокладка из бумаги или ткани, пропитанной электролитом. Фольга сворачивается в рулон и помещается в кожух. Выводы делают от оксидированной (анод) и неоксидированной (катод) фольги. В оксидно-полупроводниковых конденсаторах в качестве катода используют диоксид марганца. В оксидно-металлических конденсаторах функции катода выполняет металлическая пленка оксидного слоя. Особенностью электролитических конденсаторов является их униполярность, т. е. они могут работать при подведении к аноду положительного потенциала, а к катоду – отрицательного. Поэтому их применяют в цепях пульсирующего напряжения, полярность которого не изменяется, например, в фильтрах питания. Электролитические конденсаторы обладают очень большой емкостью (до тысяч микрофарад) при сравнительно небольших габаритах. Но они не могут работать в высокочастотных цепях, так как из-за большого сопротивления электролита tg δ достигает значения 1,0. Поскольку при низких температурах электролит замерзает, то в качестве параметра электролитических конденсаторов указывают минимальную температуру, при которой допустима работа конденсатора. По допустимому значению отрицательной температуры электролитические конденсаторы делят на четыре группы: Н (неморозостойкие, Tmin = –10 °С); М (морозостойкие, Tmin = – 40 °С); ПМ (с повышенной морозостойкостью, Tmin= –50 °С); ОМ (особо морозостойкие, Tmin = – 60 °С). При понижении температуры емкость конденсатора уменьшается, а при повышении температуры – возрастает. Пленочные конденсаторы. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика используют синтетические высокомолекулярные тонкие пленки. Современная технология позволяет получить пленки, наименьшая толщина которых составляет 2 мкм, механическая прочность 1 000 кг/см, а электрическая прочность достигает 300 кВ/мм. Такие свойства пленок позволяют создавать конденсаторы очень малых габаритов. Конструктивно они аналогичны бумажным конденсаторам и относятся к 7-й группе. Конденсаторы типа К71 в качестве диэлектрика имеют полистирол. В конденсаторах типа К72 применен фторопласт, в конденсаторах К73 – полиэтилентерефталат. В конденсаторах К75 применено комбинированное сочетание полярных и неполярных пленок, что повышает их температурную стабильность. В конденсаторах К76 в качестве диэлектрика применена тонкая лаковая пленка толщиной около 3 мкм, что существенно повышает их удельную емкость. Высокими значениями удельной емкости и температурной стабильности обладают конденсаторы К77, в которых в качестве диэлектрика применен поликарбонат. В качестве обкладок в пленочных конденсаторах используют либо алюминиевую фольгу, либо напыленные на диэлектрическую пленку тонкие слои алюминия или цинка. Корпус таких конденсаторов может быть как металлическим, так и пластмассовым и иметь цилиндрическую или прямоугольную форму. Вариконды. Это конденсаторы, емкость которых зависит от напряженности электрического поля. Они выполняются на основе сегнетоэлектриков (титанита бария, стронция, кальция и т. д.). Для них характерны высокие значения относительной диэлектрической проницаемости и ее сильная зависимость от напряженности электрического поля и температуры. Применяют вариконды как элементы настройки колебательных контуров. Если вариконд включить в цепь резонансного 1.С-контура и изменять постоянное напряжение, подводимое к нему от источника, имеющего высокое внутреннее сопротивление (оно необходимо для того, чтобы источник не ухудшал добротность колебательного контура), то можно изменять резонансную частоту этого контура. Варикапы. Это одна из разновидностей полупроводникового диода, к которому подводится обратное напряжение, изменяющее емкость диода. Благодаря малым размерам, высокой добротности, стабильности и значительному изменению емкости варикапы нашли широкое применение в РЭА для настройки контуров и фильтров. Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93, соответствует коду 95 3000  Издательство МГТУ. 183010 Мурманск, Спортивная, 13. Сдано в набор 04.12.2009. Подписано в печать 14.12.2009. Формат 60841/16. Бум. типографская. Усл. печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 1,64. Заказ 730. Тираж 30 экз. |