изменению емкости в интервале температур

 

Условное обозначение групп	Допускаемое относительное изменение ем­кости в интерва­ле рабочих температур, %
Н10	±10
Н20	±20
И30	±30
Н50	±50
Н70	±70
Н90	±90

Таблица 2.4. Группы ТКЕ слюдяных конденсаторов

 

Обозначение групп ТКЕ	Номинальное значение ТКЕ (ТКЕхЮ6, 1/°С)
А	Не нормируется
Б	±200
В	±100
Г	±50

2.6. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АБСОРБЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора, называется диэлек­трической абсорбцией.

Напряжение, появляющееся на обкладках конденсатора после его кратковременной разрядки, существенно зависит от длительно­сти времени зарядки конденсатора, времени, в течение которого он был закорочен, и времени, прошедшего после этого. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом аб­сорбции (К _a ), который определяется в стандартных условиях. При­мерный график зависимости напряжения на конденсаторе от времени при измерении коэффициента абсорбции приведен на рис. 2.1.

Численные значения коэффициента абсорбции для некоторых типов конденсаторов приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Значе­ния коэффициентов абсорбции

 

Группа конденсаторов	Kа. %
Полистнрольиые	0,03—0.1
Фторопластовые металлизирован­ные	0.03—0,15
Комбинированные	0,4-1,0
Пол и этил ептере-	0,2—0,8
фталатные
Лакопленочные	0,7-1,3
Бумажные	0,6— 1,0
Металлобума/кные	2.0—3.0
Слюдяные	1,5—5,0
Керамические	5—15
Оксидные	1-5,5

Рис. 2.1. Зависимость напряжения на кон­денсаторе от времени при измерении ко­эффициента абсорбции

Коэффициент абсорбции конденсаторов зависит от температу­ры окружающей среды и повышается с ее ростом.

2.7. ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА, РЕЗОНАНСНАЯ ЧАСТОТА

Под полным сопротивлением конденсатора понимают сопротив­ление конденсатора переменному синусоидальному току определен­ной частоты, обусловленное наличием- у реального конденсатора на­ряду с емкостью также активного сопротивления и индуктивности.

Значения активного сопротивления и индуктивности зависят от характеристик используемых материалов и конструктивного исполне­ния конденсатора.

Полное сопротивление конденсатора Zпри представлении его в качестве последовательно соединенных собственной емкости С, индуктивности секции и выводов L, активного сопротивления выво-

 

дов, контактного узла и сопротивления обкладок r, на частоте f оп­ределяется по формуле

Самая низкая частота, при которой полное сопротивление кон­денсатора будет минимальным и чисто активным, называется резо­нансной частотой конденса­тора.

На частоте ниже резо­нансной полное сопротивле­ние конденсатора носит ем­костный характер, на ча­стотах выше резонансной — индуктивный (рис. 2.2). Ори­ентировочные значения ре­зонансных частот и собст­венных индуктивностей раз­личных типов конденсаторов представлены в табл. 2.6.

Рис, 2.2. Зависимость полного сопротивления конденсатора от частоты

При анализе возможно­сти эксплуатации конденса­тора в различных электри­ческих цепях часто пользу­ются понятием эквивалент­ное последовательное со­противление (ЭПС), пони­мая под ним активную со­ставляющую полного сопро­тивления.

Таблица 2.6. Значения индуктивности и резонансных частот

конденсаторов

 

Группа конденсаторов	Собственная индуктивность конденсатора, нГн	Резонансная частота, МГц
Керамические, слюдяные	0,25-15	1—5000
Бумажные, пленочные в цилиндриче­ских корпусах	6—20	1,5—15
Бумажные, пленочные в прямоуголь­ных корпусах	10—100	0,1-2,5
'С оксидным диэлектриком	3-40	0,035—12

2.8. РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

Произведение напряжения U определенной частоты f, приложен­ного к конденсатору, на силу тока I, проходящего через него, и на синус угла сдвига фаз ср между ними определяет значение реактив­ной мощности конденсатора. В большинстве случаев угол сдвига фаз близок к 90°, поэтому sin ю= 1 и

P_p=2pifCU².

