3551

где Ò —коэффициент теплоотдачи с поверхности кон-

денсатора, Вт/(см2-град);

S - поверхность охлаждения конденсатора, см2; Ò0 - температура окружающей среды,°С;

Tê - установившаяся температура поверхности кон-

денсатора, °С.

Температура нагрева поверхности конденсатора в граду-

Для ориентировочных расчетов можно принимать Ò =

=1·10-3 Вт/(см2·град)

Для исключения недопустимого перегрева конденсатора с большими значениями tg (большими потерями) наряду с установлением номинального напряжения постоянного тока, задают верхний предел диапазона частот .и предельно допуска-

емые амплитуды напряжения переменной составляющей. Для конденсаторов с малыми потерями tg ≤ 20 · 10-4 задаются значением предельной (номинальной) реактивной мощности Pp.ïð . Зная Pp.ïð , определяют предельное действующее значе-

ние напряжения Uïð переменного тока частоты f

В области более высоких частот (примерно, выше 106 Гц) заметно увеличиваются потери в металлических частях конденсаторов. Во избежание перегрева конденсаторов в этом случае ограничивают ток, проходящий через конденсатор.

141

2.4.4. Номинальное напряжение

Номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе или указанное в документе на поставку, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах [38].

Значение номинального напряжения зависит от конструкции конденсатора и физических свойств материалов, примененных при его конструировании.

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 конденсатора.

Электрическая прочность диэлектрика зависит от вида электрического напряжения (постоянное, переменное, импульсное), от температуры и влажности окружающей среды, от площади обкладок конденсатора, с увеличением которой растет число «слабых мест» диэлектрика, и от времени его эксплуатации. Соответственно от этих факторов зависит и значение номинального напряжения.

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 наложением переменной составляющей напряжения необходимо выполнять следующие условия:

- сумма постоянного напряжения и амплитуды переменной составляющей не должна превышать допустимого напряжения, которое указывается в документе на поставку;

- амплитуда переменного напряжения Um не должна пре-

вышать значения напряжения, рассчитанного исходя из допустимой реактивной мощности

142

где Pp.äîï — допустимая реактивная мощность, ВАР;

f— частота, Гц;

С—емкость, Ф.

Для конденсаторов с номинальным напряжением 10 кВ и менее значения номинальных напряжений устанавливаются согласно ГОСТ 9665-77 из ряда: 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 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; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000 В. Эти значения составлены на основе геометрических рядов, принятых при простановке размеров на чертежах, R5, R10 и R20 со знаменателями прогрессии, рав-

ными q5 510 ≈ 1,6;q10 1010 ≈ 1,25 и q20 2010 ≈ 1,12.

2.4.5. Тангенс угла диэлектрических потерь

При прохождении через реальный конденсатор переменного тока, напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе на угол , по величине меньший, чем на 90°. Угол, дополня-

ющий фазовый до 90°, называется углом потерь [34]. Тангенс угла потерь характеризует потери энергии в

конденсаторе и определяется отношением активной мощности Pa к реактивной Pp при синусоидальном напряжении опреде-

ленной частоты

где — угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи конденсатор — источник тока;

— угол потерь, дополняющий до 90° угол сдвига фаз .

Конкретное значение тангенса угла потерь зависит от типа диэлектрика и его качества, а также от температуры окружающей среды и от частоты переменного тока, на которой он определяется (измеряется).

Механизм диэлектрических потерь заключается в следующем [40]. Диэлектрик содержит в себе структурные элементы различной природы, у которых центры положительного и отрицательного, зарядов не совпадают в пространстве. В результате эти элементы ведут себя подобно электрическому диполю, т.е. системе двух связанных противоположно заряженных частиц.

При приложении внешнего электрического поля все структурные элементы, имеющие электрические диполи, займут определенную ориентацию относительно приложенного поля. Внутри материальной среды возникает специфический вид объемного электрического заряда, носящего название поляризационный заряд.

