Конденсаторы различных типов

Полное условное обозначение

Сокращенные обозначения и основные области применения конденсаторов

Полное условное обозначение состоит из следующих элементов:

первый элемент - сокращенное обозначение;

второй элемент - обозначения и значения основных параметров и характеристик, необходимых для заказа записи в конструкторской документации (вариант конструктивного исполнения, номинальное напряжение, номинальная емкость, допускаемое отклонение емкости, групп и класс по температурной стабильности);

третий элемент - обозначение климатического исполнения;

четвертый элемент - обозначение документа на поставку (ТУ, ГОСТ).

Пример полного условного обозначения:

К75-10-250В -1,0 мкФ±5% - В ОЖ 0. 484.465 ТУ

соответствует комбинированному конденсатору К75-10 с номинальным напряжением 250 В, номинальной емкостью 1,0 мкФ и допустимым отклонением по емкости ±5 %, всеклиматического исполнения В.

2.8.2.2. Использовавшаяся ранее система обозначений

Приведенная выше система не распространяется на условные обозначения старых типов конденсаторов, за основу которых брались различные признаки: конструктивные разновидности, технологические особенности, эксплуатационные характеристики, области применения и т. п.,

Примеры обозначения конденсаторов:

- КД — конденсаторы дисковые;

- КМ — керамические монолитные;

- КЛС — керамические литые секционные;

- КПК — конденсаторы подстроечные керамические;

- СГМ — слюдяные герметизированные малогабаритные;

- КБГИ — конденсаторы бумажные герметизированные изолированные;

- МБГЧ — металлобумажные герметизированные частотные;

- КЭГ — конденсаторы электролитические герметизированные;

- ЭТО — электролитические танталовые объемно-пористые.

2.8.3.1. Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

В качестве диэлектрика в таких конденсаторах используются:

-керамика;

-стекло;

-стеклоэмаль;

-стеклокерамика;

-слюда.

Эти диэлектрики используют как основу конструкции, закрепляя на них электроды. Нередко конденсатор такого типа может представлять собой кусочек диэлектрика, на который электроды нанесены непосредственной его металлизацией, и выводы в виде проволоки припаяны к этим электродам.

Наиболее широко распространены монолитные керамические конденсаторы. Они изготовляются из тонких керамических пленок с органическим пластификатором, которые подвергаются металлизации до обжига, а не после него, как обычно. Из металлизированных сырых керамических пленок, собранных стопкой, получается многопластинчатый плоский конденсатор, приобретающий после обжига вид монолитного блока.

Керамические низковольтные конденсаторы (U_ном <1600 В) являются самыми массовыми среди применяемых в радиоэлектронной аппаратуре.

Рис. 2.8.1. Малогабаритные керамические конденсаторы

К основным достоинствам керамических конденсаторов относятся:

-широкая шкала емкостей от долей пикофарады до единиц и десятков микрофарад;

-реализация заданного температурного коэффициента емкости;

-высокая устойчивость к воздействиям внешних факторов (температура, влажность воздуха и т.п.) и высокая надежность;

-возможность использования керамических кристаллов совместно с микросхемами или в составе микросхем;

-простота технологии, делающая керамические конденсаторы массовых серий самыми дешевыми.

По базовым конструкциям наиболее распространенные низковольтные керамические конденсаторы можно разделить на:

- однослойные конденсаторы трубчатой конструкции;

- дисковой конструкции;

- пластинчатой конструкции;

- подстроечные.

Рис. 2.8.2. Конструкции керамических конденсаторов

Однослойные конденсаторы выпускаются в диапазоне емкостей от 0,47 пФ до примерно 0,063 мкФ и напряжением до 800 В. Разнообразие конструктивных вариантов и широкий диапазон их видов и размеров позволяют выбрать наилучший вариант по сочетанию параметров и стоимости изделий.

Наиболее широким набором параметров обладают монолитные конденсаторы, для которых достигнуты особо высокие значения номинальных (до 6,8 мкФ) и удельных емкостей.

Высоковольтные керамические конденсаторы.

Высоковольтные высокочастотные керамические конденсаторы предназначены для применения в радиоаппаратуре в основном в условиях непрерывных радиочастотных режимов, хотя они могут использоваться и в любом другом режиме.

Рис.2.8.3. Высоковольтные конденсаторы

Выпускаются такие конденсаторы плоской (К15У-1, К15-12, К15-14), трубчатой (К15У-2, К15-11) и горшковой конструкций. В соответствии с назначением важнейшим параметром высокочастотных конденсаторов является реактивная мощность, которая для конденсаторов К15-11 достигает 1500 кВА.

Рис. 2.8.4. Высоковольтный высокочастотный конденсатор К15У-1 и высоковольтный конденсатор КВИ

Низкочастотные высоковольтные конденсаторы предназначены в основном для эксплуатации при воздействии напряжения постоянного тока. Они изготовляются изолированными (К15-4, К15-5) и неизолированными (К15-10). Диапазон номинальных напряжений конденсаторов от 1,6 до 63 кВ, емкость конденсаторов - до 15000 пФ.

Слюдяные конденсаторы (группы К31, К32, КСО).

Рис. 2.8.5. Слюдяные конденсаторы

Слюда представляет собой природный материал, способный расщепляться на тонкие пластинки с достаточно высокой механической и электрической прочностью и относительно высоким значением ε_r. По химическому составу различные виды слюды представляют собой водные алюмосиликаты. Важнейшими из них являются мусковит и флогопит, причем первый обладает лучшими электрическими свойствами.

Слюдяные конденсаторы, в отличие от рассмотренных выше конденсаторов с твердым неорганическим диэлектриком, изготовляются как фольговыми, так и металлизированными серебром. У фольговых пластинки слюды толщиной 0,05–0,10 мм разделены алюминиевой фольгой. Металлизированные слюдяные конденсаторы конструктивно сходны с керамическими.

Конденсаторы на основе стекла.

Основным материалом, который используется для изготовления стеклянных и стеклокерамических конденсаторов, является силикатное стекло–прозрачный материал, обладающий большими технологическими преимуществами по сравнению с чистым плавленым кварцем. Из большого количества разнообразных сортов силикатного стекла наиболее широко используется боросиликатное щелочное стекло. Его диэлектрическая проницаемость 5,0–7,5; ТКε= + (300— 500)*10^–6К^–1; tgδ=(20–60)*10^–4. Как конденсаторный диэлектрик стекло применяется в виде тонких пленок толщиной 25—50 мкм (стеклопленочные конденсаторы), стеклоэмали, а также стеклокерамики. В последнем случае в состав стеклоэмали добавляют измельченную керамику первого типа с высоким значением ε_r. Это дает возможность улучшить удельные параметры конденсаторов.

Стеклянные, стеклоэмалевые и стеклокерамические конденсаторы по конструктивному исполнению не отличаются от керамических и выпускаются промышленностью пластинчатого и монолитного типов.

2.8.3.2. Конденсаторы с органическим диэлектриком

Конденсаторы с органическим диэлектриком изготовляются намоткой конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами.

Низковольтные конденсаторы, в свою очередь, подразделяются на:

- низкочастотные с рабочей частотой до 10⁵ Гц (на основе полярных и слабополярных органических пленок - бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые);

- высокочастотные с рабочими частотами до 10⁷ Гц (на основе неполярных органических пленок - полистирольные, фторопластовые и некоторые полипропиленовые).

Высоковольтные конденсаторы подразделяются на:

- высоковольтные постоянного напряжения (в качестве диэлектрика используются бумага, полистирол, фторопласт, лавсан и комбинированные);

- высоковольтные импульсные (на основе бумажного и комбинированного диэлектриков). Эти конденсаторы должны пропускать большие токи без искажений, т. е. должны иметь малую собственную индуктивность..

Пленочные конденсаторы выпускаются на основе синтетических пленок толщиной 1,4...30 мкм. В зависимости от использованного диэлектрика они подразделяются на группы:

- из неполярных пленок (полистирольные, фторопластовые, полипропиленовые);

- из полярных пленок (полиэтилентерефталатные, т. е. лавсанполикарбонатные);

- комбинированные (пленка и бумага);

- лакопленочные.

Рис. 2.8.6. Рулонная конструкция обкладок конденсатора

Каждый класс конденсаторов обладает определенным комплексом свойств, и в целом пленочные конденсаторы перекрывают широкий диапазон требований современной техники. Пленочные конденсаторы отличаются более высокими электрическими и эксплуатационными характеристиками и меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с бумажными, поэтому производство их непрерывно растет.

Конденсаторы выпускаются с фольговыми и металлизированными обкладками. Фольговые конденсаторы отличаются более высокими и стабильными электрическими характеристиками. Конденсаторы с металлизированными обкладками отличаются от фольговых улучшенными удельными характеристиками. Это достигается за счет присущего таким конденсаторам свойства самовосстановления, позволяющего повысить рабочие напряженности электрического поля.

Бумажные конденсаторы (группы К40, К41 и К42) по-прежнему находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре в основном благодаря своей низкой стоимости. Наиболее массовыми являются малогабаритные конденсаторы с металлизированными обкладками (например, МБМ, МБГО), обладающие удовлетворительной стабильностью электрических параметров и эксплуатационной надежностью.

Рис.2.8.7. Бумажные и металлобумажные конденсаторы

Полистирольные конденсаторы (группа К71) обладают высокой температурною и временной стабильностью емкости, малыми значениям температурного коэффициента емкости (ТКЕ) в широком диапазоне частот, высокой постоянной времени, рассчитаны для интервала рабочих температур -60...+85 °С, допускают работу в широком диапазоне частот.