Понятие реактивной мощности введено для высокочастотных и особенно высоковольтных конденсаторов и используется при уста­новлении допустимых электрических режимов эксплуатации. При этом в области низких частот ограничения определяются допусти­мой амплитудой напряжения переменного тока, а на высоких часто­тах— допустимой реактивной мощностью конденсатора. Таким обра­зом, реактивная мощность характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии на нем больших напряжений высокой ча­стоты.

При умножении реактивной мощности на коэффициент tg б/(l+tg²б) получим активную мощность, обусловленную наличи­ем потерь в конденсаторе и вызывающую его нагрев.

2.9. ВНОСИМОЕ ЗАТУХАНИЕ И СОПРОТИВЛЕНИЕ СВЯЗИ

Вносимое затухание и сопротивление связи — это величины, ха­рактеризующие способность помехоподавляющих конденсаторов и фильтров подавлять помехи переменного тока заданной частоты.

Вносимое затухание (A) пропорционально логарифму отноше­ния напряжений, измеренных на нагрузке электрической цепи до (U ₁) и после (U₂) включения конденсатора или фильтра в эту цепь:

A =20lg(U ₁/ U ₂).

Сопротивление связи (R _cв ) определяется как отношение напря­жения на выходе помехоподавляющего конденсатора (U _вых) к его входному току (I _вх). Понятие сопротивления связи введено для трех- и чстырсхвыводиых конденсаторов:

R_св = U _ВЫх/I_вх

Вносимое затухание и сопротивление связи зависят от частоты переменного тока, емкости, индуктивности, добротности и конструк­ции конденсаторов и фильтров, а также от выходного сопротивле­ния генератора и сопротивления нагрузки.

2,10. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСТРОЕЧНЫХ И ВАКУУМНЫХ

КОНДЕНСАТОРОВ

Подстроечные и переменные конденсаторы наряду с основными параметрами, приведенными выше, имеют дополнительные, учитыва­ющие особенности их функционального назначения и конструктивное исполнение.

Вместо параметра номинальная емкость используются парамет­ры максимальная и минимальная емкости. Это максимальное и Ми­нимальное значение емкости конденсатора, которое может быт по­лучено перемещением его подвижной системы.

Специфичными параметрами подстроечиых и переменных кон­денсаторов являются момент вращения, скорость перестройки емко­сти и износоустойчивость.

Момент вращения — минимальный момент, необходимый для непрерывного перемещения подвижной системы конденсатора.

Скорость перестройки емкости влияет на надежность и проч­ность конденсатора. В нормативной документации ограничивается скорость перестройки емкости для керамических конденсаторов — не более 10—15 циклов в минуту для вакуумных 5—30. Под циклом перестройки емкости понимается перестройка емкости от минималь­ной до максимальной и обратно. Количество допустимых циклов пе­рестройки емкости определяет износоустойчивость конденсатора.

Под износоустойчивостью понимают способность конденсатора сохранять свои параметры (противостоять изнашиванию) при мно­гократных вращениях подвижной системы.

Износоустойчивость конденсаторов и скорость перестройки ем­кости зависят от конструкции конденсаторов, свойств примененных материалов и технологии их изготовления.

Для вакуумных конденсаторов наиболее важным параметром является электрическая прочность. Этот термин не следует отожде­ствлять с определением электрической прочности диэлектрика, при­нятым в теории диэлектриков. Для конденсаторов термин электриче­ская прочность следует понимать условно, как способность конден­саторов выдерживать определенное время (обычно небольшое, ^до нескольких минут) приложенное к нему напряжение выше номи­нального без изменения его эксплуатационных характеристик и про­боя диэлектрика.

