книги / Справочник по расчету режимов работы электрических конденсаторов

Диэлектрическая проницаемость (е) керамических конденсаторов v, зависимости от состава керамики колеблется от 6 до десятков тысяч

и1емпературный коэффициент емкости (ТКЕ) от 120 X 10~6/ °С до

3300 X 10”6/ °С. Керамические конденсаторы подразделяются на вы­ сокочастотные (вид 1) и низкочастотные (вид 2 и 3). Основными особен-

31

с/с0,%

90

1,10. Основные характеристики конденсаторов с оксидным Диэлектриком

Электролитические, алюминиевые, фольговые

Продолжение табл. 1Л0

Электролитические танталовые с объемно-пористым анодом

34

Продолжение табл. 1.10

1.11. Основные характеристики керамических конденсаторов

теристикам эти конденсаторы близки к керамическим и могут приме­ няться в цепях постоянного, переменного, пульсирующего напряже­ ний, а также в импульсных режимах (табл. 1.12).

Диэлектриком слюдяного конденсатора являются пластинки при­ родной слюды толщиной до 0,01 мм. Широко применяется в конденсаторостроении слюда мусковит с малым tg б == (1. . .2) 10~4 и высокой

е = 7. Электродами в слюдяных конденсаторах являются пластинки

алюминиевой или медной фольги (фольговые конденсаторы, например, КСО) или серебряные электроды (КСГ, СГМ), получаемые вжиганием серебра (серебряные конденсаторы). Слюдяные конденсаторы характе­ ризуются высокой стабильностью емкости при изменениях частоты и температуры и малыми потерями. При больших токовых нагрузках применяются слюдяные фольговые конденсаторы. Характеристики основных типов слюдяных конденсаторов указаны в табл. 1.13.

Особенностью конденсаторов с газообразным диэлектриком явля­ ется малое значение tg6 (до 10”6) и высокая стабильность электриче­ ских параметров. К таким конденсаторам относятся воздушные (К60), газонаполненные и вакуумные (К61).

Воздушные конденсаторы (тина КВМ, КВС, КВЧ и др.) приме­ няются в измерительной технике при низких напряжениях в качестве образцовых. Для высоких напряжений предназначаются газонапол­ ненные и вакуумные.

Газонаполненные конденсаторы емкостью 50. . .100 пФ имеют UH0M= ЮО* • -500 кВ и применяются в основном в высоковольтных

измерительных устройствах, а конденсаторы емкостью до несколько тысяч пикофарад имеют ^ном—ЗО. . .50 кВ и применяются в контурах

мощных передающих устройств. Эти конденсаторы применяются ripeимущественно на частотах до 0,5 МГц.

На частотах выше 0,5 МГц в радиопередатчиках применяются ва­ куумные конденсаторы, для которых характерны значительно большие удельные емкости'по сравнению с воздушными, малые потери, высокая электрическая прочность, отсутствие зависимости диэлектрической проницаемости от частоты. Высокая добротность этих конденсаторов позволяет использовать их на частотах до 40 МГц. Малые потери и осо­ бенности конструкции вакуумных конденсаторов позволяют пропускать через них токи до 100 А и выше без принудительного охлаждения.

Основные характеристики вакуумных конденсаторов постоянной (К61) и переменной (КП) емкостей приведены в табл. 1.14.

36

1.12.Характеристики стеклянных» стеклокерамических

истеклоэмалевых конденсаторов

37

4.УДЕЛЬНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ИИХ РОЛЬ ПРИ ВЫБОРЕ КОНДЕНСАТОРОВ

Удельные характеристики конденсаторов различных типов при работе на переменном напряжении необходимы для сопоставления

38

причем с уменьшением tg 6 конденсатора максимум Суд возрастает по абсолютной величине и смещается в сторону более высоких частот.

При работе конденсаторов на пульсирующем напряжении синусо­ идальной формы полезной характеристикой для выбора конденсаторов может служить также действующее значение удельной емкоаи кон­ денсатора:

Рис. 1.30. Зависимость удельной ре­ активной мощности конденсаторов от частоты для различных диэлектриков: полярные (/) и неполярные (2) синте­ тические пленки; керамика (5)

объему (Дж/м8) WyAV = CH0Mt/p_ Д0П/2У или по массе «7удо= С ном^ . доп/ 2G. Удельная энергия только активного объема конденсатора,Дж/м3, Г уд = 8,85ег£ рм /2 определяется амплитудой рабочей напряженности электрического подл, принятой в конденсаторе, где £ рМ— в МВ/м. По­

скольку несинусоидальное напряжение, воздействующее на конденса­ торы, имеет очень разнообразные формы, то удельные характеристики конденсаторов удается получить только для напряжений стандартных форм, характеризующихся сравнительно малым числом параметров.

1.15. Значения удельной емкости конденсаторов при разных частотах

Так как допустимое рабочее напряжение зависит от параметров формы воздействующего напряжения и условий эксплуатации, удель­ ная энергия конденсатора непостоянна и каждому сочетанию парамет­ ров формы и других условий эксплуатации соответствуют различные

39

удельные энергии. Различные сочетания условий эксплуатации могут обусловливать также одинаковые удельные энергии, если при этом совпадают допустимые рабочие напряжения. Таким образом, для со­

торых тот или иной тип конденсаторов имеет наилучшие удельные ха­ рактеристики. С этой целью для ряда стандартных форм напряжения и конденсаторов различных типов можно построить зависимости удель­ ных характеристик от параметров формы, например, от частогы повто­ рения при различных длительностях фронта (или спада). При этом удельные характеристики необходимо находить для одной и той же минимальной наработки (гамма-процентного ресурса) и одних и тех же условий охлаждения. Такие зависимости позволяют определить области сочетаний параметров формы, в которых тот или иной тип конденсатора обеспечивает наилучшие удельные характеристики.

Так же. как и в случае синусоидального напряжения, при стан­ дартных формах напряжения конденсаторы с полярным диэлектриком имеют более высокие удельные характеристики при низких частотах повторения, тогда как на более высоких частотах лучшие удельные характеристики имеют конденсаторы с неполярным диэлектриком [1, 19].

На рис. 1.31 показаны расчетные зависимости №'удот параметров

напряжения симметричной трапецеидальной формы для разных орга­ нических диэлектриков. Такое семейство кривых можно использовать для предварительного выбора типа конденсатора (или подходящей группы конденсаторов, выполненных на основе одинаковых диэлектри­ ков, обеспечивающих наиболее высокие значения U7y в требуемых

режимах). При низких частотах напряжения (/<50 Гц) и длительно­ стях зарядной (разрядной) стадий (t > 10~4 с) наибольшую WyA обе­ спечивает полярный диэлектрик (например, комбинация ПЭТФ + + КОН-11). Однако при повышении частоты и уменьшении длитель­ ности коммутации t более высокие значения №уд обеспечивает слабо-

полярный диэлектрик (поликарбонат), который, хотя и имеет по срав*

40