/
Text
А
.. '
.
..?:- '.
. . ;:;IIx.'
,
;,.'
" ,
;
., '
В. Т. РЕВНЕ
> .
"
.
.t:
t.
,
,
9 Л Е К Т Р И Ч Е С l' И Е
,. '
j.. '; К О Н Д Е Н С А Т О р Ы
:. "\. ..
.
.
"
.С, ..,'
::'!f .
4<" ,
....
.... ...
,{ :
,
"
"":.. .
У.
,r
" ......
)
.
1 ,'.
.
.
"
Ii
. ..
"...
I
I
. ,
I'ОС
)IIЕРrОII3Д.А.Т
lDi'i
,-
I '/
j
.
В. Т. РЕННЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
КОНДЕНСАТОРЫ
.
rОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРrЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
J1Енинr РАД . 1947. МОСКВА
ЭС 5-3
в книrе содержатся важнейшие сведения о cBolicT-
вах, технолоrии и конструкции основных типов 9лект
рических конденсаторов. Необходимое место удеnено
также материanам, примевяемым в конденсаторном
производстве.
Книrа П;Jедназначена лnя инженеров и техников
9nектриков, применяющих или изrОТОВnАЮЩИХ конден-
саторы, а также для студентов старших курсов элект-
ротехнических втузов и техникумов, жеnающих уrnубить
свои знания в этой области эnектронзоnяционной тех-
ники.
Книrа может быть поnезна и для инженеров неэлеJ(
тротехнических специальностеli, сталкивающихся в
своей практическок деятеnьности с эnектрическими
конденсаторами.
оrЛЛВЛЕНИЕ
Введение
1. ()сновная терминолоrия . . . . . . . . . . .
2. I{раткий обзор истории конденсаторостроения
:1. Основные области примеllеНИII конденсаторов
4. I{Jlilссификация конденсаторов . . . . . . . . .
Стр.
7
10
11
r лава 1. Общие свойства конденсаторов
!). I
MKOCTb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
,
ti. IIОJlяризация диэлектрнков. . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. :.JаIlИСИМОСТЬ емкости от температуры и вnажности. . . .
н. 1{lIIlДeHcaTop в цепи постоянноrо тока. Заряд конденсатора . .
9. Сонротивnение изоnяции конденсаторов. . . . . . . . .
Ю. l'а:IРЯД конденсатора. . . . . . . . . . . . . . .
1 11. Конденсатор в цепи переменноrо тока . . . . . .
. I I
I '
ажущаяся и реактивная мощность конденсатора
. . .),lDНСИМОСТЬ емкости от частоты. . . . . . . . .
I Н. lIотери энерrии в конденсаторе . . . . . . .
1:;. Y"OJI потерь конденсатора . . . . . . . . . .
lIi.
Jаряд конденсатора переменным напряжением
. 11. :--Jnсктрическая прочность конденсатора. . . . .
12
14
16
17
19
22
24
25
27
28
зо
32
34
r Лll8fl 1/. Конденсаторы с rазообразным и жидким диэлектриков
I 111. Общая характеристика конденсаторов с rазообразным диэnек-
'1111 ком . . . . . . . . . . . . . . . . . .'. 36
1 1 !I. Воздушные конденсаторы постоянной емкости . . . . . . .. 38
:Ю. Воздушные конденсаторы перем
нной емкости .. .... 41
I. I{онструкция переменных конденсаторов . . . . . . . . . .' 48
'J2. Эnектрические свойства переменных конденсаторов . . .. 52
2:1. Температурный коэфициент емкости воздушноrо конденсатора 54
2-1 Ilоnупеременнwе конденсаторы. . . 56
'1[.. I'азонаполненные конденсаторы . 58
2ti. Вакуумные кон;{енсаторы . . . . . 60
'21. Маслонаполненные конденсаторы. 61
/'лапа /П. Конденсаторы с твердым неорrаннческим днапектриком
711. Стскnянные конденсаторы . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62
I '29. Кварцевые конденсаторы .. ........... 64
:10. Конленсаторная спюда . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. 65
:11. Оliщая характеристика слюдяных KOH.:J.eHcaTopoB . . . . . .. 69
3'2. Обкладки СnЮДЯllOrо конденсатора и система обжимок . . .. 70
. 33. Температурный коэфициент емкости и стабильность спlOдяноrо
, конденсатора. . . . . . . . . . . . . . 75
, :14. Сnюдяные маrазины емкости . . . 80
.. :15. СЛЮ;J.яные тепефонные KOHDeHcaTopw 81
4
ОМllвленuе
s 36. Слюдяные конденсаторы .IДЯ радиопередатчиков . . . .
1 37. СIIюдяные конденсаторы для ра.в.иопрнемной аппаvатуры
38. Серные конденсаторы . . . .. . . . . . . . . .
39. Фарфоровые конденсаторы. . . . . . . . . . .
40. Высокочастотная керамика. . . . . . .. .
41. Высокочастотные керамнческие конденсаторы
Стр.
М
88
94
98
101
r Айвй /V. КОИ.II.енсаторы с твердым орraннческвм .ll.иаnектрнком
f 42. Особенности КОВАенсаторов с орrаническим дютектрнком 104
. 43. Конденсаторная бумаrа ............. 106
. 44. ПРОПИТliчные массы для бумажиых конденсаТОРО8 . 109
I 45. Обкладки бумажных конденсаторов. . . . . . . . . . 119
46. Намотка конденсаторных секцнй и нх конструкция. 121
!i 47. Сушк;t и пропитка бумажных конденсаторов . . . . . 124
48. Бумажные конденсаторы с 80скообразвой пропиткой 131
49. Бумажно
вазелнновые конденсаторы . . . . . . 138
50. Бумажно-масляные и бумаЖНО-СОВОJlовые конденсаторы. .. 1-40
51. Конденсаторы с ДИ9J1ектриком И3 искусственных орrаничеСКRХ
ПI
НОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
\
rлаsa V. ЭDектро
итическне KOHдeHca
pы
52. Особенности 9J1ектропитических конденсаторов . . . . .
6 53. При рода ОКСНД.ОЙ ПJlенки . . . . . .. . . . . . . . . .
6 54. Схема, 9КВИ8аJlентвая 9J1еКТРОJlитическому конденсатору
i 55. Аноды и катоды 9J1еКТРОJlитических конденсаторов. . .
56. Процесс формовки анодов . . . . . . . . . . . . . . . .
i 57. Мокрые конденсаторы . . . . . . . . . . . . . . . . .
А 58. Сухие конденсаторы. . . . . . . . . . . . . .. ..
i 59. ЭJlектрическне свойства 'Jlектролитических конденсаторов
60. ЭJlеКТРQJlитическне конденсаторы Flеременното тока . . .
JIИlfература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15(}
151
153
157
163
16б
170
178
184
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электрический конденсатор представляет собой изделие,
резвычайно широко применяемое в аппаратуре слабоrо
тока и в СИЛЬН9ТОЧНЫХ устройствах.
Развитие нашей электропромышленности, предусмотрен-
ное законом о пятилетнем плане восстановления и развития
нарОДНоrо хозяйства СССР на 1946
1950 rr., повлечет
за собой дальнейшее расширение приме.нения конденсаторов
в различных отраслях народноrо хозяйства. Крупными Пот
ребителями конденсаторов явятся радиолокационная тех-
ника и техническая элеКТРОНИК2.
С вопросами применения 'электрических конденсаторов,
с проектированием новых издеJШЙ, основанных на конден-
саторном принципе или включающих в себя конденсаторы
в качестве важных вспомоrательных элементов, а также
с производством конденсаторов уже сейчас приходится
IIMeTb дело широкому Kpyry лиц. На протяжении ближай-
ших лет этот Kpyr лиц будет все более расширяться.
Отсутствие специальной книrи по электрическим кон-
денсаторам в этих условиях часто создает затруднения
усуrубляемые большим разнообразием существующих типов
lсонденсаторов. Издание настоящей книrи имеет целью
помочь преодолению этих затруднений.
В основу книrи положен конспект лекций по
курсу "Электрические конденсаторы", читанному автором
в 1939
40 rr. на электромеханическом факультете Ленин-
rрадскоrо Политехническоrо института имени М. и. Кали-
нина. Книrа была составлена в суровых условиях BoeHHoro
времени, что не позволило автору расширить ее до жела-
тельноrо объема. Пришлось оrраничиться лишь неболь-
шими добавлениями по сравнению с конспектом лекций,
отразив основные изменения и достижения в технике кон.
денсаторостроения, имевшие место в последние rоды.
6
ПредиСАовuе
Автор все же надеется, что и в таком сильио сжатом виде
кииrа прииесет пользу, заполиив пробел в иашей специаль-
ной литературе по электрическим конденсаторам.
Критические замечания по иастоящей книrе автор просит
направлять либо в Издательство (Ленинrрад, Невский пр., 28,
rосэнерrоиздат), либо непосредственно ему (Ленинrрад, 21,
дор. в Сосновку, 1/3, ЛПИ, l-й профессорский дом, кв. 14).
Автор.
ВВЕДЕНИЕ
t 1. Основная терминолоrия
Электрическим конденсатором называется снстема из
двух или более проводников (называемых обкладками), раз-
деленных диэлектриком, при техническом применении ко-
торой используется ее электрическая емкость.
Название "кондеисатор" для такой системы впервые
ввел Вольта в 1782 rоз.у [1 ).1 В то время еще rосподство-
вало представление о существовании "электрических жид-
костей", и конденсатор рассматривался как прибор, слу-
жащий для КОНJlенсирования, сrущения этих жидкостей,
Теперь термин "конденсатор" нельзя считать вполне пра-
вильным, но ои еще сохраняет право rражданства на всех
языках
В американской и анrлийской литературе начали
применять но})ый термин: capacltor (буквально. емкостник),
но этот термин еще не получил общеrо признания.
Конденсатором постоянной емкости называется конден-
сатор, в конструкции KOToporo не предусмотрена возмож-
ность изменения емкости.
Переменным конденсатором называется конденсатор,
конструкция KOToporo позволяет плавно изменять ero
емкость. Полупеременным, подстроечным, нли подrоночным,
конденсатором называется конденсатор, конструкция ко-
Toporo дает возможность изменения ero емкости с после-
дующим закреплением подвижной части конденсатора,
обеспечивающим постоянство установленноrо при подrонке
значения емкости. Ero называют также триммером.
Набор конденсаторов постоянной емкости, снабженный
переключающим устройством, позволяющим изменять
ступенями суммарную емкость набора, называется маrази-
ном емкости.
2. КраткиА обзор истории конденсаторостроения
Первые 9лектрические конденсаторы были изrотовлены
в середин-е XVlll века, т. е. около 200 лет назад. Идея
о необходимости изолировать проводник для накоплення
1 Uнфры В квадратных скобках
ссыпки на литературные нсточники,
переч
иь которых по.,.ещен в конце кинrн.
8
Ba
д
Hиe
на нем заряда была впервые высказана французом Дезаrюлье
в 1739 rоду. Практическая реализация этой идеи, в виде
изrотовления прибора, явившеrося праотцом современных
конденсаторов, была выполнена в 1746 rоду rолландцем
Ван-Мушенброком, профессором Лейденскоrо университета
(фиr. l). Позже этот прибор был упрощен: от Hero осталась
пишь наиболее существенная часть
стеклянная банка,
виутреннюю и наружную часть которой обклеивали метал-
пической фольrой. В таком виде этот прибор, называемый
,. Лейденской банкой, применяется
Ше"ltD6, В наше время в школьных лабо-
нити
НмeltтfJ()CЛНZ/1lU'f. раториях.
.,аши
Первые электрические кон-
денсаторы применялись TO
bKO
в качестве научных иrрушек;
разрядом конденсатора застав-
ляли подпрыrивать людей, уби
вали насекомых и мелких птиц
и т. д. В иачале XIX века изу-
чение конденсаторов было по-
ставлено Фарадеем на научную
основу. В связи с этим единица
емкости получила название "фа-
Фllr. 1. Первыlt КОНllенсатор рада" ,
Ball Муwенброка В середине XIX века наряду
со стеклянными конденсаторами
начали применять слюдяные (предложены итальянцем MaT
теучи в 1845 rоду) и бумажные (предложены анr:llичанами
Морисом и Уиром В 1861 roAY).
Практическое применение конденсаторов в технике
связи началось в 1875
80 rодах, а в технике сильных
TOKOB
B 1890
92 roAax, В 1894
96 rодах появились первые
образцы электролитических конденсаторов, которые позже
нашли БОJlьшое применение в радиотехнике.
В начале ХХ века началось широкое развитие конден-
саторостроения; последнее посtепенно выделилось в само-
стоятельную отрасль электротехнической промышленности.
После окончания первой мировой войны в Западной Европе
и в Америке был создан ряд фирм, специализировавшихся
на IIзrотовлении конденсаторов (в Анrлии
"Дюбилье", во
Франции
"Треву", в rермании
"rидра", в США
"Солар," "Аэровокс", "Корнел
Дюбилье"l и т. д.).
Развитие
онденсаторостроения сопровождалось резким
увеличением ассортимента конденсаторов и непрерывным
улучшением их качества, досrиrавшеrося в значительной
степени путем ужесточения требований, предъявляемых
Ст6м "'gшlt
«
Жел
аR цеп.
JК6Jle'Hыи стержен.
npo5lt«
СтеltЛRнна. 5«""«
8ода
"Pglra ,JtcпepиМlH-
татора
I Фнрма .Корвеп
Дюбнлье" вача..а свою деllтеЛЬRОСТ
еще в 1910 r.
Краткий обзор конденtаторостроtния
к сырым материалам. Для удовлетворения потребностей
КОIIДСllсаторостроения смежные отрасли промышленности
поставили производство ряда материалов,специально пред-
Ш1ЗIШ"lенных для нзrотовления конденс.аторов. За период
с 1925 по 1940 roA заrраничная промышленность освоила
IIШIУСК особо тонкой конденсаторной бумаrи (толщиной
6...7 микрон), специальных пропиточных масс с повышенной
ДII'-JЛРI(трической ПРОllицаемостью(хлорированные и rидроrе-
11,,:шрованные вещества), особо рафинированноrо алюминия
JlJI" элсктролитических конденсаторов (99,90.. .99,9996 AI),
('IН'Цllальных керамических масс с высокой диэлектрической
1IJ>ОIlИltаемостью и малым уrлом потерь и т. д.
Jlроизводство конденсаторо.в достиrло особенно больших
масштабов в США, В 1940 roAy в этой стране изrотовле-
IIИСМ конденсаторов занимались 72 фирмы, из которых
11
12 специализировались только на выпуске KOHдellca
торов. В 1941 roAY только для использования в радио
IIриемной аппаратуре в США было изrотовлено 276 МИ"lЛИО-
1108 конденсаторов (7).
Царская Россия не имела cBoero конденсаторноrо про-
изводства; небольшое количество конденсаторов, потреб-
лявшееся в то время в нашей стране, частью импортиро-
Ilалось, частью изrотовлялось кустарным порядком. <)rече-
ственное производство электрических конденсаторов заро-
дилось только после Октябрьской революции и окончания
rражданской войны. Сначала нзrотовление конденсаторов
велось лишь в подсобных цехах заводов злектрослаботочной
промышленности, выпускавших конденсаторы только для
uелей техники связи: воздушные, слюдяные и бумажные.
Производство КОНllенсаторов применяло импортное сырье,
что сильно задерживало развитие отечественноrо конден-
саторостроения. С 1929 roAa начали применять отечествен,
ную _ слюду; в 1932
35 roAax были освоены отечествен-
ные конденсаторная бумаrа и коиденсаторная фольrа; в это
же время были разработаны и несколько позже внедрены
в производство специальные пропнточные массы: rаловакс
и совол. Создание отечественной сырьевой базы позволило
резко расширить выпуск слюдяных и бумажных конденса-
торов слаботочноrо типа.
В 1932 roAy был освоен выпуск бумажно-масляных
конденсаторов, применяемых Jlля улучшения коэфициента
МОЩIIОСТИ в технике сильных токов. В 1935 roAy был начат
выпуск электролитических конденсаторов, а в 1937 rоду
начато серийное изrотовление -высокочастотных конденса-
торов из специальной керамики.
В настоящее nремя в СССР изrотовляются все основные
типы электрических. конденсаторов, но масштабы произ-
оодства как по ассортименту, так и по количеству не MorYT
10'
Ваедение
пока полностью удовлетворить все возрастающую потреб
ность нашей страны в этом виде э.'1ектротехнической про
дукции. Вопрос О резком расширении отечественноrо KOH
денсаторостроения разрешается в иастоящее время созда
нием ряда специализированных конденсаторных заводов,
которые должны обеспечить конденсаторами не только
нашу промышленность, но и широкие массы радиолюби
телей.
3. Основные области применения конденсаторов
В течение первоrо столетия С момента CBoero появления
электрический конденсатор являл(я или объектом физиче
ских исследований, или вспомоrательным прибоJIOМ при
лабораторных работах. С середины прошлоrо века KOHдeH
сатор применяется как один из наиболее существенных'
элементов в технике связи; особенно широкое применение
конденсатор находит с развитием радиотехники. COBpe
менная американская радиопромышленность потребляет
свыше 1 миллиона конденсаторов в сутки.. Наряду с этим
уже на протяжении 40
50 лет электрический коиденсатор-
с успехом используется для разнообразных целей н в тех-
нике СИЛloных токов. Уже в 1932 roAy мощность сильно
точных конденсаторов, установленных в США, превышала
1000000 kVAR; к кониу 19'46 r. установленная мощность-
конденсаторов в этой стране достиr ла 8000 000 kV AR.
Кроме Toro конденсаторы находят применеНllе в рчде
яеэлектротехнических отраслей промышленности и техники.
В технике слабых токов н в технике свS!зи конденсаторы
при меняют для следующих основных целей (2):
1) в радиотехнике: для создания колебательных контуров,
для настройки, для разделения токов разноЙ частоты, для
блокировки, в специальных схемах радиолокаций и т. д.,
2) в телефонии н телеrрафии: для разделения цепей
постоянноrо и переменноrо токов, дЛя разделения токов
разной частоты, для искроrашения в контактах, для сим-
метрирования кабельных линиЙ связи и т. д.; .
3) в автоматике и в телемеханике: для разделения цепей
постоянноrо и пульсирующеrо токов, для искроr:iщения
в контактах, в схемах тиратронных reHepaTopoB импульсов
и т. д.;
4) в изм
рительной технике: для создания эталонов
мкости, для получения переменной емкости (маrазины
емкости и переменные конденсаторы), для создания спе
.
· В. Т. Р е н н е. .Современное конденсаторостроеllие". -Эл-во, 1946._
.н. 8, стр. 19.
.
1
К.IIассификация конде..сатОРО8
11
llИ8ЛЬНЫХ измерительных приборов на конденсаторном
.принципе и т. д."
В технике сильных токов и ВЫСОКИХ напряжений конден-
саторы при..еняют для следующих целей [3]: .
1) для улучшения I\оэфициента мощностн промышленных
установок (статические или шунтовые конденсаторы);
2) для реrулирования напряжения на распределительных
линиях путем последовательноrо включения к\}нденсаторов .
u линию (сериесные коиде"нсаторы);.