Раздел третий ПРИМЕНЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

3.1. эксплуатационные факторы и их воздействие

НА КОНДЕНСАТОРЫ

Эксплуатационная надежность конденсаторов в аппаратуре во многом определяется (воздействием комплекса факторов, которые по своей природе можно разделить на следующие группы:

электрические нагрузки (напряжение, ток, реактивная мощ­ность, частота переменного тока);

климатические нагрузки (температура и влажность окружаю­щей среды, атмосферное давление, биологические факторы и т. д.);

механические нагрузки (вибрация, удары, постоянно действую­щее ускорение, акустические шумы);

радиационные воздействия (поток нейтронов, гамма-лучи, сол­нечная радиация и др.).

Под воздействием указанных факторов происходит изменение параметров конденсаторов. В зависимости от вида и длительности нагрузки уходы параметров складываются из обратимого (времен­ного) и необратимого изменений.

Обратимые изменения параметров вызываются кратковремен­ным воздействием нагрузок, не приводящих к изменению свойств конструкционных материалов и проявляющихся лишь в условиях воздействия нагрузок. После снятия нагрузки параметры конденса­торов принимают значения, близкие к начальным.

Климатические нагрузки. Температура и влажность окружаю­щей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надеж­ность, долговечность и сохраняемость конденсаторов. Длительное воздействие повышенной температуры вызывает старение диэлектри­ка, в результате чего параметры конденсаторов претерпевают необ-

 

ратимые изменения. Предельно допустимая температура для конден­саторов ограничивается заданием максимальной положительной тем­пературы окружающей среды и величиной электрической нагрузки. Применение конденсаторов в условиях, превышающих эти ограниче­ния, недопустимо, так как может вызвать резкое ухудшение пара­метров (снижение сопротивления изоляции и электрической прочно­сти, уменьшение емкости, увеличение тока и тангенса угла потерь), нарушение герметичности спаев, ухудшение изоляционных и защит­ных свойств органических покрытий и заливочных материалов, а в ряде случаев может привести к полной потере работоспособности конденсаторов.

Наряду с внешней температурой на конденсаторы в составе аппаратуры может дополнительно воздействовать теплота, выделяе­мая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изде­лиями (мощные генераторные и модуляторные лампы, резисторы и т. п.).

Тепловое воздействие на конденсаторы может быть как непре­рывным, так и периодически изменяющимся. Резкое изменение тем­пературы может вызвать механические напряжения в разнородных материалах, нарушение герметичности паяных соединений, появле­ние трещин, зазоров в деталях конденсаторов.

Для многих типов конденсаторов в условиях низких температур характерно снижение емкости, особенно у оксидных и керамических конденсаторов типа 2 (рис. 3.1, 3.2). У оксидных конденсаторов при низких температурах увеличивается тангенс угла потерь (рис. 3.3). Все типы оксидных конденсаторов с жидким или пастообразным электролитом при температурах ниже 60° С практически неработо­способны из-за резкого снижения емкости и увеличения тангенса угла потерь.

При эксплуатации конденсаторов в условиях сверхнизких тем­ператур (до минус 180° С) за счет повышения хрупкости ряда кон­струкционных материалов возможно ухудшение механической проч­ности конденсаторов.

С ростом температуры окружающей среды напряжение на кон­денсаторе должно снижаться. Типичная зависимость номинального напряжения от температуры приведена на рис. 3.4.

В условиях повышенной влажности на электрические характе­ристики конденсаторов влияет как пленка воды, образующаяся на поверхности (процесс адсорбции), так и внутреннее поглощение влаги диэлектриком (процесс сорбции). Для герметизированных кон­денсаторов характерны только адсорбционные процессы. У конден­саторов, не имеющих вакуумноплотной герметизации, возможно также внутреннее проникновение влаги.

