5.2 Основные параметры и характеристики конденсаторов

Конденсаторы - изделия, обладающие сложным комплексом требований к их параметром и характеристикам.

Эксплуатационная надежность конденсаторов во многом определяется правильным выбором типов конденсаторов и использовании их в режимах, не превышающих допустимые. Для правильного выбора конденсаторов необходимо на основе анализа требований к электронной технике определить:

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

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

эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, значение относительной влажности окружающей среды и другие).

В целях повышения надежности и долговечности конденсаторов во всех возможных случаях следует использовать их при менее жестких нагрузках и в облегченных режимах по сравнению с допустимыми нагрузками и режимами.

Параметры конденсаторов характеризуют эксплуатационные возможности конкретного типа конденсатора в конкретной электронной цепи. Основными электрическими параметрами конденсаторов являются: номинальная емкость и допустимое отклонение емкости от номинала ; номинальное напряжение и номинальный ток ; тангенс угла диэлектрических потерь ; сопротивление изоляции и ток утечки ; температурный коэффициент емкости (ТКЕ).

Номинальная емкость и допустимое отклонение емкости от номинала являются основными параметрами конденсатора.

Номинальная емкость – электрическая емкость, значение которой обозначено на конденсаторе или указано в нормативной документации. Номинальные емкости конденсаторов стандартизованы в соответствии с ГОСТ 28884-90 (МЭК 63-63) «Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов». Для конденсаторов общего назначения ГОСТ 28884-90 предусматривает шесть рядов номинальных емкостей: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (цифра после буквы Е указывает количество номинальных значений емкостей конденсаторов в данном ряду). Числа, приведенные в таблице 5.1, и группы чисел, кратные 10, составляют ряды предпочтительных чисел номинальных значений емкости конденсаторов и соответствующие им допускаемые отклонения. Принцип построения рядов Е48, Е96 и Е192 аналогичен принципу построения рядов Е6, Е12 и Е24, возрастает лишь число промежуточных значений. Числа, указанные в ГОСТ 28884-90 для рядов Е48, Е96, Е192 и группы чисел, полученные путем умножения или деления их на 10 или на числа, кратные 10, составляют ряды предпочтительных чисел и соответствующие им допускаемые отклонения номинальных значений емкостей конденсаторов. Эти ряды распространяются только на конденсаторы с допусками жестче и на случаи, когда ряд Е24 неприемлем из-за особых требований.

Т а б л и ц а 5.1 – Числовые коэффициенты для определения номинальных значений емкостей конденсаторов

Обозначение ряда	Числовые коэффициенты	Допускаемые отклонения
Е6	1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8	±20%
Е12	1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2	±10%
Е24	1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6;6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1	±5%

ГОСТ 28884-90 (МЭК 63-63) «Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов» устанавливает и дополнительные требования к конденсаторам, необходимые для выбора параметров конденсаторов:

допускаемые отклонения емкости от номинальной для конденсаторов постоянной емкости с номинальной емкостью 10пФ и более следует выбирать из ряда ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30; +30–10; +50–10; +50–20; +75–10; +80–10; +100–10.

допускаемые отклонения емкости от номинальной для конденсаторов постоянной емкости с номинальной емкостью менее 10пФ следует выбирать из ряда ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2 пФ.

Номинальное напряжение - предельное напряжение, при котором конденсатор может работать в заданных условиях с обеспечением определенных показателей надежности и долговечности и с сохранением нормируемых параметров в допускаемых пределах.

Номинальное напряжение устанавливается с необходимым запасом по отношению к электрической прочности диэлектрика, исключающим возникновение в течение гарантированного срока службы интенсивного старения диэлектрика, которое приводит к существенному ухудшению электрических характеристик конденсаторов.

Значение номинального напряжения зависит от длительности электрической прочности диэлектрика, которая, в свою очередь, зависит от вида электрического напряжения (постоянное, переменное, импульсное), температуры и влажности окружающей среды, а также от времени эксплуатации конденсатора. Номинальное напряжение конденсаторов многих типов уменьшается с ростом температуры окружающей среды, так как с увеличением температуры, как правило, ускоряются процессы старения диэлектрика. При эксплуатации конденсаторов на переменном или постоянном токе с наложенной переменной составляющей напряжения необходимо выполнять ряд требований, оговоренных в нормативной технической документации.

Для конденсаторов значения номинальных напряжений устанавливаются из ряда: 1,0; 1,6; 2,5; 3,2; 4,0; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350; 400; 450; 500; 630; 800; 1000; 1600; 2000; 2500; 3000.

Номинальный ток - наибольший ток, при котором конденсатор может работать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы. Этот параметр введен для правильного выбора тепловых режимов конденсатора при больших значениях тока. Значение номинального тока зависит от конструкции конденсатора, используемых в конденсаторе материалов, частоты переменного или пульсирующего напряжения, температуры окружающей среды.

Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует потери энергии в конденсаторе и определяется отношением активной мощности к реактивной мощности при синусоидальном напряжении определенной частоты. Значение тангенса угла диэлектрических потерь зависит от типа диэлектрика и его качества, а также от температуры окружающей среды и частоты переменного тока.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) – характеристика конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры, равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). Для конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры, а также с большими уходами емкости от температуры обычно приводится относительное изменение емкости в рабочем интервале температур. В отечественной документации значение ТКЕ кодируется буквами П (плюс) или М (минус) в соответствии со знаком ТКЕ и цифрой, обозначающей номинальное значение , . Выпускаются конденсаторы с ТКЕ по группам М2200, М1500, М750, М470, М330, М150, М75, М47, М33, МП0 (номинальное значение ТКЕ=0), П33, П100. Наиболее широкое применение находят конденсаторы групп М1500, М750, М47, МП0, П33.