Конструкция конденсаторов

Классификация конденсаторов

Для удобства изучения и описания свойств конденсаторов принято их классифицировать. Это делают по нескольким признакам:

- классификация конденсаторов по назначению представлена на рис. 8.

Подстроечные конденсаторы размещаются обычно внутри корпуса аппаратуры и служат для подстройки необходимых параметров при технологической регулировке, регулировочные конденсаторы размещаются обычно на лицевых панелях и предназначены для оперативной регулировки необходимых параметров оператором во время функционирования аппаратуры.

Рис. 8. Классификация резисторов по назначению.

- классификация конденсаторов по постоянству емкости представлена на рис. 9.

Рис. 9. Классификация конденсаторов по постоянству емкости.

- классификация конденсаторов по материалу диэлектрика:

а) вакуумные;

б) воздушные;

в) с твердым неорганическим диэлектриком (слюдяные, керамические, стеклокерамические, стеклоэмалевые, пленочные);

г) с твердым органическим диэлектриком (бумажные, металлобумажные);

д) оксидные (старое название – электролитические) алюминиевые, танталовые и ниобиевые.

- классификация конденсаторов по геометрической конфигурации диэлектрика:

а) плоские;

б) цилиндрические;

в) спиральные (спиралевидные);

- классификация конденсаторов по способу защиты:

а) не изолированные;

б) изолированные;

в) уплотненные;

г) герметизированные.

- конденсаторы классифицируют также по рабочему напряжению, стабильности, способу монтажа и другим признакам.

Конструкция конденсаторов в общем случае содержит элементы:

- диэлектрические прокладки в виде воздушного промежутка, пленки или ленты;

- проводящие обкладки, на которых накапливается заряд;

- элементы соединения обкладок и прокладок;

- выводы и элементы их соединения с обкладками;

- элементы, обеспечивающими защиту от влаги;

- элементы механического соединения диэлектрических прокладок, обкладок, выводов и элементов влагозащиты;

- элементы, обеспечивающие крепление конденсатора в аппаратуре;

- элементы, обеспечивающие электрический монтаж (подведение электрического напряжения и протекание электрического тока).

Некоторые элементы конструкции могут выполнять несколько функций. Например, выводы конденсаторов небольшой емкости обеспечивают крепление конденсатора в аппаратуре и электрический монтаж.

Типовые конструкции плоских, цилиндрических и спиральных конденсаторов представлены на рис.10.

Рис. 10. Типовые конструкции конденсаторов.

а) конденсатор плоский; б) конденсатор плоский многопластинчатый; в) конденсатор цилиндрический; г) конденсатор спиральный (условно развернут); 1 – прокладка (прокладки); 2 – обкладки; 3 – выводы.

В плоских конденсаторах с неорганическим диэлектриком прокладка, будучи механически достаточно прочной, является их конструкторско-механической основой (несущим элементом). Чаще всего в качестве прокладки используется керамические материалы, обладающие разными диэлектрическими проницаемостями и стабильностями. Как правило, увеличение диэлектрической проницаемости сопровождается ухудшением стабильности, поэтому в керамических конденсаторах разной ёмкости используются материалы с разными температурными коэффициентами.

Обычно обкладки непосредственно связываются с керамикой, например, выполняются в виде проводящих пленок на керамическом основании. Соединение выводов с обкладками производится различными технологическими приемами.

Плоский многопластинчатый конденсатор собирается из нескольких прокладок и обкладок, последние соединяются через одну параллельно.

Многие керамические материалы обладают высокой влагостойкостью, а благодаря хорошему сцеплению обкладок с керамической прокладкой практически отсутствует проникновение влаги в промежутки между ними. Поэтому для влагозащиты керамического конденсатора принимают сравнительно простые меры. В большинстве случаев какими-либо технологическими методами на поверхность собранного конденсатора осаждают или наносят плёнку из материала с хорошими изоляционными свойствами и малой гигроскопичностью. В результате удаётся гарантировать работу конденсаторов при влажности 98-100% при температуре до +150 °С.