Количественной характеристикой поляризации отдельного структурного элемента, имеющие электрический диполь служит ее дипольный момент

где q – электрический заряд отдельного структурного элемента;

l –расстояние между центрами положительного и отрицательного зарядов.

Если в единице объема V находится N диполей, то в качестве меры поляризации диэлектрика вводят вектор поляризации

N qi i

V

Для подавляющего большинства веществ существует

где: 0 – диэлектрическая постоянная вакуума,э- называется электрической восприимчивостью ве-

щества.

Для вакуума, где вещество отсутствует, э = 0.

На основании изложенного определим вектор электриче-

ской индукции D в материальной среде как сумму вектора по-

ляризации и вектора o E, то есть

где а = 0 (1 + э) = 0 – абсолютная диэлектрическая проницаемость среды;

= a o (1 + э) – относительная диэлектрическая

проницаемость среды.

Таким образом, чем больше электрических диполей в единице объема диэлектрика, тем больше его абсолютная и относительная диэлектрические проницаемости и электрическая емкость конденсатора с этим диэлектриком.

Ориентируясь вдоль векторов напряженности электрического поля электрические диполи, входящие в структуру диэлектрика, деформируют окружающую их структуру и, как следствие этого, увеличивают интенсивность колебательного процесса структурных единиц около положения равновесия. Последнее приводит к потере энергии электрического поля, выражающееся в росте температуры диэлектрика. Чем большее число диполей участвует в этом процессе и чем чаще происхо-

145

дит процесс ориентации вдоль силовых линий электрического поля с деформацией окружающей структуры, тем больше энергии электрического поля будет тратиться на нагрев диэлектрика.

Отсюда следует вывод, чем больше диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика , тем обычно больше величина потерь и tg .

С течением времени (длительное хранение и наработка), а также эксплуатации во влажной среде значение tg растет и может увеличиться в несколько раз.

2.4.6. Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) - один из параметров конденсатора, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока [40]. В эквиваленте его можно представить, как включенный последовательно с идеальным конденсатором резистор, сопротивление которого определяется, главным образом, диэлектрическими потерями, а так же сопротивлением обкладок, внутренних контактных соединений и выводов конденсатора. В англоязычной аббревиа-

туре ESR - Equivalent Series Resistance.

Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика.

Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания, обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией).

В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей, активно участвуют в общем процессе перезаряда конденсатора. По сути уменьшается толщина ре-

146

ального диэлектрика. В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц, процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика.

С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают. В результате угол сдвига фаз между током и напряжением составит не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше. Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла диэлектрических потерь.

Аналогичный сдвиг происходит в цепи при последовательном включении конденсатора и резистора, как показано на рис. 2.25. В связи с этим для расчётов принято понятие последовательного эквивалентного сопротивления ESR, в котором диэлектрические потери суммируются с активным сопротивлением обкладок, соединений и выводов, представляя собой по сути резистор, подключенный последовательно с конденсатором.

Рис. 2.25. Эквивалентная схема реального конденсатора и векторные диаграммы

Тангенс угла потерь определится соотношением R/Xc, как тригонометрическая функция отношения двух катетов треугольника сопротивлений, показанного на рис. 2.25.

В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита, который используется в качестве составляющей одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с ди-

147

электриком.

Если сопротивление электролита в конденсаторе рассмотреть как проводник с поперечным сечением, равным площади одной из обкладок и длиной проводника, приблизительно равной толщине пропитанной бумаги, можно предположить, что эта величина будет относительно небольшой. В реальных конденсаторах средних размеров типовое значение составит

0,01 Ом при 20 °C.

Но, следует учитывать, что для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей импульсных источников питания на рабочей частоте порядка 100 кГц, когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина будет составлять достаточно большие потери.

Величина диэлектрических потерь на таких частотах в электролитических конденсаторах фильтров импульсных источников питания обычно в несколько раз больше, и лишь в самых лучших случаях может быть примерно равна и даже меньше потерь в электролите.

Сопротивление электролита существенно зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов.

В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем может существенно уменьшаться сопротивление электролита, тогда ESR конденсатора будет определяться, главным образом, его диэлектрическими потерями.

В случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится более вязким, что значительно повышает его сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что в последствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы в устройстве.

148

Обычно неисправные электролитические конденсаторы, в которых кипел электролит, определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу.

Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа, номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов.

Для фильтров преобразователей, работающих на частотах десятков килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах. Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации - Low impedance или Low ESR.

2.4.7. Сопротивление изоляции, ток утечки

Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току определенного напряжения называется сопротивлением изоляции конденсатора [34]. Этот параметр характерен для конденсаторов с органическим и неорганическим диэлектриками. Измерение сопротивления изоляции производят при напряжениях 10, 100 и 500 В соответственно для конденсаторов с номинальным напряжением до 100 В, от 100 до 500 В и свыше 500 В.

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 или постоянная времени зависит от типа диэлектрика, конструкции конденсатора и условий его эксплуатации. При длительном хранении и наработке со-

149

противление изоляции может уменьшиться на один-три порядка.

Сопротивление изоляции конденсатора измеряют между его выводами. Для конденсаторов, допускающих касание своим корпусом шасси или токоведущих шин, вводится понятие сопротивление изоляции между корпусом и соединенными вместе выводами.

Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном напряжении на его обкладках в установившемся режиме, называют током утечки.

Ток утечки обусловлен наличием в диэлектрике свободных носителей заряда и характеризует качество диэлектрика конденсатора. Этот параметр характерен для вакуумных и оксидных конденсаторов.

Ток утечки в большой степени зависит от значения приложенного напряжения и времени, в течение которого оно приложено. Ток утечки измеряется через интервал от 1 до 5 мин после подачи на конденсатор номинального напряжения. При включении конденсатора под напряжение происходит «тренировка», т. е. постепенное уменьшение тока утечки. При длительном хранении и длительной работе ток утечки конденсаторов растет.

2.4.8. Температурный коэффициент емкости

При изменении окружающей температуры изменяются размеры обкладок конденсатора, расстояние между ними, а также значение диэлектрической проницаемости вещества между обкладками. Поэтому изменяется и емкость конденсатора. В основном изменением емкости конденсатора обусловлено изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика

[34].

Зависимость емкости от температуры, как правило, нелинейная, однако для некоторых типов конденсаторов (высокочастотных керамических, слюдяных, воздушных, полистироль-

150

ных и др.) она приближается к линейной как показано на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Зависимость относительной емкости Ñ(Ò)/C(Ò 20oC) различных групп конденсаторов от температуры

Для оценки изменения емкости таких конденсаторов от температуры служит параметр, называемый температурным коэффициентом емкости ТКЕ или Ñ,Ò характеризующий от-

носительное изменение емкости конденсатора под влиянием изменения температуры на 1°С

где Ñ1 — емкость конденсатора при температуре Ò1

(обычно 25 ± 10°С);

Ñ2 — емкость при температуре Ò2 (обычно при верх-

нем или нижнем пределе рабочей температуры конденсатора). 151

Температурный коэффициент емкости может быть положительным, отрицательным или близким к нулю. Его принято выражать в миллионных долях емкости конденсатора на градус (10-6 К-1) при нормальной температуре (25 ± 10°С).

Для обозначения ТКЕ используются буквы, показывающие знак ТКЕ (М — минус, П — плюс, МП —близкое к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ:

П100, П60, П33, МП0, М33, М47, М75, М150, М220, М330, М470, М750, М1500, М2200.

Для конденсаторов с явно выраженной нелинейной зависимостью емкости от температуры (например, сегнетокерамических), а также для конденсаторов, точные сведения об изменении емкости которых не представляют практического интереса (например, оксидных, бумажных), обычно приводят относительное изменение емкости в интервале рабочих температур.

Обозначение температурной стабильности этой группы состоит из буквы "Н" и цифр. Буква "Н" в условном обозначении группы обозначает, что для этих конденсаторов ТКЕ не нормируется. Следующие за буквой "Н" цифры, указывают на предельно допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур.

