Основные параметры конденсаторов

Классификация по способу защиты

Классификация по способу монтажа

Классификация по напряжению

Классификация по виду диэлектрика

По виду диэлектрика конденсаторы делятся на группы:

- конденсаторы с органическим диэлектриком;

- конденсаторы c неорганическим диэлектриком;

- конденсаторы c оксидным диэлектриком;

- конденсаторы c газообразным диэлектриком.

Этот вид классификации является наиболее важным, поскольку именно вид диэлектрика в первую очередь определяет основные электрические параметры любого конденсатора.

Они условно подразделяются на:

- низковольтные (до 1000...1600 В, а для оксидных до 600 В);

- высоковольтные (свыше 1600 В).

В зависимости от способа монтажа конденсаторы выполняются для:

- печатного монтажа;

- навесного монтажа;

- использования в составе микросхем и микросборок.

По способу защиты от воздействия внешних факторов конденсаторы выполняются:

- незащищенными (допускают эксплуатацию при повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры);

- защищенными;

- неизолированными с покрытием или без покрытия (не допускают касания шасси и других металлических элементов конструкции прибора);

- изолированными (с изолирующим покрытием, например: заливка - компаундом или опрессовка в пластмассу);

- уплотненными органическими материалами;

- герметизированными с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб, что исключает взаимодействие внутреннего пространства с окружающей средой.

2.7.3.1. Номинальная емкость

Номинальная емкость – емкость конденсатора, обозначенная на корпусе или в сопроводительной документации. Номинальные значения емкости стандартизованы.

Международной электротехнической комиссией (МЭК) установлено семь предпочтительных рядов для значений номинальной емкости (Публикация № 63): ЕЗ; Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192. Цифры после буквы Е указывают на число номинальных значений в каждом десятичном интервале (декаде). Например, ряд Е6 содержит шесть значений номинальных емкостей в каждой декаде, которые соответствуют числам 1.0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным путем их умножения и деления на 10ⁿ, где n – целое положительное или отрицательное число.

В производстве конденсаторов чаще всего используются ряды Е3, Е6, Е12, Е24, реже Е48, Е96 и Е192.

В условном обозначении номинальная емкость указывается в виде конкретного значения, выраженного в пикофарадах (пФ) или микрофарадах (мкФ). Выпускаемые в настоящее время конденсаторы имеют емкости от единиц пикофарад до десятков или сотен тысяч микрофарад.

С емкостями порядка единиц фарад выпускаются специальные электрохимические элементы – ионисторы. Эти элементы имеют небольшие рабочие напряжения. Ионисторы отличаются по способу накопления заряда и своим свойствам от конденсаторов.

2.7.3.2. Относительное отклонение емкости от номинального значения.

Фактическое значение емкости может отличаться от номинального на величину допускаемого отклонения в процентах. Для конденсаторов емкостью менее 10 пФ указывается абсолютное отклонение емкости. Допускаемые отклонения кодируются соответствующими буквами.

Для отечественных конденсаторов значения допуска устанавливаются ГОСТ9661-73. Характер допуска зависит от типа конденсатора. Так, например, для керамических конденсаторов, применяемых в частотнозадающих цепях он может составлять +-1%, а для оксидно-электролитических быть несимметричным и составлять –10+100% или
–20+80%.

2.7.3.3. Номинальное напряжение

Номинальное напряжение — напряжение, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинальное. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (обычно 70...85^оС) допустимое напряжение снижается.

При эксплуатации конденсаторов на переменном или постоянном токе с наложением переменной составляющей напряжения сумма этих составляющих не должна превышать допустимое напряжение.

Для конденсаторов с номинальным напряжением до 10 кВ номинальные напряжения устанавливаются из ряда (ГОСТ 9665—77):
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; 10 000 В.

2.7.3.4. Температурный коэффициент емкости

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

характеризует зависимость емкости от температуры.

Этот параметр применяется для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры. Он определяет относительное изменение емкости (в миллионных долях) от температуры при изменении ее на 1 °С. Значения ТКЕ керамических конденсаторов и их кодированные обозначения приведены ниже (всего 18 групп).

Для обеспечения температурной стабильности диэлектрики должны иметь малый коэффициент линейного расширения и малый температурный коэффициент диэлектрической проницаемости.

Слюдяные и полистирольные конденсаторы имеют ТКЕ в пределах (50...200)·10^-6 1/°С, поликарбонатные ±50·0^-6 1/°С.

Для конденсаторов с другими видами диэлектрика ТКЕ не нормируется.

Для сегнетокерамических конденсаторов с нелинейным и ненормируемым отклонением емкости от температуры (ТКЕ зависит от температуры) кодированные обозначения допускаемых отклонений приведены в табл. 2.7.2.

Комбинируя конденсаторы с различным ТКЕ можно получать произвольную зависимость емкости от температуры.