Длительное воздействие повышенной.влажности наиболее силь­но сказывается на изменении параметров негерметизированных кон­денсаторов. Наименьшую влагостойкость имеют негерметизирован­ные бумажные и металлобумажные, а также слюдяные спрессован­ные конденсаторы. Проникновение влаги внутрь конденсаторов сни­жает сопротивление изоляции (особенно при повышенных темпера­турах) и электрическую прочность, увеличивает тангенс угла потерь и емкость. Особенно опасно для негерметизированных конденсато­ров одновременное длительное воздействие повышенной влажности и электрической нагрузки. При этом у керамических конденсаторов с открытым междуэлектродным зазором возможно снижение сопро­тивления изоляции или электрический пробой за счет миграции ио­нов металла обкладок (особенно серебра) по торцу конденсатора,

 

а у металлобумажных конденсаторов разрушение обкладок за счет процессов электролиза. После пребывания конденсаторов в нормаль­ных климатических условиях (особенно после подсушки) адсорбиро­ванная влага удаляется и герметизированные конденсаторы практи­чески полностью восстанавливают свои параметры.

Кроме непосредственного влияния на электрические характери­стики конденсаторов влага вызывает коррозию металлических дета­лей и контактной арматуры конденсаторов, облегчает условия раз­вития различных плесневых грибков. Появление плесени может выз­вать обесцвечивание и разрушение защитных покрытий и маркиров­ки, ухудшение изоляционных свойств органических материалов, спо­собствует образованию слоя влаги на конденсаторах.

В морских районах вредное влияние влаги усиливается за счет присутствия в атмосфере солей, входящих в состав морской воды, что увеличивает электропроводность увлажненных поверхностей, изоляционных материалов, облегчает условия электролиза и корро­зии металлов.

В промышленных районах конденсируемая на поверхности кон­денсаторов влага может содержать растворы сернистых и других агрессивных соединений, усиливающих вредное действие влаги.

При снижении внешней температуры внутри блоков аппарату­ры могут создаваться условия, благоприятные для образования инея и выпадения росы. Воздействие инея и росы практически не сказы­вается на работоспособности низковольтных конденсаторов. Однако наличие влаги на поверхности конденсаторов при выпадении росы может увеличить поверхностную проводимость и привести к сниже­нию сопротивления изоляции, а у высоковольтных конденсаторов — к снижению электрической прочности. После испарения росы элек­трические характеристики конденсаторов восстанавливаются. Время восстановления зависит от габаритов, конструкции, теплоемкости и других характеристик изделия. Полностью сохраняют работоспо­собность при воздействии инея и росы конденсаторы с оксидным диэлектриком.

Конденсаторы не подвергаются непосредственному воздействию солнечной радиации, атмосферных осадков, песка и пыли. Однако пыль и песок способствуют коррозии металлических деталей и раз­витию плесени, а попадая в зазоры между трущимися частями под-строечных конденсаторов, ускоряют их износ.

Повышенное (до 3 атм) давление не оказывает существенного влияния на работу конденсаторов. В условиях низкого давления снижается электрическая прочность воздушного промежутка и соз­даются условия для пробоев и перекрытия рис. 3.5. Для избежания пробоев и перекрытия при пониженном атмосферном давлении необ­ходимо снижать напряжение на конденсаторе. Кроме того, при по­ниженном атмосферном давлении ухудшается отвод теплоты от конденсатора, а в условиях глубокого вакуума (давление менее 1,3х10^-6 Па) возможна сублимация (испарение) твердых материа­лов. В условиях низкого давления у негерметичных оксидных кон­денсаторов с жидким или пастообразным электролитом за счет ис­парения легко летучих компонентов происходит интенсивная потеря электролита, что резко снижает срок их службы. Ухудшение меха­нической прочности и «эластичности органических материалов узла уплотнения за счет сублимации увеличивает скорость потери элек­тролита.

В связи с тем что в нормативной документации на конденсато­ры могут встретиться значения давления в разных единицах изме-

рения, Ниже приведены соотношения наиболее часто встречающих­ся значений давления (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Соотношение различных значений давления

 

мм рт. ст.	Па	гПа
2280 (3 физ. атм)	303 975
1900 (2,5 физ. атм)
1520 (2 физ. атм)	202 650
1140 (1.5 фнэ. атм)	151 983
	148 652
-1100
912 (1,2 физ. атм)	121 590
	106 658
	103 991
760 (1 физ. атм)	101 325
		8Ь7
	11 970
	533J	5J
	46Ь6
	3999,7
	1999,8
	Ь66,61	6,7
	133,32	1,3
10-1	13,332	0,13
5 10-2	6,6ЬЫ	0,067
10-2	1,3332	0,013
10-3	0,1333	0,0013
10-4	0,0133	0.00013
10-5	0,0013	0,000013
10-6	0,00013	0,0000013