3) для eMKoCТHoro отбора энерrии ОТ линии передачи
JJрИ помощи KOHAeHcaTopHoro делителя напряжения;
4) для защиты от перенапряжений;
5) для применения в схе..ах импульсных reHepaTopoB
BblcoKoro иапряжения; .
6) для KpaTKoopeMeHHoro получения большой силы тока
IIрИ испытании электротехнической аппаратуры (выключа-
тели н т. д.) И для целей электросварки;
7) для устранения радиопомех, · создаваемых электриче-
скими машниамн и аllпаратами н подвижным составом
электрифицированноrо транспорта (защитные конценсаторы);
8) для пуска ОДJlофазных электродвиrателей (стартерные
конденсаторы).
В неЭJlектротехнических областях техники конденсаторы
применяют для следующих основных целей:
1) в медицинской технике
в рентrеновской аппаратуре.
в устройства:я: электротерапии и т. Д.;
2) в автотракторной технике
в схемах зажиrания для
искроrашения в контактах;
3) в специальной военной технике: в средствах подрыва,
в специальных типах боеприпасов и т. д. [8].
Разнообразие областей применения конденсаторов об-
условливает большое разнообразие типов конденсаторов,
изrотовляемых современной промышленностью.
Поэтому наряду с ..иниатIOРНЫМИ конденсаторами для
радиопрнемной аппаратуры, имеющими вес в несколько
rpaM..oB и размеры поридка нескольких миллиметров, можно
IIстретить rро"оздкие КОНденсаторы, рассчитаНные на He
посредственное подключение к линии BblcOKoro напряжения
и имеющие высоту больше человеческоrо роста при весе
порядка 1 тонны,
4. Классификацня кондеисаторов
Свойства, конструкция и область применения всякоrо
конденсатора в максимальной степени определяются
диэлектриком, разделяющнм ero обкладкн. Поэтому КЩlден-
... Р. в u t I е r, С. С о n с о r d 18, .Analysls 01 scrles cap8cltor 8ppllc8110n
probIem., EI. Englneerlng, 19;;7, N, 8, р. 975.
12
Оt5щие свойства конденсаторов
сзторы удобнее Bcero классифицировать по роду днэлек-
три ка. В соответствии с этим МОЖНО привести следующую
схему классификации конденсаторов:
J. Конденсаторы с rазообразным дизпектрико" .
1. Воздушиые конденсаторы с атмосферным давлением.
2. Конденсаторы, наполненные сжатым rазом,
3. Вакуумные кондеысаторы.
11. Конденсаторы с жндкнм дизпектриком
4. Маслонаполненные конденсаторы.
111. Конденсаторы с твердым неорrаническнм днзпектрико"
5. Стеклянные конденсаторы.
6, Кварцевые конденсаторы.
7. Слюдяные конденсаторы.
8. Серные конденсаторы.
9. Керамические конденсаторы: а) фарфоровые, б) высо-
кочастотные, из специапьной керамики.
IV. Конденсаторы с твердым OpraHH'IeCKHM дизпектриком
10. Бумажные конденсаторы: з) с твердой пропиткоА,
б) с полужидкой пропиткой, в) с жидкой пропиткой.
11. Конденсаторы с диэлектриком из искусственных
орrанических пленок: а) целпоновые, б) стирофлексные,
в) лектрофнльмовые.
V. Конденсаторы с тверды.. дизпектриком, работающнм
8 контакте с з
ектропитом
12. Электролитические конденсаторы: а) Жидкостные
(мокрые), б) сухие.
.
r ЛАВА I
ОБЩИЕ СВОЙСТВА КОНДЕНСАТОРОВ
5. Емкость
Основное своАство конпенсатора
ero емкость, т. е.
способность накаплнвать на обкладках электрическиА заряд,
характеризуется отношением заряда Q к ве.'1ичине напря-
жения и, приложенноrо к обкладкам:
C==
Q
и .
(1)
.
.
Еякосmъ
13
ВыраЖ8Я Q в кулонах и U в вольтах, получа&м С
в фsрадах (F). Фарада слишком крупная еднница, а потому
обычио пользуются меньшей единиц.ей
wикрофарадой (p.F).
1 fJoF == 1. IO
F
..ли еще меньшей единицей
микромикрофарадой (fJop.F)
6 12
1 p'!1F == 1,10 p,F == 1,1O
F.
В заrраничной практике микромикрофараду часто назы-
вают пикофарадой (PF)
1 pF == 1 fJoJLF.
Иноrllа применяется также единица емкости, называемая
нанофарадой (nF)
1 nF===I000 pF==1.10---3fJoF==I.IO
9 F.
В ряде случаев пользуются абсолютной электростати-
ческой единнцей емкости
сантиметром (ст). Емкостью
в 1 ст обладает металпический шар. имеющий раднус,
равный 1 сантиметру и бесконечно удаленный от охваты-
вающей ero проводящей шаровой поверхности. Эта еди-
ница емкости близка к микромикрофараде:
1 ст === 1,11 fЧJ-F; 1 fJofJo F == 0,9 ст.
Емкость современных конденсаторов обычно лежит
в пределах от нескольких fJofJoF до нескольких тысяч fJoF.
Емкость всякоrо конденсатора зависит от ero reoMeT
рических размеров (площади обкладок н расстояния между
ними) и от рода диэлектрика, разделяющеrо обкладки (от
величины диэлектрической проницаемости).
В п
остеАшем случае (ппоский конденсатор с двумя об
кладками) емкость конденсатора выражается общеизвестной
формулой:
C==
4п d '
(2)
rAe
Е
диэлектрическая проницаемость диэпектрнка,
S
площадь обкладок в ст 2 ,
d
толщина диэлектрика (расстояние между обклад-
ками) в ст.
Если плоский конденсатор собран из п- обкладок, соеди-
ненных через одну параллельно, то ero емкость - будет
равна:
с == Е S (п
1) .
.jr.d
(3)
14
.
Общие свойст.а KOHiJlHcamopOB
Наряду с плоским конденсатором иноrда применяют
цилиндрический, представляющий собой два коаксиапьных
проводящих цилиндра, разделенных диэлектриком. Емкость
TaKoro конденсатора равна:
с== е' == o,217
(4)
210!iL Ig lo
R! R!
rAe
1
длина цилиндров вет,
Rl
радиус наружноrо цилиндра (наружной обкладкн)
в ст,
R,
радиус BHYTpeHHero цилиидра (внутренней обкладки)
в ст.
При подсчетах по формулам (2
4) значение емкости по-
JJучается в абсолютных электростатических единицах
сантиметрах.
Конденсаторы часто применяют в виде rрупп, COCTaB
пенных из параллельно или последовательно соединенных
единиц. При параллельном соединении общая емкость
rруппы равна сумме емкостей отдельных единиц:
С Ж ==С 1 +с 2 +с а +,..с п .
(5)
При последовательном соединении величина обратная
общей емкости rруппы равна сумме обратных величин ем-
костей отдельных единиц:
...!... ==
+...!...+...!... +.. ,..!...
С ж С. С! Са Сп '
При последовательном соединении п конденсаторов оди-
наковой емкости общая емкость rруппы будет в п раз
меньше емкости каждоrо конденсатора. входящеrо в rpynny.
При сложном последовательно
параллельном соединении
кон.денсаторов общую емкость находят, при меняя формулы
(5
6) к отделыIмм участкам схемы и постепенно упрощая
последнюю.
(6)
t 6. Поляризаuия диэлектриков
Влняние рода диэлектрика на величину емкости конден-
сатора обусловлено. различной интенсивностью явления
поляризации в различных диэлектриках. Поляризация ди-
электрика объясняется тем, что при создании электриче- .
CKoro поля в диэлектрике в последнем происходит смеще-
ние электрических зарядов по напрамению к металличе-
ским обкладкам, наложенным на диэлектрик для создания
попя.
.
Поляризация д.иэлектрикоtl
15
в ('оотnетствии с хара!<тером смещающихся в диэпектри!<е
:lIIIНЩIIII различают три основных типа поляризации:
1) :iлсктронную, обусловленную смещением эле!<тронов
.1 атомах диэпектрика в сторону попожительно заряжеиной
о(,кпIIДI(И.
2) Дипопьиую, обусловпенную поворотом дипопьных
МClлt'кул. (Дипольная молекула обладает электрической не-
i'lIммстрией: в одной части ее преобладает положитепьный
;IЩШД, в друrой
отрицатепьный. Это создает эпектриче-
СКIIЙ момент, вызывающий поворот мопекупы ПрИ воздей-
<СТDIIИ электрическоrо попя.)
З) Ионную, обусловпенную смещеннем связанных ионов,
lЩСllоложенных в узлах кристаплической решетки иекото-
lшх диэлектри!<ов ипи полусвободных ионов, спабо связан-
II'oIX адсорбционными силами.
Электронная попя.ризация присуща всем диэлектрикам.
Друrие виды поляризации MorYT накладываться на элек-
.I'рОllНУЮ поляризацию, если в диэлектрике присутствуют
ДIIпольные мопекулы или ионы.
При электронной поляризации или поляризации, . об у-
('ловленной ионами, связанными в кристаллической решетке,
смещение зарядов в диэле!<трике имеет полностью обрати-
мый характер и происходит MrHoBeHHo. При друrих типах
IJOпяризации это явлени
ие полностью обратимо: после
удаления напряжеиия и разряда обкладок не все заряды
возвращаются в исходное положение, или, во всяком слу-
чае, дпя этоrо требуется известный промежуток времени.
Для !<онденсатора, изrотовленноrо из диэлектрика с таким
типом поляризацци, характерно появлеиие ..остаточноrо за
ряда", накаппивающеrося на обкладках после Toro, ка!<
наJJряж
ние с них снято и они разряжены кратковремен-
ным замыканием накорот!<о.
Способность диэпектрика поляризоваться в эпектриче-
ском поле характеризуется ero диэпектрической проницае
мостью Е, представпяющей собой отношение величины
электрическоrо смещения D к напряженности электриче-
cKoro поля Е,
D
E
4r. Е .
(7)
Чем сильнее попяризуется диэлектрик, тем больше бу-
дет емкость изrотовленноrо из Hero !<онденсатора, так К8К
смещающиеся в диэлектри!<е заряды связывают часть за-
рядов на IJбкладках и позволяют увеличить общий заряд
конденсатора при иеизм
нных ero rеометрических разме-
рах н одном и том же значении приложенноrо к обкпадкам
напряжения.
16
О(jщи
с.оист.а "онденсаторо.
I 7. Зависимость емкости от температуры и влажности
Изменени
емкости коиденсаторов при воздействии раз-
"ичных внешних факторов в зиачительиой степени olJpe-
деляется изменениями диэлектрической проницаемости ди-
электрика, созданными воздействием этих факторов. Харак-
тер заВIIСИМОСТИ емкости от температуры обычио обуслов-
..ен характером кривой а == f (t), присущиw диэлектрику,
разделяющему обкладки конденсатора.
Диэлектрнк с электронной поляризацией снижает 8 при
повышении температуры за счет уменьшения плотности
CocI/101lНUII вещества (фиr. 2); резкое из-
е Т8ер7/06 1 JНu.i1Iюt1 I
мененне плотности при изме-
I : неиии arperaTHoro состоя-
1 IIИЯ вещества сопровождае"тся
I , б
и скачкоо разным изменением 5.
1 Диэлектрик с дипольной по-
ляризацией при расплавлении
увеличивает а, так как в боль-
шинстве случаев при твер-
дом состоянии вещества ди
польные молекулы не MorYT
поворачиваться, и только рез-
кое снижение вязкости, после
перехода вещества в жидкое
состояние, дает им возмож-
ность прииять участие в про-
цессе поляризации. ".
В области жидкоrо состояния дипольные диэлектрики
уменьшают а при повышении температуры, так как усили-
вающееся тепповое движение молекул затрудняет их пра
В8ЛЬНУЮ ориентацию в электрическом поле. При переходе
в rазообразное состояние, вследствие резкоrо снижения
плотности, а падает до значеиия близкоrо к единице.
Некоторые Аиэлектрики обладают дипольной поляриза
П,ией и в твердом состоянии. Поляризация таких диэлек-
триков часто обусловлена поворотом отдельных полярных
частей молекулы по отношению ко всей молекуле в целом,
остаюшейся неподвижной. К веществам TaKoro типа отно-
сятся, например, клетчатка и rаловакс.
Твердые диэлектрики, обладающие ионной поляриза-
пией, обычно увеличивают 6 при повышении температуры,
но в отдельных случаях может наблюдаться и снижение 5.
В самое последнее время был открыт новый особый
тип ионной поляризации в одном из керамических мате-
риалов, для KOToporo характерны исключительно ВЫСОJ<ие
эн
чеllИЯ, превышающие 1000. Для зтоrо материала наблю-
"ilется весьма резкая зави<;имость Е от температуры, а в не-
1
t"ил
!
Фиr. 2. ЗаВНСJIМОСТЬ J1и,лектрн-
'IecKoA проннцаемости от темпе-
ратуры
.
_R'.IIе"три" с 9J1ектрониоА "ОJlIlРИЗ8-
еА;Ъ
AR9.11е8трИ8 с _М"О.llьиоl "0.1111-
РlU8цкеll
IUI
Конденсатор 8 цепи постоянноzо тока. Заряд 17
KI....OpbIX условиях
и от величины напряженности электри-
'H'Clluru пuля [8а),
Зависимuсть емкости конденсатора от температуры
может быть также обусловлена осо
енностями ero кон-
СТРУIЩИИ н изменениями ero размеров при наrревании.
РUСlllирение обкладuк приводит к увеличению емкости,
п увеличение толщины диэлектрика
к уменьшению емко-
(
ти.
Температурную зависимость .емкости конденсаторов ха-
l>aJ<теризуют величииой температурноrо коэфициента ем-
КОСТИ:
8.
а ===
,
C )
. 100 (OJo/grad),
t С) (12
1)
rде .
С.
емкость при комнатной температуре t. (обычно
+ 15. . ,25 С С);
С 2
емкость при повышенноlI температуре t 2 (обычн о
при верхнем пределе рабuчей температуры конденсатора).
Вода имеет высокое значение диэлектрической прони-
I
UСМОСТИ, порядка 80, заметно превышающее значение Е
диэлектриков, обычно применяемых в конденсаторострое-
IIИИ.
Поэтому. если диэдектрик rиrроскопичен, то при Воз-
действии влажности окружающей среды емкость конденса-
тора заметно увеличивается. Такой же результат, но в более
СJlабой степени, наблюдается при осаждении влаrи на по
верхнасти неrиrроскuпичноrо диэлектрика. Поэтuму для
обеспечения стаби..1ЬНОСТИ еМК!JСТИ в условиях переменной
плажности следует принимать специальные меры для за-
щиты к.онденсатора от .проникновения внутрь Hero влаrи.
(7а)
8. Конденсатор в цепи ПОСТОRнноrо тока.
Заряд конденсатора
При включении напряжения U на выводы конденсатора
емкостыо С, между оБК..1адками сu:щается электрическое
поле и в диэлектрике происходит смещение зарядов. Одно-
временно по проводникам, соединяющим обкладки с зажи
мами источника элеl\троэнерrии. проходит электронный
,"ок, равный току смещения в .диэлектрике (зарядный ток
кондеНСJtтора). При Этом конденсатор I!риобретает запас
электроэнерrии, равный:
elJ2
А ===
(8)
2 ·
rде А выражено в эрrах или Ws, C
B F и' и
в V.
2 PeI8Ie 5682
18
Общие свойства конденсаторов
в момент nключения напряжения происходит бросок
тока. величина KOToporo равна:
, ==.!!.... (9)
о r'
rAe 'о
начальное зиачение силы тока в А. и r
сопро-
тивление зарядной цепи в Q (обкладки, соединительные про-
пода и внутреннее сопротивление источника энерrии).
Далее сила тока постепенно спадает, стремясь к нулю,
соrласно уравнению:
'1:
i == io е..
,С ,
(10)
rде ,:
время в секундах и еп
основание натуральных
лоrарифмов.
В то же время напряжение на зажимах конденсатора
и е возрастает. асимптотически приближаясь к величине
напряжения на зажимах источника электроэнерrии (фиr. 3).
и е == U (1
е п
,
) ,
(11)
Если, кроме сопротивления r, в зарядной цепи имеетсч
также индуктивность L. то характер кривых i ==! (с) и и е ==
== !(т.) будет определяться соотношением параметров заряд-
ной цепи: С, r и L. При соблюдении условия:
r'.P 2 Л, (12)
(rAe r
в Q, С
в F и L
в Н) изменеиия тока и напря-
жения носят апериодический характер. Кривая и е ==! ('с)
имеет тот же характер, как и при отсутствии индуктив-
ности (фиr. 3); кривая i ==! (т.) начинается от нуля, прохо-
дит через максимум, а затем спадает, асимптотически при
ближаясь к нулю. Максимум сиды тока достиrается через
2L
промежуток времени: 'Со ==
(r;J:e ':0
В секундах при
r
r
в Q и /;
в Н).
Если условие (12) не соблюдено, то изменение и е И i
имеют периодический характер (фИl'. 4) и определяются
уравнениями:
. и
tI'I:
t ==
. е '51п (О1'С'
w.L 11
(13)
и е == U
и
tI'I:.
. е.. . SIП (Ыl': + 'Pt),
Q)I 11 LC
(14)
--
Сопротивление изоляции конденсаторо в
.' IIf'
r
11==
.
"2L'
W 1 == v
19
i. r"!
LC 4L2
и <?.... а rctg..!! .
а
М:II<симальная величина напряжения на зажимах кон-
J\1"'CilTopa и(: может достиrать значення 2и. Для предот-
m8X
"IНlщеIlИЯ опасных перенапряжениА при включении кондеll.
''с i
1 t
t
I
-
1
I
l/
...............r
Фllr. 3. Заряд конденсатора
11 I(СПИ ПОСТClянноrо тока,
IIC СОАерн.:аще" нндуктив-
ности
ис L
j t
11
I
и
1
Фнr. 4. Заряд КОНJlенсатора в це-
пи ПОСТОЯНRОro тока, содержащей
нндуктнвность (пернодическиА
процесс)
I'IITOPOB В цепь, содержащую индуктивность, следует уве-
JlII'IИТЬ r с такнм расчетом, чтобы было .соблюдено ус;lO
IIIIC (12) [9].
9. Сопротивление изоляции конденсаторов
При заряде реальноrо конденсатора сила тока с тече-
IIИ('М времени спадает не до нуля, а до HeKoToporo конеч-
1101"1) значения
тока утечки i ym ' Поделив иаflряжение и,
"'щ"еденное к конденсатору, на ве.'1ИЧИНУ тока утечки, на-
'Ш}tIlМ сопротивление изоляции конденсатора, т. е. вели
IIIII'y сопротивления, оказываемоrо конденсатором прохож-
ЛС'IIIIIO ПОСТОЯНllоrо тока:
...l!........
R
. ,
'ут
(15)
1"((' R
B MQ, если и
B v и i)lm
B ...А.