Для керамических конденсаторов помимо плоской характерна также цилиндрическая конструкция, в которой несущим элементом является полый цилиндр из керамики. Обкладки такого конденсатора наносятся на внутреннюю и наружные поверхности цилиндра.

Для конденсаторов с органическим диэлектриком базовой конструкцией является спиральная, когда конденсатор изготавливается намоткой на специальных станках из лент диэлектрика (прокладка) и лент металлической фольги (обкладка) или из металлизированных лент диэлектрика.

Спиральная конструкция применяется также в оксидных конденсаторах, в которых диэлектрической прокладкой является тонкий слой оксидной пленки, нанесенной на ленту металла (алюминий, тантал или ниобий) электрохимическим путем. Основным преимуществом оксидных конденсаторов является возможность получения больших емкостей при малых габаритах, так как изоляционная диэлектрическая прокладка может быть выполнена малой толщины, недостижимой при изготовлении прокладки из бумажной ленты, полистирольной пленки или других органических диэлектриков. Механической нагрузки оксидная пленка не несет, так как создается непосредственно на металле и неразрывно с ним связана.

Наиболее распространенные оксидные конденсаторы имеют униполярную (одностороннюю) проводимость и выполняются жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми. Анодом конденсатора является металл обкладки или «таблетка», полученная спеканием металлического порошка (объемно-пористый анод). Другой обкладкой (катодом) такого конденсатора служит жидкий или полужидкий электролит, пропитывающий пористую структуру (бумагу или «таблетку») или пастообразный электролит. Неполярные оксидные конденсаторы выполняются с двумя обкладками, на каждую из которых наносится оксидная пленка. Такие конденсаторы выполняются жидкостными и оксидно-полупроводниковыми. Неполярные конденсаторы имеют меньшую удельную емкость по сравнению с униполярными. Оксидно-полупроводниковые конденсаторы отличаются тем, что одной из обкладок (катодом) в них является слой полупроводника, нанесенный непосредственно на оксидный слой, являющийся диэлектриком. Такие конденсаторы могут работать при более низких температурах по сравнению с оксидными.

Конструкция переменных конденсаторов намного сложнее, чем постоянных. Наличие механических элементов при ручном управлении значением емкости приводит к изменению свойств конденсатора в процессе эксплуатации, понижению его надежности при работе в условиях внешних воздействий.

Для подстроечных (полупеременных) конденсаторов конструктивной основной разновидностью являются плоская (дисковая). В качестве диэлектрика в них используется конденсаторная керамика, из которой изготавливается статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть). Обкладки в виде металлической пленки частично покрывают статор и ротор, поворот ротора относительно статора приводит к изменению активной площади (площади перекрытия) обкладок и, как следствие, емкости. Наличие механических элементов и скользящего контакта приводит к значительному изменению свойств конденсатора в процессе эксплуатации, понижению его надежности при работе в условиях внешних воздействий.

В регулировочных переменных конденсаторах в основном в качестве прокладки используются воздушные зазоры. Такие конденсаторы обладают высокой стабильностью и малыми потерями, однако имеют большие габариты и представляют сложную механическую конструкцию.

Конструктивные особенности конденсаторов характеризуются:

- габаритами и массой;

- способностью нормально функционировать при механических воздействиях;

- методом крепления;

- частотой механического резонанса при использования для крепления выводов (определяется расстоянием от места пайки до корпуса конденсатора, допустимым минимальным расстоянием от корпуса конденсатора до точки, где допускается изгиб выводов);

- способом влагозащиты.

Конструкция и материалы конструктивных элементов конденсатора определяют:

- интервал рабочих температур;

- надежность и способность к длительному функционированию при наличии внешних воздействий.

Дата добавления: 2014-01-07