Примечание. 1 Па = 1 Н/м²=0,0075 мм рт ст; 1 техническая атмо­сфера = 1 кгс/см²=98066,5 Н/м²=0,981 бар=0,968 физической атмосферы, 1 бар—10³ Н/м²=10⁶ дни/см²; 3 кгс/см²=294 200 Па = 2942 гП

Механические нагрузки. При эксплуатации и транспортирова­нии аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различно­го вида механических нагрузок: вибрации, одиночным и многократ­ным ударам, линейному ускорению, акустическим нагрузкам. Наибо­лее опасными являются вибрационные и ударные лагрузки.

Воздействие механических нагрузок, превышающих допустимые нормы, может вызвать обрывы выводов и внутренних соединений, увеличение тока утечки у оксидных конденсаторов, появление тре­щин в керамических корпусах и изоляторах, снижение электриче­ской прочности, изменение установленной емкости у подстроечныч конденсаторов. Высокие уровни разрушающих усилий могут возни­кать при воздействии ударных нагрузок, если составляющие спект­ра ударного импульса совпадают с собственными резонансными ча­стотами конденсатора.

Воздействие механических нагрузок на вакуумные конденсаторы может вызвать изменение емкости, синхронное с частотой вибрации

 

и моментом воздействия ударных нагрузок. У оксидных конденсато­ров (особенно у танталовых с жидким электролитом) во время воз­действия вибрационных и ударных нагрузок возможны кратковре­менные броски тока утечки из-за локальных разрушений оксидного слоя.

Радиационные воздействия. Развитие атомной энергетики и ос­воение космоса выдвигает требование по устойчивости комплектую­щих элементов (в том числе конденсаторов) к воздействию ионизи­рующих излучений, глубокого вакуума и сверхнизких температур. Воздействие ионизирующих излучений может как непосредственно вызвать изменение электрических и эксплуатационных характери­стик конденсаторов, так и способствовать ускоренному старению конструкционных материалов при последующем воздействии других факторов. Характер и скорость изменения параметров зависят от дозы, интенсивности и энергетического спектра излучения и в значи­тельной мере определяются видом рабочего диэлектрика и конст­рукцией конденсатора.

Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздейст­вия ионизирующих излучений, коренным образом отличаются от процессов старения в обычных условиях эксплуатации. В результате воздействия ионизирующих излучений в конденсаторах также могуг возникать явления, приводящие к обратимым или остаточным изме­нениям их электрических параметров.

Обратимые изменения связаны с процессами ионизации диэлек­трических материалов и воздуха и сопровождаются в основном рез­ким снижением сопротивления изоляции и увеличением тока утечки вследствие образования поверхностных и внутренних объемно-рас­пределенных зарядов. Увеличивается также тангенс угла потерь, особенно на низких частотах. После прекращения облучения сопро­тивление изоляции (ток утечки оксидных конденсаторов) в боль­шинстве случаев восстанавливается. Время восстановления зависит от типа диэлектрика, дозы и мощности излучения.

Остаточные изменения параметров связаны в основном с устой­чивыми нарушениями структуры рабочего диэлектрика, а также за­щитных и заливочных материалов. При воздействии ионизирующих излучений наиболее сильно изменяются структура и механические свойства полимерных материалов, применяемых в пленочных и ком­бинированных конденсаторах. Структурные изменения сопровожда­ются, как правило, интенсивным газовыделением. Сравнительно бы­стрым изменениям подвергаются пропитывающие составы и целлю­лоза, являющаяся основным компонентом конденсаторной бумаги. Поэтому конденсаторы с органическим диэлектриком более чувстви­тельны к воздействиям излучения, чем конденсаторы с неорганиче­ским диэлектриком. Наиболее устойчивы к воздействию ионизирую­щих излучений керамические конденсаторы типа 1.