Сопротивление изоляции доброкачественных KOHдeHca
1'оров весьма велико, а потому ero выражают не в омах,
11 н MerOMax (MQ) или в те раомах (TQ).
lMQ==I.lO'Q; 1 TQ==1.tO'MQ==1.10 12 Q.
20
ОБЩllе С80йст 8а конденсатОрО8
Сопротивление изоляции завнсит от удельноrо объем
Horo сопротивпения диэлектрика Pv, от площади обкпадок
S и от толщины диэлектрика d:
d
6
R == Р" . S . 10 , (16)
rn.e R
B MQ, Pv
в Q. сm, d
B сm и S
в сm 2 .
Дпя оценки качества конденсаторов часто применяют
вепичину произведения из сопротивления изоляции на ем-
кость, называемую приведенным сопротивлением изоляции
или постоянной времени конденсатора:
12
1(
RC
0.884. 10 Pv e , (17)
rAe 1(
в MQ. p.F и Pv
B Q.cm.
Эrа величина не зависит от размеров конденсатора
и определяется только качеством ДИЭ.1ектрика. Для кон-
денсаторов малой емкости она не явпяется характерной,
так как в них ток утечки через толщу диэлектрика мал
по сравнению с поверхностными токами утечки по закраи-
нам конденсатора и по изопяции выводов,
При заряде реальноrо конденсатора снла тока обычно
спадает со временем значительно медленнее, чем это сле
дует из уравнения (10), полученноrо для идеальноrо кон-
денсатора. Это объясняется тем, что в реальном конден-
саторе, наряду с нормальным зарядным током i H . суще-
ствует аномальный зарядный ток (ток абсорбции) i a , обуслов-
ленный относительно медленным перемещением зарядов
в толще диэлектрика (дипольная и ионная поляризации).
Поэтому .!I.ля полноrо зарядноrо тока реальноrо конденса-
тора можно иаписать уравнение [IOJ:
..
iJ:== ;H+ia+i)'m
e"rt +f('t)+k. (18)
Измерение сопроrивления изоляции конденсаторов обычно
производят при таких значениях. времени, которые недо-
статочны для Toro, чтобы ток, протекающий через кон-
денсатор, достиr установившеrося
начения i)'m
k, не за
висящеrо от времени. Поэтому сопротивпени
изоляции,
вычисленное делением напряжения на измеренную силу
тока, резко зависит от времени (фиr, 5).
При повышении Н'Iпряжения сопроrивление изоляции
конденсаторов умеНЬШdется и замедляется ero возраста-
ние со временем; воз астание может даже замениться сни-
жением
(фиr. 5). Эrо оБЪflсняется тем, что при понышенном
напряжении часть адсорбционно связаНttыХ ионов перехо-
дит в свободное состояние, увеличивая постоянную во вре-
COпpOтUIJAeHrze иЗО.Аяции конденсаторОIJ
21
Мt'llИ состаПЛSJЮЩУЮ тока i ym за \. чет составляющей, зави
С'ЮltеR от премени ia. Кроме Toro, может оказывать впия-
IIIH.' ТnКЖt
Iшrрев "слабых мест" диэлектрика током утечки.
IIШIlolШt'lIне температуры вызывает усиление диссоциа-
ШIИ МОЛСI<УJl и увеличивает количество свободных ИОН08
" Л IlIiЛt'КТJшке, обусловливающих сквозную проводимость
'11'1'1'3 TUJllltY диэлектрика, Это приводит к росту тока
Y1"\"IКlI, т. е. к снижению сопротивления изоляции. Зави-
AlUI'r.-
20<С
. .tJOQ(}
/iJOOO
о
s 10 '
2Q 2s 311
...........ВрUlН, "'Шf!/ЛI61
C)'Hr. 5. Завнснмость сопротив-
J!I"IIIIЯ ИЭОЛЯЦlIН 6умажноrо
конденсатора от времени при
1':t:ШЫХ напряжеНIIЯХ (6YMara
'lx7,..; вакуумная сушО(а; про-
Ilитка rаловаксом) (Ренне)
100lXI
с;:
l00Q
g
1100
: 10
i
, 1
0.1
9. .
0.01 О 10 20 30 +tJ 50 60
Bpe""H, cyтltи
Фнr. 6. Завнсимост" СОllрОТltвле-
ння нэоляции бvмажноrо конден-
сатора 01 времени пребывання "рн
относитеnьноА вnажностн окру-
жающеrо воэд)'ха 950/0 (пропитка
парафнком; защиты от вnажности
нет) (Реи не)
иТ:
\
........
........ -...
CllMOCTb лоrарифма сопротивления нзоляции конденсатора
от температуры имеет вид падающей прямой линии; эту
"JilВИСИМОСТЬ можно выразить уравнени
м [8]:
('де
IgR,. == IgR"
b(t.,
t 1 ),
(19)
R,
значение сопротивления изоляции при темпера-
I туре t 1 ;
RIo
при t 2 , а ь
ПОСТОЯННЫЙ коэфициент, величина
KOToporo определяется температурным коэфи-
циентом удельноrо сопротивления диэпектрика.
З
ачение коэфициента Ь изменяется, KorAa диэлектрик
изменяет свое arperaTHoe состояние.
Действие влажности вызывает катастрофическое сии-
жение сопротивления изоляции KOHД
HcaTopa (в 104...106 раз),
с'сди влаrа проникает в толщу диэлектрика или осаждается
11.11 ero поверхности, не закрытой обкладками (фиr. б). Это
Общие с.оuст.а конденсаторо.
2
объясняется как тем, что вода является полупроводником
(удельное сопротивление воды менее 106 Q.cm), так и тем.
что наличие воды способствует диссоциации вредных при-
месей в диэлектрике и увеличивает ч
сло свободных ионов.
Позтому, если от конденсатора требуется высокое сопро-
тивление изоляции, необходимо уделять большое внимание
вопросу ero защиты от действия влажности.
10. Разряд кондеисатора
При замыкаиии обкладок заряженноrо конденсатора с ем-
костью С на сопротивление r потенциальная энерrия кон-
денсатора, выражаемая формулой (8), превращается в к"-
нетическую и расхо.ауется на HarpeB сопротивления. Ha
пряжение на зажимах конденсатора uри этом быстро падает
по закону:
..
иC
иe.
,С ,
(20)
rAe и с и и
B V, ':
B секундах, r
B Q и C
B F. Во
время этоrо процесса. называемоrо разрядом конденсатора,
. . и
сила тока сначала MrHoBeHHo ДОСl'иrает значения: lo
"
r де U
напряжение, AQ KOToporo был заряжен КОНден-
сатор, а затем спадает, подчиняясь уравнению (10). MrHo
венный бросок тока при разряде конденсатора на малое
сопротивление используется в технике для KpaTKOBpeMeH
Horo получения больших значений Силы тока.
Зависимость разрядноrо тока от времени выражается
такой же кривой, как и зависимость от времени зарядноrо
тока (фиr. 3), с тем лишь отличием, что значения тока
имеют обратный знак.
Скорость спадания и с и i со временем определяется
величиной rC
постоянной времени разрядной цепи.
При "t
rC имеем: и с
ие--;,1
!!... z 0,37 и.
е п
Таким образом постоянная времени численно Bыpa
жается числом секунд, необхо.1.ИМЫМ для Toro, чтобы на-
пряжение на конденсаторе Уllало до 370/0 от начальноrо
значения.
Если . оставить обкладки заряженноrо конденсатора
разомкнутыми, то с течением времени напряжениЕ' на ero
выводах в.се же будет снижаться за счет явления "само-
раЗр)lда". В данном случае роль внешнеrо сопротивления
иrрает сопротивление изоляции конденсатора R. Скорость
Сllижения напряжения на конденсаторе в процессе само.
.!'
P1!
K OHдe.,ca "!.op
23
разряда определяется постоянной времени конденса-
тора яс:
и с == Ueп
7iC'
При налични в разрядной цепи индуктивности L харак-
тер изменения снлы тока и напряжения со временем будет
зависеть от соотношения парамет-
ров цепи: С, r н L. Если соблюдено и с i
условие (12), то изменения будут t t
апериоднческие. подобные тем,
которые имеют место при заряде
в цепи, содержащей индуктнвность
(
8); если же условие (12) не со-
блюдено, то происходят периодн-
ческне изменения силы тока и иа-
пряжения
затухающие колебания
(фиr. 7). "Затухание", т. е. умень-
шеннр амплитуды колебаний со
временем характернзуется лоrариф-
мическим декрементом затухання d,
который равен натуральному ло-
rарифму отношения двух смежных
амплнтуд силы тока и зависит от
параметров разр
дноА цепи:
.1 == 1"
!n
:::: Тtr" {С
In+ 1 V L '
rAe r
B Q, C
B F и L
B Н.
Частота колебаниЙ при периодическом разряде опре-
деляется формулой:
f
. (
r2
2r. V LC
4L2 .
(21)
Фиr. 7.Р_эряд конденсатора
в цепн, содержащей НН.lУК-
TllBHOCTb
(22)
(23)
Увеличение aKTHBHoro сопротивлення
в частности за
счет потерь энерrии в конденсаторе, увелнчивает декремент
З81)'хання и уменьшает частоту колебаний.
Физическая сущность колебательноrо процесса при
периоднческом разряде заключается в переходе энерrии
CUl
заряженноrо конденсатора
в энерrию маrнитноrо поля
2
Li 2
катушки самоиндукции
и обратно. Колебания посте-
2
пенно затухают за счет поrлощения энерrии актнвным co
противленнем r. Прннцнп получения колебаннй прнменением
контура, составленноrо нз конденсатора и катушки само-
инд} кции,. широко нспользуется в раднотеХНlIке. .
24
Общие свойства конденсаторов
I 11. Конденсатор в цепи nepeMeHHoro тока
При включении коиденсатора в цепь постоянноrо тока
сила тока быстро спадает до очень малой величины: i ym .
Практически можно считать, чrо конденсатор не пропу-
скает постоянноrо тока. В цепи nepeMeHHoro тока в ди
электрике конденсатора происходит переменное сме1Uение
за счет смены процессов заряда и разряда, обусловливаю-
1Uee значительную ве.'JИЧИНУ силы тока через конденсатор.
Последняя определяется величиной реактивноrо сопротив-
ления KOHдeHca
opa:
I 1
Х ==
==
с шС 2тс(С'
(24)
rAe ХС
в Q, f
в Hz н С
в Р.
При высокой частоте реактивное сопротивление кон-
денсаторов даже при малых значениях емкости очень мало,
а потому их необходимо рассчитывать на большую силу
тока, если напряжение, прикладываемое к коиденсатору,
бу дет не слишком мало.
Таким образом конденсатор практически не пропускает
постоянноrо тока. но пропускает переменный ток, причем
оказывает для токов высокой частоты меньшее сопротив-
ление, чем для токов низкой частоты. Это свойство кон-
денсаторов широко используется при изrотовлении элек-
трических фильтров (разделение постоянной и переменной
состаВЛЯI01Uей выпрямленноrо тока, разделение токов разной
частоты) и при борьбе с радиопомехами, создаваемыми
9лектротехничеСI<ИМИ устройствами (в данном случае кон-
денсатор служит шунтом для токов высокой частоты).
Применяя конденсаторы при высоких частотах, необхо-
димо учитывать, что конденсатор имеет активное сопро-
тивление r и некоторую индуктивность L.
Последняя особенно заметна у конденсаторов, иамотан-
ных из тонких лент диэлектрика (бумажные, стирофлекс-
ные).
Для Toro чтобы учесть наличие в конденсаторе r и L,
вместо реактивноrо сопротивления ХС надо пользоваться
полным сопро тивлением конд енсатора:
==Vr"J+'(Xc
X;)2= Y r"J+ C,)
blL)2, (25)
rAe Z и r
в Q, С
в F и L
8 Н.
При увеличении частоты ХС снижается, а Х !
растет;
поэтому завнсимость полноrо сопротивления конденсатора
от частоты имеет U
образный характер (фиr. 8).
Кажущаяся и реактивная Jlощностъ
25
При частотах выш
HeKoToporo критическоrо значения
(,) R (резонансная частота) конденсатор ведет себя уже не
как емкость, а как индуктивность,
В намотанных конденсаторах индуктивность в значи-
тельной степени определяется
иной той части обкладок,
которая заключена между выводными контактами (фиr. 9).
В этой части конденсатора направления токов в обеих
обкладках в каждый момент времени совпадают; маrнит-
ные поля этих токов складываются. и это обусловливает
наличие индуктивности.
В остальных частях конденсатора направления токов
в обкладках противоположны, и их маrнитные поля взаимно
Z
t
. w
Фнr. 8. Зависимость пол-
Horo сопротнвлення кон-
денсатора от частоты
=*r= а)
. 1
· Т
,
6)
Фнr. 9. Схема разверткн
намот aHHoro коидснса-
тора
a
BЫBnAЫ САRИII\"Т'.: L, о:
b
BЫBOAЫ СОВllешео;ы:
O
уничтожаются. Поэтому индуктивность HaMOTaHHOrO кон-
денсатора может быть заметно уменьшена простым сбли-
жением ero выводных контактов [11; 12].
Заметное влияние активноrо сопр
тивления и индуктив-
ности конденсатора на величину ero полноrо сопротивления
обычно наблюдается лишь при частотах не ниже IOU...106Hz.
При меньших частотах для вычисления силы тока, прохо-
дящеrо через конденсатор, можно пользоваться упрощеll
ной формулой:
и и
1==
z
== UwC==2-:=fUС,
z ХС
rде I
B А, и
B V, C
B F и f
B Hz.
12. Кажущаяся и реактивная мощность конденсатора
При использовании конденсаторов в технике сильных
токов приходится встречаться со следующими обозначе
ииями мощности:
кажущаяся мощность Р == UI,
реактивная мощность Р R == UJsiПIi.
(26)
(27)
(28)
2 6
Общие С/JоЛст/Jа конденсаторО/J
Выражая и
в kV и /
в А, получаем PR
в КИЛО-
вольтамперах реаКТИRНЫХ (kVAR). В иностранной техниче-
ской литературе можно иноrда встретить и друrие назва-.
ния единицы реактивной мощности: рекиловатт (Ri<W), ки-
лореватт (kRW), блиндкиловольтампер (BkV А). блиндкило-
ватт (BkW) и килосин (ksin или ks).
Для доброкачественных конденсаторов уrол ,,
BeCb!da
близок к 900, а slnll
близок к единице; поэтому
PR'Z р== U/:::::::-lJIwС, (29)'
rAe P R выражено в VAR, если и
B V, а C
в F.
Для СИJJьноrочных конденсаторов вместо емкости часто
указывают реактивную мощность. В этих случаях емкость
конденсатора можно вычислить по формуле:
P R
С == (ji; . 103, (30)
rAe C
B p.r, PR
B kVAR и и
B kV.
При включении сильноточных конденсаторов в цепь
трехфазноrо тока они разбиваются на три rруппы, соеди-
няемые в звезду или в треуrольник. В обоих случаях для
вычисления суммарной реактивной мощности можно поль
зоваться од
им выражением:
PR==3'1O
3U
U)C, (31)
rAe PR
B
VАR, иc
B kV и C
B .,.r.
в формуле (31) величина и с представляет собой напря
жение, приложенное к выводам конденсатора. При соеди
нении треуrоJlЪНИКОМ и с . равно линейному напр
жению
сети, а при соединении звездой
';3 раз меньше. По
этому, при одном и том же значении емкости С на каждую
фазу, суммарная реактивная мощность трехфазной конден-
саторной батареи при соединении в звезду будет. в 3 раза
меньше, чем при соединении в треуrольник.
Поскольку уrол сдвиrа фаз между током и напряже
нкем в конденсаторе БЛlfЗОJ< к 900, можно считать, что
конденсатор потребляе1" только реактивную мощность.
Это своиство конденсаторов используется для улучше-
ния коэфициента мощности промышленных установок с ин-
дуктивной наrрузкой путем параллельноrо присоединения
конденсаторов к отдельным индуктивным приемни"ам (ин-
ДИI\Идуальная компенсация) или путем ВКJlючения KOHдeH
(:аторной батареи иа шины подстанц.ии (rрупповая компен-
СiЩИSI). Если уrол сдвиrа фаз индуктивноrо приемника
с iJКТlfDlюR мощностью Р А надо уменьшить от значения
ЗаtJrlсиAlость еякости от "йстоты
,21
"1 до значения
2' Т.) необходимая для этоrо реактивная
мощн')сть конденсатора может быть подсчитана по фор
муле:
P R == Pitg
1
tg!fz),
rAe PR
в kVAR и Р А
B kW.
Особенно большое значение имеет применение конден-
саторов для улучшения коэфициента мощности индукцион
ных печей, обладающих очень низким cos
, около 0,1.
Конденсаторы, применяемые . дл)s улучшения коэфициента
мощности ПРОМЫШ1енных установок, часrо называют "ста.
тическими", для Toro чrобы отличить их от применяемых
для той же цели перевозбужденных синхронных электро
двиrателей, называемых "вращающимися конденсаторами..
(32)
t 13. Зависимость емкости от частоты
Применяя кондеисатор в цепи переменноrо тока, осо-
бенно при повышенной часrоте, необходимо имеrь в виду,
что емкость ero может заметно изменяться при повышении
частоты обычно в сторону 'снижения, Основной причиной
уменьшения емкости конденсатора с увеличением частоты
является снижение д.иэлектрической проницаемости ди-
электрика при повышенных частоrах. В общем случае
диэлектрическую ПРОНlщаемость можно "рассматривать как
сумму четырех составляющих, соответствующих основным
типам поляризации, которые Moryr существовать в ди
электрике:
a==e.+ad+e; +а;,
(33)
е.
обусловлена электронной поляризацией, e d
диполь-
ной поляризацией, а;
ионной поляризацией за счет свя
занных ионов и е;'
ионной поляризацией за счет полу-
свободных ионов. Сосrавляющие е. И е;, соответствующие
полностью обратимым, MrHoBeHHo устанавливающимся ти
пам поляризации (
6), не зависяr от частоты (в пределах
до 10....10 8 Hz); составляющие e d И е;, соответствующие не
полностью обраrимым типам поляризации, тре5ующим для
установления известноrо времени, уменьшаюrся с часrотой,
так как при высоких частотах часть зарядов не успевает
смещаться. Составляющая е; резко уменьшается уже при
сравнительно низких частотах, порядка десятков или сотен
rерц. В соответствии с этим будет уменьшаться с часто-
той и общая диэлектрическая ПРОJlицаемость е, а следова-
тельно уменьшится и емкость конденсатора.
Дополнительно
резкое снижение емкости конденсатора
с частотой может быть оt'условлено наличчем в нем no
28
Общие свойства конденсаторов
следовательно включеНRоrо сопротивления
иапример
сопротивления обкладок [13]. В этом случае эффективная
-емкость при частоте (1) может быть подсчитана по формуле:
Се == I +
Q)
Cl ' (34)
rде
С
емкость при низкой частоте в F,
С.
емкость при высокой частоте в F,
r
последовательно включенное сопротивление в g.
Наличие индуктивности L в конденсаторе дает увеличе
иие эффективной емкости с частотой, так как величина
эффективной емкости оценивается по силе тока, потреб
ляемой конденсатором, а последняя будет расти за счет
компенсации реактивноrо eMKocTHoro сопротивления
ин-
дуктивным сопротивлениям [14].
