Сообщество Империал: "Конденсаторы и их применение" - Публицистика - Библиотека - Сообщество Империал

  • Поиск
  • Законы
  • Сообщество
  • Репутация
  • Экономика
  • Больше

Реклама отключена для зарегистрированных посетителей

[ Регистрация ] · [ Авторизация ]

Рассказать друзьям



Информация об авторе

  • Автор: Age of Kings

Информация по статье

  • Добавлено: 01 Июл 2016, 13:09
  • Просмотры: 266

Дополнительно

Репутация: 2
"Конденсаторы и их применение"

Описание: Решил сбацать что-нибудь на эту тему...
Электрические конденсаторы

Для того, чтобы понять, что такое электрический конденсатор, надо понять, а что есть электричество? Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц (из БСЭ). Чаще всего, электрически заряженная частица, это электрон.

Электрический же конденсатор - это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора - это электрическая емкость между электронами конденсатора, определяемая отношением накапливаемого в нем электрического заряда к приложенному напряжению (ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ, характеристика проводника, количественная мера его способности удерживать электрич. заряд. В электростатич. поле все точки проводника имеют один и тот же потенциал ф. Потенциал ф (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) пропорционален заряду q проводника (т. е. отношение q к ф не зависит от q). Это позволяет ввести понятие Э. ё. уединённого проводника, к-рая равна отношению заряда проводника к потенциалу. То есть, чем больше Э. ё., тем больший заряд может накопить проводник при данном ф - из БСЭ). Конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (ДИЭЛЕКТРИКИ, вещества, плохо проводящие электрич. ток. Термин "Д." (от греч. dia - через и англ. electric -электрический) введён М. Фарадеем для обозначения веществ, через к-рые проникают электрич. поля - из БСЭ), и обладает способностью накапливать электрическую энергию.

Емкость конденсатора зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения электродов и высчитывается по формуле С=q/U, где С-емкость, измеряемая в Фарадах (по имени английского ученого Майкла Фарадея [ФАРАДЕЙ (Faraday) Майкл (22.9.1791, Лондон,-25.8.1867, там же), английский физик, химик и физико-химик, основоположник учения об электромагнитном поле, чл. Лондонского королевского общества (1824)]), q-заряд, измеряемый в Кулонах (по имени французского ученого Шарля Кулона [КУЛОН (Coulomb) Шарль Огюстен (14.6.1736, Ангулем,-23.8.1806, Париж), французский физик, чл. Парижской АН (1781)]) и U-разность потенциалов на обкладках конденсатора, измеряемая в Вольтах. За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на 1 вольт при сообщении ему заряда 1 кулон. Сию единицу называют Фарадой (Ф). Для практики её не используют, так как она слишком велика, а используют более мелкие единицы: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ), пикофараду (пФ). 1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.

Классификация конденсаторов

В основу классификации конденсаторов положено деление их на группы по виду применяемого диэлектрика и по конструктивным особенностям, определяющим использование их в конкретных цепях аппаратуры. Согласно ГОСТ 11 074.008-78, классификация конденсаторов такова:

Вид диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность емкости, величину потерь и др. Конструктивные особенности определяют характерные области применения: помехоподавляющие, подстроечные, дозиметрические, импульсные и др.

Дальнейшее деление групп конденсаторов по виду диэлектрика связано с использованием их в конкретных цепях аппаратуры назначением и выполняемой функцией, например, низковольтные и высоковольтные, низкочастотные и высокочастотные, импульсные и др.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего назначения и конденсаторы специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.
По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные.

Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т.д.

Емкость подстроечных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение емкости.

В зависимости от способа монтажа конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные, из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в виде проходных шпилек, опорных винтов. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ-конденсаторов, в качестве выводов могут использоваться части их поверхности (безвыводные конденсаторы). У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов, одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выводом.

По характеру защиты от внешних воздействий конденсаторы выполняются: защищенными, незащищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружающей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика также можно разделить конденсаторы с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов.

Удельная емкость конденсатора - отношение емкости к массе (или объему) конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора - емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ или ТУ). Фактическая емкость каждого экземпляра отличается от номинальной, но не более, чем на допустимое отклонение.

Допустимое отклонение емкости от номинальной (допуск) характеризует точность значения емкости. Значения этих отклонений установлены ГОСТ 9661-73 в процентах для конденсаторов емкостью 10 пФ и более и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью:

Номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может работать 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 номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (как правило, более 70-85 0С) допускаемое напряжение снижается. Значения номинальных напряжений конденсаторов постоянной емкости установлены ГОСТ 9665-77.

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора - электрическое сопротивление конденсатора постоянному току (ГОСТ 21415-75), определяемое соотношением Rиз=U/Iут, где U - напряжение, приложенное к конденсатору, Iут - ток утечки или проводимости. Сопротивление изоляции характеризует качество диэлектрика и качество изготовления конденсаторов, и зависит от типа диэлектрика. Сопротивление изоляции для конденсаторов большой емкости обратно пропорционально площади обкладок, т.е. емкости конденсаторов. Поэтому для конденсаторов емкостью более 0,33 мкФ принято, вместо сопротивления изоляции, приводить значение постоянной времени, выражаемое в секундах (МОм мкФ), равное произведению сопротивления изоляции на значение номинальной емкости. Сопротивление изоляции конденсатора измеряют между его выводами. Для конденсаторов, допускающих касание своим корпусом шасси или токоведущих шин, вводится понятие сопротивления изоляции между корпусом и соединенными вместе выводами.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) - параметр, применяемый для характеристики конденсаторов линейной зависимостью емкости от температуры. Практически ТКЕ определяют как относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 10 С. Слюдяные, керамические и некоторые пленочные конденсаторы, в зависимости от температурной стабильности, разделяют на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ:

Если зависимость емкости от температуры нелинейна, температурную стабильность емкости конденсатора характеризуют относительным изменением емкости при переходе от нормальной температуры (20+-50 С) к предельным значениям рабочей температуры. Допустимые изменения емкости сегнетокерамических конденсаторов с нелинейной зависимостью ТКЕ таковы:

Слюдяные и полистирольные конденсаторы имеют ТКЕ в пределах (50...200)*10-61/0С, поликарбонатные - 50*10-61/0 С. Для конденсаторов с другими видами диэлектрика ТКЕ не нормируется.

Необратимые изменения емкости конденсаторов при воздействии тепла характеризуются остаточным относительным изменением емкости (после возвращения к исходной температуре), которое называют коэффициентом температурной нестабильности емкости (КТНЕ).

Стабильность параметров конденсаторов. Электрические свойства и срок службы конденсатора зависят от условий эксплуатации (воздействие тепла, влажности, радиации, вибраций, ударов и др.).

Температура и влажность окружающей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняемость конденсаторов. Предельно допустимая температура для конденсаторов ограничивается заданием максимально положительной температуры окружающей среды и величиной электрической нагрузки. Применение конденсаторов в условиях, превышающих эти ограничения, может вызвать резкое ухудшение параметров (снижение сопротивления изоляции, уменьшение емкости, увеличение тока и тангенса угла потерь), нарушение герметичности спаев. На конденсаторы в составе аппаратуры может ещё воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изделиями.
Для многих типов конденсаторов в условиях низких температур характерно снижение емкости, особенно у оксидных и керамических конденсаторов. Все типы оксидных конденсаторов с жидким или пастообразным электролитом при температурах ниже 600 С практически неработоспособны.

С ростом температуры окружающей среды напряжение на конденсаторе должно снижаться.

Воздействие влаги сказывается на снижении значения сопротивления изоляции (повышение вероятности пробоя), увеличении тангенса угла потерь. Влага, кроме того, вызывает коррозию металлических деталей конденсаторов.

При эксплуатации аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, ударам, ускорению и т.д. Как следствие, могут возникнуть обрывы выводов, трещины и снижение электрической прочности.

Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздействия ионизирующих излучений (сиречь радиации), приводят к обратимым и остаточным изменениям электрических параметров.

Обратимые изменения связаны с процессами ионизации диэлектрических материалов и воздуха, и сопровождаются резким снижением сопротивления изоляции и увеличением тока утечки. Увеличивается также тангенс угла потерь, особенно на низких частотах. После прекращения облучения сопротивление изоляции (ток утечки оксидных конденсаторов), в большинстве случаев, восстанавливается. Остаточные изменения параметров связаны, в основном, с устойчивыми нарушениями структуры рабочего диэлектрика и защитных материалов. Особенно подвержено изменениям структура полимерных материалов, применяемых в пленочных и комбинированных конденсаторах.
Конденсаторы с органическим диэлектриком вообще более чувствительны к воздействию излучения по сравнению с неорганическим диэлектриком. Наиболее устойчивы к воздействию ионизирующих излучений керамические конденсаторы.

Наибольшие необратимые изменения параметров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки.

Превышение допустимых значений постоянного и переменного напряжения резко снижает надежность конденсаторов. Наиболее устойчивы к воздействию электрических нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсаторы. Среди оксидных конденсаторов наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низкая стабильность параметров проявляется у электролитических оксидных конденсаторов.
При длительном хранении всех конденсаторов изменяется их емкость.

Применение конденсаторов.

Конденсаторы имеют весьма широкое применение в различных областях техники. Они являются основой радиотехники, составным элементом всех электрических устройств. Применяются конденсаторы и в военной аппаратуре, в средствах связи, наблюдения и целеуказания, в системах РЭБ.

Источники информации:

1. "Большая Советская Энциклопедия", 3-е издание, Москва, издательство "Советская Энциклопедия", 1969-1978.
2. Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. "Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник", Минск, издательство "Беларусь", 1994.
3. "Большой Энциклопедический Словарь", Москва, издательство "Советская Энциклопедия", Санкт-Петербург, фонд "Ленинградская Галерея", 1993 год.
Copyright © «Империал». Копирование информации с этой страницы возможно только при указании прямых ссылок на эту страницу.


    Сообщество Империал > Библиотека > Публицистика > "Конденсаторы и их применение" Обратная Связь
      Стиль:
        03 Дек 2016, 09:56
    © 2016 «Империал». Условия предоставления. Ответственность сторон. Рекрутинг на Империале. Лицензия зарегистрирована на: «Империал». Счётчики