Радиационные нарушения структуры материалов могут приво­дить и к ухудшению основных эксплуатационных характеристик конденсаторов — срока службы, механической и электрической проч­ности, влагостойкости.

Электрические нагрузки. Наибольшие необратимые изменения параметров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки, при которой происходят процессы старения, ухудшающие электрическую прочность. Это необходимо учитывать, выбирая зна­чение рабочего напряжения, особенно при длительной эксплуатации конденсаторов.

 

При постоянном напряжении основной причиной старения явля­ются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действием постоянного поля и усиливающиеся с повышением темпе­ратуры и влажности окружающей среды. Степень их влияния на параметры конденсаторов определяется видом диэлектрика и конст­руктивным исполнением конденсатора. При этом суммарное изме­нение параметров конденсаторов не превышает значений, гаранти­руемых на период минимальной наработки, приведенных в спра­вочных данных.

При переменном напряжении и импульсных режимах основной причиной старения являются ионизационные процессы, возникаю­щие внутри диэлектрика или у краев обкладок, преимущественно в местах газовых включений. Данное явление характерно в основном для высоковольтных конденсаторов. Ионизация разрушает органиче­ские диэлектрики в результате бомбардировки их возникающими ионами и электронами, а также за счет агрессивного действия на диэлектрик образовавшихся озона и окислов азота. Для керамичес­ких материалов ионизация в закрытой поре вызывает сильный мест­ный разогрев, в результате которого появляются механические на­пряжения, сопровождающиеся растрескиванием керамики и пробо­ем по трещине.

Несмотря на то что допускаемое значение напряженности элек­трического поля в диэлектрике конденсатора при его испытаниях выбирается с некоторым запасом, эксплуатация под электрической нагрузкой, превышающей номинальное напряжение, резко снижает надежность конденсаторов.

Превышение допустимой переменной составляющей напряже­ния может вызвать нарушения теплового равновесия в конденсато­ре, приводящего к термическому разрушению диэлектрика. Разви тие этого явления обусловлено тем, что активная проводимость ди­электрика возрастет с повышением температуры.

Наиболее устойчивы к воздействию электрических эксплуатаци­онных нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсато­ры типа 1. Среди оксидных конденсаторов наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низ­кая стабильность электролитических оксидных конденсаторов объяс­няется наличием в них жидкого или пастообразного электролита, сопротивление которого в большей степени зависит от температуры окружающей среды, чем у оксидно-полупроводниковых конденсато­ров. Длительное воздействие электрической нагрузки, особенно при повышенных температурах, вызывает испарение летучих фракций электролита, что еще больше повышает сопротивление электролита и резко ухудшает температурную и частотную зависимости емкости и тангенса угла потерь. Наиболее интенсивно этот процесс протека­ет у алюминиевых конденсаторов малых габаритов с электролитом на основе диметилформамида.

При длительной эксплуатации под электрической нагрузкой не­которых типов танталовых электролитических конденсаторов воз­можно снижение емкости за счет пассивации катода, а также воз­никновение отказов, связанных с разрушением серебряного корпуса и вытеканием вследствие этого электролита. Повышение амплитуды переменной составляющей напряжения ускоряет этот процесс. Но­вые типы конденсаторов с танталовым корпусом лишены этого недо­статка и имеют повышенную стабильность параметров и более вы­сокую долговечность,

 

3.2. ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА КОНДЕНСАТОРОВ

И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАБОТЫ В ИМПУЛЬСНЫХ

РЕЖИМАХ

При выборе конденсаторов для работы в цепях переменного или пульсирующего тока необходимо учитывать их частотные свойства, определяемые рядом конструктивных факторов: типом диэлектрика, значениями индуктивности и эквивалентного последовательного со­противления, конструкцией и др,

Работоспособность конденсаторов при переменном напряжении ограничивают в основном следующие факторы:

тепловыделение, пропорциональное средней мощности, которое может резко возрастать при превышении допустимых режимов экс­плуатации и создавать условия для теплового пробоя конденса­тора;

напряженность электрического поля, воздействующего на ди­электрик конденсатора и вызывающего его электрическое старение;

ток, протекающий через конденсатор, при большой плотности ко­торого возможны локальный перегрев и разрушение контактных уз­лов, выгорание металлизированных обкладок и т. п.;

температура окружающей среды.

