1. Рассчитать емкости образцов исследуемых конденсаторов на основании геометрических замеров при условиях соответствия толщины воздушных зазоров между обкладками толщинам исследуемых диэлектриков.

2. Измерить емкости и tgδ экспериментальных конденсаторов с различными диэлектрическими материалами.

3. Рассчитать диэлектрические проницаемости исследуемых материалов.

4. Снять зависимости изменения емкостей c и tgδ от температуры в диапазоне от 0 до 100 ºС для заданных преподавателем образцов конденсаторов, серийно выпускаемых промышленностью.

5. Построить графики зависимостей С = f(Т,ºС); tgδ = f(T,°С); ТKC = f(T,ºС), сделать их сравнительный анализ, выводы связать с типами конденсаторов.

6. Определить среднее значение ТКС на исследованном интервале температур для всех испытаных конденсаторов.

7. Найти удельные потери и коэффициенты диэлектрических потерь исследованных материалов на напряжении 100 В при частоте 50 Гц.

Содержание отчета

1. Титульный лист;

2. Цель работы и краткая теория (1-2 стр.);

3. Исходные данные и данные эксперимента;

4. Рассчет диэлектрических проницаемостей исследуемых материалов экспериментальных конденсаторов;

5. Графики зависимостей С = f(Т,ºС); tgδ = f(T,°С); ТKC = f(T,ºС) для заданных преподавателем образцов конденсаторов и их сравнительный анализ;

6. Расчет среднего значения ТКС на исследованном интервале температур для всех испытаных конденсаторов;

7. Расчет удельных потерь и коэффициентов диэлектрических потерь исследованных материалов на напряжении 100 В при частоте 50 Гц;

8. Выводы.

Описание лабораторией установки

Функциональная схема установки приведена на рис.3. Она состоит из плоских экспериментальных конденсаторов С₁ – С₅ с прокладками из исследуемых материалов-диэлектриков и конденсаторов С₆ – C₁₃, серийно выпускаемых отечественной промышленностью на основе диэлектриков различного типа: переключателей SA1, SA2, SA3, подключения исследуемых конденсаторов к измерителю емкости типа Е8-4. Исследуемые конденсаторы помещены в термостат, температура внутри которого контролируется термометром, вставленным в термостат сверху.

Конструктивно экспериментальные конденсаторы выполнены в виде общего нижнего электрода из металлической пластины, а верхние электроды отдельные в виде одинаковых массивных цилиндров для плотного прижатия исследуемых диэлектрических пленок и обеспечения постоянного зазора между электродами. Размеры диэлектрических материалов взяты несколько большими, чем размеры отдельных металлических электродов для исключения краевого эффекта, т.е. образования дополнительной воздушной емкости по контуру электродов.

Прибором Е8-4 измеряются емкости и tg δ исследуемых конденсаторов. Подключение экспериментальных конденсаторов к мосту производится переключателем SA3. Переключение моста от группы экспериментальных конденсаторов к группе промышленных производится тумблером SA2. Переключатели и тумблер смонтированы на нижней лицевой панели термостата. Нумерация положений переключателей соответствует номерам подключаемых к мосту конденсатора.

Рис.3. Функциональная схема установки

Порядок проведения лабораторной работы

1. Изучаются исполнения установки, конструкции экспериментальных конденсаторов, типы диэлектриков, конструкции и типы промышленных конденсаторов.

2. Через замер диаметра верхнего металлического электрода находится площадь S экспериментального конденсатора.

3. Рассчитываются емкости экспериментальных конденсаторов исходя из того, что толщины d исследуемых диэлектриков следующие:

   1. органическое стекло, d = 1,8 мм,

   2. пленка АБКМ-2, d = 0,12 мм,

   3. бумага конденсаторная, d = 0,09 мм,

   4. пленка лавсановая, d = 0,11 мм,

   5. бумага с силиконовым покрытием, d = 0,075 мм.

4. Подготавливается к работе измеритель емкости типа Е8-4, для этого необходимо поставить переключатель "запуск" в положение "период"; вставить вилку шнура питания в розетку сети 220 B, включить мост тумблером "сеть";

- нажать на кнопку "запуск";

- произвести замеры емкости и tg δ в цепи, подключенной к входным зажимам через разъем XS1.

4. Поочередно присоединяя при помощи переключателя SA1 экспериментальные конденсаторы к измерителю Е8-4, производятся замеры их емкостей и tg δ. При этом тумблер SA2 должен находиться в положении 1.

5. Рассчитываются диэлектрические проницаемости исследуемых материалов.

6. Тумблером SA4 включается нагревательный элемент термостата. И после постановки тумблера SA2 в положение 2 путем поочередного подключения переключателем SA3 промышленных конденсаторов к измерительному мосту производится снятие зависимостей их емкостей и потерь от температуры.

7. После проведенных исследований измерительный мост и термостат отключаются от сети, дверца термостата оставляется открытой.

Контрольные вопросы

4. Виды поляризаций диэлектриков и их сущность.

5. Понятие электрической постоянной ε₀.

6. Понятие диэлектрической проницаемости материала.

7. Физическая сущность диэлектрических потерь.

8. Что характеризуют δ и tg δ?

9. От чего зависит величина диэлектрической проницаемости?

10. Какие Факторы влияют на величину диэлектрической проницаемости материала?

11. Как получить максимальную емкость при конструировании конденсатора?

12. Отличие полярных от неполярных диэлектриков.

13. Способы определения диэлектрической проницаемости и потерь.

14. Как изменяются диэлектрическая проницаемость и потери под действием температуры, влажности, при изменении частоты?

15. Виды диэлектрических потерь.

16. Схемы замещения реальных диэлектриков и их векторные диаграммы.

17. Понятие температурного коэффициента диэлектрической проницаемости и его отличие от ТКС.

18. Понятие удельных потерь.

19. Что характеризует коэффициент диэлектрических потерь?

Литература

1. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники.- М.: Высшая школа , 1986.- 367 с.

2. Материалы микроэлектронной техники / Под ред. В.М.Андреева.- М.: Радио и связь , 1989.- 362 с.

3. Электрорадиоматериалы /Под ред. В.М.Тареева. - М.: Высшая школа , 1978.- 272 с.

Варианты исходных данных к лабораторным работам

Лабораторная работа №1

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
T1, ˚С	50	60	50	60	50	60	50	60	50
T2, ˚С	80	90	80	90	80	90	80	90	80
Траб, ˚С	Тк	Т2	Т3	Тк	Т2	Т3	Тк	Т2	Т3
U1, В	10	12	14	16	10	12	12	14	16
U2, В	12	14	16	18	14	16	18	18	18

Тк – комнатная температура.

Лабораторная работа №2

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
T1, ˚С	Тк	Тк	Тк	Тк	Тк	Тк	Тк	Тк	Тк
T2, ˚С	40	45	50	40	45	50	50	55	60
T3, ˚С	60	65	70	70	75	80	80	85	90
T, ˚С	T3	T3	T3	T2	T2	T2	T3	T3	T3
х	1	2	3	4	3	2	3	4	2
терморезистор	СТ	КМТ	ММТ	КМТ	ММТ	СТ	КМТ	ММТ	СТ

Лабораторная работа №4

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
f1, Гц	30	30	25	25	30	30	25	25	35
f2, Гц	55	60	50	45	50	55	50	55	60
f3, Гц	100	90	100	65	80	90	80	90	95

Лабораторная работа №5

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t1, ˚С	30	30	30	30	50	50	100	100	70
t2, ˚С	40	60	80	100	100	150	120	150	90

Лабораторная работа №6

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
T2 – T1,˚С (X-К)	150-50	100- 30	50-30 70-50 90-70			60-30	100- 50
T2 – T1,˚С (X-А)	150-50	100- 30		60-30 100-70 150-120		60-30	100- 50	100-50 150-50 150-100
T2 – T1,˚С (М-К)	150-50	100- 30			60-30 100-70 150-120	60-30	100- 50		100-50 150-50 150-100

Лабораторная работа №7

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
T2 – T1,˚С	150-50	100- 30	50-30	80-30	120-80	150-50	100- 30	50-30	80-30
T4 – T3,˚С	100-50	150- 80	70-50	150-100	150-110	100-50	150- 80	70-50	150-100
Номера образцов	R1 R2	R1 R2	R2 R4	R2 R4	R1 R4	R2 R4	R2 R4	R4 R5	R4 R5

Лабораторная работа №8

Параметр\Nвар	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Номера промышленных конденсаторов	С1 С2 С3 С4	С5 С6 С7 С8	С2 С3 С4 С5	С3 С4 С5 С6	С4 С5 С6 С7	С1 С2 С7 С8	С5 С6 С7 С8	С2 С3 С7 С8	С1 С2 С5 С6