2. Основні технічні параметри конденсаторів

1. Номінальна місткість|ємкість| і допустиме відхилення. Вживані в радіоелектронній апаратурі конденсатори мають місткість|ємкість| від одиниць пікофарад до тисяч мікрофарад (1 Ф = 106 мкф| = 109 нФ| = 1012 пФ|). Номінальна місткість|ємкість| не може бути вибрана довільно. Її вибирають з|із| ряду|лави,низки| чисел, що встановлюються відповідними стандартами.

Ряд|лава,низка| допустимих відхилень фактичної місткості|ємкості| від номінального значення приведений табл. 7.2.

Таблиця 7.2

Допустимі відхилення місткості|ємкості| конденсаторів

Допустиме отклонение, %

±0,1

±0,2

±0,5

±1

±2

±5

±10

±20

±30

+50-10

+50-20

+80-20

+100

+100 -10

±0,4 пФ

Кодирован- ное обозначе- ние

Ж

У

Д

Р

Л

И

С

В

Ф

Э

Б

А

Я

Ю

X

Конденсатори з|із| відхиленням місткості|ємкості| ±2 % і менш відносять до групи прецизійних. Не всі типи конденсаторів випускають з|із| такими відхиленнями місткості|ємкості|. Застосування|вживання| прецизійних конденсаторів допускається тільки|лише| в окремих, технічно обґрунтованих випадках.

Конденсатори широкого застосування|вживання| мають допустиме відхилення місткості|ємкості| ±5 % і більш.

Номінальну місткість|ємкість| і допустиме відхилення маркірують на корпусі конденсатора. Для малогабаритних конденсаторів застосовують буквено-цифрову маркіровку. При такій маркіровці буква|літера| указує|вказує|, в яких одиницях позначена цифрою номінальна місткість|ємкість|: М — в мікрофарадах; Н — нанофарадах; П — в пікофарадах. Букву|літеру| ставлять в тому місці, де між цифрами повинна стояти кома. При цьому цифру нуль опускають. В кінці|у кінці,наприкінці| маркіровки ставлять одну з букв|літер|, приведених табл. 7.2, що позначає|значить| допустиме відхилення місткості|ємкості| від номінального значення. Наприклад, маркіровка М15В означає: конденсатор місткістю|ємкістю| 0,15мкФ±20%; маркіровка 1Н5С означає: конденсатор місткістю|ємкістю| 1500пФ±10% (1500пФ = 1,5нФ). Маркіровка 15ПИ означає: конденсатор місткістю|ємкістю| 15пФ±5 %.

Місткість|ємкість| конденсатора (пФ|), утвореного двома плоскими паралельними пластинами:

(7.1)

де — відносна діелектрична проникність матеріалу, розташованого|схильного| між пластинами (для повітря = 1); S — площа|майдан| взаємного перекриття пластин, см2 (мал. 7.1); d — відстань між пластинами, див.

Мал. 7.1. Визначення Мал. 7.2. Конструктів-

площі|майдани| обкладань кон-| паю схема многопластин-|

денсатора| чатого| конденсатора

Для збільшення місткості|ємкості| конденсатор збирають з|із| великого числа пластин, сполучених|з'єднаних| в дві групи (мал. 7.2); тоді результуюча місткість|ємкість| складається з|із| суми (п—| 1) місткостей|ємкостей|. Якщо відстані між пластинами однакові, то

(7.2)

де п — число пластин.

2. Електрична міцність конденсатора. Електрична міцність характеризується значеннями номінальної і випробувальної напруги|напруження|. Номінальним називають максимальну напругу|напруження|, яка конденсатор може витримувати тривалий час (наприклад, 10 000 ч) при збереженні|зберіганні| основних параметрів в допустимих межах. Експлуатувати конденсатор при напрузі|напруженні|, що перевищує номінальне, не можна, оскільки|тому що| при цьому конденсатор може вийти з ладу|строю,буд|.

Випробувальним називають максимальну напругу|напруження|, яка конденсатор витримує протягом малого проміжку часу (10—60 з|із|). Звичайно випробувальна напруга|напруження| рівне 110—300% від номінального (залежно від типу конденсатора).

Значення робочої і випробувальної напруг|напружень| конденсатора визначається властивостями і товщиною діелектрика, а також відстанню між висновками|виведеннями|. Найбільша небезпека пробою між висновками|виведеннями| по повітрю з'являється|появляється| під час експлуатації конденсаторів при зниженому атмосферному тиску|тисненні|, оскільки|тому що| в цьому випадку електрична міцність повітря зменшується.