В этом случае эффективная емкость будет равна:
С е == I
LC ' (35)
r де Се И С
в F и L
в Н.
... Зависимость емкости от частоты, обусловленная ин-
дуктивностыо и последовательно включенным активным
сопротивлением, проявляется обычно только при высоких
частотах, превышающих 10&...106 Hz. При иизкой частоте
влияние последоватеЛЬИОI.О сопротивления на величину
емкости МОЖВ9 наблюдать только у электролитических
конденсаторов. у которых это сопроrивлеиие (сопротив-
.пение электролита, включенное последовательно с емкостью
оксидноrо слоя) относительно велико.
14. Потери знерrии в конденсаторе
Всякий реальный конденсатор, включенный в злектри-
чес кую цепь, рассеивает энерrию, т. е. обладает активным
сопротивлением. Эта энерrия является потерянной, так
как расходуется на вредный HarpeB конденсатора или
уходит в окружающую среду. Потери энерrии в конденса-
торе в обще.. случае складываются из следующих COCTaB
ляющих:
1) Потери в диэлектрике конденсатора Рй:
а) от движения ионов (проводимость н поляризация),
б) от вращения дипольRыJt молекул,
в) от ионизации воздушных включений в диэлектрике,
r) от ионизации воздуха у краев обкладок.
Лоте DU энерzuи 8 кондеН l!..а
оре
29.
2) Потери в металлических частях Itонденсатора Р м:
а) от джоулева эфф
кта в обкладках,
б) от джоулева эффекта в контактах и выводах,
"\ от вибрации обкладок.
ПОJllfые потери знерrии в конденсаторе в единицу вре-
мени (активная мощность):
Р А ==P D + Р м , (36)
ДJIЯ уменьшения потерь энерrии в конденсаторе, что
особенно важно ДJIЯ конденсаторов, применяемых при вы-
соких частотах, необходимо проводить СJlедующие основ-
ные мероприятия:
1) Выбирать дизлектрик с малым yrJIOM потерь (
TO
относится как к основному ДИЭJlектрику, раздеJlяющему об
кладки, так и к вспомоrатеЛЫIЫМ: заJIИВОЧНОЙ массе, изоля-
ции выводов, материалу немеrаллических корпусов и т. д.).
2) ТщатеJIЬНО освобождать конденсатор от остатков
воздуха.
3) Уменьшать сопротивление обкладок, выбирая мате-
риал с меньшим удеJIЬНЫМ СОПРОТИВJlением (см. табл. 1)
или увеличивая сечение обк
адок.
Таблица 1
Некоторые С80Аства М8теРИ8nО8, при меняемых 8
монпеНС8торосrроении для изrотовления оБКn8ДОК .
, о ,
са ,
:s: "" с; ос
:111 са ...
... >:I:
.. ... u ...
О Е
== .:ос u
со ::в Co
u С == О
E =
...
'" ос =
Название ...
...... ... ""1
Уу :;;у= со у...... О
ос .... "'3
u °u са
...
.....'" ... "u
& о Е
матерна.lа g:!.. "=: u
O :::s: u roO со
g.
= о i
=8 "'0 с ...
.о... =
'" o
g
..;
: с
... ... С: -&о!> ---:
"'= :I=
О "= cn '-.... . с с ...
...
q... "'-&: ...",
gx
e, ... t>O
>..
...."'... t:: ....
....
Серебро 1,50 0.00400 10.5 960 19,7 0,056 4,20
Медь 1,75 0,00145 8,9 10М3 16,5 0,100 3,93
Золото 2,20 0,00377 19,2 1 tl6З
3,10
АЛЮМННIIА 2,80 0,0\)413 2,7 658 23,8 0,168 2,22
Бронза 5 8,8 900 16,0 0,087
JlaTYHb 6,5 8,6 900 19,0 0,092
Олово 13,1 0.00440 7,4 232 26,7 0,559 0,63
Свннец 20.5 0,00411 11,3 зп 28,5 0,031 0,34
Цннк 6 0.00390 7,1 419 17,1 0,100 1,10
4) СИJIЬИО стяrивать конденсаторные секции во избе-
жание вибрации оБКJlадок.
5) ПраВИJIЬНО рассчитывать сечение контактов и выво-
дов и обеспечивать малое переходное сопроти ВJlение
в месте присоединения выводов к оБКJlадкам.
зn
Общие свойства конденсаторов
При оценке потерь в металлических частях KOHдeHca
тора надо иметь в виду, что сопротивление обкладок
часто может б.ыть значительным. Это вызывается приме-
нением в качестве обкладок тонкой фольrи (толщина
5...1 микрон) ИЛИ ТОНКИХ слоев металла, нанесенных He
посредственно на поверхность диэлектрика хими
ческим
путем, механическим распылением, испарением в вакууме
и т. д. (толщина до 2...3 МИКрОН и меньше). Особеино
велико сопротивленне обкладок в злектролитнчсских кон-
денсаторах, в которых роль одной из обкладок иrрает
электролит, ffмеющий удельное сопротивление 102...10' Q.СIП.
в идеально
конденсаторе активная мощность: Р A
=== U/cos ер == О, так как ер == 900. В реальном конденсаторе
Р А ::/= О и, следовательно, ер::/= 900 или f+l> == 900.
Сп
cr*1
l
I R :
I I
иC
C r
fI
I I I
I 11 I 11 I
,....., С.,...., r ..,
I I
и
15. Yroп потерь конденсатора
и
ис
I U r
Фнr. 10. Последоватс.1ЬЩIЯ схе-
ма, 9квивалентная KOIlAeHca-
тору с потерямн
Фнr. 11. П.аралле.1ьная схема,
9КВIIвалентная конденсатору
с потеРЯМII
Уrол О, дополняющий до 90" уrол сдпиrа между векто--
рами тока и напряжения, в реальном конденсаторе
название "уrла потерь".
Конденсатор с потерями, обладающиЙ активным
ТИВJJением, можно заменить эквива.'Jентной схемой:
.довательноА (фиr. 10) или параллельной (фиr. 11).
Для последовательной схемы:
t
и, I . r С
gQC::
==
== r. ы ,.
и с l;wC, .
носит
сопро-
после-
(31)
Для параллельной схемы:
tllO== /н == U/ R
Ic U.C R
1
Re>C R
(38)
2
A:
й-- тepъ "OHдe H
,!тopa
31
В формулах (37
З8) веЛИЧIIНЫ r и R представляют со-
60Й значения сопротивления, эквивалеllтноrо потерям в кон-
денсаторе, выраженны
в !.!; С, и C R выражены в Р.
СВSIЗЬ между параметрами послед,вательной и парал-
лсльноА схем устанавливается формулами:
С
C r (39)
R 1 + tg20 '
R==r(l+ t
20 )'
(40)
Зная величину tg8 конденсатора, леrко вычислить ак-
rИDНУЮ мощность, потребляемую последним:
Р А == U/COS'f'::: U2«.>Ctg8, (41)
I"Jte PA
B W, и
B v И c
в Р.
Иноrда для оценки качества конденсаторов, вместо ве-
ЛJf'lИlIЫ tgo, применяют коэфициент мощности COS'f, обычно
lIIoIражаемый в процентах. При малых значениях уrла о
I
;; '::: cOS9. При больших значениях 8 надо производить
IIсресчет по триrонометрической формуле:
tg8 == cos, (42)
\,, 1
COS 2 <j1
Реже качество конденсатора оценивается величиной
w
удельных потерь, выражаемых в О/О или в
.
kVAR
Р А 3
PYд==
' (4 )
P R
Поскольку реактивная мощность P R мало отличается от
К2жущейся мощности Р (
13), можно полаrать Руд'::: coscp,
Уrол потерь конденсатора резко увеличиваеТСЯ,если влаrа
I1РОНИКllет в толщу диэлектрика и увеличивает объемную
IJРОВОДИМОСТЬ послед.неrо. Увеличение поверхностной про-
подимости, обусловленное влаrоii, осевшей на поверхности
выводных изоляторов или на свободных закраинах конден-
сатора, также может при водить к заметному увеличению
уrла потерь (фиr. 65). При длительном воздействии влаж
ности может наблюдаться добавочное возрастание tgi}, обус-
лонленное коррозией в контактах, увеличивающей nepexoд
ное сопротивление.
Повышение температуры в конечном счете BcerAa дает
увеличение tg8 кондеисатора, обусловленное возрастанием
проводимости диэлектрика. Вместе с .,ем в известном ин-
тервале температур иноrдз может наблюдаться максимум
32
Общие С80йст8а конде"сатОРО8
tg8, обусловленный наличием в диэлектрике ДИПОJlЬНЫХ мо-
лекул.
При повышении частоты составляющая уrла потерь кои
o.OOO//OHZ /OItHZ
!
Фиr. 12. 3авнснмость уrла потерь СЛЮДЯНЫХ конденсаторов от
частоты (Сннклер)
lI.енсатора, обусловленная потерями в диэлектрике, YMeHЬ
шается, так как уrол потерь диэлектриков падает с частотой.
(В известном интервале ча-
стот может набjJюдаться ди
польный максимум tgo.)
В то же время составляю-
щая, обусловленная потерями
в металлических частях, уве-
лнчивается с частотой. В ре-
зультате зависимость tg8 кон-
денсатора от частоты в общем
виде должна иметь U-образ-
ную форму (фиr. 12).
При наличии в конденса-
торе остатков воздуха повыше-
ние напряжения, начиная с не-
KOToporo критическоrо значе
ния и о (ионизирующее напря
жение ,"ли напряжение "ко-
роны"), вызывает резкое воз-
растание yr ла потерь конден-
сатора, обусловленное иони
эацией воздушных включений
в диэлектрике или ионизацией воздуха у краев обкладок
(фиr. 13),
(g8
0.010
I
I
)
100 200 300
OO 5
0.008
0.006
o.oo
0002
о
'о
НапрRжеlfие, V{50Hz)
Фиr. 13. Зависнмость уrла потерь
бумажноrо KOHJl.eHCaTOpa от напря-
жения (бумаrа 2Xll ,..; ПрОПJlтка
парафнном) (Ренне)
16. Заряд конденсатора переменным напряжением
При включении конденсатора в цепь nepeMeHHoro тока,
даже при отсутствии индуктивности, процесс заряда про-
текает Зl18чительно сложнее, чем при постоянном токе.
Измеllения Ilаllряжения на зажимах конденсатора и изме-
Заряа "OHд
Hcaтopa mpeAleHHblJl напряженut!Al
33
невия СИЛЫ тока в этом случае обусловлены наложеиисм
Apyr на Apyra двух процессов: неустановившеrося режима,
исчезающеrо вскоре после включения конденсатора в цепь,
и устаиовившеrося режима, сохраияющеruся до выключе
lJИЯ кондеисатора из цепи (фиr. 14).
,
t
\
\
\
с
\
I\b ,,'
! ...."
I То
Фtlr. 14. Крнвая тока при заряде коиденса10ра
переменным напряжением в цепн, не нмеющеli
нндуктивиостн.
Q
lIl'упановивmиllСА рl'жим; Ь
уст.иовивmиАсв режим;
t'
реЭУJlЬТИРУЮШ.В крив.в ток.
Наибольшее значение си.пы тока, в зависимости от мо-
меита включения, 't o может достиrать величины:
. J==!!.....,
r
rде U
эффективное значение иапряжения сети в V и r
активное сопротивление зарядной цепи в g.
Наибольшее значение напряжения на зажнмах коиден
са тора при наличии в цепи индуктивности может достиrать
двойноrо амплитудноrо значения напряжеиия сети. Это
необходимо учитывать при выборе конденсатора для при-
менения в цепи перемеиноrо ток!. Так при эффективном
значеиии напряжения сети, равном 220 V, максимальное
значеиие иапряжения на конденсаторе при ero включеиии
может достиrнуть величины:
2и ==2 ,
'2. 220 == 620 V.
так V
Для умсиьшения толчка тока и ослабления перенапря-
ження при включении сильноточные конденсаторы большой
мощности иноrда снабжают пусковыми реостатами [34]. На-
ряду с этим конденсаторы с высоким рабочим напряже-
иием снабжают параллельно приключаемыми разрядными
сопротивлениями, так К8К при отсутствии этих сопротив-
лений, после разряда коиденсатора кратковременным замы-
каиием ero обкладок накоротко, на них с течением вре-
мени может появиться остаточный заряд, опасный для
оБСЛУЖИВ8ющеrо персонала [152].
3 рение 5682
34
Общие саоистаа конденсатороа
Кривая иапряжения в сети переменноrо тока считается
синусоидальной, если ни одна из ее ординат не отличается
от соответствующей ординаты чистой синусоиды более,
чем на ЬO
амплитудноrо значения последней.
Фактически кривая напряжения может и более заметно
отличаться от чистой синусоиды. Такую кривую можно
представить как сумму синусоидальных КРИВЫХ (высших
rармоник), имеющих различную частоту.
U===r.(Uт)n' siп(п(а)'t+
п), (44)
rAe Pп
уrол, определяющий положение вектора и тn ,
Эффективное значение силы тока для пО' rармоники:
lп ===
ип === и тп (44а)
zп V2' V r 2 +( пQlL
п
c Y
тде lп
B А, итп
B V, r
в Q, L
B Н И C
B Р.
Суммарное значени
с илы тока будет равно : ..
1== V 1: + I
+ J
+. . . J
, (44б)
(Четные rармоники отсутствуют вследствие симметрии крн-
вой напряжения.)
Лри наличии емкости сила тока высших rармоник YBe
личивается, так как уменьшается ПfJлное сопротивление,
оказыва
мое сетью этим rармоникам (см. ф-лу 44а).
Лозrому, если кр'ивая напряжения сильно несинусои-
дальна, то ВКЛЮ,,,ение конденсаторов для улучшения COS'P
может даlЬ обратное действие, т. е. не уменьшить, а уве-
личить реактивный ток [15).
Для caMoro конденсатора высшие rармоники опасны
тем, что увеличивают потери как в обкладках за счет
увеличения cYMMapHoro тока, так и в дизлектрике sa счет
наложения повышенной частоты.
17. Электрическая прочность конденсатора
Электрическая прочность конденсатора, т. е. ero спо-
собность выдерживать, не проБИВоЯСh, приложенное к ero
выводам напряжение, зависит прсжде Bcero от толщины
и от качества диэлектрика, разделwющ,-rо ero обкладки.
Кроме Toro она может зависеть от особенностей кон-
струкции: площади обкладок, УСJlОВИЙ Тt'плош'редачи И т. д.
Для оценки электрической прочности применяют сле-
дуюшие значения напряжения:
ира6
рабочее напряжение, при котором K08.'leHCaTop мо-
жет надежно работать Длительный промежуток вре.
\
ЗАе"тРU'lес"ая про."ос",ъ "онденсатора
35
мени (обычно rарантируется срок службы не менее
10000 часов при непрерывной работе).
U ge
испытательное напряжение, которое конденсатор
должен выдерживать, не пробиваясь, в течение опре-
деленноrо небольшоrо промежутка времени (обычно
1 минута, иноrда 5 секунд).
ипP06
пробивное напряжение, которое выводит K
HдeHca-
тор из строя при быстром испытании (обычно прн
определении пробивноrо напряжения конденсатор
доводится до пробоя в течение нескольких ceKYHД
Конденсаторы с орrаническим диэлект!'>иком резко сни
жают электрическую прочность при длительном действии
напряжения (явление ..старения"). Для таких конденсаторов
ира6 берут в несколько раз ниже и про6 , а и ис
В несколько
е.
з выше и ра6 , Для конденсаторов с твердым неорrани-
чески м или с rазообразным диэлектриком значення и ра6 , иае
и ипPo6
сближаются.
Если в конденсаторе Uпp
может иметь место T
- V
повой пробой, то большое 2000
значение приобретает от-
вод тепла. I-'ациональная 1500
конструкция, обеспечи-
вающая хорошую т
пло
1000
отдачу, позволяет в этом
случае заметно повысить 500
рабочее напряжение кон-
денсатора. Величина пло-
щади обкладок имеет
большое значение для
низковольтных конденса-
торов, в которых слой
диэлектрика тонок и со-
держит значительное KO
пичеСТRО ..слабых мест..
Увеличение плошади обкладок в таких конденсаторах
приводит к увеличению кuличества слабых мест между
обкладками, увеличивает вероятность пробоя н снижает
и про6 сфиr. 15). 1I0ЭТОМУ конденсаторы большой емкости
выrоднее изrотовлять путем параллельноrо соединения сек-
ций меньшей емкuсти, с меньшей площадью обкладок. Для
повышения электрической прочности низковольтных' кон-
денсаторон при :еняют диэлектрик, составпенный из несколь-
ких ТUНl<их слоен.
В этом ..'лучае за счt'т несовпадения слабых мест в раз-
ных СЛОilХ плииние слабых мест резко ослабляется.
\
",
о
OO 800 /200 /600 2ОО0ст '
.......... Площадь 05/(лаiJоk
Фнr. 15. Зависимость пробнвноrо напря-
жения бумажноrо конденсатора от пло.
щади обкладок (бумаrа 2х8,..; Ilропитка
rмоваисом) (Реине)
3б Конденсаторы с zазоо6ра3НЫJl u жидКUJl диЭАектрUКОAl
Пробой конденсатора может пронзойти не только через
толщу диэлектрика, но и по поверхности закраин (.пере-
,крытие"). Поэтому надо правильно выбирать расстояние от
края оБКJJадки до края диэлектрика (ширину закраин),
особенно в случае кондеисаторов BblcoKoro напряжения,
применяемых в цепи постоянноrо тока. Для конденсаторов
переменноrо тока опасность ..перекрытия" предотвращается
путем сборки конденсатора из нужноrо числа последова
тельно соединяемых секций (при переменном токе напря
жение распределяется между секциями в соответствии
с их емкостями; леrкость ПО.'Jучения нужной точности
емкости отдельных секций позволяет добиться хорошей
однородности распределения напряжения между ними).
Электрическая ПрОЧtlОСТЬ конденсаторов обычно сни-
жается при повышении температуры окружающей среды,
так как, с одной стороны, при этом ухудшается отвод
тепла от конденсатора, а с друrой
усиливается тепловы-
деление в нем за счет возрастания потерь с температурой.
Такж
опасно повышение частоты, приводящее к уве-
личению потерь в обкладках и диэлектрике конденсатора,
а также к усилению интенсивности ионизации воздушных
включений. В соответствии с этим при повышении темпе-
ратуры окружающей среды сверх нормированноrо значения
или при переходе на повышенную частоту рабочее напря-
жение конденсатора должно быть снижено.
Качество диэпектрика сильно зависит от технолоrии
изrотовления конденсатора (в случае бумажных конденса-
торов от процессов сушки и пропитки, в случае керами-
ческих
от п роцесса обжиrа, в случае 9лектролитиков
от процесса формовки анодов и т. д.); поэтому для полу-
чения высокой и однородной электрической прочности не-
обходимо уделять большое внимание разработке правиль-
иоrо теХНО.l0rическоrо процесса и cTporo вести этот про-
цесс по разработанным инструкциям, не допуская отклонений.