Наиболее высокими частотными свойствами обладают керамиче­ские конденсаторы типа 1, слюдяные и конденсаторы из неполярных пленок (полистирольные, полипропиленовые и др.). Ориентировоч­ные диапазоны рабочих частот для различных групп конденсаторов приведены на рис. 3.6.

Ркс 3 б Ориентировочные диапазоны рабочих частот для различных^ групп

конденсаторов

В связи с тем что с повышением частоты растут потери энер-гии в конденсаторе, для сохранения теплового баланса в конденса­торе и исключения возможности возникновения пробоя с повышени­ем частоты необходимо снижать амплитуду переменной составляю­щей. Характерная зависимость допустимой амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторе от частоты приведена

 

на рис. 3.7. У керамических и слюдяных конденсаторов допустимая величина переменной составляющей напряжения определяется исхо­дя из допустимой реактивной мощности.

У ряда групп конденсаторов с повышением частоты может за­метно снижаться эффективная емкость. Уменьшение емкости с рос­том частоты происходит как за счет снижения диэлектрической про-

Рис. 3.7. Характер зависи­мости допустимой перемен­ной составляющей напря­жения от частоты

ницаемости диэлектрика, так и за счет увеличения эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС). Влияние ЭПС на значе-нле эффективной емкости определяется зависимостью

 

ЭПС обусловлено потерями в конденсаторе — в диэлектрике, в металлических частях, в переходных контактных сопротивлениях, в электролите (у оксидных конденсаторов). В обычных конденсато­рах ЭПС достаточно мало (доли ома) и снижение емкости с часто­той можно заметить лишь в области высоких частот. Наиболее сильная зависимость емкости от частоты имеет место у оксидных конденсаторов (особенно с жидким электролитом) из-за большого удельного сопротивления электролита и его зависимости от часто­ты. Для этих конденсаторов снижение емкости с частотой наблюдается, начиная с сотен герц. Характер зависимости емкости от частоты, обуслов­ленный наличием ЭПС, пока­зан на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Характер зависимости ем­кости танталовых оксидно-электро­литических конденсаторов от ча­стоты

В импульсных режимах могут быть использованы кон­денсаторы, специально сконст­руированные для этих целей и общего применения. Однако в любом случае при выборе конденсаторов должны быть учтены особенности их работы при импульсных нагрузках. Учет особенностей должен про­изводиться с двух сторон: способен ли конденсатор данного типа обеспечить формирова­ние или передачу импульса;

не является ли такой режим разрушающим для конденсатора.

 

 

При оценке возможности работы конденсаторов в импульсном режиме необходимо учитывать, что при малых длительностях фор­мируемых импульсов даже малая собственная индуктивность кон­денсатора представляет большое индуктивное сопротивление, что сказывается на форме импульса. Значения индуктивностей некото­рых типов конденсаторов приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Значения индуктивностей конденсаторов

 

 

 

 

 

 

 