У радіоапаратобудуванні використовують конденсатори з|із| номінальною напругою|напруженням| від одиниць вольт до десятків кіловольт.

3. Опір ізоляції. Опір ізоляції конденсатора залежить від питомого об'ємного і поверхневого|поверхового,зверхнього| опорів діелектрика, а також від його розмірів.

Значні струми|токи| витоку, які з'являються|появляються| при малому опорі ізоляції, в окремих випадках можуть привести до порушення працездатності схеми.

Промисловість випускає конденсатори з|із| опором ізоляції в нормальних умовах до 10 000 МОм. Значення опору ізоляції зменшується при підвищенні температури навколишнього|довколишнього| повітря і підвищеної вологості|вогкості|. Для захисту від дії вологи багато конденсаторів мають герметизовані корпуси.

4 Температурна стабільність місткості|ємкості|. При зміні температури навколишнього|довколишнього| повітря відбувається|походить| зміна діелектричної проникності діелектрика, майданчики обкладань і зазорів між ними, внаслідок чого міняється місткість|ємкість|.

Якщо після|потім| припинення температурної дії місткість|ємкість| повертається до свого первинного значення, то таку зміну називають оборотним (циклічним). Оборотна зміна характеризується температурним коефіцієнтом місткості|ємкості|

(7.3)

где—изменение| місткості|ємкості| при зміні температури на °С. З|із| — значення місткості|ємкості| при нормальній температурі.

Необоротним|незворотним,безповоротним| називають таку зміну місткості|ємкості|, при якій вона не повертається до первинного значення. Необоротні|незворотні,безповоротні| зміни характеризуються коефіцієнтом температурної нестабільності місткості|ємкості|

(7.4)

де — первинне значення місткості|ємкості| до зміни температури; С2—конечное значення місткості|ємкості| після|потім| закінчення температурних дій.

Необоротні|незворотні,безповоротні| зміни відбуваються|походять| за рахунок залишкових деформацій в елементах конструкції конденсатора, старіння діелектрика, перегрупування повітряних прошарків між обкладаннями і твердим діелектриком і т.д.

Конденсатори, що випускаються промисловістю, залежно від конструкції мають ТК.С в межах від до град.

Стабільні конденсатори (ТКС| порядку|ладу| +50-10~⁶) застосовують в задаючих каскадах передавачів, в гетеродинах приймачів і в інших схемах.

5. Втрати в конденсаторах. При пропусканні через конденсатор змінного струму|току| частина|частка| енергії втрачається|розгублюється| на зсув|зміщення| зарядів при поляризації діелектрика і на подолання|здолання| омічних опорів в обкладаннях і виведеннях конденсатора. З урахуванням|з врахуванням| цього еквівалентна схема конденсатора приймає вигляд|вид|, показаний на мал. 7.3, а. Зрушення|зсув| фази між напругою|напруженням| U, прикладеною до конденсатора, і струмом|током| /, що проходить через нього, відрізняється від 90° на кут|ріг,куток| би (мал. 7.3, би). Цей кут|ріг,куток| залежить від відношення|ставлення| потужності втрат до повної|цілковитої| реактивної потужності, що запасається в конденсаторі. У технічних умовах на конденсатори приводять|призводять,наводять| значення тангенса цього кута|рогу,кутка| .(tg).

Значення tg змінюються в широких межах в основному залежно від матеріалу діелектрика конденсатора. Наприклад, повітряний конденсатор на керамічній підставі|основі,заснуванні| має tg = 0,000340,0001. Конденсатор із|із| слюдяним діелектриком має в нормальних умовах tg = 0,001; з|із| паперовим tg = 0,010,02, з|із| оксидним —tg = 0,11. Значення tg залежить від частоти струму|току|, що проходить|минає,спливає|, і від температури навколишнього|довколишнього| повітря.