Такое же значение имеет тщательно поставленный конт-
роль качества сырых материалов, применяемых в производ
CTB
конденсаторов.
r лава 11
КОНДЕНСАТОРЫ С rА300БРА3НЫМ И ЖИДКИМ
ДИЭЛЕКТРИКОМ
18. Общая характеристика коиденсаторов
с rазообразным диэлектриком
Основным недостатком конденсаторов дапноrо типа
Я8ляется иизкое значение их удельной емкости на единицу
объема. Этим обусловливаются большой rабарит и большой
Обща" характеоистика
37
вес конденсаторов прн сколько-ннбудь значительной вели-
чине их номинальной емкости и при повышенных рабочих
напряжениях. Этот недостаток обусловлен ма.10А величит
ной диэлектрической проницаемости всякоrо rаза (6 z 1)
и низкой ero электрической прочностью при нормальном
давлеШIИ (для воздуха Е пр == 1,5...3
), Кроме Toro, даже
С\'.1И "Оllденсатор AaHHoro типа предназначен Д.1Я работы
\lpll не60ЛЬШИХ напряжениях, расстояние между обкладками
IН' может быть взято очень малым; ПО.lучение зазора между
IIластинами меньше 0,5 тт уже представляет очень слож-
IСУЮ I<ОНСТРУКТИВНУЮ задачу. "
Заметное улучшение электрической прочности rазов
может быть достиrнуто повышением даВ.1ения (Д.1Я воздуха
kV )
при даВ.'Iении 20 атмосфер Е пр == 50 rnrn . Высокую элек
трическую прочность можно ПО.'IУЧНТЬ также при хорошем
( kV )
оакууме Е пр == 60. . . 100 rnrn . Это объясняется ионизацион
IЮЙ природой пробоя rазов [5].. Использование зависимости
"
лектрической про
ности rазов от даВ.'Iения П03ВО.1яет по-
лучить заметный выиrрыш в rабарите конденсаторов с ra.
зообразным диэлектрнком при высоких рабочих напряже
IIИЯХ. Преимуществом конденсаторов 9Toro типа является
"I-;Jкже их способность IIОЛНОСТЬЮ восстанавливать свою
лектрическую прочность после пробоя. Практическая не-
:sависимость диэлектрической проницаемости rазов от TeM
\lературы и частоты, высокое их удельное сопротивле-
ние и ничтожно малый уrол потерь (при напряжениях ниже
ионизирующеrо значения напряжения) дают возможность
изrОТОВ.1ЯТЬ конденсаторы с диэлектриком этоrо типа, обла-
дающие высокими Э.1ектрическими свойствами и большой
ста6и.'lЬНОСТЬЮ емкости. Большим преимуществом конденсато-
ров с rазообразным диэлектрнком ЯВ.1яется также конструк-
Пlвная леrкость осущеСТВJ1ения плавноrо изменения емкости.
Все эти преимущества не искупают полностью OCHOB
Horo недостатка
малой удельной емкости: например, воз-
душный конденсатор с раБОЧИ
1 напряжением 500 V при
мкости O,l
f имеет объем около 0,1 тЗ и вес более 30 kG_
Поэтому во всех случаях, коrда требуется сколько-нибудь
:sначительная емкость, конденсаторы с rазообразным ди-
Э;lектриком оказываются неприrодными. Их цеJlесообразно
11рименять только в следующих основных случаях:
Коrда требуются очень малая емкость, П/lавное измене
lIие емкости кли очень малый уrол потерь.
Емкость воздушных конденсаторов обычно не превы-
шает 0,001,..0,01
l<' и лишь в ИСКJlючительных случаях
('jталоны емкости) Аостиrает значеqия О,1...0,21-'-Р.
I
,
з8 Конденсаторы с zазоо6разНblAI u жuдкu.Al a8::JAeKmpUKO.Al
19. Воздушные конденсаторы постоянной емкости
Эталонные воздушные конденсаторы ннзкоrо напряже-
ния рассчитываются H
рабочее напряжение до 500 V посто
янноrо тока и имеют номинальную емкость D пределах от
10 p.J.iF. до 0,01...0,1 p.F. От этнх конденсаторов требуются:
высокая точность значения емкости, высокая стабильность
емкостн во временн, малый температурный коэфициент eM
.'
" "
" l'
IJ ., А,
..
8
о:
8
F. о(
., а А в
о t} А о 8иD c6ep.rg
при CItJ1I11OU Irp
/.
Фкr. 16. ВоздушныА ,тапоииый КОНJlенсатор постоянной емкостк ннзкоro
напряженкя.
D
ОСНО..RИе 1I0000eHC.ТOp. (..но); Р. и PI
OCHOBH..e п...стнн..; . И 3
"ОПО.ll"ите"ьн..е n.ll.-
стниы; 11
IUI.pцeB..e проК......Кн (nер....А AН9.11eIlТpHK); А и В
IIОНТUТIUolВ пер.ни;.
А. и В.
креП.UIНе стер-на; К
СТIU"НВ8JOшее 1I0....цО
кости. малая зависимость емкости от частоты, высокое
сопротивление изоляции и малый tg6,
Конденсаторы этоrо типа обычно изrотовляют в внде
системы плоских пластин, реже.В виде системы концентри-
ческих цилиндров. Во втором случае стабильность хуже
и больше rабарит.
Типичная конструкцня эталонноrо конденсатора с коми-
нальной емкостью 100...1000 J.iJ.iF приведена на фиr. 16 (37J.
Подrонку емкости производят изменением чи(ла пластин
илн изменением зазора у одной
двух пар пластин. Для окои-
чательной подrонки изменяют площадь верхней Ilластины
прн помощн .крылатки", небольшоrо металлическоrо ceK
тора, прнкрывающеrо секторный вырез в верхней пластнне.
Обозначим емкость между системами пластин 1 и 2 че
рез C 12 , емкость снстемы 1 на корпус
через C 10 и емкость
системы 2 на корпус
через С,о. TorAa между выводами
конденсатора можно измернть три значения емкости:
1) пластины не соединены с корпусом: С' == С 11 + С IIO .С 10 .
СIIO+С. В
2) система 1 соединена с корпусом С" == С. 2 + С 2О '-
З) система 2 соединена с корпусом С'" =z C I2 + С. ОО
Рабочим значением емкости считают С"; для Hero иве-
АУТ подrонку емкости к номинальному значению.
.Воздушные конденсаторы постоянноii емкости з9
По данным фирмы У J!ЬрИХ точность подrонки емкости
составляет:
O,2111.LF при емкости до 200 p.I1F и =t: 0,100/0
прн емкости выше 200IlIlF. Изменение емкости во времени
для емкостей ..енее 1000IlIlF не превышзет 0,1 IIIIF; для
больших емкостей в первые roAbl наблюдается увеличенне
емкостн порядка 0.2...0,:i % , а в дальнейше.. происходят
колебания емкnстн в пределах:!: 0,02%' При изменении ча-
стоты от 1500 Hz до 300 kHz изменение емкостн не превышает
0,01.. .0,02%; температурный коэфициент емкости C1 t ==
==0,002...0,0030/0 на 1 0 С; индуктивность L == О,О2.,.О,04I-'-Н;
сопротивление изоляции 1O"MQ; tg8 === 5...10 . 1O
[37]. .
Эталонные конденсаторы этоrо типа изrотовляются не-
СКОЛЬ1<ИМИ :'!аrраничными фирмами (например фирмами Уль-
рих и Зелинrер). Отдельные образцы эталонных KOHдeH
саторов изrотовлялись и в СССР [38].
Эталонные воздушные конденсаторы BblcoKoro напряже-
ния рассчитываются на рабочее напряжение от 10...20 до
100. . .300 kV (частота 50 Hz) при номинальной емко-
сти 25...250
P.
Конденсаторы должны иметь высокую стабильность
емкости и малый уrол потерь; при рабочем напряженни
воздух в кондеисаторе не должен ионизироваться; форма
кондеисатора должна позволять вычисление ero е"кости
с достаточной точностью. Обычно конденсатор состоит из
двух концентрических цилиидров, расположенных rОРИЗ0Н-
тально или вертикально; последнее BblroAHee, так как тре-
буется меньшая ПЛОЩ;JДЬ пола.
В конструкции конденсатора должны быть предусмотрены
.охранные кольца", обеспечивающие равномернисть распре-
деления электрическоrо поля в рабоtJем пространстве
и УПРОЩllющие вычисление емкости. Кроме Toro эти кольца
экранируют внутренний электрод и уменьшают уrол потерь.
Три варианта конструкции конденсаторов AaHHoro типа
прнведе
ы на фrlr. 17[39
41]. При kонструировании KOH
денсаторов принимают напряженность поля у внутренней
. kV mas
пове р хности Е == 1,4...1,5
, а отношеиие диаметров Ha
rnrn
D
ружноrо н BHYTpeHHero цилиндров берут равиым: d ==
== 2.2...2,7.
Для Toro чтобы получить значение емкости, мало от-
личающееся от расчетноrо. необходимо производить об
работку рабочих поверхностей цилиндров с большой точ
иостью И устанавливать цилиндры CTporo коаксиально.
Увеличение е"кости высоковольтных эталониых конденса-
торов при повышеиии напряжения от U ра6 до и пр06 не
превышает О,О()15 О / о ; повышение влажности от 40 до 80°/
40 Конденса т оры с zазоо(JDtJЗНЫМ и жидким диaAeKтpиKO
вызывает увеличение емкости на 0,015...0,020 o f u ; температур-
ный коэфицнент емкости cx t ==O,002% на 1 0 С; tg8==I'10
При иаличии ПЫJlИ на рабочих поверхностях уrол потерь
может заметно возрасти при повышении влажности (ДО
1.10----3 и выше) [41]. Пробивное напряжение конденсаторов
этоrо типа:
[
.,p == (1,1...1,5) U paJ .'
Высоковольтные воздушные конденсаторы очень rpo
моздки и неудобны, а потому в последние roAbl заменяются
rазонаполненными конденсаторами.
Воздушные конденсаторы постоянной емкости. применяе
мые в контурах радиопередатчиков, при длинах волн ннже
:--
;Y"--:
2300
а)
1
lH i
а 1
С)
8038 3tlJaf
I
32'
.
/.//'/'
Фкr. 17. B03J1ywllble ,та;!онные кон.з.енсаторы BblcoKoro напряжения.
а) KOllAeнcaTOp Сеlо.а: 100 kV; 55.6......Р; Ь) КОllAеисатuр :VaIiT"e.la I! Не"."и;:.'ОО kV;
8'!.6...""'; (') I<ОlUеиеатор Чер..ера и Даииата: 150 k\"; 100 \ЧLр
IJ)
"
100 m (f> 3.10': Hz) рассчитываются на рабочее напряжение
от 1...2 до 10...20 kV при номинальной емкости до 0,001...
0,010 p.r. В ОТ.'Iичие от зталонных конденсаторов они MorYT
иметь небольшую точность е
tКОСТИ (допуск + 10...150/0)'
но стабильность е
tКОСТИ их должна быть достаточно вы-
сокой для обеспечения постоянства частоты передатчИ!<а;
уrол потерь должен быть Ma.'I, чтобы не увеличивать за
ту)ания в контуре.
Обычная конструктивная форма конденсатора
система
плоских пластин. Пластины крепят на стержнях с помощью
разделительных втулок, так же как в низковольтных эта
лонных конденсаторах. Крепящие стержни пластин oAHoro
знака пропускаю! через круrлые вырезы в пластинах дpy
I .
ВоздJ'Ш-'!!'Iе !!.
HдeHcaтopы
переменной емкости
41
roro знака или ПРОВО;J.ят мимо срезанных yr лов этих пластин.
Сами крепящие стержни обычно закрепляют с помощью
raeK на плате из элеКТРОИЗО.'Iирующеrо материала. Пластины
изrотовляют из латуни, алюминия или из алюминиевых спла
вов. Стандартные размеры пластин: квадраты со стороной
45, 55, 100 или 200 mm или круrи с такими же значениями
диаметра. ТО.'1щина пластин 0,5...3 mm. Края пластин должны
быть закруrлены, а поверхности тщательио отполированы
ДJlЯ уменьшения потерь на ионизацию. Расстояние между
пластинами выбирается в соответствии с рабочим напряже
_ нием, причем рабочая напряженность поля принимается
kV kV
равной О,б5...0,7;)
, а испытатеJ1ьная 1
.
rnrn rnrn
В качестве твердоrо диэлектрика для изrотовления изо-
ляционной платы конденсатора раньше применяли rетинакс,
sбонит и микалекс. В современных конструкциях для этой
цели применяют высокочастотную керамику, обеспечиваю-
щую малый уrол потерь конденсатора и высокое постоян
ство зазора между пластинами (см.
40).
В последнее время воздушные контурные конденсаторы
вытесняются БО.lее компактными rазонаполненными, а при
коротких волнах
BaKY}'MHЫМlI конденсаторами.
20. Воздушные конденсаторы переменноR емкости
Плавно измеияющ"юся емкость с максима льным значе-
нием до нескольких тысяч fJ-:J.F удобнее Bcero осуществить
в виде переменноrо воздушноrо конденсатора.
Изменение емкости может"быть достиrнуто или измене
нием площади переКрЫТIIЯ оБК.1адок S или изменением
зазора между обкладками d, В плоском конденсаторе из-
менение S достиrается вращательным движением пластин
одной системы относительно друrой, а изменение d
по.
ступательным движением; в цилиндрическом конденсаторе
изменение S достиrается поступательным движением внут-
peHHero цилиндра по отношению к внешнему, а изменение
d
вращательным д.вижением, причем в последнем случае
оси цилиндров не должны совпадать.
Наиболее раСllространенный тип воздушноrо конденса-
тора переменной емкости
ПJ10СКИЙ с вращательным дви
жением пластин. Существует ряд модификациЙ 9Toro типа,
отличающихсs: друr от Apyra различным очертанием по-
движных пластин и различным характером зависимости
f'мкости от yr.la поворота, Эти МОДИфИКdЦИИ имеют следую.
щие иазвания:
1) прямоемкостный конденсатор (прямолинейный): обыч
ный и диференциальныii,
2) прямоволновый конденсатор (квадратичный),
42 Конденсаторы. с Za3006pa3H61.Al и жидким диэлектриком
3) прямочастотный конденсатор,
4) лоrарифмический конденсатор (среднелинР.йный).
Наибольшее применение имеют прямоемкостные и JIora-
рифмическиt' конденсаторы.
Прямоемкостный конденсатор имеет полукруrлую форму
пластин статора (неподвижная система пластин) и ротора
(подвижная система). Такая форма дает линейный характер
зависимости ем <ости от уrла поворота C::=Jf(6); отклонения
от линейности при е ==0 и 6 == 180" объясняются искажением
электрическоrо поля у краев пластин конденсатора (фиr. 18).
При 6 == О имеем С == СО. Это значение емкости (начальная
82 180.
e
Фкr. 18. Прямоемкостныll переменный конденсатор
емкость) обусловлено емкостью между торцами пласт'ин.
статора и ротора. ДЛя прямолинейноrо участка кривой (от
61 до 6,) нмеем:
rде
С==ав+ь,
а ==
2-=
CL и Ь
0.
01
(45)
CJO.
С.д
6:J
01
Пренебреrая отклонением от прямолинейности, имеем
dC
для всей кривой: С == J(6); а == dO н ь == Со.
акснмальное значение ПЛОLЦади перекрытия пластин:
S ==
( T2
r.2 )
IDП 2 I 2'
(46)
rAe r l
радиус пластины ротора, а т,
раJl.ИУС
в пластине статора для прохода оси ротора.
аксимальное значение емкости конденсатора:
С == Sm8J: (п
1) == ('1
) (п
1) ,
ПIах 411:d 8d
rJl.e С ПIах и все размеры выражены в сш.
выреза
(47)
Воздушные конденсаторы п
Dеменной емкости
43
"
При расчете конденсатора по задаиному значеНlIЮ и ра6
выбирают зазор d; затем по выбраниому d и за (анному
значению С шах подбирают число пластин п и радиус ро ropa
Т 1 , задавшись определенной величиной радиус,. выреза
т, [42], .
Прямоемкостны
конденсаторы широко применяют в из-
мерительной технике вследствие удобства их rрёlJJ)'ИРОВКИ.
Дифер
нциальный конденсатор представляет Сll6. -11 {'доо-
енныА прямоемкостный конденсатор с двумя С"
I орами
и одиим общим ротором (фиr. 19). В таком J(oHAeHcaTore
Ротор
с
C z
f
,
L
о
90 1800
()
2
I
rVl
r41
(1'1
:J
Фкl'. 19. ДllфереRцкапЬRыА кондексатор.
1---схема устройства; 2
а8ВИСИМОСТЬ емкостИ от yr..a поаорота; а
ус"uвиые
0603И8'1еннs
существуют две составляющие емкости С. и С 2 И суммарная
емкость CJ: == C 1 + С.. При увеличении одной из ('м костей
C 1 или С, вторая соответственио уменьшается, а суммарная
емкость CJ: остается постоянной при всех ЗН8чеНII)IХ уrла
поворота. Такие конденсаторы оказываются весьма удоб-
НЫ"И в ряде случаев из"ериrельной т
хники (Нlil
ример
J(JlЯ применрния в I<ачестве двух плеч eMKOCTHOI''' моста)
и в радиотехнике (связь с анrенной, тонреrулятор и т. "').
В электрических схемах диференuиальный kOH.1ellcaTop
обозначается одним из символов, показанных tI 11равой
части фиr. 19.
Прямоволновый конденсатор имеет такую форму Jlластин,
которая обеспечивает линейный характt'р завмсимf'(.ТИ Д.1ИНЫ
волиы А (Toro контура, в который включеи KOHAeIH'aTop)
от уrла поворота конденсатора 6. Такой характер
ТОЙ за-
висимости УJ(обнее для настройки контуров иа О'lflедрлен-
иую АЛIIВУ волиы, чем криволинейный характер заВИСIIМОСТИ
44 Конденсtll"'ОРЫ с Z8.100tJразны." и жидким ди:iлектр"ком
А. ==- /(0), который получается при использовании прямоем
KOCTHoro конденсатора.
Длина волны пропорциональна корню квадратному из
еIlКОСТИ:
).,==2т: VLС ==К 1 v С ' (48)
Поэтому для получения линейной зависи
IOСТИ.). == f(fj)
надо выбрать такую форму пластин ротора, которая обес-
печивала бы П['IOпорциональность
емкости конденсатора квадрату
yr ла поворота.
Для этоrо необходимо, чтобы
величина площади псрекрытия
пластин S была бы пропорцио-
0 0
нальна квадрату уrла поворота.
Определение фОрllЫ очертаtlия
пластин ротора, позволяющей по
лучить определенную заданную
зависимость площади перекрытия
от yrJ1a ПО80рота: S == f(fj), CBO
дится К нахождению зависимоСТИ R == f(fj), r де R
переменный
радиус пластин ротора. Эту зависимость YДO
HO находить
в полярных координатах (фиr. 20).
