Лабораторная работа 1 конденсаторы. Практическвая Работа 1 изучение конденсаторов Цель работы
 Скачать 1.1 Mb.
|
|
Практическвая Работа № 1 ИЗУЧЕНИЕ конденсаторов Цель работы – ознакомление с различными видами конденсаторов постоянной емкости, в том числе электролитическими. Основные сведения о конденсаторахКонденсатор, как следует из его названия, предназначен для «конденсирования» (накопления) электрического заряда. Любые два проводника, разделенные диэлектриком, образуют конденсатор. Заряд конденсатора (Q) и накопленная в нем энергия (W) связаны с напряжением (U) на его электродахи его емкостью (С) выражениями Q = CUи  Обозначение конденсаторов в схемах На чертежах электрических схем обозначение конденсаторов строго стандартизировано. Две вертикальные лини обозначают две обкладки. Эти черточки подписываются латинской буквой C, рядом с которой указывается порядковый номер элемента в схеме, а ниже или сбоку указывается значение емкости в микрофарадах или пикофарадах.  Виды конденсаторов Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др. По виду диэлектрика различают: Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум). Конденсаторы с газообразным диэлектриком. Конденсаторы с жидким диэлектриком. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок. Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Электролитические конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник.  Вакуумный конденсатор По возможности изменения своей ёмкости: Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы). Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура. Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.  В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.  Серебрянный конденсатор для аудио. Также различают конденсаторы по форме обкладок  Основные параметры конденсаторов Ёмкость. Как уже отмечалось, основная характеристика конденсатора- ёмкость. При расчетах в СИ емкость конденсатора выражают в фарадах [Ф]. Реальные конденсаторы обычно имеют емкость, составляющую миллиардные, миллионные или тысячные доли фарада. Поэтому для маркировки емкости используются производные единицы: пикофарады (1пФ =10–12Ф), нанофарады (1нФ =1000пФ =10–9Ф) и микрофарады (1мкФ =1000нФ =10–6 Ф). Если взять любой радиоэлектронный прибор, например, резистор, диод, транзистор, стабилитрон и снять его характеристики либо измерить параметры высокоточным измерительным прибором, то они будут иметь некоторые отклонения от заявленных номинальных значений. Такое отклонение от указанных параметров вызвано технологическим процессом и нормируется производителем. Аналогично обстоят дела и с емкостью. Если измерить ее в нескольких накопителей одинакового номинала, то можно заметить небольшую разницу. Эта разница строго нормирована и называется допустимым отклонением емкости от номинального значения. Она измеряется в процентах, значения которых соответствуют классам точности.  В зависимости от класса точности и допустимого отклонения производятся стандартные значения емкости, то есть стандартные номиналы конденсаторов. На пленочных, бумажных и электролитических конденсаторах допуск приводится в маркировке и указывается в процентах, например: ±5 %; ±10 %; ±20 %. Здесь принято два вида обозначений допуска. Для конденсаторов с предсказуемой монотонно изменяющейся зависимостью емкости от температуры, т. е. с известным значением температурного коэффициента емкости (ТКЕ), введены группы термостабильности, указываемые на корпусе конденсатора вместе с его номинальной емкостью (табл. 1). Таблица 1 Группы термостабильности конденсаторов с постоянным ТКЕ
Температурный коэффициент емкости. Протекание электрического тока через любой радиоэлектронный элемент вызывает его нагрев, ввиду неизбежного наличия сопротивления. Нагрев радиоэлектронных элементов всегда учитывается при проектировании изделия. Характеристики конденсаторов также склонны изменятся с изменением температуры и с этим обязательно нужно считаться. Для этого введен температурный коэффициент емкости, сокращенно ТКЕ. ТКЕ показывает, насколько отклоняется емкость конденсатора от номинального значения с ростом температуры. Номинальное значение емкости накопителя приводится для температуры окружающей среды +20 С.Обычно ТКЕ может быть задан как постоянная величина, рассчитываемая по формуле  Рост температуры может вызвать как рост емкости, так и ее уменьшение. В зависимости от этого различают конденсаторы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом емкости. Температура оказывает влияние не только на значение емкости конденсатора, но и на его ток утечки, характеризующий электрическую прочность изоляции. Температурное изменение тока утечки особенно велико у электролитических конденсаторов. Номинальное напряжение - напряжение, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может рабртать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (обычно 70...85 °С) допустимое напряжение снижается. Для конденсаторов с номинальным напряжением до 10 кВ номинальные напряжения устанавливаются из ряда (ГОСТ 9665-89): 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350; 400; 450; 500; 630; 800; 1000; 1600, 2000; 2500; 3000; 4000; 5000; 6300; 8000; 10 000 В. Тангенс угла потерь (tg δ) характеризует потери энергии в конденсаторе Значения тангенса угла потерь у керамических высокочастотных, слюдяных, полистирольных и фторопластовых конденсаторов находятся в пределах (10...15)·10-4, поликарбонатных (15...25)·10-4, керамических низкочастотных 0,035, оксидных 5...35 % полиэгалентерефтататных 0 01...0,012. Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью конденсатора Маркировка конденсаторовДо сих пор широкий оборот имеют советские конденсаторы, отличающиеся небольшим, но разнообразием маркировки. В советской маркировке было задействовано все – цифры, буквы и цвета. Причем на корпуса элементов наносились как цифры с буквами, так и цвета, цифры и буквы. Цифры обозначают значение, буквы – единицы измерения.  Наиболее часто емкость указывают на корпусе конденсатора в явном виде, например: 510 пФ; 15 нФ; 0,022 мкФ; 100 мкФ. На зарубежных конденсаторах те же номинальные значения имеют следующую маркировку: 510 pF; 15 nF; 0,022 μF; 100 μF. Например, маркировка «102» на корпусе конденсатора означает емкость 10 ∙ 102 пФ = 1000 пФ, а «223» означает 22 ∙ 103 пФ = 22 000 пФ = 22 нФ или 0,022 мкФ. Более распространенный тип маркировки состоит из цифр, которые обозначают емкость в пикофарадах. Всегда нужно помнить, что в отличие от резисторов, маркировка которых выполняется в омах, базовой величиной размерности независимо от способа маркировки являются пикофарады (если цифры отделяются запятой, — то микрофарады). В общем, отсчет емкости начинается с пикофарад.  Наиболее удачным и совершенным способом обозначения электронных элементов является цифровое кодирование. Цифровое кодирование конденсаторов, как и резисторов, предполагает использование всего трех цифр. Такой подход позволяет реализовать множество комбинаций. Две цифры, расположенные слева обозначают мантису, то есть значащее число, а последняя – третья цифра показывает, сколько нулей нужно прибавить к двум предыдущим цифрам. Например, если на корпусе накопителя указано 153, то емкость его равна 15×103 = 15000 пФ = 15 нФ = 0,015 мкФ  Маркировка SMD конденсаторов В соответствии со стандартами IEC на практике применяется несколько способов кодировки номинальной емкости. Маркировка 3 цифрамиПервые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах (пф), последняя — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0». Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф. Маркировка 4 цифрамиВозможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах.
Кодовая маркировка электролетических конденсаторов для поверхностного монтажа Маркировка SMD конденсаторов может наноситься на корпус в виде цифрового кодирования, но в преобладающем большинство – это несколько запутанная шифровка, состоящая из одной или двух букв латинского алфавита. Если букв две – то первая обозначает производителя, что нас интересует в меньшей степени. А вот вторая или единственная буква обозначает мантису, аналогично, как и при цифровом кодировании. Оставшаяся цифра показывает количество нулей после мантисы. Расшифровать цифровое значение буквы можно с помощью таблицы, приведенной ниже.  Примеры: B1 по таблице определяем мантиссу: B=1.1/ = 1.1*101 пФ = 11 пФ A3 по таблице A=4.7/ = 1.0*103 пФ = 1000 пФ = 1 нФ SMD накопители с аналогичными характеристиками также отличаются размерами. Ряд стандартных размеров приведен в таблице и на рисунке, приведенных ниже. Особенно важно учитывать размеры радиоэлектронных элементов при проектировании печатных плат.  Маркировка электролитических SMD конденсаторов Практически ничем не отличается от выводных аналогов. Отрицательная контактная площадка обозначается черной меткой на плоской стороне корпуса со стороны соответствующей контактной площадки. Также указываются допустимое напряжение в вольтах и емкость в микрофарадах. Электролитические SMD конденсаторы маркируются 2 основными способами: 1. Способ, емкостью в микрофарадах и рабочим напряжением ,  Например: 10 6.3V = 10 мкФ на 6,3В. 2. Способ, при помощи буквы и три цифры  Буква и три цифры, при этом буква указывает на рабочее напряжение в соответствии с приведенной ниже таблицей, первые две цифры определяют мантиссу, последняя цифра — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах. Полоска на таких конденсаторах указывает положительный вывод. Пример: по таблице «A» — напряжение 10В, 105 — это 10*105 пФ = 1 мкФ, т.е. это конденсатор 1 мкФ на 10В
Довольно часто встречаются корпуса, на которых отсутствуют какие-либо обозначения. Здесь может выручить только измеритель емкости. Порядок выполнения работы1. Изучить теоретический материал и сделать краткий конспект. 2. Получить у преподавателя конденсаторы для исследования. Произвести расшифровку их номинальных сопротивлений по маркировке, результаты занести в таблицу. Результаты изучения конденсаторов
|