Мал. 7.3. Втрати в конденсаторі:

а — еквівалентна схема; б — векторна діаграма

З|із| підвищенням частоти і температури tg зростає. Значення tg 6 може зробити істотний|суттєвий| вплив на добротність резонансного контура: чим більше за tg, тим менше добротність. Тому у високодобротних контурах використовують конденсатори з|із| малим значенням tg . Наявність втрат енергії в діелектриці і обкладаннях конденсатора призводить до того, що конденсатор нагрівається при пропусканні через нього змінного струму|току|. Втрати, що виділяються в конденсаторі, можна обчислити|обчисляти,вичислити|

(7.5)

де Ра — потужність втрат, Вт; f — частота прикладеної напруги|напруження|, Гц; U — напруга|напруження|, В; З|із| — місткість|ємкість| конденсатора, Ф; tg — тангенс кута|рогу,кутка| діелектричних втрат.

Параметр

(7.6)

називають реактивною потужністю конденсатора. Таким чином, Ра = Pptg. Як видно|показно| з|із| (7.5) і (7.6), Рр спільно з|із| tg би визначають активні втрати в конденсаторі. Для кожного типу конденсатора встановлюють гранично допустиме значення Рр, яке указують|вказують| в технічних умовах на конденсатор. Якщо фактичне значення реактивної потужності перевищить допустиме, то це викличе|спричинить| перегрів конденсатора, внаслідок чого можуть відбутися необоротні|незворотні,безповоротні| зміни параметрів конденсатора або він може вийти з ладу|строю,буд|. Для деяких типів конденсаторів в технічних умовах замість гранично допустимого значення реактивної потужності указують|вказують| максимальне значення змінної напруги|напруження|, яка може бути прикладене до обкладань конденсатора.

6. Власна індуктивність конденсатора. Кожен конденсатор має індуктивність, яка визначається конструкцією його висновків|виведень| і обкладань. Найбільшою індуктивністю володіють конденсатори з|із| довгими зігнутими висновками|виведеннями| і довгими обкладаннями, згорнутими в спіраль. Найменша індуктивність буде у|в,біля| конденсаторів з|із| короткими прямолінійними висновками|виведеннями| і обкладаннями.

7. Еквівалентна схема конденсатора з урахуванням|з врахуванням| власної індуктивності і втрат зображена|змальована| на мал. 7.4. При частоті в цьому ланцюзі|цепі| наступає|настає| резонанс і опір конденсатора стає мінімальним і рівним опору втрат r.

Мал. 7.4. Еквівалентна схема конденсатора з урахуванням|з врахуванням| власної індуктивності і втрат

При частоті f>fo опір конденсатора має індуктивний характер|вдачу|, а при /</0 — місткість|ємкість|. Тому кожен конденсатор можна використовувати при частоті меншої, ніж власна резонансна частота в 2—3 рази f₀.

Гранична частота, на якій можуть використовуватися паперові конденсатори, складає приблизно 1 —1,5 Мгц. Спеціальні безіндукційні паперові конденсатори можуть виконувати свої функції на частотах до 30—80 Мгц; окремі типи керамічних — до 2000—3000 Мгц.

7. Абсорбція електричних зарядів. Якщо обкладання конденсатора замкнути накоротко| на малий час, а потім розімкнути, то напруга|напруження| на обкладаннях може виявитися не рівною нулю. Викликано|спричинено| це тим, що в неоднорідному діелектрику можуть накопичуватися об'ємні заряди, на утворення яких і відповідно на стікання витрачається багато часу. При короткочасному з'єднанні|сполученні,сполуці| обкладань частина|частка| цих зарядів не встигає|устигає| стікати. Залишкову напругу|напруження| характеризують коефіцієнтом абсорбції

(7.7)

де — первинна напруга|напруження| на конденсаторі U₂ — залишкова напруга|напруження|.

Для деяких діелектриків Но має наступні|слідуючі| значення (орієнтовно): плівка, полістиролу, — 0,03—0,1%; плівка фторопласт-4 — 0,01—0,1 %; папір — 0,6—1 %; слюда — 1,5—5 %; оксид танталу — 0,6— 2 %. У окремих пристроях|устроях| це явище може порушити нормальну роботу схеми і тому повинно враховуватися.

8. Габарити і маса конденсатора. Це найважливіша характеристика, особливо якщо конденсатор використовується в апаратурі, яка розробляється з урахуванням|з врахуванням| вимог комплексної микроминиатюризации|. Тому багато типів знов|знову,щойно| розроблених конденсаторів відрізняються від своїх попередників в першу чергу|передусім,насамперед| габаритними розмірами.

9. Допустимі значення температури навколишнього|довколишнього| повітря, відносної вологості|вогкості|, вібраційних і ударних навантажень..