Даем уrлу в приращение ;в наСТО.1ЬКО малое, чтобы
радиус R практически не изменился. Тоrда прнращение
ПЛощади перекрытия, бу дет представлять собоЙ площадь
KpyroBoro сектора:
4() ( /.900
Фиr. 20. Определение формы
nnacTllHbl ротора ДIIЯ прямо-
BunHOBoro конденсатор:}
. s QO.R2
1,) ==
2 '
rде ;,o
выражено в радианах (1 радиан ==57,3'). Выражая
t8 в rрадусах. получим:
о S ==
fj
l!
.
114,6
Решая это уравнение относительно R . взяв бесконечно
малое приращение dlJ, получаем общее выражение в дифе-
ренциальной форме:
. / dS
R== V 114,6ciO
.
(49)
Формула (49) показывает, что для нахождения уравне-
ния кривой очертания пластин ротора нужно взять произ
'.
водную о.т площади перекрытия пластин по уrлу поворота.
Пользуясь !tтим методом, можно найти уравнение формы
ilластин ротора для ПРЯМОВОJlновоrо конденс атора [42, 43);
R =- J / 229,2ka (ав + Ь) + 114,6k' . (50)
ВоадУШНЫ8 "онденсаторы пере,м,нноа емкости
45
Входящие в эт о уравнение
имеют следующие значения:
11 С т8Х
}rc;-
й==
постоянные коэфициенты
Отах
ь === v СО ;
k == Sm8x
k'Om8x
С ш8х
Со
.,
ri
k'==
114,6 '
rAe
Со
начальная емкость конденсатора в ст,
С т8Х
максимальная .. "
о m8X
максимальный уrол поворота в rрадусах,
Sm8x
максимальная площадь перекрытия в ст 2 ,
rl
радиус выреза в пластинах статора в ст.
Значение Sm8x можно найти из формулы (47) после Toro,
как будут выбраны значения зазора d н числа пластин n.
Сводка основных формул для разных типов плоских пе
ременных воздушных конденсаторов с вращательным дви
жением пластин приведена в табл. 2.
Прямочастотный конденсатор обеспечивает линейную
зависимость между частотой / контура н уrлом поворота
конденсатора, Такая завнсимость удобна при настройке
контуров на определенную частоту (а не на длину волны).
Частота контура обратно пропорциоиальна корню квад-
ратному из емкости конденсатора:
1 k..
/== 2ttVIc == \<
. (51)
Поэтому для TQrO, чтобы обеспечить линейность зависи
мости /==/(0), необходимо, чтобы емкость конденсатора
была бы обратно пропорциональна квадрату yr ла поворота.
Основные формулы для прямочастотноrо конденсатора при
ведены в табл. 2.
При выводе этих формул надо иметь в виду, что при
увеличении уrла поворота, соответствующем увеличенню
частоты контура, емкость конденсатора должна умень-
шаться; иными словами, вращение РУЧКQ этоrо конденсатора
должно быть обратным по сравиению с остальными типами
переменных конденсаторов.
Лоrарифмический конденсатор отличается тем, что в нем
относительное изменение емкости на единицу уrла поворота
сохраняет постоянное значение по всей длине ero шкалы:
aC I &С ...
t8 === const == Ь, откуда:
== ь"в или в диференциальноА
С . С
форме: dC == bd8; интеrрируя, получаем: IпС == а' + Ь в
С
Таблица
OCHORHbIe ФОр:-lу.'Jt., !tЛЯ 11."I0(!(lI" nе
t>"
Ч"hlХ l(онденсаТf)ров с вращатепьным пвиж
нием ппастин
11111 I\QH,:tcHcaTopa 11 р!в: о:: \II\оС111
I ii I ,'рям(,в. ':IНОВЫЙ I При..очастоrный Лоrв!'и
мически.,
С == /(8) ] С==аО+ Ь С:. (аО+Ь)1I С... 1 С == ае Ы
(а О + bJ 2
С Ш811
СО УСШ811
У С о 1 (1 1)
а ОШ8Х Ошп 001811 ' У СО
У С Ш811 СО
1 IgC n 811
IgC o
Ь СО У С О
УС Ш811 О.4350 Ш811
Sm811
(R2
r:i) SШ811
k [С Ш811
Со] +k'ОШ8:!
2
k
Smаll
k'ОШ8:! r4
k и k'
и k'.=»
С Ш811
Со 11М
.
R са /(0) c:onst IO,7 V 2ka (аО + Ь) +
' 107У" 2ka + 10,7 У liabe bIJ +k'
, (аО + Ь)8 k'
:t
:t
...
Q
I
It
...
Е
о
о
::
:t
It
k
Q
М
с::
r
ё
.е
!
Воздушные "онденсаторы МрtМtNНОЙ емкости
47
или, обозначив СО'== а
С==ае Ь8 ,
(52)
Такнм образом для 9Toro конденсатора зависимость ем-
кости от уrла поворота имеет лоrарифмический характер.
Основные формулы для лоrарифмическоrо конденсатора
также приведены в табл. 2, Примеиение лоrарифмич
ских конденсаторов удобио при изrотовлении блоков пере-
менных коиденсаторов (блок представляет собой несколько
I<OHAeHCaTopoB, у которых роторы имеют общую ось), так
l<aK в зтом случае MeHb
.
ше сказывается неточ
АС
"ость сборки, чем при t 1Ll : : ' :,
пюбом друrом типе
конденсатора.
Кривая С == 1(0) для
лоrарифмическоrо KOH
денсатора занимает О 1800
среднее положеЮ1е Me
(J
жду аналоrичными кри
Фнr. 21. Цилиндрнческнй переменныА
вымн для прямоволно- конденсатор с вращательным двнжением
BOrO н прямочастот-
иоrо конденсаторов. Поэтому лоrарифмический конденсатор
иноrда называют среднеЛИllейным.
В плоском переменном конденсаторе с поступательиым
движением пластин площадь перекрытия S сохраняет по-
стоянное значение и изменение емкости достиrается изме-
нением зазора d (44).
Для TaKoro конденсатора:
C """,
""",k_ Cdk
или . == , .
4nd d
(53)
т. е. зависимость емкости от зазора носит rиперболический
характер; при больших зазорах изменение емкости на еди-
ницу изменения зазора
.,а.1О, а при "алых зазорах
ве-
лико.
Обычно используется полоrая часть кривой С == f(d) для
получения малых изменений емкости. Конденсаторы этоrо
типа обычно изrотовляют для небольших значений е\1КОСТИ
и имеют лишь од.ну па ру пластин. При работе с такими
конденсаторами надо име.ть в вину, что при изменении
емкостн меняется и рабочее напряжеllие конденсатора
в соответrтвии с изменением зазора.
В цилиндрическuм конденсаторе с вращательным движе
нием (фиr. 21) ИЗМ
lIение емкости также достш'ается нз
менением зазора ори постоянном значении площади пере-
крытия.
4S KOHд
Hcaтopы с Za3006paJHbl.AI и жuдКII.AI дllЭ.tе"трuкд.AI
Вращение BHYTpeHHero цилиндра происходит BOKpyr оси
А, смешенной по отношению к оси наружноrо цилиндра О.
По данным Муллина [44а]. зависимость емкости от изме-
нения положения BHYTpeHHero цилиндра может быть вы
ражена формулой:
I
1
с==
2In[
+V
I+I ]
(54)
R2 + r;
d; d
rде
== ; здесь
расстояние между осями
2Rr
ЦИJIИНДРОВ О и О., зависящ ее от уrл а поворота;
d == Jf а
Ь cos fJ ,
')
...............
rде а == АО; + АО2 11 Ь == 2A0 1 . .40.
Преимущества этоrо конденсатора (экранирующая роль
наружиой обкладки и возможность вычисления ero индук- I
тивности, что важно при измерениях на высокой частоте)
не искупают OCHOBHoro недостатка
большой сложности
изrотовления по сравнению с плоским типом конденсатора;
Позтому данный конденсатор не получи.1 широкоrо рас-
пространения.
Цилиндрический конденсатор с поступате..1ЬНЫМ движе-
нием пластин состоит из двух коаксиальных цилиндров,
у которых может изменяться длина перекрытия 1. По-
скольку радиусы цилиндров RI и R 2 постояниы, по формуле
(4) находим:
1
С ==
== kl,
2Jn RI
R?
(55)
т. е, емкость TaKoro KO;iДeHcaTopa изменяется пропорцио
нально длине перекрытия (rлубине вдвиrания внутрениеrо
цилиндра). При 1==0, т. е. при выдвинутом внутреннем
цилиндре емкость не равна нулю, а имеет конечное значе-
ние С Ь , обуслов.'1енное емкостью между торцами цилиндров.
Конденсаторы этоrо типа просты по конструкции И при-
меняются при малых значениях емкости: C ma !: ==5...20 fLfLF, .
обычно в качестве полупеременных конденсаторов (фиr. 29).
Начальная емкость этих конденсаторов может быть сделана
очень малой: Co
lfL,...F.
21. Конструкция перемениых КОИJlенсаторов
Основным типом воздушноrо конденсатора переменной
емкости является плоский конденсатор с вращательным
движением пластин. С конструктивной точки зрения OT
дельные модификации 9Toro типа раЗ/1ичаются по методу
Конструкция nepe.AleHHblX конденсаторов
49
закрепления пластин статора и ротора [45J. Ряд вариантов
системы закрепления пластин пока за н на фиr. 22.
':::'
.
ц:,
nw
lIt:)
(,,)
Iv
t';)
..
ос)
о:
..
EI
1.)
'"
:Ii
:5
ж
..
:>
:Е
"
&.
:!ос
О'"
... ж:2
=...а
",,,;!
з.5-;
0"=
:ос:
)("'''>
0.=
::Е,,> с
i
ca
"'0
15
"''''0
I:i:f'Ii
с:!:!
CJi:i
:"CI')
cи
CI
С;""=
c.1 с
C't8.
.П
:::
...
.&
ж
'"
..
:о
&.
'"
..
'"
Q.
-&
о
'"
...
..
...
t:::
Изоляцию статора от ротора раньше осуществляли кре-
плением стоек статора на сплошной плате из изолирующеrо
материала; на этой же плате крепили подшипник ротора.
Эта система изоляции сохранилась тепе
ь только для KOH
дeHcaTOpo
. малой емкости; для конденсаторов большой
-1 Ренне 5682
.,
,
........ ..
,".
"'"
....
J.lJL
'
<:> <::>
<:>
50 Конденсаторы с zазообразны.AI и ж и!J'!и!!. Е!, эле" т1!!!'!
.AI
емкости применяют металлическую плату, с кото;юй эпек
трически соединяется
ь ротора.
Для изоляции статорной системы от мета 1лической
платы применяют бруски или шайбы небольших размеров,
::"
.Q
I
'..g
.
.. +
1} 4 .
t:!
:t
:::r
t:!
t:s
/\
'::" Е::
,
';1.0)
R
C\:)
c::
"5
I
t:!
t:I"'
.:!t!::
':::r
I!:! ';I.
':::r
,
.;t.
5:1."
J.;:
t:f
:::r
C:)
:::r
'"
::"
C\I
..
..
ос
...
..
u
,.,
Q,
'с
ос
..
В
......
=
;
о ...
.......
:c;
!!:
I:(ic..
а:" 0
g.
=
:!
:& .-'5
8.
3
;g
=
ca с 41
-g!
о
..
..оС
=3
():: t
!!;
5' ...
a::o:
;jg
..,3"
:S:
a
с'< ... о
e,;z::;
C1
""0"
:.=
t
-
-o
q.
....
..
;s
.
..
С
..
О.
..
I
...
изrотевленные из TBepAoro диэлектрика обычно из высоко-
частотной керамики (фиr. 23).
Yroп потерь воздушноrо конденсатора зависит не только
от качества TBepAoro диэлектрика, изопирующеro статор
от ротора, и от ero I<оличества 11 1<0HAeHCaTope, но и от
величины потерь в металлических частях конденсатора.
Среди этих потерь большую ролlo иrрают потери в пере1tо,ll,
Конструкция nepeAleHltblX конденсаторов
51
иом сопротивлении контактной системы ротора; поэтому
это сопротивление надо сводить к минимуму. Различные
варианты системы подвода тока к оси .ротора приведены
на фиr. 24.
.
fb ...
;t
а:»
"""8
00:
;
>'о:
0."",
С""
.. о
)< :w: 1ft ..
'" ....
g-
З
...1:1"5
to
;:
[
.1
ct C
SU
;::
:.: :=
ag
:С
g.
:С«
g
t
u 0.:1 :;
с , :11 g.
IDCQ 6х
"О i!I
ь
:З
10) о о( О
:!:
o":r...
, c.5
.C
cz
C::S I :;..
"'С'О'"
а ._
...
":i
Е.(
11) g
2;
ct«:r
g"':i
">:
;
C'I
I!I(t:
с.:
C
=:1:(...
..... -&
g
I
0("> :
О
=ig
О", ...
i
...:1"
В коротковолиовых кондеисаторах для уменьшения по
терь в обкладках иноrда применяют серебрение плас':'ин.
Эти потери обусловлены, rлавным образом, явлеиием скин
эффекта. т. е. вытесиениемлиний тока к поверхности пластин.
lдля леrкости вращения ротора современные KOHдeHca
торы, особенно большой емкости и лабораторноrо типа,
снабжаются шарикпвыми подшипниками. Вращение ротора
в этих конденсаторах обычно осуществляется при помощи
червячной пере...ачи. Для обеспечения стабильности eмKO
сти ротор должен бытlo механически отбалансирован.
52 Конденсаторы с ZQЗооlIразны.AI и жидки.AI риэлектрll'Ю.V
Иноrда при этом возникают затруднения из
за вытяну-
той формы пластин ротора D некоторых специальных типах
конденсаторов. rРИффllТС предложил изrОТОВ.1ЯТЬ такие.
конденсаторы из увеличенноrо числа пластин переменноА
формы; это дает возможность получать нужный закон
изменения емкости при уменьшенной длине пластин [46).
Если необходимо обеспечить высокие значения электри-
ческих свойств конденсатора, то. кроме правильноrо выбора
материалов и конструкции, нужно обеспечить высокую
точность обработки деталей. При изrотовлении переменных
конденсаторов лабораторноrо типа фирма Дженерал Рэдио КО
(США) при меняет при обработке разделительных шайб допуск
по толщине:t 0,006 mm, при обработке червяка ДОllУСК по
радиусу :t 0,005 mm, а при обработке оси ротора :t 0,0125 тm.
При сборке конденсатора допуск на эксцентриситет чер
вячноrо колеса установлен:t 0,05 mm. Сборку пластин CTa
тора и ротора производят в специалыIмм приспособлении,
обеспечивающем строrую лараллельность пластин с после
дующей проверкой всех зазоров между пластинами. После
сборки производят "старение" конденсатора путем проrрева
в течение нескольких часов при повышенной температуре
и последующеrо медлеllноrо охлаждения. Этим устраняют
опасность нарушения стабильности конденсатора, вызывае-
мую остаточными механическими напряжеииями, которые
создаются деформацией деталеЙ при сборке (47).
22. Электрические свойства перемениых кондснсаторов
По применению переменные конденсаторы 1I10ЖНО раз
бить на следующие основные rруппы: .
1) Конденсаторы для измерительноЙ Т
ХНИI(И (лабораторные)
иpa6
500...1000 V; C max === 1000...5000 p....F.
2) Конденсаторы для радиопередатчиков
U pa6 s2...5 kV; Сшах S 5000 p.p.F.
3) Конденсаторы для радиоприемной аппаратуры
и ра6 ::::;;; 500 V; C max == 125...500 p.p.F.
Конденсаторы первой rpYnnbl должны иметь большую
точность rрадуировки, высокую стабильность емкости и ма-
лый tg8, Конденсаторы второй {"руппы должны также обла-
дать большой стабильностью и маЛЫ
1 tg8, но точность rpaAy
ировки у них может быть ниже. Конденсаторы третьей
rpYnnbl MorYT ииеть пониженные элеКТРИ1lеские свойства.
... .
.
ЭАектрические свойства nере.Alенных кон"денсаторов s3 .
,
Современные переменные конденсаторы BblcoKoro каче-
ства имеют следующие характеристики:
ТОЧIIОСТЬ rрu.уировки. . . . . . . от 0.5...1
...p .110 O.OI......F . ,
стаби:tьность емкости 80 BpeMeHII. . _ - от 0,1 до 0,01 fJ-fJ-f
температурный ко,фициент емкости. +O,ool
.0,()()20/0 на 10 С
таиrеllС yrna потерь. . . . . . " ..., меньше I.IO
индуктивность. . . . . . .. . ..... 0,025...0,065 ...н
начапьная емкость С о == (0,05...0,10) C m8 J: при C m8 J: > 1000 l'f1f
. С о == (0,15...0,30) C IDU "рн С Ш8 J:==10О...soo ......р.
Уrол потерь переменноrо конденсатора зам
тно зависит
от частоты и от установленмоrо значения емкости конден-
сатора (от положения ручкн ротора).
Эту зависимость можно выразить формулой rриффи
тса [48]:
tg
== roCR +_a
+
... с РсоС
(56)
Здесь:
С
емкость, установлеииая по шкале конденсатора в F,
R...
сопротивление металлических частей конденсатора
в Q.
а -
С' tg(;'. rAe С'
емкость, обусловленная твердым
диэлектриком, а о'
уrол потерь этоrо диэлектрика,
р
сопротивление утечки по поверхности TBepAoro
диэлектрика в Q,
ro
уrловая частота.
Соrласно формуле (56) кривые tg 6 == f(C) и tg8 == f (ы)
должны проходить через минимум. Это подтверждается
характером экспериментальных кривых, приведенных на
фиr. 25 и 26,
Кривые иа фиr. 25 показывают, что уrол потерь KOHдeH
сатора с кварцевой изоляцией меньше, чем при керами
ческой ИЗОJlЯЦИИ.
Это справедливо при иебольшой влажности воздуха.
При повышенной влажности кварц дает худшие результаты,
чем керамика (табл. 3).
ТаБАица 3
Сравнение качества воздушных переменных кондеисаторов
. с керамическоА н с кварцевоА ИЗОЛIIцнеА
)1ЗО.1ЯЦКЯ \ Ко,фициент каче
I Сопротнв.',ение
ства нзоляции, М!;!
Керамика (АЙСОЛ8нтаАт)
Кварц при НIIЗКОЙ влажносtи
Кварц при BblCOKOII В.1ажности
0.040.1O
12
0,003.1O
12
0,100.IO
12
1 000 000
100 000 000
1000
,
54 Конденсаторы с zазооБDазчыI 11 жидКII.AI диэлектрико.AI
Для оценки потерь конденсатора американцы' BMecTo:tgo
применяют иноrда .коэфицнент'качества".
k==R(I)C2==:Ctg
(57)
Если потери в металлических частях конденсатора.малы
(при пониженных частотах), величина k в отличие от tgo не
ззт:сит от введенноЙ емкости и мало изменяется с Ч<lСТОТОЙ.
-3 Переменные конденспторы,
$.10 применяемые в радиоприем
ной аппаратуре, имеют значи-
тельно более НИЗkие 9лектри-
......::4 I
;\ \
,/
I I
...
......
I
В
:
1.\ ..... ..... "с
-3
1.10
-
N $./0
...::::.
si!