2.5. Переменные конденсаторы

Конденсатором переменной емкости (КПЕ) называется такой конденсатор, емкость которого может быть плавно изменена в процессе эксплуатации [7, 41].

Переменные конденсаторы используются для настройки колебательных контуров, изменения емкостной связи между отдельными участками электрической цепи, балансировки емкостных мостов, компенсации изменения или подгонки реактивного сопротивления цепи. Кроме того, они применяются достаточно широко в измерительной аппаратуре и в разнообразных устройствах электронной техники.

Известно, что электрическая емкость конденсатора определяется диэлектрической проницаемостью материала диэлек-

152

трика , величиной площади пластин S электродов и расстоянием d между ними

Управление емкостью переменного конденсатора может осуществлять механическим и электрическими способами. При механическом управлении осуществляется механическое перемещение одних элементов конструкции конденсатора относительно других, а при электрическом способе управления емкостью конденсатора аналогичная операция осуществляется в его диэлектрике на атомно-молекулярном уровне.

Изменение емкости может быть достигнуто электрическим способом при использовании в качестве диэлектрика материала, диэлектрическая проницаемость которого зависит от приложенного к обкладкам напряжения (вариконд) [42]. В этом случае происходит поворот определенного количества электрических диполей в направлении внешнего управляющего электрического поля и, соответственно, материальной основы этих диполей в виде различных структурных единиц.

В качестве переменного конденсатора с электрическим способом управления можно использовать барьерную емкость p-n перехода специального кристаллического полупроводникового диода (варикапа). Эта емкость зависит от ширины запрещенной зоны. В этом случае происходит изменение ширины запрещенной зоны под действием внешнего управляющего электрического поля путем дополнительной диффузии электронов и дырок из этой зоны.

Изменение емкости можно получить механическим способом изменяя площадь перекрытия пластин, расстояние между пластинами, вводя или удаляя твердый диэлектрик между обкладками. В последнем случае изменяется усредненное значение диэлектрической проницаемости.

153

2.5.1 Переменные конденсаторы с механически управляемой емкостью

При изменении зазора между обкладками плоского конденсатора его емкость, согласно формуле (2.19), должна изменяться обратно пропорционально величине зазора; при этом изменение емкости носит гиперболический характер (рис.2.27). Изменение величины емкости за счет зазора d применяется относительно редко, так как при этом будет изменяться электрическая прочность воздушного промежутка; кроме того стабильность емкости конденсатора в значительной мере зависит от величины зазора между пластинами [7].

Рис. 2.27. Изменение емкости плоского конденсатора за счет изменения зазора при постоянной площади перекрытия

обкладок

Механический способ изменения емкости конденсатора через изменение диэлектрической проницаемости осуществляется путем перемещения диэлектрической пластины между параллельно расположенными обкладками конденсатора. Для осуществления этого перемещения необходим гарантированный воздушный зазор, который по величине существенно меньше расстояния между обкладками конденсатора. С учетом перераспределения напряженности электрического поля обратно пропорционально величине диэлектрической проницаемости получаем существенный рост напряженности электриче-

154

ского поля в гарантированных воздушных зазорах и увеличение вероятности электрического пробоя.

Кроме этого, конденсатор до введения диэлектрической пластины обладает относительно большой начальной емкостью, что само по себе не всегда приемлемо и приводит также к снижению коэффициента перекрытия по емкости.

А наличие диэлектрика приводит также к снижению стабильности емкости конденсатора. В силу этих причин указанный способ также редко используется на практике.

Поэтому среди переменных конденсаторов с механически управляемой емкостью наибольшее распространение получили конденсаторы с изменяющейся площадью перекрытия.

