Классификация и параметры конденсаторов

Конденсаторы применяют в различных схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсаций напряжения в выпрямителях. В сочетании с катушками индуктивности конденсаторы образуют колебательные контуры, широко используемые в радиоаппаратуре.

Конденсатор представляет собой устройство, которое состоит из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, и способно накапливать электрические заряды. В качестве диэлектрика применяются различные материалы: воздух, бумага, керамика, слюда, оксидный слой, стеклоэмаль и др.

В зависимости от конструкции и назначения все конденсаторы разделяются на три группы: постоянной емкости, полупеременные (подстроечные), позволяющие изменять емкость в небольших пределах, и переменной емкости.

Типовые обозначения и маркировка конденсаторов соответствуют основным свойствам и особенностям их. Буквы, обозначающие тип конденсатора, указывают: материал диэлектриков (Б — бумажный, МБ — металлобумажный, П — пленочный, МП — металлопленочный, С — слюдяной, К — керамический, Э — электролитический); вид защиты (О — опрессованный или открытый, Г — герметизированный); конструктивную особенность (Т — трубчатый, Д — дисковый, И— пластинчатый или плоский, Б — бочоночный, Г — горшкообразный , Ц — цилиндрический); особые свойства (Т — теплостойкий, В — высоковольтный, М — малогабаритный, Ч —частотный, У — ультракоротковолновый). Например, СГМ — конденсатор слюдяной герметизированный малогабаритный; ПОВ — конденсатор пленочный открытый высоковольтный.

В зависимости от группы и свойств вновь разрабатываемых конденсаторов ГОСТ 13453—68 введена система обозначения их, состоящая из следующих элементов.

Первый элемент — буквы, означающие: К — конденсаторы постоянной емкости; КП — конденсаторы переменной емкости; КТ — конденсаторы подстроечные .

Второй элемент — число,-"указывающее на тип диэлектрика и группу по рабочему напряжению: 10 — керамические на номинальное напряжение ниже 1600В ; 15— керамические на номинальное напряжение 1600 В и выше; 20 — кварцевые; 21 — стеклокерамические; 23 — стеклоэма-левые ; 31—слюдяные малой мощности; 32 — слюдяные большой мощности; 40 — бумажные с обкладками из фольги на номинальное напряжение ниже 2 кВ; 41 — бумажные с обкладками из фольги на номинальное напряжение 2 кВ и выше; 42 — металлобумажные; 50 — электролитические алюминиевые; 51 —электролитические танталовые фольговые; 52 — электролитические объемнопористые ; 53 — электролитические оксиднополупроводниковые ; 60 — воздушные; 61 — вакуумные; 71 — полистирольные с фольговыми обкладками; 72 — фторопластовые; 73 — полиэтилентереф-талатные ; 75 — комбинированные; 76 — лакопленочные; 77 — поликарбонатные.

Третий элемент — буквы, обозначающие режим работы: П — в цепях постоянного и переменного тока; Ч — в цепях переменного тока; У — в цепях постоянного и переменного токов, в импульсных режимах (универсальный); И—в импульсных режимах; отсутствие буквы после числа указывает, что конденсатор может работать только в цепях постоянного и пульсирующего токов.

Четвертый элемент — цифры, указывающие порядковый номер исполнения (модель).

Для конденсаторов переменной емкости и. подстроенных цифра, следующая за буквами, указывает вид диэлектрика: 1 — вакуумный; 2— воздушный; 3 — газообразный диэлектрик; 4 — твердый. Например, КТ4-10 — подстроенный конденсатор с твердым диэлектриком с порядковым номером 10.

К40П-2 — конденсатор бумажный с фольговыми обкладками, может быть использован в цепях постоянного и переменного токов, с порядковым номером 2.

На корпусах конденсаторов обычно указываются их основные характеристики: тип, номинальная емкость, допустимое отклонение от номинала, номинальное рабочее напряжение. В соответствии с ГОСТ 11076—69 введены сокращенные (кодированные) обозначения конденсаторов и допустимые отклонения.

В зависимости от конструкции, параметров и назначения конденсаторы постоянной емкости подразделяются на две группы: низкочастотные (бумажные, металлобумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пленочные и металлопленочные).

Конденсаторы независимо от группы и вида характеризуются номинальной величиной емкости, классом точности, рабочим напряжением и электрической прочностью, температурным коэффициентом емкости, допустимой реактивной мощностью и тангенсом угла потерь. Конденсаторы переменной емкости классов точности не имеют.

Единицей измерения электрической емкости является фарад (Ф). Так как фарад очень большая величина, то емкость конденсаторов обычно измеряется в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ): 1 мкФ=10-6Ф, 1 нФ = 10-9Ф, 1 пФ = 10-12Ф. Конденсаторы постоянной емкости изготавливаются с номинальными значениями емкости от 1 пФ до 5000 мкФ, которые указываются на самих конденсаторах.

Номинальная величина емкости конденсатора зависит от геометрических размеров пластин и вида диэлектрика. При изменениях температуры и влажности окружающей среды в процессе эксплуатации конденсатора изменяются диэлектрические свойства диэлектрика и, следовательно, емкость.

На подстроечных конденсаторах и конденсаторах переменной емкости могут быть указаны и минимальная и максимальная емкости или только максимальная.

Класс точности конденсатора показывает допустимое отклонение емкости в процентах от номинальной величины. Конденсаторы широкого применения выпускаются трех классов точности: I класс — с допустимым отклонением ±5 %• II класс— ±10 %, III класс— ±20 %. Отдельные типы конденсаторов выпускаются с допустимым отклонением емкости от номинала ±2 % и менее, что соответствует нулевому классу точности. У некоторых типов электролитических конденсаторов допустимое отклонение от номинала составляет 50 % и более.

Классы точности и соответствующие им допуски регламентированы ГОСТ 9661—73, которые содержат ряды Е 6 (±20%), Е12 (±10%),Е24 (±5 %), Е48 (±2%), Е96 (±1 %),Е192 (±0,05%).

Выбор конденсатора соответствующего класса точности определяется местом установки его в электрической схеме. Конденсаторы I класса точности используются в колебательных контурах и других ответственных цепях, где необходима повышенная точность работы. В цепях, где даже относительно большое изменение емкости мало влияет на работу схемы (например, в развязывающих и блокировочных цепях), можно устанавливать конденсаторы III класса точности.

Электрической прочностью конденсатора называется способность выдерживать приложенное к нему напряжение без пробоя диэлектрика. Электрическая прочность характеризуется величиной рабочего и испытательного напряжений, которые определяются свойствами и толщиной диэлектрика. На конденсаторах указывают рабочее напряжение (обычно напряжение постоянного тока), которое может быть от нескольких вольт до десятков киловольт.

Температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) называется относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С. В зависимости от вида конденсатора ТКЕ может быть положительным или отрицательным; Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный —- уменьшению. Величина ТКЕ выражается в миллионных долях изменения емкости, отнесенных к 1 °С. Высокочастотные керамические конденсаторы имеют положительный и отрицательный ТКЕ, которым присваиваются соответствующие цифровые и буквенные символы или цветная отметка: буквы указывают знак ТКЕ (М — минус, П — плюс). Низкочастотные керамические конденсаторы маркируются буквой Н.

У слюдяных конденсаторов группа обозначается соответствующей буквой на корпусе, у керамических каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветная отметка.

Допустимой реактивной мощностью конденсатора называется наибольшая колебательная мощность, которая прикладывается к конденсатору, не разрушая его изоляции. Реактивную мощность конденсаторов учитывают в случае применения их в высокочастотных цепях и колебательных системах.

Тангенсом угла потерь (tg6) называется отношение мощности потерь к реактивной мощности, запасаемой, конденсатором при работе. Когда через конденсатор протекает переменный ток, то напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе один относительно другого меньше -ч ем на 90° (фазовый угол ф ). Угол, дополняющий фазовый угол до 90°, называется углом потерь. В идеальном конденсаторе, не имеющем диэлектрических потерь, угол 6 = 0.