,./(j+
5/'/"
<=() . I
1./0"51
5105
О 20 '10 БО 80 /00%
..... С/С таХ
Фиr. 25. Зависимость уrла IIOTepb
перемеиных кондсисаторов лабора-
TopHoro типа от веJlИЧННЫ BBC1.CНllOii
eMKoCTII: .
A
KOНlleHcaTOp с .60ннтопоR И30Jl811неR
(СЮJlJllшан): B
lWl\AellCaTUp с керз.."че(к"R
Н:IOJl8цнеА (ДЖеllерUJl '.9.'1....): C
KOHAI'H(aTUp
с кварцевuй НЗОJl8цнеR (СЮJlJlнваll)
8.10
10 10" 10 Ю 1ft.
....... "астота
Фиr. 26. ЗаВllСИNОСТЬ уrла потерь
от частоты при разных значеииSlХ
введениоii ем костн для перемениоrо
кондснсатора с кварцевой изоля-
цией С ш ах==2000 I1fJF (rрнффитс)
ческие свойства по сравнению с приведеНIIЫМИ выше: .
точность rраДУИРОВКII (OTKnOIICHlle от праоилыroА
кривой зависимости емкости от yr.la поворота) . до 5 О/О
температурный козфициент смкости Прll C max . . . О,ОО4...0,()()БО/о ва 1 0 С
. .. .... СО . . . . 0,006...0,0100/0 на 1 0 С
TaHreHC уrла потсрь tgl'J . . . . . . . . . . . . . . 0,OOO5...0,UOIO
Еще более низкие значения электрических своl!ств имеют
переменные конденсаторы .с твердым диэлектриком", У ко-
торых для увеличения емкости проложены между П.'1асти-
нами прокладки из эбонита ИJ1И ацетил целлюлозы.
о 23. ТемпераТУРIIЫЙ коэфициеит емкости воздушиоrо
. коидеисатора
Температурный коэфициент s воздуха равен 2.1O
6 иа
1 0 С; температурный коэфициент емкости а, воздушноrо
коиденсатора обычно в десять раз выше этоrо значения.
Такое расхождение вызывают следующие факторы: -
Te
nepamYPHfJlli КОЭфlll(tlент емкости возд. ионденсатора 5 5
1) Расширение пластин при HarpeBe, вызывающее увеличе-
lIие площади обкладок.
2) Расширение разделительных втулок, вызывающее YBe
личение зазора (особенно сильно влияет при недостаточно
точной сборке).
З) Проrибпластин конденсатора, обусловленный неравно-
мерным расширением ero дета:lей при HarpeBe вследствие
разной их теплоемкостн и теплопроводности.
4) Изменение диэлектрической проницаемости и разме-
ров твердоrо диэлектрика при наrревании.
r
l
.J
+ Х
t
с
t
;,
]
C!
I
I
I
I
I
I
, : / I
С. ", ,/-с. I
'8 ........ ,'" '4 I
"""'Т""...... I
I .............. ..... 1
О
0.5
1.0
Х/ l
Фиr. 27. 3аВIIСИ"IOСТЬ емкости КОН-
ДСllсатора с тремя П.lастинаМII от
положеНIIЯ среАней ппаСТИIILl
Фllr. 28. Персменныи KOH.:J.eHcaTOp
с теМIJературной КlIмпснсаЦlJей.
по Томасу
Если влияние двух последниХ факторов невелико. то
величину температурноrо коэфиuиента емкости можно
вычислить по формуле [49]:
cz,z2!X 1
a2'
(58)
rде
Gtl
коэфициент линейноrо расширения материала пла
стин,
CX2
козфициеwт линейноrо расширения материала вту-
лок.
Влияние точности сборки на величину а" можно объяснить
следующими соображениями (фиr. 27).
В простейшей систеt.,е из трех пластин суммарная eM
кость: Cr, == с А + Св зависит от соотношения зазоров, т. е.
х
от величины Т'
56 Конденсаторы с 2азооliразны 11 11 жrrдКI1.AI диэлектриком
При раСПО.1l0жении средней пластины точно в середине
расстояния ыежду крайними (т == 0,5) еыкость С!; имеет ми
иимальное значение. При 9ТОЫ небольшие изменения (-дают
.х
rораздо меньшие изменения емкости, чем при r < 0,5 или
при
> 0,5, коrда кривая С!; == f (; ) начинает круто под
.х х
ниматься. Так, если при 7 == 0,5 изменение т на 0,50/0 дает
. Х
изменение емкости на 0,010/0' то при т == 0,4 то же изме
Х
иение т вызывает изменение
мкости, равное 0,410/0' По
этому при правильиой сборке ( ; близко к 0,5) изм
нен
я
зазора, вызванные нзrревом конденсатора, меньше влияют
иа ero емкость.
Уменьшение емкости при HarpeBe конденсатора, имею
щеrо
< 0,5 (фиr. 28), по предложению Тоыаса [50
52]
может быть ИСПО.1lьзовано для компенсации увеличения ем-
кости, вызванноrо тепловым расширением П.1lастин. Этим
методом Томас получил а,== 5...10 .1O
на 1 ос (O,0005...0,OOHN o
иа 1 ОС).
А 24, Полупеременные конденсаторы
Полупеременный кондеисатор (подстроечный, подrоноч
иый, триммерный) ДО.1lЖt"н позволять производить изменение
ero емкости в процессе р
rулировки аппаратуры, в которой
он используется, с последующей фиксацией оптимальноrо
значения емкости. подобранноrо во время этоrо процесса.
Приыеняют два основных типа полупеременных KOHдeHcaTO
ров: воздушные и воздушно-слюдяные. При емкостях до
10...20 f-LJAF используют воздушные конденсаторы с посту
пательным движением пластин: плоские или цилиндриче-
ские (фиr. 29), при емкостях до 50...150 f-LJ.LF примеяяют
ыиниатюрные конденсаторы с плоскими масти нами и Bpa
щательным движением [53]. .
Такие конденсаторы имеют радиус ротора 10 mm и зазор
0,4 ШШ.
ДЛЯ фиксирования зиаченЯЯ емкости, установленноrо
при подrонке аппаратуры, конденсаторы снабжают стопор-
ныы приспособлением.
KorAa требуется значение емкости от 100 до 1500...2000
!-,-:.LF, применяют воздушно-слюдяные конденсаторы. В основе
конструкции этих конденсаторов положен принцип посту-
пательноrо движения плоских пластин, Одиа пластина имеет
ПОА\'пеое.меннloIl' кондеltсатооы
57
плоскую форму и жестко скреплена с изоляционным ОСНО-
ваиием; вторая, отделенная от первой слюдяной прокладкой,
изrотовлена из пружинноrо материала п вследствие своей
упруrости стремнтся отrибаться в сторону от первой плас
тины (фиr.30). Нажимая винтом на вторую пластину, можно
сближать ее с первой, увеличивая этим емкость KOHдeHca
тора (фиr. 31).
Фllr. 29. По,'упеременный ЦИJIIIН-
ДР"'lескин воздушный "онденса-
fI8 ... тор:
Ci; =- I
IJIJF; I Cm8J:
6 II-J1F;u р а6"
. ==500V
L:Ю;
_
?::;:: a
-L
ю:
Фиr. 30. Три варианта схе-
мы YCTpol1cTBa воздушно-
С.llЮДRНЫХ попупеременных
"онденсаторов
1
0
130
120
"
}" 110
100
.
.о
90
1
.....
80
70
БОа O,S,L1.5 z 2.5 3 3,5
......... 'IЦ"ЛО o6opoтotJ
8инта
Фllr. 31. Зависимость емкости
ВОЗ..lушно-слюдяноrо попупере-
MeHHoro КОllденсатора от ЧИС.1а
оборотов Вlllпа (Солар)
Фllr. 32. Воздушно-слюди-
ной попупеременный кон-
денсатор: СО'" 5 IJJ1F;
С ш8ж ==о20 J1J1F; и р а6 ==о 500 V.
Применение слюдяноЙ прокладки позволяет умеНЬШJlТЬ
размеры конденсатора по сравнению с чисто воздушным.
Это обусловлено тем, что часть объема воздуха заменена
слюдой (е == 6...7) и тем, что можно резко уменьшать зазор,
не опасаясь KopoTKoro замыкания между пластинами при
перекосе. Для получения большой емкости прнменяют не-
58 Кондl'НС:ОfJтРhI с zазообра.1НЫМ 11 :нr'liJЮ1.AI д'lэлектrllКО.AI
сколько пластин, раэделеНIIЫХ соответствующим числом
слюдяных ПРОl<ладок.
По электрическим характеристикам воздушно,слюдяные
конденсаторы уступают чисто воздушным. Для конденсато-
ров на керамическом основании фирма Солар (США) дает
следующие показатели качества:
стабllЛЫIOСТЬ еМКОСТ'1 80 IIpCMClII1 В HOpM3.1ЫIЫX успОВIIЯХ :l: 1",
пр"раЩСII"С емкост" 8 успОlllJЯХ ВЫСОКОЙ вп3ЖНnСТII 0,5...11110'
те....Ср3тур....и КО'ф'Щ"СIIТ емкости а, == +О,оз п : о 113 l"C,
yron 'IOTCP', в 11O!'..зпы.ых успОDI'ЯХ t
t == \',001...0,002,
уrол потсрь поспе дсi,СТDI'Я В.13ЖIIОСТII Igt == 0,003..0,004.
Конденсаторы нз основании из пластмассы дешевле, чем
конденсаторы lIа керамиtlеСКО\l1 основании, 110 обладзют
еще более НlfЗI<ИМИ электричеСIШМИ свойствами.
Некоторые фирмы изrотоn;шют воздушно
слюдяные
конденсатеры не только 60Лf.ШОЙ, но и ма.10Й е:мкости, до
10...20 IJ.}..F (фиr. 32). При таких ЗlшtlеНJfЯХ емкости в пос.
леднее времSI наряду с воздушными и ВОЗДУШНО-СЛЮДЯНЫ\lfИ
полуперемеННЫl'ol1f конденсатора
1И Н3ЧЗJ1И применять также
и керамические (
41).
25. rаз!>наполненные IШlJденсаторы
ПРИ\llепяя rl1З при повышеННО\ll давлении, можно значи
тельно повысить электрическую прочность конденсатора
с rазообразным диэлеКТРИКО"1 и уменьшить ero rабарит.
Первые конденсаторы TaKoro типа были изrотовлены
Фессенденом [1) ОКО.'10 40 лет назад с "рименение", сжа
Toro воздуха при давлении 13...19 аТ\IIосфер. Позже цилин
дри
еские rазонаполнеllные- конденсаторы изrотовляла
фирма rapTMaHH и Браун для ПрИ\llенеllИЯ в схеме моста
Шеринrа в качестве RЫСОКОВОЛЬТНЫХ эталонов е\llКОСТИ [54].
Конденсаторы наПОЛШIЛJfСЬ сжатым аЗОТО\l1 и имели следую-
щие номинальные данные: С == 100 p.1J.F при И Раа == 70...150 kV
и с== 42 p.(J-F при И ра6 == 300 kV.
В последнее время перед войноА эта фирма начала изrо
товлять конденсаторы для И ра6 == 500 kV, емкостью 42 p.:J.F.
При разработке rазонаполнеНIIЫХ конденсаторов OCHOB
ной трудностью являлось создание вполне rерметичноЙ
JШНСТРУКЦИИ, обеспечивающей малую утечку rаза.
Эту трудность преодолели американские фир
ы, поста-
вившие производство конденсаторов плоскоrо типа, напол.
ненных сжатым азотом и предназначенных для работы
в контурах радиопередатчиков (фиr. 33). Зависимость про
бивноrо напряжения и емкости rазонаполненноrо кондеНQа
тора от давления rаза приведена на фиr. 34. Фирма rейнц
и Кауфман при меняет р
бочее давление 20...22 kG/c'11 2 . Кон-
rазонапОАненные конденсаторы
59
денсаторы этоrотипа изrОТОВЛЯЮТСЯ с емкостью 250...1500tJ-;J.F.
при рабочем напряжении 7,5...15 kV (эффективное зна
чение при частоте 1 MHz и модуляции 100%)' При по-
вышении частоты для предупреждения возможности пер
rpeBa конденсатора, вызванноrо увеличением потерь в вы-
водном изоляторе и в метал-
пичсских частях, рабочее lIa
пряжение надо снижать. По
данным фирмы Лапп Инсулэii
тор КО, при переходе от 1 MHz
к 3,5 MHz рабочее напряже-
ние надо снизить па 50%; по
данным фирмы rейнц и Кауф-
ман, при 10 MHz рабочее на-
пряжение не должно превы
шать 1 kV [55].
IIV тar
"
;:,
50
МиltаЛl!lIс
40
зо
-
:t
... 20
'"
10 -
::s
'[ ! о 7 /4 2/
t::: .
,.. Даtlл!!нu.e еаза, 6 ar
,
Cтtf.'тo
пиpeltc
Мukалсltс
....
СтаЛhНt111
труоа
.......
i.
Фllr. 33. rазонапо.'IIIСllllыii IЮII.'lен-
carop фИрМI,J J'eiiHl1 и I{ауфма\l;
1500 11j1F
C%::S
20
. '"
1.6 1
I.Z
Q8
"
0.4
О
28
,.
1.
Фllr. 3.1. 3:tDИСIIМОСТЬ про611ВlIOrо на-
ПР"ЖСIIШI А 11 e\4KOCTII IJ rазонапол-
IIClIJlOrO КOIIдСИСilТOIJа ОТ даВЛСНlIЯ rаза
(l'eiiHI
н I{ауфмаll)
Эти фирмы изrотовляlOТ rазонаполненные КОllденсаторы
как постоянной, так и переменной емкости; для последних
характерна высокая Нi:lчальна,. емкость СО == (0,25...0,5) С".8Х-
В СССР также проводились успешиые опыты по изrотов
лению rазонаllолнеllНЫХ KOHTyplIblX конденсаторов [56].
Такие конденсаторы целесообраЗIIО при менять при частоте
0,5.. .1,5 MHz (длина волны: 200...600 т).
При более низких частотах пыrОДllее использовать слю-
дяные К'Онтурные конденсаторы; при более высоких часто-
тах rазонаполненные конденсаторы делаются невыrоднымн
вследствие резкоrо снижения рабочеrо напряжения. Кроме
Toro при повышении частоты снижается емкость контуров,
а при малых е!.lКОСТЯХ удельный объем rазонаполненноrо
конденсатора на единицу емкости сильно возрастает. В этой
области частот BblroAHee примеllЯТЬ вакуумные конденсаторы.
По данным работ ЛФТИ [56а], при изrОТQвлении rазо-
напопllеНI1;..)Х конденсаторов же j)ошие результаты можно.
БО Конденсаторы с zазоо6разны.tl 11 ЖllдКlI.AI дllЭ.lе"",РllКО.AI
получить, заменяя азот rексафторидом серы ("элеrаз"),.
обладающим при равиых значениях давления резко повышен
ной электрической прочностью (в 2,5 раза).
.
26. Вакуумные конденсаторы
ПРИlIснение вакуума дает больший выиrрыш в 9лектри
ческой прочности, чем повышение давления rаза, но Tpe
бует еще большей rсрметизации конструкции конденсатора.
Производственный выпуск вакуумных высокочастотных
конденсаТОР08 наладила в 1939 r. фирма Эйтель Мак Келл(!
.(США). Устройство и размеры B3KYYMHorQ конденсатора
Нар!/н,на" ооkлаiJkа этой фирмы, близкоrо по
BH!/тpeHHlIR ооJ.лаiJJtа конструкции К reHepaTop
ноЙ лампе, приведены на
фиr. 35.
Во время воЙны выпуск
вакуумных конденсаторов
был освоен целым рядом
американских фирм. в том
числе Дженерал Электрик,
усовершенствовавших KOH
струкцию конденсатора
[57а].
Конденсаторы изrотовляlOТСЯ теперь емкостью от 3 до
250 p.p.F* дЛЯ рабочеrо напряжения от 5 до 35 kV (максималь-
ное значение при частоте 1 MHz). Рабочий диапазон час
тот составляет от 1 MHz до 50 MHz. Рабочее значение
силы тока конденсатора, в зависимостИ от ero емкости,
составляет 20...50 А. Удельный объем вакуумных KOHдeHca
Т9РОВ резко умеиьшен по сравнению с rазонаполненными:
вакуумиый конденсатор при С == 50 J11'F...8 crnli
r,.F,
rаэонаполиевиыА КОИ.l.еисатор при С == 1500 ,...!
P...40 crnSJI111F,
rазоиаполнеНllыА конденсатор при С == 250 I'-!JoF...lБО crn s /I11'F.
I
t-"
Фиr. 35. ВакуумныА конденсатор
фирмы Эйтель Мак I(РJlЛО; 5O!JoJ1 Р,
рабочее наllряжение 32 kV
Эти даиные соответствуют рабочему напряжению 15...1бk V,
при рабочем напряжении 7,5 kV удельный объем BaKYYII
Horo конденсатора составляет 2 cm 8 /p.p.F.
Такое различие в удельном объеме достиrается за счет
упрощения конструкции и уменьшения зазора в COOTBeT
ствии с увеличенной электрической прочностью [571.
Температурный коэфициент емкости вакуумных конден-
. саторов составляет + 27 .10
6 на 1 0 С; особым их преиму
ществом является независимость пробивноrо напряжения
от высоты над уровнем моря, что представляет собой боль
· В 1946 f. Фирма Джениинrс иачала выпуск вакуумных конденсаторов
мкостьюl
J1
.иРQ6==IJkV тах' IlIIах==IООА,;щаметр 118 rnrn, .a.'
aa 201 rnrn.
Ma c,ZOH!' !!. o.IHeHHble конденсп-. торы
61
шое удобство при использовании этих конденсаторов в са-
молетном оборудовании.
ВакуумныЙ конденсатор находит ШИРОКQе применение
в коротковолновой аппаратуре, особеllНО авиацнонноА. кроме
тех случаев, КOI"д.а требуется плавно измеllяющаяся емкость. *
27. l\1аслонаполненн.ые коиденсаторы
В конденrаТОРОСТРОСIIИИ жидкие Дllэлектрикн имеют
:1реимущество перед rазааш в отношении повышенной
э.1ектрнческоА прочности ( Е пр== 25...30
и выше) и повы.
шенной диэлектрической проницаемости (z == 2. . .5). Кроме
Toro, приvенеJfие ЖИДКОI"О диэлеl(трика улучшает отвод
тепла, выдеJlяющеrося в мета,lIЛllческих частях кондеllса-
тора. Вместе с тем по срапнению с rазами жидкости имеют
пониженное удеJ11)ное СОПРОТИlrление и увеличенныЙ щ(;;
недостатком жидкостей является также неполное BOCCTa
новление электрической прочности после пробоя вследствие
их заrрязнения продуктами разрушения, образующимися
в момент пробоя. К этому можно добавить, что за:\!ена
rаза жидкостыо вызывает появление заметной зависимости
емкости конденсатора от температуры и частоты.
Для предупреждения утеЧКlI жидкости и защиты пос-
ледней от попадания в нее влаrи и пыли конденсатор
с ЖИДКlIМ диэлектриком должен иметь rерметическую KOH
струкцию. .