Конструкция таких конденсаторов представляют собой две системы пластин подвижную (ротор) и неподвижную (статор), расположенных таким образом, что при перемещении ротора его пластины входят в зазоры между пластинами статора, изменяют площадь перекрытия и емкость конденсатора. При этом в основном используются конденсаторы плоского типа (обычно плоского многопластинчатого) или цилиндрического (трубчатого) типа. В первом случае при постоянстве зазора, согласно формуле (2.19) емкость конденсатора должна изменяться прямо пропорционально изменению площади перекрытия обкладок (рис. 2.28). Для изменения последней необходимо производить механическое перемещение обкладок одного знака по отношению к обкладкам другого знака. Это перемещение, изменяющее площадь перекрытия, можно осуществлять или поступательным, или вращательным движением. Чаще всего в переменных конденсаторах применяется вращательное движение подвижной системы обкладок (ротора) по отношению к неподвижной (статору).

Существует разновидность переменного конденсатора, в котором изменение емкости между подвижной частью и неподвижной осуществляется путем поступательного перемещения пластин (рис. 2.29) цилиндрической формы (электроды в виде коаксиальных цилиндров). Такие конденсаторы применяются редко вследствие более низкой величины удельной емкости.

155

Рис. 2.28. Изменение емкости плоского конденсатора за счет изменения площади перекрытия обкладок при поступательном или вращательном движении при постоянном зазоре

Рис. 2.29. Изменение емкости цилиндрического конденсатора за счет изменения активной длины обкладок (площади перекрытия) при постоянном зазоре

При использовании цилиндрического конденсатора для изменения его емкости применяют поступательное движение внутренней обкладки по отношению к внешней, неподвижной (рис. 2.29). При этом происходит изменение длины и площади перекрытия обкладок, пропорционально которому изменяется емкость, согласно формуле (2.19). Этот принцип изменения емкости широко применяется в современных подстроечных конденсаторах.

Возможно также использовать вращательное движение одного полуцилиндра по отношению к другому, получив возрастание емкости, пропорциональное увеличению площади перекрытия, зависящей от угла поворота, при постоянстве зазора; этот способ изменения емкости применяется редко.

Изменение зазора в цилиндрическом конденсаторе мож-

156

но осуществить, если внутренняя обкладка имеет ось, смещенную по отношению к оси внешней обкладки, причем мы будем поворачивать внутреннюю обкладку вокруг ее оси.

Переменные конденсаторы с механически управляемой емкостью имеют особенности:

- возможность реализации заданных законов изменения емкости при перемещении пластин;

-возможность получения широкого диапазона изменения емкости и больших величин добротностей;

-возможности обеспечения больших рабочих напряжений

ималых значений температурного коэффициента емкости

(ТКЕ);

-независимости величины емкости от приложенного напряжения;

-сравнительно большом времени, необходимом для изменения емкости;

-зависимости величины емкости от влажности и внешних механических воздействий;

-относительной сложности конструкции и больших габа-

ритах.

Переменные конденсаторы классифицируют по следую-

щим основным признакам:

-по виду диэлектрика (с твердым или газообразным диэлектриком);

-по закону изменения емкости (прямоемкостные, прямочастотные, прямоволновые, логарифмические, косинусоидальные и т. д.);

-по величине емкости и диапазону частот;

-по форме электродов (пластинчатые, цилиндрические, спиральные);

-по числу секций (односекционные и многосекци-

онные);

-по углу поворота: с нормальным (около 180°), с расширенным (более 180°) и уменьшенным углом поворота (около

95°);

-по способу изготовления секций (с цельнофрезеро-

157

ванным ротором (статором), с секциями, собранными расчеканкой, пайкой, отбортовкой);

-по основному назначению различают конденсаторы:

-для радиоприемной аппаратуры;

-для радиопередающей аппаратуры;

-для электроизмерительной техники.

Вслучаях радиоприемной и электроизмерительной аппаратуры конденсаторы рассчитываются на небольшие напряжения, обычно не превышающие нескольких сотен вольт, а чаще - нескольких десятков вольт; в случае радиопередающей аппаратуры при работе конденсатора в колебательном контуре большой мощности напряжения на конденсаторе могут достигать десятков киловольт.

При небольших напряжениях основным типом переменного конденсатора с механическим управлением емкостью является воздушный конденсатор плоского многопластинчатого или цилиндрического типов. Этот тип конденсатора обеспечивает возможность получения наиболее высоких электрических

свойств (малый tg , малый ТКЕ, стабильность емкости), но

имеет относительно большие размеры, что ограничивает верхний предел емкости значениями порядка 600 пФ.

Заливка зазоров в воздушном переменном конденсаторе жидким диэлектриком увеличивает его емкость в раз, то есть примерно в 2 раза при неполярных жидкостях и в 5 раз — при полярных, одновременно повышая и пробивное напряжение конденсатора. Однако замена воздуха жидкостью резко ухудшает электрические свойства конденсатора и требует его герметизации, что усложняет конструкцию и вызывает увеличение размеров, которое даже может свести на нет выигрыш в емкости, то есть препятствовать существенному улучшению удельных характеристик конденсатора. Поэтому переменные конденсаторы с жидким диэлектриком применяются редко.

Уменьшение размеров конденсаторов переменной емкости за счет уменьшения воздушного зазора может быть произведено лишь до определенного предела. При зазорах от 0,15 до

158

0,2 мм возникают производственные трудности, а возможное попадание в зазор пыли и влаги понижает электрическую прочность и надежность конденсатора. Кроме того, необходимость придания пластинам достаточной жесткости заставляет изготовлять их из сравнительно толстого материала, примерно толщиной от 0,3 до 0,5 мм и более, что также увеличивает размеры.

Существенно уменьшить размеры конденсатора можно при использовании твердого диэлектрика с большей, чем у воздуха, диэлектрической проницаемостью. При этом толщина диэлектрика может быть значительно меньше, чем величина воздушного зазора; значительно тоньше могут быть и пластины. Поэтому такие переменные конденсаторы получили большое распространение. Они исполняются с твердым диэлектриком как неорганическим, так, последнее время, и органическим; в основном эти конденсаторы применяются в качестве подстроечных. У таких конденсаторов заметно улучшены удельные характеристики, но электрические свойства обычно значительно хуже, чем у воздушных конденсаторов, а потому замена воздушного конденсатора переменным конденсатором с твердым диэлектриком не всегда возможна.

При использовании твердого диэлектрика в переменном конденсаторе, когда одна обкладка должна перемещаться по отношению к другой, практически не удается исключить наличие воздушного зазора. Поэтому в таком случае мы имеем дело не с одним твердым диэлектриком, а также и с последовательно включенным слоем воздуха, что накладывает особый отпечаток на свойства этих конденсаторов.

Для применения в мощных радиопередающих устройствах, где к конденсатору прикладывается высокое напряжение высокой частоты, газовая изоляция представляет интерес прежде всего из-за возможности получения малогоtg и вы-

сокой стабильности емкости, обеспечивающей стабильность частоты контура. Поскольку в данном случае требуется обеспечить и достаточно высокую электрическую прочность, в качестве диэлектрика в переменном конденсаторе приходится

159

применять сжатый газ или вакуум, причем в последнее время основное развитие нашли вакуумные конденсаторы переменной емкости.

Зависимость емкости переменного конденсатора от угла поворота роторной секцией называется его функциональной характеристикой. По этому признаку КПЕ разделяют прямоемкостные, прямочастотные, прямоволновые, логарифмические и т. д. Прямоемкостные конденсаторы характеризуются линейной функциональной характеристикой при повороте подвижной системы на угол

где b- коэффициент, определяющий начальную емкость. При этом плотность настройки получается по диапазону не равномерной; при малых емкостях она велика, а при

больших - мала. Такие конденсаторы применяют часто в качестве регулировочных, подстроечных и для настройки контуров при малом коэффициенте перекрытия диапазона. В этом случае шкала по частоте получается практически линейной.

Прямоволновые конденсаторы дают линейное изменение длины волны контура. Емкость конденсатора при этом должна изменяться нелинейно

Такие конденсаторы имеют ограниченное применение, преимущественно в некоторых измерительных приборах.

Прямочастотные конденсаторы дают линейное изменение частоты контура, что обеспечивает постоянную плотность настройки по диапазону. Функциональная характеристика емкости при этом имеет следующий вид