Группы конденсаторов	Типы конденсаторов	Емкость	Индуктив­ность, нГн
Керамические	КД-1, КЛ-2а, КД-2в	1—6800 пФ	1-4
КМ-3, КМ-4, КМ-5, КМ-6, К10-7, К10-17а, К10-20, К10-26, К10-28а, К10-34а, К10-36, К10-43а	2,2 пФ— 2,2 мкФ	2-5
К10-9, К10-17в, К10-33, К10-34в, К10-43в, К10-470	5,6 пФ— 6.8 мкФ	0,25 — 2
КТ-1, КТ-2, КТ-3	1—3300 пФ	3-15
КВИ	1,5—4700 пФ	1-3
K15 - 5	6,8—15000 пФ	5-10
К15У-1, 2, 3	1 -10000 пФ	2-5
Слюдяные, стеклокерамиче-ские	КССМ, КСО-2, КСО-5, КСОТ, СГМ, СКС, СКМа, К22-5, К21-7	10—47 000 пФ	3-5*
Слюдяные	КСО-6, КСО-13	10—50000 пФ	8-15
Бумажные фольговые и ме­таллизирован­ные, пленочные в цилиндрических корпусах	К42У-2, К72П-6, K72-II, ФТ, МПО, МПГ-Ц, ПМ, К71-4. К71-8. К73-11, K73-I5, К73-16, К73-22. К76-3, К76-4, К76-5, К77-1, К77-2, К78-1, К78-2	1000 пФ-22 мкФ	6-20
Бумажные фольговые и ме таллизированные, пленочные в прямоугольных корпусах	МБГП, МБГО, МБГТ. МПГП, МПГО, ПМГП, К71-7, К73-9, К73-17, К73П-3	0,01—4,7 мкФ 6—30 мкФ	10-40 50 — 100
Объемно-пори­стые и оксидно-полупроводнико­вые	К53-1, К53-1А, К53 18 ЭТО, К52-1, К522	0,033—10 мкФ 10—100 мкФ	3-10 15-40

Существенное влияние на форму импульса, а также на коэффи­циент полезного действия устройства, в котором установлен конден­сатор, могут оказывать потери энергии в диэлектрике и арматуре конденсатора. Поэтому при выборе конденсаторов для импульсных режимов следует учитывать их температурно-частотные зависимо­сти емкости, тангенса угла потерь и полного сопротивления. Для решения вопроса о том, не является ли данный импульсный режим разрушающим для конденсаторов, необходимо учитывать явления, связанные с нагревом конденсатора за счет импульсных токов, с ио­низационным старением диэлектриков и пр. Указанные явления мо­гут привести к нарушению электрической прочности конденсатора и выходу его из строя. Поэтому допустимая импульсная нагрузка на •конденсаторе определяется исходя из следующих параметров им­пульсного режима: значений положительных и отрицательных пи­ков напряжения и тока, размаха переменного напряжения на кон­денсаторе, длительности нарастания и спада напряжения, периода и частоты следования импульсов, наличия постоянной составляю­щей.

Выбор конкретных допустимых импульсных нагрузок конденса­торов производится по номограммам, приведенным в нормативной доь) ментации, исходя из параметров импульсного режима.

При применении полярных конденсаторов с оксидным диэлек­триком в импульсных режимах и при пульсирующем напряжении необходимо учитывать, что постоянная составляющая напряжения должна иметь значение, исключающее возможность появления на конденсаторе напряжения обратной полярности, а сумма постоянно­го и амплитуды переменного или импульсного напряжения не долж­на превышать номинального напряжения.

3.3. УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ

Эксплуатационная надежность конденсаторов во многом опре­деляется правильным выбором типов конденсаторов при проектиро­вании аппаратуры 'использовании их в режимах, не превышающих допустимые.

Для правильного выбора конденсаторов необходимо на основе анализа требований к аппаратуре определить:

значения номинальных параметров и допустимые их изменения в процессе эксплуатации (емкость, напряжение, сопротивление изо­ляции и др.);

допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (диапа­зон рабочих частот, амплитуда и частота переменной составляющей напряжения, реактивная мощность, параметры импульсного режима и др.);

эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, ве­личины механических нагрузок и относительной влажности окружа­ющей среды и др.);

показатели надежности, долговечности и сохраняемости кон­денсаторов;

конструкцию конденсаторов, способы монтажа, габариты и массу.

В целях повышения надежности и долговечности конденсаторов во всех возможных случаях следует использовать их при менее же-

 

стких нагрузках и в облегченных режимах по сравнению с допусти­мыми.

Указания по монтажу и креплению конденсаторов. Применяе­мые способы монтажа и крепления конденсато

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: