|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Конденсатор электрический | Конденсатор электрический (далее К)система из двух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок; такая система электродов обладает взаимной электрической емкостью. Конденсатор электрический в виде готового изделия применяется в электрических цепях там, где необходима сосредоточенная емкость. Диэлектриком в Конденсатор электрический служат газы, жидкости и твердые электроизоляционные вещества, а также полупроводники. Обкладками Конденсатор электрический с газообразным и жидким диэлектриком служит система металлических пластин с постоянным зазором между ними. В Конденсатор электрический с твердым диэлектриком обкладки делают из тонкой металлической фольги или наносят слои металла непосредственно на диэлектрик. Для некоторых типов Конденсатор электрический на поверхность металлической фольги (1-я обкладка) наносится тонкий слой диэлектрика; 2-й обкладкой является металлическая или полупроводниковая пленка, нанесенная на слой диэлектрика с другой стороны, или электролит, в который погружается оксидированная фольга. В интегральных схемах применяются два принципиально новых вида Конденсатор электрический: диффузионные и металл-окисел-полупроводниковые (МОП). В диффузионных Конденсатор электрический используется емкость созданного методом диффузии р — n-перехода, которая зависит от приложенного напряжения. В Конденсатор электрический типа МОП в качестве диэлектрика используется слой двуокиси выращенный на поверхности пластины. Обкладками служат подложка с малым удельным сопротивлением ( и тонкая пленка
При подключении Конденсатор электрический к источнику постоянного тока на его обкладках накапливается электрический заряд Q = × ; выражая Q в кулонах и (напряжение на обкладках Конденсатор электрический) в вольтах, получим С — емкость Конденсатор электрический в фарадах. Емкость Конденсатор электрический с обкладками в виде двух параллельных плоских пластин равна:
 (пф),
где e0 — диэлектрическая проницаемость вакуума, e0 = 8,85×10-3 пф/мм; e — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (e ³1), — площадь плоской обкладки в мм2, b — расстояние между обкладками в мм.
Емкость цилиндрического Конденсатор электрический (два коаксиальных полых цилиндра разделенных диэлектриком) равна:
 (пф),
где l — длина цилиндра в мм; D2 — внутренний диаметр внешнего цилиндра в мм; D1 — внешний диаметр внутреннего цилиндра в мм. При этом не учитываются искажения однородности электрического поля у краев обкладок (краевой эффект), и потому эти расчеты дают несколько заниженные значения емкости ; точность расчета возрастает при уменьшении отношения  (для плоского Конденсатор электрический) и  (для цилиндрического Конденсатор электрический).
Конденсатор электрический часто включаются группами (батареей); для параллельного соединения Конденсатор электрический общая емкость батареи Сб = 1+ 2+...+ n, а для последовательного соединения
Сб =  ,
где 1, 2,..., n — емкости отдельных Конденсатор электрический, составляющих батарею. При включении в цепь переменного тока частотой f гц через Конденсатор электрический протекает реактивный (емкостный) ток
 ,
где — напряжение, приложенное к обкладкам Конденсатор электрический, xc — реактивное сопротивление Конденсатор электрический
 (ом)
при условии, что f в гц, а С — в ф.
Зависимость реактивного сопротивления Конденсатор электрический от частоты используется в электрических фильтрах. Вектор тока, протекающего через К. э., опережает вектор напряжения, приложенного к его обкладкам, на угол j " 90°, это позволяет применить Конденсатор электрический для повышения мощности коэффициента промышленных установок с индуктивной нагрузкой, для продольной компенсации в линиях электропередачи, в конденсаторных асинхронных двигателях и т. п. Реактивная мощность Конденсатор электрический p =2pfU2 (вар), где — в в, f — в гц, С — в ф. К основным параметрам Конденсатор электрический (см. табл.) относятся: номинальная емкость — Сн; допуск по номинальной емкости
 ,
где Си — измеренное значение емкости Конденсатор электрический; рабочее (номинальное) напряжение н, при котором Конденсатор электрический надежно работает длительный промежуток времени (обычно более 1000 ч); испытательное напряжение ис, которое Конденсатор электрический должен выдерживать в течение определенного промежутка времени (2—5 сек, иногда до 1 мин) без пробоя диэлектрика; пробивное напряжение пр (постоянный ток), вызывающее пробой диэлектрика за промежуток времени в несколько сек; угол потерь d — чем d больше, тем большая часть энергии выделяется на нагрев Конденсатор электрический; потери активной мощности Ра = 2pfU2×Сн ×tg d (вт), где d — угол потерь, — в в, Сн— в ф, f — в гц; температурный коэффициент емкости (ТКЕ), характеризующий зависимость изменения емкости Конденсатор электрический от температуры; сопротивление изоляции Rиз между выводами Конденсатор электрический при подаче на них постоянного напряжения.
