2.2 Вибір конденсаторів

При виборі конденсаторів у процесі самостійної роботи рекомендується використовувати конденсатори постійної ємності:

1. керамічні КД – 2, К10П – 4, К10У – 5М, К10 – 7, К10–17, К10– 18, К10– 19, К10– 38, КВИ, К15У – 1, К15У – 2, К15 – 4, К15 – 15;

2. склокерамічні і тонкоплівкові К22 – 6, К26 – 4;

3. слюдяні К31 – 10, К31 – 11;

4. паперові і металопаперові К40У– 9, МБМ, К42– 18,К42– 19;

5. оксидно-електролітичні К50– 24, К50– 27, К50– 35, К50– 45, К53–14, К5Д– 40;

6. плівкові, металоплівкові і комбіновані К73– 9, К73– 11, К73– 13, К73– 15, К73– 17, К73– 21, К73– 24, К77– 7, К78– 7, К75– 10, К75– 15, К75– 37, К75– 40, К75– 41.

Як підстроювальні рекомендується використовувати конденсатори: КТ4– 21, КТ4– 23, КТ4– 24.

Після аналізу умов роботи визначаються необхідні параметри конденсаторів:

—максимально допустимі зміни ємності з урахуванням допустимого відхилення (визначається при нормальних умовах) і зміни під впливом температури, частоти, напруги, часу, тиску і т.п.;

—максимальні значення постійної, змінної й імпульсної напруги при максимальній температурі і мінімальному тиску;

—мінімально допустимий опір ізоляції (або постійна часу, або струм витікання) при максимальній температурі, впливу вологи, максимальній напрузі, у момент ввімкнення;

—тангенс кута діелектричних втрат в інтервалі зміни температур і частоти;

—допустимий коефіцієнт абсорбції і допустимі зміни основних параметрів у період терміна служби і зберігання.

Вибір конденсаторів проводиться по стандартах і технічних умовах з урахуванням функціонального призначення в залежності від виду діелектрика.

Керамічні конденсатори з високою стабільністю параметрів (групи П33, МПО, М33, М47 і М75) використовуються в резонансних контурах і колах із малими втратами і високою стабільністю ємності. Значення ємності цих конденсаторів залишається постійним у діапазоні частот до 10⁷ Гц. Термокомпенсуючі конденсатори груп

М150, М220, М330, М470, М750 використовуються для компенсації зміни індуктивності котушок, а також у високочастотних розділювальних, блокувальних і інших колах. Конденсатори групи Н характеризуються підвищеною питомою ємністю і втратами, меншими опорами ізоляції, нелінійною залежністю ємності від температури. Використовуються в діапазоні частот до 1 мГц у низькочастотних колах блокування, розв'язки.

Скляні, склоемалеві і склокерамічні конденсатори характеризуються високою температурною стабільністю, меншими втратами і більш високим опором ізоляції. Використовуються у високочастотних колах замінюючи дорогі і гостродефіцитні слюдяні конденсатори.

Конденсатори зі слюдяним діелектриком характеризуються високою стабільністю, великою реактивною потужністю і високою теплостійкістю. Допускають великі струмові перевантаження. Мають дуже низькі втрати ( < 1010^{– 4}), що мало залежать від температури і частоти. Рекомендується використовувати у високочастотних колах, що задають час, із високою стабільністю ємності і малими втратами. Максимальна напруга обмежується допустимою реактивною потужністю. У слюдяних конденсаторах проявляється явище діелектричної абсорбції – поява напруги на електродах після короткочасної розрядки конденсатора, обумовлене уповільненими процесами поляризації і деполяризації діелектрика і характеризується коефіцієнтом абсорбції:

,%

де – напруга заряду на протязі 3 хвилин;

– напруга на конденсаторі через 3 хвилини після розряду на протязі 5 с.

Коефіцієнт абсорбції у слюдяних конденсаторів досягає 1÷5%.

Паперові конденсатори відносяться до групи конденсаторів із великими втратами (tg   0,01), що обмежує можливість їх застосування на високих частотах, Основною їхньою перевагою є відносно низька вартість при достатній температурній і часовій стабільності параметрів. Опір ізоляції цих конденсаторів  > 10³ МОм, а мінімальні постійні часу

 >10³ МОм∙мкФ. Характеризуються підвищеною абсорбцією ( = 2–5 %). Паперові конденсатори в зв'язку з високою гігроскопічністю діелектрика герметизуються. Використовуються вони як шунтуючі, фільтрові, розділювальні, завадопридушувальнi, накопичувачі енергії в діапазоні частот f < 10⁶ Гц. Властивості металопаперових конденсаторів аналогічні властивостям паперових, але вони мають менші габарити, а опір ізоляції і його стабільність нижче.

Плівкові конденсатори характеризуються малими втратами (tg <10^-3), високим опором ізоляції ( ≥ 10⁴ МОм∙мкФ.), малою абсорбцією ( < 0,1%). Застосовується при підвищених вимогах до точності і стабільності, у вимірювальній і обчислювальній техніці, фільтрах апаратури зв'язку в діапазоні частот до 10⁷ Гц.

Конденсатори з оксидним діелектриком є низьковольтними і мають великі втрати (tg  > 0,1), характеризуються великою залежністю ємності і втрат від частоти і температури, мають (як правило) уніполярну провідність і великі струми витікання. Основною їхньою перевагою є висока питома ємність. Використовуються вони у фільтрах джерел живлення, шунтуючіх колах, у колах розв'язки низькочастотного діапазону, де не потрібна висока стабільність. При відсутності полярізуючої напруги, у конденсаторів груп К50 і К52 відбувається розформовка оксидного шару, збільшується струм витікання. Тому застосовувати їх у часозадавальних колах на стадії заряду не рекомендується.

Конденсатори з подвійним електричним шаром (іоністори) мають надвисокі значення ємності (до 1 Ф) і малі струми витікання. Застосовуються як короткочасні джерела струму.

Вибір номінальної напруги конденсатора здійснюється з умови:

де – постійна складова напруги;

– максимальне значення змінної складової (для синусоїдного сигналу – амплітуда) напруги.

Якщо вводиться обмеження реактивної потужності, то максимальне значення напруги:

де –– реактивна потужність;

– реактивний опір конденсатора.

В області частот нижче номінальної реактивна потужність

.

При більш високих частотах допустима напруга обмежується допустимою потужністю розсіювання

,

де –– допустима потужність розсіювання.

Величина обмежується допустимою температурою перегріву і тепловим опором між тепловидiляючою зоною і навколишнім середовищем.

При застосуванні високовольтних імпульсних конденсаторів треба враховувати, що у зв'язку з високими значеннями абсорбції ( =3 – 15 %) залишкова напруга на конденсаторі може бути небезпечна для обслуговуючого персоналу.

Конденсатори з оксидним діелектриком мають на розімкнутих виводах ЕРС до 1 В. Це необхідно враховувати при використанні їх при низьких напругах. У паперових і плівкових конденсаторах при цих напругах з'являється різке збільшення втрат або навіть обрив через окислювання поверхні контакту виводів і обкладки. Оксидно-напівпровідникові конденсатори необхідно відокремлювати від джерела енергії опором 3 Ома на кожний вольт робочої напруги або зменшувати температуру навколишнього середовища і збільшувати номінальну напругу. Інакше зменшується їх надійність і можливі раптові відмови по пробою. Оксидні конденсатори увімкнуті назустріч можуть використовуватися як неполярні.

Для поліпшення фільтрації по колам живлення у вузлах із високочастотними й імпульсними сигналами фільтруючі конденсатори необхідно розподіляти по всій шині живлення від

джерела до функціонального вузла (рис.2.1). Утворений при цьому багатоланковий LC – фільтр за рахунок індуктивності шини живлення значно покращує фільтрацію.

C1 CN

G

A

Рисунок 2.1

Взаємний вплив кількох електронних схем значно послаблюється при використанні чотирививодних конденсаторів (рис. 2.2).

C2

C1

C3

Рисунок 2.2

Поліпшення розв'язки при використанні двовиводних конденсаторів здійснюється коли з'єднання джерела і навантаження виконується за схемою, приведеною на рис.2.3.

С2

А1

С1

G

C3

A2

Рисунок 2.3

Атмосферний тиск істотно не впливає на властивості конденсаторів при зниженні тиску до 400 мм рт. ст. При більш низьких тисках погіршується конвективний теплообмін і збільшується перегрів, з'являється можливість електричного пробою між виводами і деталями РЕА. Для усунення небажаних явищ необхідно зменшувати номінальну напругу.