Перед заЛИВl<ОЙ в конденсатор, для ПО.'IУ'lения достз
точно высокоЙ элеlстрической прочности, жидкиЙ диэлектри:<
должен быть тщательно очищен и IIросушен, что требует
применения специальноrо оборудования. Старение жидких
диэлектриков при длительном воздействии повышенной TeM
пературы и электрическоrо поля требует периодической
замены или реrенерации жидкости, заJ1ИТОЙ в конденсатор,
что также создает ряд трудностей.
Раньше маслонаполненные конденсаторы находили себе
при
енение в качестве контурных конденсаторов в мощных
радиостанциях и для борьбы с перенапряжениями на линиях
передачи,
Конструктивно они представляли собой систему из двух
rрупп металлических пластин, изолированных Apyr от Apyra
фарфоровыми изоляторами. Такую систему помещали в же
лезный кожух и заливали трансформаторным маслом.
В последующие roAbl маслонаполненные конденсаторы
были вытеснены более совершенными типами конденсаторов:
" в 1945
1946 rr. aMepllKaHCKlle фирмы начали выпуск вакуумных
КОlцеllсаторов и псременноА емкости
-62 KOHdeHcaтopN С твердым неОРZQнuчеСКllAl дuэлектрuкпм
rазонаполненными, слюдяными и бумажными. Современное
I<онденсаторостроение в течение ряда лет "рименяло
жидкие диэлектрики только для вспомоrательных целей
в качестве жидкостей Аля пропитки бумажных конденсаторов
или для заливки слюдяных конденсаторов большой мощности.
По последним данным фирмы Дженерал Электрик
(США), lIаслонаПОЛllенные конденсаторы усовершенствован
иой конструкции с водяным охлаждением снова начинают
иаходить применение в качестве контурных конденсаторов
в высокочастотных наrревательных устройствах [57 б]. Ho
минальная емкость таких конденсаторов 0,0075.. .0,034 p.F;
допуск по емкости :!: 5%; рабочее напряжение 2...9 kV;
диапазон рабочей частоты 150.. .550 kHz.
..
rлава 11/
КОНДЕНСАТОРЫ С ТВЕРДЫМ HEOpr АНИЧЕСКИМ
ДИЭЛЕКТРИКОМ
28. Сте
лянные конденсаторы
Стекло представляет собой прозрачное аморфное веще
СТ80, полученнdе при сплавлении кварца с солями или
окислами различных металлов. В интервале размяrчения
,стекло находится в тестообразном СОСТОЯНII.И, позволяющеМ
изrотовлять стеклянные изделия разнообра:JНЫМИ методами:
выдуванием, вытяrиванием и прессованием.
Электрические свойства стекла в значительной степени
зависят от ero состава; увеличение содержания щелочных
окислов: Na
p и К 2 О повышает диэлектрическую ПРОllицае-
мость, но снижает удельное сопротивление р и ухудшает
tgo, особенно при повышенной температуре [58].
Значительное уменьшение yr ла потерь стекла можно
получить введением в ero состав тяжелых окислов, напри-
мер РвО.
К числу таких стекол относится применяемое в KOHдeH
саторостроении стекло "Минос" .
Э.1ектрические характеристики стекла имеют следующие
значения :
удельное объемное сопротивление при 20 0 С Р.== 1015...1018 Q.crn.
температурвый ко,фициент ди,лектрической
проницаемости а, == +O.OI...O,OSO/o на 1 0 С
kV
пробивкая &апряжtниость при частоте 50 Hz... Е"р
25...30 rnm .
. 1 MHz...E пp
10...15
,
.рабочее значение иапр"жениости ПО.llII Прll
kV
'&изкоl часто," дп8 стекла принимаlOТ равны..
Epll6
5...10 rnm .
СтеКЛЯltные KOHдeHcarnooЬl
63
Удельное поверхностное сопротивление стекла сильно за-
висит от относительной влажности воздуха и при измене-
нии последней от 20...30% до 80...900/0 снижается от ЮН...
ЮlliQ до 10"...10!'Q. СтеклянныЙ конденсатор является самым
старым из существующих типов конденсаторов (
2). Он
находил себе относительно широкое применение в конце
прошлоrо и в начале текущеrо века в качестве высоко-
вольтноrо конденсатора относительно большой емкости.
(и Ра6 -<:: 50...60 kV; С IIО . -<:: 4000...5000 J..L
F). Конденсаторы из
rотовлялись как цилиндрическоrо, так и плоскоrо типа
q.
J/золиро6анныii
", 6ы60а
............ tpaptpop
--Неuзолuро6
6ы60а
3алu8ltа
ЖеАезныи
Itожух
Слои. сереора
nok8
Фиr. 36. Ullпllндрнческий
стекпиниыА коидеисатор
Мосьцицкоrо
......НtJолир. 661608
............неuаолuр. 6ы60а
Стеltло
.fOO
600}(
Х20(};-300
тнеи6
gzолоlf
А
__
__ __
.J
lIожg:r
тRZU6.
gzолоlt
Стеlrло u
По А В tpDЛ6еа
Фllr. 37. ПпОСКIIА стекпинныА KOII-
дснсатор фИрМЫ Тепефуикеи
(фиr. 36
37). Удельный объем этих конденсаторов состав-
лял 10...15 cm 3 fJ..LJ..Ll-' при рабочем lIапряжении 50 kV [59].
Большим недостатком стеклянных конденсаторов явля
лась сильная ионизация у краев обкладок,леrко ПРИВОАИ8-
wая к краевому пробою ("краевой эффект"). Мерами борьбы
с этим Я8лением служили: утолщение стекла у краев
обкладок, покрытие краев специальной эмалью и заливка
конденсаторов маслом. Применение ст
кла недостаточно
BblcoKoro качества вызывало повышенное значение уrла
потерь и создавало опасность тепловоrо пробоя вследствие
резкой зависимости tg8 от теllпературы.
б4 Конденr.атОIJlrl (' mseп;JblM НIOflzанuческuм дrн.лек"'риком
в настоящее время в областн техническоii частоты
-стеклянные конденсаторы полностью вытеснены более совер-
шенными бумажно-масляными конденсаторами. В области
радиочастот стеклянные конденсаторы заменены слюдяными.
Изrотовление высокочастотных стеклянных KOHдeHca
торов сохранил ось в оrраниченных размерах перед войной
лишь в l'ермании, rAe слюда служит предметом импорта [2].
До войны фнрма Шотт выпускала плоские стеклянные
конденсаторы на рабочее напряжение 6 kV, емкостью от.
0.00011 дО 0,045J..LF дЛИ работы в диапазоне частот от 0,6
до 3 MHz, с реактивной мощностью до 4 kV AR и цилинд-
рические конденсаторы с макси'\!альным рабочим напряже-
нием до 25 kV (пик) мощностью до 100 kV AR.
I 29. Кварцевые конденсаторы
Кварц, представляlOЩИЙ собой чистую OKIICb кремния,
встречается в природе в виде крупных кристаллов (..rорный
хрусталь") или в виде KBapцe
Boro песка.
Сплавлением песка полу
чают непрозрачный плаВ
1еный
кварц: "витреозил.; сплавле-
ние мелких кристаллов дает
прозрачный плавленый кварц:
"кварцевое стекло 11 . Молекула
кварца имеет своеобразное винтовое строеиие (фиr. 38),
объясняющее способность кварца вытяrиваться Д.1ИННЫМИ
НIIТЯМИ и леrкость получения кварцевых трубок.
Прозрачный плавленый кварц имеет высокие электри-
ческие свойства:
o
o
\/
5i
Si
/\
o
o
\ /
Si
oSi
/\
o
o o
o
Фиr. 38. Мопскупа кварца
удепЫlOе об'Ьемное сопротивпСlllrе Р " =--lОI!IQ.сm,
таиrеис yrпa потерь . . . . . . . tga < 0,0003.
ДИ9пеКТРИ'lескаи ПРОRицасмость . Е == 4,2,
температурный К09ФJlЦJlСИТ . . . . а, == + 0.OO2
.O,OO4o/0 на 1 0 С,
kV
9лектрическаи ПРОЧRОСТh. . Е пр ...10...15 mm (50 Hz).
Кварц применяется в качеС1.ве твердоrо диэлектрш\а
в эталонных воздушных конденсаторах постоянной и пере-
мен ной емкости. Кроме Toro, кварцевые трубки можно при
менить для изrотовления стабильных конденсаторов неболь
.
шой емкости [60]. Такие конденсаторы были применены
одной aHr лийской фирмой в высокочастотной телефонной
щюаратуре. Опытные кварцевые конденсаторы в СССР из-
rотов.'IЯЛИСЬ на заводе .Красная Заря. (фиr. 39).
!!!Jнденсаторная САЮда
б5
Производство этих конденсаторов не было постаялено,
так как оказалось более удобным применить вместо них
слюдяные серебрёные
OHдeHcaTOpы.
IСлои
Фllr.39. Кварцевый конденсатор: 150 ,../-.If; испытаТС.1Ь-
иое иаприжеИJlе 1000 V
Попытка применить кварцевые трубки для изrотов.,е
IИЯ
контурных конденсаторов для радиопередатчиков тз:.:::.:е не
Д:I.13 эффективных результатов.
30. Конденсаторная слюда
Слюда представляет собой минерал, относящийся к типу
алюмосиликатов. Среди мноrочислеНIIЫХ сортов слюды
только калийная с.1юда (содержащая К 2 О
"МУСl'оnит-)
обладает высокими электрическими свойствами, обе
l1ечив-
шими ей широкое применение в конден- ,
саторостроении. Средний состав мусковита: At
45,2% 5102;38,5% AI 2 0 a ; 11,8°/ n К 2 О; 4,5% Н 2 О. ./,
Особенностью слюды, отличающей ее от О О
Jl.руrих минералов и делающей ее особо ,'. 1../
интересным диэлектриком для KOHдeHcaTOpo
./
'
' ,
строения, является способность слюды леrко в о
расщепляться на тонкие пластинки, до не- ,/
скольких десятков микронов и тоньше. At
Эта способность обусловлена тем, что ,
основные атомы об р аз у ющие молек у лу Фllr. 40. Слюдя-
, ное KO.1bЦO
СЛЮДЫ (AJ, 51, О), расположены в одной основа мопеку-
плоскости (фиr. 40); в направлении, перпен
пы спю,il.Ы
дику
ярном этой плоскости, силы внутрен-
Hero
цепления ослаблены, что и обеспечивает леrкое рас-
слоение по плоскостям спаЙности.
При толщине пластинок 0,01...0,05 mm слюда бесцветна.
Толстые пластинки имеют различную окраску. Наименьший
уrол потер
имеют розовая, коричневая и золотистая слюды;
серебристый мусковит имеет уrол потерь до 1,5 раз больше,
5
1IIIe 5682
6б Конденсаторы с теерды.м неорzаничеСКIl.Al диэлектри"ом
а зеленый
в 2,5
3 раза больше. чем мусковит остальных
цветов. .
ПрозрачиыА мусковит, лишенный дефектов, имеет весьма
высокие электрические свойства в направлении перпенди-
кулярном плоскости спайности [5. 61, 62]:
Jl.и,пектрическая проницаеwость Е . . . . . 6.5...7.
температуриый К09фициеит а,. . . . . . . . . + 0.002..0,003% иа 1. С.
'rаиrеис yrпa потерь tg
. . . . . . . . . . .. 0.0001...0.00015.
удепьиое 06ъемиое сопротивпеиие РО . . . . . 10 1 !'>...10 18
.cm.
9.1ектрическаи прочиость при топщиие O,03
kV
0,05 mm ............. . . . Е.. р > l00 mm
8",ектрическая прочность при толщине
kV
С,OI mш . . . . . . . . . . . . . . . . . Е.." == 350...450 mш .
в .направлении плоскостей спайности электрические
свойства резко снижены: tgo===O,I...0,2; po==108...10 9 Q.cm;
kV
Е. р == 1...2mm'
Максимальиая температура HarpeBa для мусковита равна
550...600. С. Дальнейшее ПQвышение температуры приводит
к выделению кристаллизационной воды и разрушению кри-
сталлов слюды.
В природе слюда встречается в виде скопления кристал-
лов в твердых ropHblx породах. Выход слюды из перера-
ботаниой породы составляет от 1...2 до 100f0. В СССР
имеется ряд месторождений слюды, из которых осиовными
являются Восточносибирское и Карельское. 3аrраиичное
I(онденсаторостроение применяет обычио индийский му-
СI(ОВИТ.
. Для изrотовления коиденсаторов из очищенной слюды
вырезают по шаблону прямоуrольные ппастинки (слюда
.шаблонка"), которые расщепляют до требуемой толщииы
с допуском:t 5 микрон. Операции расщипки и проверки
толщины называют .калибровкой слюды".
По площади пластинок слюда разделяется на .номера".
Чем ниже "номер", тем больше площадь пластинки и тем
дороже слюда, так как выход пластинок бо.'IЬШОЙ площади
IIЗ общеrо количества добываемой слюды очень мал.
Конденсаторостроение применяет слюду относительно
небольших размеров (.N'g 5
7). Ходовые размеры пластинок:
7 Х 11; 25 Х 35; 40 Х 50 и 40 Х 60 mm; обычная толщина
конденсаторной слюды: от 0,02...0,03 до 0,05...0,06 mm; реже
. применяются пластинк.и толщиной 0,1...0,2 mm.
Пластинки слюды часто обладают дефектами, вредно
ВJlияющими на электрические свойства слюды и понижаю.-
КондеисатОРlUlR САюда
.
ЩИМИ качество конденсатора. Наличие воздушных включе-
ииА (пузырьков воздуха, заключенных в плоскостях спай-
ности) приводит к увеличению потерь за счет ионизац!'.
этих включений. Кроме Toro воздущное включение искажает
распределение электрическоrо поля и вызывает появление
танrенциальной составляющей,
направленной по плоскости
спайности.
Поскольку в этом направ
лении электрические свойства
резко ухудшены, наличие воз-
душных включений дает уху д-
шение tgB и rlрИ низком на-
пряжении, KorAa возможность
ионизации исключена (фиr.41).
Температурная зависимость
уrла потерь слюды с воздущ-
нLlми включениями ухудшена
110 сравнению с чистой слю-
дой (фиr. 42). Наличие воз
душных включений приводит
также к возрастанию темпе-
paTypHoro коэфициента емкости слюдяных конденсаторов
(фиr. 43) н к ухудшению их стабильности во времени
Пятна, часто встречающиеся в слюде-мусковнт, представ-
JI)
ют собой инородные включения, расположенные в ПЛQ-
костях спайностн.
Са 8
...... IItНz
./
I
I
I ..",. ...... ЮННz.
V I
11.0030
0.0025
0.0020
0.0015
0.0010
0.0005
О
2.5 5 1.5 10 12,5 15
'fof/лощtliJи пластино".
ваннтыц 60зiJ!lшными 61tЛю
WHURMIL
Фиr. 41. Влииние воз.аУШИЫЖ
вкпючеиий Itа у roп потерь
спюды при ltапряжеllИИ ..еиее
100 V (Рение)
tsG
800Hz 7с
/' 8
1./
... , ./
V "А
. ./
0,0015
0.0010
0.0005
О 20 z,o 60 80 100
7i!1'(fl
paтtIPtl. ос
Фиr. 42. Зависимость yr.lla потер.
ОПЫТltыж кондеисато:юв от те..пе-
ратуры при раз.llИЧНО.. содержа-
иии ВОЗДУШНЫЖ ВII.IIючеииА в с.llю-
де (Реиие).
А
чиста8 CAIO..a; B
lIe.llKHe пуаырь".
11. 2[,0,. П.llОШ."Н n.ll.CТHHOK; C
lIt.llK.e
пу:sырькн ..а 100"/. п..ош.... п".сткно.
rJ:.r
" на rc,
О.
0.0.
, ,,,
,
.........
\о V
03
.....
02 ./
01 11 .
.0.
О.
О.
О
2.5 5 Z5 10 12.5 IS
........ % llлощtliJи. эаНRтOti. 60зiJ!lUl
н"'ми 6ltДЮVlfниями
Фиr. 43. ЗаВИСIIМОСТЬ темпе.
ратуриоrо ко,Фициеита е..-
кости кондеисаторов типа C
от п.llОЩади П.llастииок С.llЮДЫ.
заltЯТОЙ воздушными включе-
ния"и (Реиие)
б8 Конденсаторы С твердым неорzйнu'tескuм дUЭАектрuкпм
Обычно пятна образуются окислами железа: черные
маrнетит FeO. Fe,O.; красные
rематит FezOa; желтые
rетит Fe 2 0 a . Н 2 О [63J. Зеленые пятна также представляют
собой соединения железа. Кроме Toro, черные пятиа MorYT
представлять собой включения железистой слюды
биотита,
а желтые и коричневые пятна
следы rлины [64]. Пятни-
стость слюды вызывает возрастание уrла потерь.
Отдельные пятна MorYT повысить tgo до 0,001...0,002;
пятна, заним<!ющие 10...15% площади слюдяной П1lастинки,
увеличивают tg o до 0,005...0,006.
Электрическая прочность слюды также ухудшается при
наличии пятен; черные пятна, занимающие 10...12 0 !0 площади
пластинки, MorYT дать снижение пробивноrо напряжения на
15...200/0; пятна друrих цветов менее опасны в этом OTHO
шении. Наличие пятен дает также ухудшение стабильности
емкости конденсаторов во времени и при колебаниях тем-
пературы.
Неровности поверхности слюды способствуют образова.
нию воздушных мешков в конденсаторе, что снижает ero
электрические свойства. Правильная волнистость пластинок
(при сжатии такие пластинки выпрямляются) менее опасна,
чем неправильная волнистость (при сжатии пластинки пол-
ностью не выпрямляются) (табл. 4).
ТQ6.JUЦЙ 4
Влияние волнистости слюды на качество конденсаторов
Характер во
нистости
К03фllциент нестабипь- УмеиьшеИJfе емкости
иостн. ks% конденсатора. сжатоrо
(иеобратимое иэмеиение давпением 50...75 kGicm!
eMKOCТlI КОН!lеисатора поспе удалеНIIИ дав.lеиия,
поспе IlporpeBa) lJ.C%
Неэаметнаи. . . . .
ПраВНАьиаи слабаи .
ПраВИ.lьнаи сипьнаи .
НепраВИАьиаи САабая .
Неправн
ьиаи сильнаи
0.032 .
0.058
0.087
0.1 05
0,155
2,0
2.0
3.0
4.5
6
4,5
6
rрубые неровности: СК.'Jадки, rорбины и т. д.,
помимо
образования под иими включений воздуха. опасны тем, что
при сильном сжатии конденсатора в местах rрубых нерзв'
ностей MorYT появиться трещины, резко снижающие пр)-
бивное напряжение конденсатора.
При расщипке слюды острым не ш.'Jифованным ножом
на краях пластино
образуется система трещин: .елочка";
при расщипке тупым ножом образуется частичное рас-
слоение у края слю.:tы, куда заходит воздух: .краевое рас-
'.
Общая харtЖтерuстuка слюдяных конденсаторов 69
слоение" (фиr. 44). