Электролитические конденсаторы

Электролитические конденсаторы в качестве диэлектрика содержат оксидный слой в материале являющемся одной из обкладок (анодом). Вторая обкладка (катод) - электролит нанесенный непосредственно на оксидный слой. Аноды изготовляются из алюминиевой или танталовой фольги. Электролитические конденсаторы отличаются малыми размерами, большими точками утечки и большими потерями. При одинаковых номинальных напряжениях и номинальных емкостях объем танталовых конденсаторов меньше объема конденсаторов с алюминиевыми анодами. Танталовые конденсаторы могут работать при более высоких температурах, их емкость меньше изменяется при изменении температуры, токи утечки у них меньше. Изготовляются также неполярные электролитические конденсаторы, в которых обе обкладки содержат оксидный слой.

Сумма амплитуды переменной составляющей и постоянного напряжения не должна превышать номинального напряжения данного конденсатора. Электролитические конденсаторы используются в фильтрах выпрямителей, в качестве блокирующих и развязывающих в цепях звуковых частот, а также в качестве переходных в полупроводниковых усилителях звуковых частот.

Конденсаторы построечные и переменной емкости

Подстроечные конденсаторы применяются в колебательных контурах для точной подгонки емкости в процессе накладки радиоаппаратуры. Конденсаторы переменной емкости применяются в качестве элементов перестройки колебательных контуров, в частности в радиоприемных устройствах.

Важной характеристикой конденсатора переменной емкости является зависимость от угла поворота подвижных обкладок (ротора), которая определяет закон изменения частоты настройки колебательного контура. Из твердых диэлектриков в конденсаторах переменной емкости используются органические пленки и высокочастотная керамика. Конденсаторы с керамическим диэлектриком отличаются меньшими размерами. Конденсаторы с пленочным диэлектриком являются источниками электрического шума, обусловленного изменением емкости при вибрации и разрядами статического электричества, которое возникает в результате электризации органических пленок при вращении пластин конденсатора.

Выпускаются одно- и двухсекционные конденсаторы переменной емкости с твердым диэлектриком, а также одно- и многосекционные конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком.

Условные обозначения конденсаторов

Сокращенное условное обозначение (в соответствии с ГОСТ 11076-69 состоит из следующих элементов:

Первый элемент - буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора:

К - постоянной емкости;

КТ – подстроечный;

КП - переменной емкости;

КС - конденсаторные сборки.

Второй элемент - число, обозначающее используемый вид диэлектрика:

10 – керамические, для конденсаторов постоянной емкости, на номинальное напряжение ниже 1600 В;

15 – керамические, на номинальное напряжение 1600 В и выше;

20 - кварцевые;

21 - стеклянные;

22 - стеклокерамические;

23 - стеклоэмалевые;

26 - тонкопленочные с неорганическим диэлектриком;

31 - слюдяные малой мощности;

32 - слюдяные большой мощности;

40 - бумажные и фольговые на номинальное напряжение ниже 2 кВ;

41 - бумажные и фольговые на номинальное напряжение 2 кВ и выше,

42 - бумажные металлизированные;

50 - оксидные (электролитические) алюминиевые;

51 - оксидные (электролитические) танталовые, ниобиевые;

52 - оксидные танталовые объемопористые;

53 - оксиднополупроводниковые;

58 - с двойным электрическим слоем (ионисторы);

60 - воздушные;

61 - вакуумные;

70 - полистирольные с фольговыми обкладками,

71 - полистирольные с металлизированными обкладками;

72 - фторопластовые;

73 – полиэтилентерефталатные с металлизированными обкладками;

74 - полиэтилентерефталатные с фольговыми.

Третий элемент - порядковый номер разработки конкретного типа, в состав которого может входить и буквенное обозначение:

П - для работы в цепях постоянного и переменного токов;

Ч - для работы в цепях переменного тока;

У - для работы в цепях постоянного тока и в импульсных режимах;

И - для работы в импульсных режимах).

Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения и значения основных параметров и характеристик, необходимых для заказа и записи в конструкторской документации: (К75-10-250В-0,1мкФ±5%-В-ОЖО.484.865 ТУ).

Полное обозначение включает тип конденсатора, номинальное значение емкости и допустимое отклонение от номинального значения, значение номинального напряжения, товарный знак предприятия, дату выпуска (месяц, год).

Катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы

Катушки индуктивности - компоненты, которые накапливают энергию в магнитном поле и представля­ют собой виток или ряд витков провода, по которому протекает ток.

В отличие от конденсатора, который препятствует изменению приложенного к нему напряжения, катушка индуктивности препятствует изменению протекающего через нее тока. Иными словами, если ток, подаваемый в схему, которая содержит катушку, резко увели­чить, то ток в схеме будет нарастать плавно до достижения своего мак­симального значения. Способность катушки индуктивности препятствовать изменению си­лы тока, протекающего через нее, носит название индуктивности этой катушки. Индуктивность обозначается буквой L, единицей ее измерения является генри (Гн). Дробные единицы: 1 миллигенри (мГн) = 1/1000 Гн 1 микрогенри (мкГн) = 1/1000 000 Гн.

В качестве провода чаще всего используют медь, алюминий, серебро. Чаще можно встретить катушку индуктивности в виде обмотки, уложенной на диэлектрический каркас, вставленный в магнитопровод, который используют для увеличения индуктивности компонента и снижения числа витков обмотки. Чем меньше число витков будет в обмотке, тем меньше дорогого металла уйдет на исполнение индук­тивного компонента и меньше будут габариты изделия, поэтому если есть возможность и имеется экономическая целесообразность, применяют индуктивные компоненты с магнитопроводами. Однако магнитопроводы могут рабо­тать лишь в определенной полосе частот. К особым разновидностям моточных изделий относят дроссели и трансформаторы.

Условное обозначение катушки индуктивности по­казано на рис. 4.8.

Рис. 4.8

а – без магнитопровода, б - с магнитопроводом

Вариометры - катушки, предназначенные для регу­лировки индуктивности, которые можно перестраивать много раз. Если для перестройки колебательных конту­ров по какой-то причине нельзя обеспечить регулировку конденсаторами, можно использовать вариометры. Так, в первых отечественных автомобильных магнитолах настройку на радиостанцию осуществляли именно ва­риометрами. От перестройки конденсаторами пришлось отказаться ввиду их низкой стабильности емкости в условиях тряски и вибраций.

Дроссели (нем. Drossel):

1. в широком смысле слова дроссель - это ограничитель, регулятор;

2. дроссельная заслонка в системах подачи топлива (например, в двигателе внутреннего сгорания), а также ручка, регулирующая эту заслонку;

3. в электротехнике - катушка индуктивности, обладающая высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному.

Дроссель с небольшими потерями пропускает через свою обмотку постоянный ток, а переменный ток практически не пропускает, так как реактивное сопротивление обмотки дросселя с ростом частоты увеличивается. Дроссели могут быть выполнены так же, как и катушки индуктив­ности.

Трансформаторы - изделия, предназначенные для передачи переменного напряжения из одной обмотки в другую. Условное обозначение трансформатора по­казано на рис.4.5.

Рис.4.5

Обмотка, на которую подводится напряжение, называется первичной, обмотка, с которой снимается напряжение - вторичной. Вторичных обмоток у транс­форматора может быть много, а первичная одна, при этом напряжение вторичных обмоток может быть рав­но напряжению первичной, быть выше или ниже. Если напряжение вторичной обмотки больше, напряжения первичной, такой трансформатор называют повышающим, а если напряжение вторичной обмотки меньше напряжения первичной, такой трансформатор называют понижающий.

Трансформатор может использоваться в качестве  гальванической развязки  между электрическими цепями. Гальваническая развязка - передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними. Гальванические развязки используются для передачи сигналов, для бесконтактного управления и для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.

Если гальваническая развязка между обмотками не нужна, то применяют автотрансформаторы, т. е. трансформаторы, имеющие одну обмотку с отвода­ми. Трансформаторы удобны для цепей согласования, блоков питания с понижением или повышением выходного напряжения. Трансформаторы в подавляющем большинстве случаев имеют магнитопровод.

Магнитопровод моточного изделия обладает выра­женными магнитными свойствами. По магнитным свой­ствам любые материалы можно отнести к трем группам - диамагнетикам, парамагнетикам и ферромагнетикам. Магнитная проницае­мость диамагнетиков меньше 1, поэтому их использование в качестве магнитопровода понижает индуктивность. В качестве диамагнетиков могут быть использованы се­ребро, медь и даже благородные инертные газы. Магнит­ная проницаемость парамагнитных материалов больше 1, поэтому применение магнитопровода несколько увеличи­вает индуктивность. Парамагнитными свойствами обла­дают алюминий, хром, магний и другие вещества. Ферромагнетиками называют вещества, у которых магнитная проницаемость намного больше. Если взять в качестве магнитопровода ферромагнетик, индуктивность катуш­ки многократно возрастет. Ферромагнетиками являются железо, никель, кобальт и иные вещества. На основе данных материалов были разработаны сплавы, например пермаллой, способные увеличивать индуктивность кату­шек в десятки тысяч раз. В моточных изделиях, функ­ционирующих на низких частотах от 25 Гц до 20 кГц, выполняют магнитопроводы из трансформаторных сталей или пермаллоев, а магнитопроводами высокочастотных моточных изделий являются ферриты и аморфные ме­таллы. Предположим, что на обмотку моточного изделия сначала подали медленно нарастающее, а затем медленно убывающее напряжение, при этом магнитная индукция сначала будет плавно нарастать, а затем уменьшаться, однако траектория спада индукции не будет совпадать с ее ростом. Кривую зависимости магнитной индукции от напряженности поля, по которой перемагничивается сердечник, называют петлей гистерезиса. Чтобы потери на перемагничивание вещества сердечника были как можно меньше, стараются добиться производства материала с минимальной шириной петли гистерезиса. Магнитопроводы низкочастотных трансформаторов выполняют в виде лент толщиной от 0,05 до 1 мм, покрытых диэлектрическим материалом, с целью сни­жения потерь на вихревые токи. Чем выше частота, тем больше потери на вихревые токи. Чтобы потери в магнитопроводах оставались небольшими, требуется уменьшать толщи­ну ленты. Вместо лент высокочастотных магнитопроводов используют ферриты - вещества, об­ладающие свойством ферромагнетизма и изготовленные путем спекания оксидов ферромагнитных металлов.

Классификацию катушек индуктивности осуществля­ют: по назначению; технологии изготовления; конструкции; частотному диапазону и т. д.

По назначению катушки индуктивности подразделяют на катушки трансформато­ров, дросселей, реле, межкаскадной связи, резонансных систем и колебательных контуров и др.

По конструк­ции катушки индуктивности могут быть выполнены на каркасе или без, намотаны в один или несколько слоев, иметь магнитопровод или нет, могут быть заключены в экран.

По технологии изготов­ления катушки индуктивности могут быть намотаны проводом, выполнены в микросхемном исполнении. Обмотки подразделяют на однослойные и многослойные. Для намотки многослойных катушек используют провод, а не проволоку. Провод -это тонкий металлический прут, покрытый изоляцией, а проволока — прут, который не покрыт изоляцией. Толщина такого прута может быть тоньше человеческого волоса. Число витков катушек индуктивности может быть только целым: как только выполнен оборот провода или продет виток в окно магнитопровода, считают, что совершен виток.