а) Полистирольные фольговые конденсаторы выпускаются с открытой (К71-9, ПМ-1) и уплотненной конструкций в алюминиевом корпусе (ПМ-2).
б) Полистирольные конденсаторы с металлизированными обкладками уплотненной конструкции (К71-4, К71-5, К71-7) изготовляются на основе тонкой полистирольной пленки с обкладками в виде металлизированной с двух сторон пленки.

Области применения фторопластовых (группа К72) и полистирольных конденсаторов почти не отличаются. Фторопластовые конденсаторы применяют при повышенных температурах и более жестких требованиях к электрическим параметрам.

Полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) конденсаторы(группа К73) являются наиболее распространенными и массовыми пленочными конденсаторами. Они отличаются от бумажных и металлобумажных лучшими электрическими и эксплуатационными характеристиками, расширенным интервалом рабочих температур (-60...+125°С).

Рис. 2.8.8. Конденсаторы металлопленочные полистирольные К71-5 и конденсаторы полистирольные К71-7

Рис. 2.8.9. Конденсаторы металлизированные полиэтилентерефталатные К73-17

Полипропиленовые конденсаторы (группа К78), как и полистирольные, относятся к высокочастотным. Основное их преимущество по сравнению с полистирольными - улучшенные в несколько раз удельные характеристики.

2.8.3.3. Конденсаторы с оксидным диэлектриком

Оксидные конденсаторы разделяются на:

- общего назначения,

- неполярные,

- высокочастотные,

- импульсные, пусковые и помехоподавляющие.

В качестве диэлектрика в них используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путем на аноде - металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на:

- алюминиевые;

- танталовые;

- ниобиевые.

Второй обкладкой конденсатора (катодом) служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно-электролитических (жидкостных) алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком - низковольтные, с относительно большими потерями, но в отличие от других типов низковольтных конденсаторов имеют несравнимо большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад).

Эти типы конденсаторов (алюминиевые, жидкостные н танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц.

По частотным характеристикам они уступают конденсаторам на неорганической основе. Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление.

Алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы (группа К50) являются одними из самых массовых. Они выпускаются на напряжения от 3 до 450 (500) В с диапазоном емкостей от десятых долей до сотен тысяч микрофарад и предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов, а также в импульсных режимах.

Конденсаторы оксидно-электролитические алюминиевые К50-24. Малогабаритные, с высокими удельными емкостями, превосходящие по данному показателю конденсаторы К50-12, К50-20 и другие в 2 - 4 раза. Находят широкое применение в стационарной и переносной бытовой радиоэлектронной аппаратуре: магнитофоны, электрофоны, телевизоры и т.п.

По техническому уровню соответствуют лучшим зарубежным образцам. Области применения: фильтры источников питания, шунтирующие цепи, цепи развязки на низких частотах и другие. Предназначены для работы в цепях постоянного, пульсирующего тока и в импульсных режимах.

Рис. 2.8.10. Конденсаторы К50-24

Конденсаторы К50-35 из группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее, это наиболее распространенные оксидные конденсаторы.

Неполярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут включаться в цепь постоянного и пульсирующего тока без учета полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации. Неполярные конденсаторы выпускаются оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые, а также оксидно-полупроводниковые танталовые.

Рис. 2.8.11. Конденсаторы К50-35

Танталовые оксидно-электролитические конденсаторы (группа К52).

Конденсаторы электролитические танталовые объемно-пористые К52-1 и К52-9 предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока. Изготавливается во всеклиматическом исполнении (В) и исполнении для умеренного и холодного климата.

Рис. 2.8.12. Танталовые оксидные конденсаторы К52-1 (а) и К52-9 (б)

Танталовые объемно-пористые конденсаторы К52-2, К52-5, ЭТО-1 и ЭТО-2 выпускаются в чашечных корпусах.

Оксидно-полупроводниковые конденсаторы (группа К53).

Конденсаторы электролитические оксидно-полупроводниковый ниобиевый К53-4 и К53-60 и другие предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока. Изготавливается во всеклиматическом исполнении (В) и исполнении для умеренного и холодного климата.

Рис. 2.8.13. Танталовые оксидные конденсаторы К53-4 (а) и К53-60 (б)

В группу оксидных помехоподавляющих конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.

2.8.3.4. Электрохимические накопители электрической энергии

Особый вид емкостных элементов - накопители электрической энергии для работы в импульсном режиме разряда.

Реализация миниатюрных накопителей электрической энергии, способных работать в импульсном режиме разряда, наиболее эффективно решается с помощью электрохимических иониксов и электролитических конденсаторов.

Рис. 2.8.14. Ионисторы (иониксы)

В этом случае удается получать наибольшие удельные энергии, также наибольшие электрические накопительные удельные емкости по сравнению с накопителями электрической энергии на других физических принципах.

Дата добавления: 2014-01-20