Конденсатор электрический обладают индуктивностью L, вследствие чего полное сопротивление Конденсатор электрический часто не является преимущественно емкостным в любом диапазоне частот; применять Конденсатор электрический целесообразно только при частотах f<f0 (f0— собственная резонансная частота Конденсатор электрический), т. к. при f >f0 сопротивление имеет преимущественно индуктивный характер. Надежность Конденсатор электрический определяется вероятностью его безотказной работы в течение гарантированного срока службы; иногда надежность выражают в виде интенсивности отказов Конденсатор электрический Для сравнительной оценки качества Конденсатор электрический применяются удельная емкость
 пф/см3,
где к см3 — активный объем Конденсатор электрический, и удельная стоимость, т. е. стоимость Конденсатор электрический, отнесенная к накопленной в Конденсатор электрический энергии или заряду. Удельная стоимость Конденсатор электрический всегда снижается по мере увеличения размеров Конденсатор электрический
По применению различают Конденсатор электрический низкого напряжения низкой частоты (большая удельная емкость Су), низкого напряжения высокой частоты (малые ТКЕ и tg d, высокая Су), высокого напряжения постоянного тока (высокое Rиз), высокого напряжения низкой и высокой частоты (высокая удельная реактивная мощность). Конденсатор электрический выпускаются постоянной емкости, переменной емкости и полупеременные (триммеры). Параметры, конструкция и область применения Конденсатор электрический определяются диэлектриком, разделяющим его обкладки, поэтому основная классификация Конденсатор электрический проводится по типу диэлектрика.
Конденсатор электрический с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные и вакуумные) имеют весьма малые значения tg d и высокую стабильность емкости (см. табл.). Воздушные Конденсатор электрический постоянной емкости применяют в измерительной технике в основном как образцовые Конденсатор электрический Воздушные Конденсатор электрический рекомендуется применять при напряжениях не выше 1000 в. В электрических цепях высокого напряжения (свыше 1000 в) применяют газонаполненные ( фреон и др.) и вакуумные Конденсатор электрический Вакуумные Конденсатор электрический имеют меньшие потери, малый ТКЕ и более устойчивы к вибрациям по сравнению с газонаполненными. Рабочее напряжение для вакуумных Конденсатор электрический постоянной емкости от 5 до 45 кв. Наиболее целесообразно вакуумные Конденсатор электрический использовать при работе в диапазоне частот от 1 до 10 Мгц. Значение пробивного напряжения вакуумных Конденсатор электрический не зависит от атмосферного давления, поэтому они широко применяются в авиационной аппаратуре. Основной недостаток Конденсатор электрический с газообразным диэлектриком — весьма низкая удельная емкость.
Конденсатор электрический с жидким диэлектриком имеют при тех же размерах, что и Конденсатор электрический с газообразным диэлектриком, большую емкость, т. к. диэлектрическая проницаемость у жидкостей выше, чем у газов; однако такие Конденсатор электрический имеют большой ТКЕ и большие диэлектрические потери, по этим причинам они не перспективны.
К Конденсатор электрический с твердым неорганическим диэлектриком относятся стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические, керамические (низкочастотные и высокочастотные) и слюдяные Конденсатор электрический Стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические Конденсатор электрический представляют собой многослойный пакет, состоящий из чередующихся слоев диэлектрика и обкладок (из и др. металлов). В качестве диэлектрика используются конденсаторное стекло, низкочастотная или высокочастотная стеклоэмаль и стеклокерамика. Эти Конденсатор электрический имеют относительно малые потери, малые ТКЕ, устойчивы к воздействию влажности и температуры, имеют большое сопротивление изоляции. Долговечность этих Конденсатор электрический при номинальном напряжении и максимальной рабочей температуре не менее 5000 ч. Керамические Конденсатор электрический представляет собой поликристаллический керамический диэлектрик, на который вжиганием нанесены обкладки (из К обкладкам припаяны выводы, и вся конструкция покрыта влагозащитным слоем. Керамические Конденсатор электрический подразделяют на низковольтные высокочастотные (малые потери, высокая резонансная частота, малые габариты и масса), низковольтные низкочастотные (повышенная удельная емкость, относительно большие потери) и высоковольтные Конденсатор электрический (от 4 до 30 кв), в которых используется специальная керамика, имеющая высокое пробивное напряжение.
В 1960-х гг. в связи с развитием полупроводниковой техники, применявшей рабочие напряжения главным образом до 30 в, широкое распространение получили керамические Конденсатор электрический на основе тонких (около 0,2 мм) керамических пленок. Применение сегнетокерамики в качестве диэлектрика позволило получить удельную емкость порядка 0,1 мкф/см3. Эти Конденсатор электрический рекомендуется ставить в низковольтных низкочастотных цепях. В слюдяных Конденсатор электрический диэлектриком служит слюда, расщепленная на тонкие пластинки до 0,01 мм. Слюдяные Конденсатор электрический имеют малые потери, высокое пробивное напряжение и высокое сопротивление изоляции. Электроды в слюдяных Конденсатор электрический делают из фольги или наносят на слюду испарением металла в вакууме либо вжиганием. Слюдяные низковольтные Конденсатор электрический широко применяют в радиотехнике (электрические фильтры, цепи блокировки и т. п.). Недостаток слюдяных Конденсатор электрический — малая временная и температурная стабильность емкости, особенно у Конденсатор электрический с обкладками из фольги.
Конденсатор электрический с твердым органическим диэлектриком изготавливают намоткой длинных тонких лент диэлектрика и фольги (обкладки); иногда применяют обкладки в виде нанесенного на диэлектрик слоя металла ( толщиной 0,03—0,05 мкм. В бумажных Конденсатор электрический диэлектриком служит специальная конденсаторная бумага; эти Конденсатор электрический имеют относительно большие потери, повышенную удельную стоимость. Эффективное использование бумажных Конденсатор электрический возможно при частотах до 1 Мгц. Бумажные Конденсатор электрический широко применяются в низкочастотных цепях высокого напряжения при большой силе тока, например для повышения коэффициента мощности (cos j).
В металлобумажных Конденсатор электрический применением металлизированных обкладок достигается большая удельная емкость (по сравнению с бумажными Конденсатор электрический), однако уменьшается сопротивление изоляции. Металлобумажные Конденсатор электрический обладают свойством "самовосстанавливаться" после единичных пробоев. Бумажные и металлобумажные Конденсатор электрический не рекомендуется применять в цепях с очень низким (по сравнению с номинальным) напряжением.
В пленочных Конденсатор электрический диэлектриком служит синтетическая пленка (полистирол, фторопласт и др.). Пленочные Конденсатор электрический имеют большие сопротивления изоляции, большие ТКЕ, малые потери, относительно малую удельную стоимость. В комбинированных (бумажно-пленочных) Конденсатор электрический совместное применение бумаги и пленки увеличивает сопротивление изоляции и напряжение пробоя, отчего повышается надежность Конденсатор электрический Наибольшей удельной емкостью обладают лакопленочные Конденсатор электрический с тонкими металлизированными пленками. Эти Конденсатор электрический по удельной емкости приближаются к электролитическим Конденсатор электрический, но имеют лучшие электрические характеристики и допускают эксплуатацию при знакопеременном напряжении.
В электролитических (оксидных) Конденсатор электрический диэлектриком является оксидная пленка, нанесенная электролитическим способом на поверхность пластинки из или которая служит одной из обкладок Конденсатор электрический Второй обкладкой служит жидкий, полужидкий или пастообразный электролит или полупроводник. Электролитические Конденсатор электрический обладают большой удельной емкостью, имеют большие потери и ток утечки, малую стабильность емкости. Наилучшие по своим электрическим характеристикам — оксидно-полупроводниковые электролитические Конденсатор электрический, однако их удельная стоимость пока еще высока. Эксплуатация электролитических Конденсатор электрический возможна только при определенной полярности напряжения на обкладках, что ограничивает допустимую величину переменной составляющей рабочего напряжения. В связи с этим электрические Конденсатор электрический, как правило, применяют только в цепях постоянного и пульсирующего тока низкой частоты (до 20 кгц) в качестве блокировочных конденсаторов, в цепях развязки, в электрических фильтрах и т. п.
Конденсатор электрический переменной емкости и полупеременные изготовляются с механически и электрически управляемой емкостью. Изменение емкости в К. э, с механическим управлением достигается чаще всего изменением площади его обкладок или (реже) изменением зазора между обкладками. Наибольшее распространение получили воздушные Конденсатор электрический переменной емкости — две группы параллельных пластин, из которых одна группа (ротор) может перемещаться так, что ее пластины заходят в зазоры между пластинами др. группы (статора). Емкость Конденсатор электрический изменяют, меняя взаимное угловое положение пластин статора и ротора. Конденсатор электрический переменной емкости с твердым диэлектриком (керамические, слюдяные, стеклянные, пленочные) в основном используются как полупеременные (подстрочные) с относительно небольшим изменением емкости.
