Отличие конденсаторов между собой. По форме пластин

Отличие конденсаторов между собой. По форме пластин

Все виды конденсаторов имеют одинаковое основное устройство, оно состоит из двух токопроводящих пластин (обкладок), на которых концентрируются электрические заряды противоположных полюсов, и слоя изоляционного материала между ними.

Применяемые материалы и величина обкладок с разными параметрами слоя диэлектрика влияют на свойства конденсатора.

Для высококачественных аудиосхем уже 1% явно слишком много. Когда сигнал меняет направление, он генерирует задержанный ток предыдущей полярности; Это приводит к эффекту гистерезиса, который становится все сильнее с увеличением частоты. Диэлектрик хранит часть сигнала и снова высвобождает его с задержкой.

Конденсатор ослабляет кончики, так сказать. И танталовые электролитические конденсаторы имеют более высокие, чем алюминиевые электролитические конденсаторы. Как выясняется при ближайшем рассмотрении, значительная часть этой разницы не вызвана усилительными устройствами, а конденсаторами связи. Трубные цепи имеют высокое напряжение питания и сигналов и высокие импедансы. Поэтому используются сравнительно небольшие конденсаторы с высокой диэлектрической прочностью, то есть пластиковые. В транзисторных усилителях это точно противоположно, здесь низки напряжения и импедансы; вам нужны более крупные конденсаторы и принимать электролитические конденсаторы.

Классификация

Конденсаторы делятся на виды по следующим факторам.

По назначению
  • Общего назначения . Это популярный вид конденсаторов, которые используют в электронике. К ним не предъявляются особые требования.
  • Специальные . Такие конденсаторы обладают повышенной надежностью при заданном напряжении и других параметров при запуске электродвигателей и специального оборудования.
По изменению емкости
  • Постоянной емкости . Не имеют возможности изменения емкости.
  • Переменной емкости . Они могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся:
    Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости.
    Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами , от температуры – термоконденсаторами .
По способу защиты
  • Незащищенные работают в обычных условиях, не имеют никакой защиты.
  • Защищенные конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
  • Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
  • Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
  • Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
  • Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.
По виду монтажа
  • Навесные делятся на несколько видов:
    — с ленточными выводами;
    — с опорным винтом;
    — с круглыми электродами;
    — с радиальными или аксиальными выводами.
  • Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
  • Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
  • Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки , имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
  • Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.
По материалу диэлектрика

Сопротивление изоляции между пластинами зависит от параметров изоляционного материала. Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры. Рассмотрим виды конденсаторов, которые имеют различные материалы диэлектрика.

Джон Керл: «Многие из искажений создаются плохими конденсаторами, поэтому разница между трубами и транзисторами становится намного меньше, а остатки остаются, но у других есть причины». В секции аудио, то есть в усилителе мощности и в динамике. Мостовое соединение с высококачественным пластиковым конденсатором в несколько десятков мкФ может значительно улучшить здесь. Этот тип схемы сегодня в значительной степени вымер. Современные выходные каскады с симметричным напряжением питания устраняют выходной конденсатор - значительное улучшение.

  • Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
  • Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
  • Высокочастотные модели содержат пленки из фторопласта и полистирола.
  • Импульсные модели высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.
  • В конденсаторах постоянного напряжени я в качестве диэлектрика используется политетрафторэлитен, бумага, либо комбинированный материал.
  • Низковольтные модели работают при напряжении до 1,6 кВ.
  • Высоковольтные модели функционируют при напряжении свыше 1,6 кВ.
  • Дозиметрические конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
  • Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
  • Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
  • Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой .
По форме пластин
  • Сферические.
  • Плоские.
  • Цилиндрические.
По полярности
  • Электролитические конденсаторы называют оксидными. При их подключении обязательным является соблюдение полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
  • Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

Конструктивные особенности

Рассмотренные выше виды конденсаторов далеко не все имеют большую популярность. Поэтому подробнее рассмотрим конструктивные особенности наиболее применяемых видов конденсаторов.

Для этого у них часто есть другая слабая точка: путь отрицательной обратной связи. Входной каскад выполнен как дифференциальный усилитель, вся схема очень похожа на операционный усилитель. На неинвертирующем входе вводится входной сигнал при инвертировании выходного сигнала, деленного на делитель напряжения. Это часто имеет электролитический конденсатор в своей базе для снижения выходного напряжения постоянного тока. Саид Элко обычно является нормальным полярным типом; он здесь попеременно справа и не так, как правило, с примерно 100 мВ.

Воздушные виды конденсаторов

В качестве диэлектрика используется воздух. Такие виды конденсаторов хорошо зарекомендовали себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

При типичных размерах, показанных на рисунке 1, нижняя предельная частота составляет 16 Гц. Унылые барабанные удары могут вызывать искажения, которые очевидны для тонких ушей. Биполярный электролиз здесь немного лучше, но не идеален. С подходящей схемой управления получается до нескольких мВ, что не имеет против динамика. Другая глава - это переключатели динамиков. Однако, как правило, обычно подозревается только высокое сопротивление серии. По правде говоря, добавляется диэлектрическое поглощение.

Пластиковые конденсаторы лучше подходят для классов, обмен может значительно улучшить соответствующую коробку. Вы не хотите иметь никаких проблем с громкоговорителями. Пластиковые конденсаторы могут быть изготовлены гораздо точнее. Чтобы максимально увеличить отношение емкости к размерам, даже с неполированными конденсаторами, требуются изоляционные материалы с максимально возможной диэлектрической постоянной. Очень высокие значения находятся в керамике типа «перовскит». «Предки» этой группы - титанат бария.

Керамические

Такие конденсаторы изготавливают в виде одной или нескольких пластин, выполненных из специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

После удаления внешней напряженности поля получается остаточное количество диэлектрического смещения, которое может быть повернуто в противоположном направлении по полю в противоположном направлении. Этот эффект использовался в течение нескольких лет для создания хранилища данных. Он очень зависит от температуры: над «температурой Кюри» он исчезает. Из емкостных диодов этот эффект известен, здесь он используется конкретно. Но если вы возьмете какой-либо «нормальный» конденсатор, вы не сразу придумаете что-нибудь подобное.

Следствием этого является то, что в цепи происходят искажения сигнала. Чем выше диэлектрическая проницаемость, тем сильнее зависимость от температуры. Он самый высокий вблизи температуры Кюри и дальше от него. Конструкции многообразны: даже очень старые - трубки и диски только с одним слоем; здесь есть уже до 0, 1 мкФ. Современные конструкции обычно строятся в многослойной технологии, что делает их чрезвычайно маленькими. Для керамических диэлектриков выделяются примерно два класса, которые контрастируют в таблице.

Их разнообразие обуславливается широким интервалом диэлектрической проницаемости. Она может достигать нескольких десятков тысяч фарад на метр, и имеется только у такого вида емкостей. Такая особенность керамических емкостей позволяет создавать большие значения емкостей, которые сопоставимы с электролитическими конденсаторами, но для них не важна полярность подключения.

Сравнение керамических диэлектриков

Наиболее интересной особенностью здесь является нелинейность, тесно связанная с этим - уменьшение емкости при смещении. Рисунок 3. Между тем бесчисленные керамические смеси поэтому разводят так, что эффект гистерезиса и насыщения остается как можно ниже. Определенный остаток остается, но в основном. Форма одного и того же материала очень сильно зависит от температуры.

Идеальный конденсатор показывает идеальную прямую линию здесь. Если керамические конденсаторы класса 1 должны использоваться с максимальной осторожностью, устройства класса 2 не будут иметь места для их непредсказуемого поведения в высококачественных цепях. Наиболее чувствительная точка в звуковой секции, потому что здесь они гораздо более перезагружаются, чем между ступенями усилителя.

Керамика имеет нелинейную сложную зависимость свойств от напряжения, частоты и температуры. Из-за небольшого размера корпуса эти виды конденсаторов применяются в компактных устройствах.

Пленочные

В таких моделях в качестве диэлектрика выступает пластиковая пленка: поликарбонат, полипропилен или полиэстер.

Еще одна неприятная особенность может возникнуть с керамическими конденсаторами: они часто микрофонические, потому что многие из этих диэлектриков являются пьезоэлектрическими. Это позволяет колебаниям окружающей среды вводить путь прохождения сигнала.

По словам Джона Керля, было бы лучше, чтобы сигнальный путь полностью не содержал конденсаторов и катушек. Но это трудно сделать. Идеальный конденсатор имеет вакуум между пластинами - нецелесообразно. Второй вариант - воздух, электрически отличный, но с одинаково неблагоприятным соотношением объём к мощности. Относительно хорошие свойства имеют пластики с низкой диэлектрической постоянной. Диэлектрическое поглощение здесь не совсем нулевое, но настолько малое, что на практике оно больше не беспокоит.

Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

Параметры пленочных конденсаторов

  • Применяются для резонансных цепей.
  • Наименьший ток утечки.
  • Малая емкость.
  • Высокая прочность.
  • Выдерживают большой ток.
  • Устойчивы к электрическому пробою (выдерживают большое напряжение).
  • Наибольшая эксплуатационная температура до 125 градусов.
Полимерные

Эти модели имеют отличие от электролитических емкостей наличием полимерного материала, вместо оксидной пленки между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию.

Тефлон пользуется лучшей репутацией, за которой следует полипропилен. Даже полистирол и поликарбонат по-прежнему считаются довольно хорошими. Другие, реже используемые диэлектрики, такие как стекло, слюда и масло или восковая бумага, отдельные разработчики имеют разные мнения, в среднем они также считаются менее хорошими.

Заключение: Строительство высококачественных усилителей и схем точной метрологии не обязательно должно быть чрезмерно дорогостоящим. Вам нужно только правильное ноу-хау в нужном месте. Немногие изобретательные разработчики, у которых есть, можно заплатить за королевскую плату до сих пор. Но это не должно оставаться таким.

Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

Если событие или производительность звучат разочаровывающе, во многих случаях это связано с микрофоном. Потому что в начале сигнальной цепи находится микрофон. Он преобразует звуковые волны в электрические сигналы. Дефекты, возникающие во время этого преобразования, то есть во время записи, не могут быть устранены позже или только с большим трудом.

Даже если вы используете микрофоны самого высокого качества, ошибки могут закрашиваться: например. Например, если микрофон не подходит для определенной цели или если вы неправильно его обрабатываете. Поскольку каждый инструмент и каждый голос звучат по-разному, большое количество компаний занимаются разработкой идеальных микрофонов для конкретных приложений.

Электролитические

От бумажных моделей электролитические конденсаторы отличаются материалом диэлектрика, которым является оксид металла, созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке.


Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности.

Соответственно, важно знание правильного выбора наиболее подходящих микрофонов и их позиционирование. Прежде всего, микрофоны классифицируются по степени направленности, то есть они дифференциально чувствительны к звуковым волнам со всех сторон. Конструкция микрофона определяет, как и как он реагирует на звук, поступающий со всех сторон.

Таким образом, направленная характеристика является решающей для использования микрофона. Направленная характеристика микрофонов измеряется в безэховых помещениях. Микрофон вращается на расстоянии 1 м перед источником звука 1 кГц при измерении уровня выходного сигнала микрофона в зависимости от угла падения. Результат этого измерения показан графически на полярной диаграмме.

Если не соблюдать полярность, то может произойти необратимый химический процесс внутри емкости, которая приведет к выходу его из строя, или даже взрыву, так как будет выделяться газ.

К электролитическим можно отнести суперконденсаторы, которые называют ионисторами. Они обладают очень большой емкостью, достигающей тысячи Фарад.

Направленность характеризуется характерными закономерностями. Этот микрофон теоретически одинаково чувствителен со всех сторон. Он хорошо подходит для съемки, где фоновый шум также должен записываться. Это наиболее выгодно, когда прямой сигнал источника звука должен избирательно записываться. Это считается оптимальным для кинематографистов, поскольку они не включают шум камеры.

Микрофон наиболее чувствителен к сигналам перед капсулой. Самая нечувствительная к звуку, которая падает ниже 180 ° к оси микрофона. При правильном обращении с кардиоидными микрофонами эффект близости дает звучный, полный звук голос. Микрофон наиболее чувствителен к звуку перед капсулой. Самая нечувствительная к звуку, которая падает на 126 ° к оси микрофона. Менее чувствителен к окружающему шуму, чем всенаправленные микрофоны.

Танталовые электролитические

Устройство танталовых электролитов имеет особенность в электроде из тантала. Диэлектрик состоит из пентаоксида тантала.

Параметры

  • Незначительный ток утечки, в отличие от алюминиевых видов.
  • Малые размеры.
  • Невосприимчивость к внешним воздействиям.
  • Малое активное сопротивление.
  • Высокая чувствительность при ошибочном подключении полюсов.
Алюминиевые электролитические

Положительным выводом является электрод из алюминия. В качестве диэлектрика использован триоксид алюминия. Они применяются в импульсных блоках и являются выходным фильтром.

Нечувствителен к звуку, который падает под углом 110 ° к оси микрофона. Микрокардиоидный микрофон может располагаться немного дальше от источника звука, чем микрофон суперкардиоида или почки. Сильный эффект крупным планом. Чрезвычайно направленный направленный микрофон. Микрофоны с характеристикой лопасти имеют тот недостаток, что они имеют почти такую ​​же чувствительность к задней части, как и спереди. Часто используется в театрах, в телевизионных и кинопроизводствах.

Реагирует очень чувствительно к ветру! Эти двухсторонние чувствительные микрофоны в основном используются в студии для интервью. Микрофон наиболее чувствителен к сигналам перед капсулой и позади нее. Нечувствителен к звуку, который под углом 90 ° к оси микрофона.

Параметры

  • Большая емкость.
  • Корректная работа только на низких частотах.
  • Повышенное соотношение емкости и размера: конденсаторы других видов при одной емкости имели бы большие размеры.
  • Большая утечка тока.
  • Низкая индуктивность.
Бумажные

Диэлектриком между фольгированными пластинами служит особая конденсаторная бумага. В электронных устройствах бумажные виды конденсаторов обычно работают в цепях высокой и низкой частоты.

Очень сильный эффект близости. Хотя направленная характеристика не оказывает первичного влияния на звук, отношение прямого к диффузному звуку, которое зависит от него, играет важную роль. В основном используются два основных типа микрофона. Динамические микрофоны и конденсаторные микрофоны. Разница заключается в принципе преобразователя, то есть способе преобразования механических звуковых колебаний в электрический ток.

Эта проволочная катушка висит в узком слоте магнита. Если мембрана вибрирует от звука, катушка движется в магнитном поле и генерируется электричество. Не требуется никакой мощности, удерживающей высокий уровень звукового давления. Относительно нечувствителен к ударам.

Металлобумажные конденсаторы обладают герметичностью, высокой удельной емкостью, качественной электрической изоляцией. В их конструкции применяется вакуумное металлическое напыление на бумажный диэлектрик, вместо фольги.

Бумажные конденсаторы не обладают высокой механической прочностью. В связи с этим его внутренности располагают в металлическом корпусе, который защищает его устройство.


Классификация конденсаторов

КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМА УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
КОНДЕНСАТОРОВ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком и предназначенный для использования его емкости.

Емкость конденсатора есть отношение заряда конденсатора к разности потенциалов, которую заряд сообщает конденсатору.

Где С — емкость, Ф; q — заряд, Кл; и u - разность потенциалов на обкладках конденсатора, В.
За единицу емкости в международной системе СИ принимают емкость такого конденсатора, у которого потенциал возрастает на один вольт при сообщении ему заряда один кулон (Кл). Эту единицу называют фарадой (Ф). Для практических целей она слишком велика, поэтому на практике используют более мелкие единицы емкости: микрофараду (мкФ), нанофараду (нФ) и пикофараду (пФ)

1Ф = 10 6 , мкФ = 10 9 , нФ = 10 12 пФ.

В качестве диэлектрика в конденсаторах используются органические и неорганические материалы, в том числе оксидные пленки некоторых металлов. Значения относительной диэлектрической проницаемости для некоторых материалов, используемых в конденсаторах, приведены в табл.

При приложении к конденсатору постоянного напряжения происходит его заряд; при этом затрачивается определенная работа, выражаемая в джоулях (Дж). Она равна запасенной потенциальной энергии W = CU 2 /2
Для сравнения конденсаторов используют удельные характеристики, представляющие собой отношение основных характеристик конденсатора к его объему V или массе m .

Таблица 1. Относительные диэлектрические проницаемости некоторых
материалов

Материал E r Материал E r
Воздух 1 ,0006 Конденсаторная бумага 3,5 — 6,5
Кварц 2,8 Триацетат и ацетобутират 3,5 — 4
Стекло 4 - 16 Поликарбонат 2,8 - 3
Слюда 6 - 8 Полиэтилентерефталат
(лавсан)
3,2 —3,4
Стеклоэмаль 10 - 20 Полистирол 25
Стеклокерамика 15 -450 Полипропилен 2,2 - 2,3
Керамика 12 - 230 Политетрафторэтилен
(фторопласт)
2 - 2,1
Сегнетокерамика 900 - 80000 Оксидные плёнки 10 - 46

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения.

Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования.
Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

По характеру изменения емкости различают конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости и подстроечные. Из названия конденсаторов постоянной емкости вытекает, что их емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации не регулируется.

По характеру изменения емкости: - постоянные; переменные; подстроечные.
По способу защиты: - незащищенные; защищенные; неизолированные; изолированные; уплотненные; герметизированные.
По назначению: - общего назначения; специального.

Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Их применяют для плавной настройки колебательных контуров, в цепях автоматики и т. п. Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравни­вания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодичес­кой подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначи­тельное изменение емкости и т. п.

В зависимости от способа монтажа, конденсаторы могут выполняться для печатного и для навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы конденсаторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты, в виде лепестков, с кабельным вводом, в ви­де проходных шпилек, опорных винтов и т. п. У конденсаторов для микросхем и микромодулей, а также СВЧ конденсаторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности. У большинства типов оксидных, а также проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединяется с корпусом, который служит вторым выво­дом.

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика представлена в таблице:

C газообразным
диэлектриком
Вакуумные
Газонаполненные
С воздушным диэлектриком
C оксидным
диэлектриком
Помехоподавляющие
Пусковые
Импульсные
Высокочастотные
Неполярные
Общего назначения
C неорганическим
диэлектриком
Низковольтные, типов; 1, 2, 3
Высоковольтные, типов; 1, 2
Помехоподавляющие
Нелинейные
C органическим
диэлектриком
Низковольтные низкочастотные
Низковольтные высокочастотные
Высоковольтные постоянного напряжения
Высоковольтные импульсные
Дозиметрические
Помехоподавляющие

По характеру защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются:
незащищенными, защищенными, неизолированными, изолированными, уплотненными и герметизированными.

Незащищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в условиях повышенной влажности только в составе герметизированной аппаратуры. Защищенные конденсаторы допускают эксплуатацию в аппаратуре любого конструктивного исполнения.

Неизолированные конденсаторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные конденсаторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

Уплотненные конденсаторы имеют уплотненную органическими материалами конструкцию корпуса.

Герметизированные конденсаторы имеют герметичную конструкцию корпуса, который исключает возможность сообщения окружаю­щей среды с его внутренним пространством. Герметизация осуществляется с помощью керамических и металлическихкорпусов или стеклянных колб.

По виду диэлектрика все конденсаторы можно разделить на группы: с органическим, неорганическим, газообразным и оксидным диэлектриком, который является также неорганическим, но в силу особой специфики характеристик выделен в отдельную группу.

Конденсаторы с органическим диэлектриком

Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фоль­говыми электродами.

Деление конденсаторов с органической изоляцией на низковольтные (до 1600 В) и высоковольтные (свыше 1600 В) носит чисто условный характер и не для всех типов строго соблюдается. Напри­мер, для бумажных конденсаторов границей деления является на­пряжение 1000 В.

По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные.

С низкочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве полярных и слабополярных органических пленок (бумажные, металлобумажные, полиэтилентерефталатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые), тангенс угла диэлектрических потерь которых имеет резко выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до 10 4 —10 5 Гц при существенном снижении амплитуды переменной составляющей на­пряжения с увеличением частоты.

К высокочастотным пленочным относятся конденсаторы на осно­ве неполярных органических пленок (полистирольные и фторопластовые), имеющих малое значение тангенса угла диэлектрических потерь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до 10 5 —10 7 Гц. Верхний предел по частоте зависит от конструкции обкладок и контактного узла и от емкости. К этой группе относят и некоторые типы конденсаторов на основе слабополярной полипропи­леновой пленки.

Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные.

В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, политетрафторэтилен (фторопласт), полиэтилентерефталат (лавсан) и сочетание бумаги и синтетических пленок (комбинированные).

Высоковольтные импульсные конденсаторы в большинстве случаев делают на основе бумажного и комбинированного диэлектриков.

Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конденсаторам, — высокая электрическая прочность. Поэтому часто прибегают к использованию комбинированного диэлектрика, состоящего, например, из слоев бумаги и пленки, слоев различных органических пленок и слоя жидкого диэлектрика (пропитанная конденсаторная бумага). Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочностью, надежностью и имеют более высокое сопротивление изоляции.

Высоковольтные импульсные конденсаторы наряду с высокой электрической прочностью и сравнительно большими емкостями должны допускать быстрые разряды, т. е. пропускать большие токи. Следовательно, их собственная индуктивность должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют конденсаторы бумажные, металлобумажные и комбинированные.

Дозиметрические конденсаторы работают в цепях с низким уровнем токовых нагрузок. Поэтому они должны обладать очень малым саморазрядом, большим сопротивлением изоляции, а следовательно, и большой постоянной времени. Лучше всего для этой цели подходят фторопластовые конденсаторы.

Помехоподавляющие конденсаторы предназначены для ослабления электромагнитных помех в широком диапазоне частот. Они имеют малую собственную индуктивность, в результате чего повышается резонансная частота и полоса подавляемых частот. Кроме того, для повышения безопасности обслуживающего персонала, помехоподавляющие конденсаторы должны иметь высокую электрическую прочность изоляции. Помехоподавляющие конденсаторы делают бумаж­ные, комбинированные и пленочные (в основном лавсановые).

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком

Конденсаторы с неорганическим диэлектриком можно разделить на три группы: низковольтные, высоковольтные и Помехоподавляющие. В качестве диэлектрика в них используется керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика и слюда. Обкладки выполняются в виде тонкого слоя металла, нанесенного на диэлектрик путем непосредственном его металлизации, или в виде тонкой фольги.

Группа низковольтных конденсаторов включает в себя низкочастотные и высокочастотные конденсаторы.

По назначению они подразделяются на три типа:

тип 1 — конденсаторы, предназначенные для использования в резонансных контурах или других цепях, где малые потерн и высокая стабильность емкости имеют существенное значение;

тип 2— конденсаторы, предназначенные для использования в цепях фильтров, блокировки и развязки или других цепях, где малые потери и высокая стабильность емкости не имеют существенно­го значения;

тип 3 —керамические конденсаторы с барьерным слоем, предназначенные для работы в тех же цепях, что и конденсаторы типа 2, но имеющие несколько меньшее значение сопротивления изоляции и большее значение тангенса угла диэлектрических потерь, что ограничивает область применения низкими частотами.

Обычно конденсаторы типа 1 считаются высокочастотными, а типов 2 и 3 — низкочастотными. Определенной границы по частоте между конденсаторами типов 1 и 2 не существует. Высокочастотные конденсаторы работают в цепях с частотой до сотен мегагерц, а не­которые типы используют в гигагерцевом диапазоне.

Слюдяные и стеклоэмалевые (стеклянные) конденсаторы относятся к конденсаторам типа 1, стеклокерамические могут быть как типа 1, так и типа 2, керамические — трех типов.

Высоковольтные конденсаторы большой и малой реактивной мощности делаются в основном с диэлектриком из керамики и слюды. По назначению они могут быть типов 1 и 2 и так же, как низковольтные конденсаторы, они разделяются на высокочастотные и низкочастотные.

Основным параметром для высоковольтных низкочастотных конденсаторов является удельная энергия, поэтому керамику для них подбирают с большой диэлектрической проницаемостью. Для высокочастотных конденсаторов основным параметром является допустимая реактивная мощность. Она характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии больших напряжений высокой частоты. Для увеличения реактивной мощности, выбирают керамику с малыми потерями, а конструкцию и выводы конденсаторов рассчитывают на возможность прохождения больших токов.

Высоковольтные слюдяные конденсаторы делают фольговыми, так как они предназначены для работы при повышенных токовых нагрузках.

Помехоподавляющие конденсаторы с неорганическим керамическим диэлектриком разделяются на опорные и проходные. Их основное назначение — подавление индустриальных и высокочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми приборами, выпрямительными устройствами и др., а также помех атмосферных и помех, излучаемых различными радиоэлектронными устройствами, т. е. по существу они являются фильтрами нижних частот. К этой группе, исходя из функционального назначения и конструктивного исполнения, условно можно отнести керамические фильтры.

Опорные конденсаторы — это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Проходные конденсаторы делают коаксиальными — один из выводов которых представляет собой токонесущий стержень, по которому протекает полный ток внешней цепи, и некоаксиальными — через выводы которых протекает полный ток внешней цепи.

Проходные керамические конденсаторы имеют конструкцию трубчатого или дискового типа в виде многослойных монолитных шайб.

Если в конденсаторах с целью повышения резонансной частоты принимаются меры к уменьшению собственной индуктивности, то в фильтрах, наоборот, к емкости добавляют внешнюю индуктивность (ферритовый сердечник) либо используют индуктивность выводов. При этом в зависимости от соединения емкости и индуктивности возможны следующие схемы включения: Г-образные, Т-образные и П-образные.

Конденсаторы с оксидным диэлектриком
(старое название — электролитические)

Они разделяются на конден­саторы: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехолодавляющие. В качестве диэлектрика в них, используется оксидный, образуемый электрохимическим путем на аноде — металлической обкладке из некоторых металлов.

В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и 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 заряды и большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых устройств на низких частотах и т. п.

Конденсаторы 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. Они могут быть жидкостными, объемно-пористыми и оксидно-полупроводниковыми.

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 делают оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые и оксидно-полупроводниковые танталовые.

Высокочастотные конденсаторы (алюминиевые жидкостные и 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. Отсюда следует, что понятие «высокочастотные» для оксидных конденсаторов относительное. По частотным характеристикам их нельзя сравнивать с конденсаторами на неорганической основе.

Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление. Это оказалось возможным при появлений совершенно новых конструктивных решений — четырехвыводных конструкций и плоской конструкции типа «книга», позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах.

Импульсные конденсаторы используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек и др. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитические алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.

Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя.

В связи с тем что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети. На практике используются пусковые конденсаторы емко­стью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом.

В группу оксидных помехоподавляющих конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они так же, 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.

Конденсаторы с газообразным диэлектриком. По выполняемой функции и характеру изменения емкости эти конденсаторы разделяются на постоянные и переменные. В качестве диэлектрика в них используется воздух, сжатый газ (азот, фреон, элегаз), вакуум. Особенностью газообразных диэлектриков являются малое значение тангенса угла диэлектрических потерь (до 10 5) и высокая стабильность электрических параметров. Поэтому основной областью их применения является высоковольтная и высокочастотная аппаратура.

В радиоэлектронной аппаратуре из конденсаторов с газообраз­ным диэлектриком наибольшее распространение получили вакуумные . По сравнению с воздушными они имеют значительно большие удельные емкости, меньшие потери в широком диапазоне частот, более высокую электрическую прочность и стабильность параметров при изменении окружающей среды. По сравнению с газонаполненными, требующими периодической подкачки газа из-за его утечки, вакуумные конденсаторы имеют более простую и легкую конструкцию, меньшие потери и лучшую температурную стабильность; они более устойчивы к вибрации, допускают более высокое значение реактивной мощности.

Вакуумные конденсаторы переменной емкости обладают малым значением момента вращения, а масса и габариты их значительно ниже по сравнению с воздушными конденсаторами. Коэффициент перекрытия по емкости вакуумных переменных конденсаторов мо­жет достигать 100 и. более.

Вакуумные конденсаторы применяются в передающих устройствах ДВ, СВ- и KB диапазонов на частотах до 30—80 МГц в каче­стве контурных, блокировочных, фильтровых и разделительных конденсаторов, используются также в качестве накопителей в импульс­ных искусственных линиях формирования и различного рода мощных высоковольтных высокочастотных установка.