2.7.3.5. Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла потерь – tgd – характеризует потери энергии в конденсаторе.

.

Таблица 2.7.1.

Обозначение групп ТКЕ	Номинальное значение ТКЕ (х10^-6 1^оС)	Коэффициент температурной нестабильности емкости, % в диапазоне температур, ^оС
–60…+20	+20…+155
П100 (П120)	+100 (+120)	–2	+2
П60	+60	–1,5	+2
П33	+33	–1	+1
МП0		±1	±1
М33	–33	+1	–1
М47	–47	+1,5	–1,5
…	…	…	…
М470	–470	+8	–8
…	...	...	...
М3300	–3300	+60	–60

Значения тангенса угла потерь для разных конденсаторов находятся в пределах:

- у вакуумных tgd< 10^-5,

- у керамических высокочастотных, слюдяных, полистирольных и фторопластовых (10...15)·10^-4,

- у поликарбонатных – (15...25)·10^-4,

- у полиэтилентерефталатных – 0,01...0,012,

- у керамических низкочастотных – 0,035,

- у оксидных электролитических – 0,1...0,3.

Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью конденсатора.

Таблица 2.7.2.

Обозначение групп ТКЕ	Допускаемое изменение емкости, %, в интервале температур от –60 до +85 ^оС
Н10	±10
Н20	±20
Н30	±30
Н50	±50
Н70	±70
Н90	±90

2.7.3.6. Электрическое сопротивление изоляции конденсатора и ток утечки

Эти параметры характеризуют качество диэлектрика и используются при расчетах высокоомных, времязадающих и слаботочных цепей.

R_из = U_конд. / I_утечки

Наиболее высокое сопротивление изоляции у фторопластовых, полистирольных и полипропиленовых конденсаторов, несколько ниже у высокочастотных керамических, поликарбонатных и лавсановых конденсаторов. Самое низкое сопротивление изоляции у сегнетокерамических конденсаторов.

Для оксидных конденсаторов нормируют ток утечки, значения которого пропорциональны емкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы (от единиц до десятков микроампер). У алюминиевых конденсаторов ток утечки, как правило, на один - два порядка выше.

Для конденсаторов большой емкости (более 0,33 мкФ) используют постоянную времени R _изол[МОм] х С [мкФ], так как с ростом емкости растут и потери из-за увеличения площади обкладок.

Сопротивление изоляции может составлять 50 ГОм для конденсаторов с воздушным диэлектриком, 5-10 ГОм для бумажных с емкостью не более 0,1 мкФ. Для электролитических конденсаторов – 3-50 [МОм х мкФ] в случае больших емкостей.

2.7.3.7. Допускаемая амплитуда переменного напряжения

Допускаемая амплитуда переменного напряжения на конденсаторе – это напряжение, при котором потери энергии в нем не превышают допустимых. Данное напряжение определяется возможностью разогрева диэлектрика и теплового пробоя.

Амплитуда переменного напряжения, рассчитанного исходя из допустимой реактивной мощности Р _р.доп, не должна превышать

,

где f – частота, Гц; C – емкость, пФ.

Поэтому для высокочастотных высоковольтных конденсаторов указывается допустимая реактивная мощность, например – 10 КВАР.

2.7.3.8. Номинальный ток конденсатора

Номинальный ток конденсатора – наибольший ток, при котором конденсатор может работать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы. Этот параметр характерен только для вакуумных конденсаторов.

2.7.3.9. Частотные свойства конденсаторов

Частотные свойства определяются свойствами диэлектрика и особенностями конструкции. На высоких частотах становится более заметен вклад паразитной индуктивности выводов и обкладок, а также сопротивления потерь.

Для снижения паразитной индуктивности применяют

- Увеличение поперечных размеров выводов (ленточные выводы)

- Укорочение выводов

- Двойные выводы

- Специальные способы соединения обкладок и выводов

- Безвыводные конструкции

Ориентировочные (примерные) данные по частотным свойствам конденсаторов

- Керамические – до 10¹⁰ Гц (К10-…),

- Пленочные – до 10⁷…10⁹ Гц (К73-…),

- Бумажные – до 10⁶ Гц (К40-…),

- Оксидно-полупроводниковые – до 10⁵ Гц (К53-…),

- Оксидно-электролитические – до 104 Гц (К50-…, К51-…).

2.7.3.10. Стабильность параметров и срок службы

К факторам, отрицательно влияющим на надежность и срок службы конденсаторов, относятся следующие.

- Нагрев (снижается электрическая прочность, вредно термоциклирование).

- Влажность (коррозия).

- Радиация (нарушения в диэлектрике, пробои).

- Механические воздействия (растрескивание, разрушение).

Электрические воздействия (работа при повышенном напряжении и токе) также ускоряют старение конденсаторов.

К наименее стабильным и недолговечным относятся оксидные электролитические конденсаторы.

Дата добавления: 2014-01-20