В Конденсатор электрический с электрическим управлением емкостью применяют два типа твердого диэлектрика: сегнетоэлектрик (вариконд) и полупроводник с запорным слоем (варикап, семикап и т. д.). Вариконды увеличивают свою емкость с увеличением напряжения на обкладках. В варикапах для изменения емкости используется зависимость ширины p — n-перехода от приложенного напряжения: с увеличением напряжения емкость снижается вследствие увеличения ширины p — n-перехода. Варикапы имеют большую по сравнению с варикондами стабильность емкости и меньшие потери при высоких частотах.
Принятая в СССР система сокращенных обозначений Конденсатор электрический постоянной емкости состоит из четырех индексов: 1-й индекс (буквенный) К — конденсатор; 2-й (цифровой) — группа Конденсатор электрический по виду диэлектрика; 3-й (буквенный) — назначение Конденсатор электрический (П— для работы в цепях постоянного и переменного тока, Ч — для работы в цепях переменного тока, У — для работы в цепях постоянного и переменного тока и в импульсных режимах, И — для работы в импульсных режимах, Конденсатор электрический, у которых нет индекса, — для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока); 4-й индекс — порядковый номер исполнения Конденсатор электрический Пример обозначения: К15И-1 — Конденсатор электрический постоянной емкости, керамический, предназначен для работы в импульсных режимах.
Для Конденсатор электрический переменной емкости с механическим управлением приняты следующие обозначения: два первых индекса (буквенных) КТ — подстроечные (полупеременные), КП — переменной емкости; третий индекс (цифровой) обозначает вид используемого диэлектрика. Для Конденсатор электрический с электрически управляемой емкостью применяется обозначение КН (конденсатор нелинейный); третий индекс обозначает основной параметр Конденсатор электрический (коэффициент усиления) и четвертый — назначение Конденсатор электрический
Основные параметры конденсаторов постоянной емкости, изготавливаемых в СССР
Тип конденсатора
|
Пределы номинальной емкости,
пф
|
Пределы напряжения, в
|
Удельная емкость (ср. знач.), пф/см3
|
ТКЕ ´ 106
(град.)-1*
|
tg d ´ 104
при частоте f
|
tg d ´ 104
|
f (гц)
|
Воздушный
|
5×101¸4×103
|
102¸103
|
0,1
|
+(20¸100)
|
0,1¸5
|
106
|
Вакуумный
|
10¸103
|
103¸4,5×104
|
0,1
|
+(20¸30)
|
0,1¸3
|
106
|
Стеклоэмалевый
|
10¸103
|
102¸103
|
103
|
+65¸-130
(нормирован)
|
15
|
106
|
Стеклокерамический
|
10¸5×103
|
102¸5×102
|
104
|
±(30¸300)
|
20¸30
|
106
|
Керамический высокочастотный
|
1¸105
|
102¸103
|
103
|
+120¸-1300
(нормирован)
|
12¸15
|
106
|
Керамический низкочастотный
|
102¸106
|
102¸3×102
|
105
|
-
|
350
|
103
|
Слюдяной
|
10¸4×105
|
102¸104
|
103
|
±50¸±200)
|
10¸20
|
106
|
Бумажный
|
102¸107
|
102¸1,5×103
|
104
|
-
|
100
|
103
|
Металлобумажный
|
2,5×104¸108
|
102¸1,5×103
|
105
|
-
|
150
|
103
|
Пленочный полистирольный
|
102¸104
|
6×10¸1,5×104
|
103
|
-200
|
10
|
103¸106
|
Пленочный ПЭТФ
|
102¸108
|
102¸1,6×104
|
104
|
-200
|
20
|
103
|
Лакопленочный
|
105¸108
|
10¸102
|
106
|
-
|
150
|
103
|
Электролитический |
105¸1010
|
4¸5×102
|
108
|
-
|
2×103
|
50
|
|
105¸109
|
3¸6×102
|
2×108
|
-
|
103
|
50
|
Оксиднополупроводниковый
|
104¸109
|
1,5¸30
|
108
|
-
|
5×102
|
50
|
* ТКЕ не указан для тех типов Конденсатор электрический, у которых изменения емкости от температуры относительно велики и нелинейны.
Лит.: Ренне В. Т., Электрические конденсаторы, 3 изд., Л., 1969.
А. В. Кочеров. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
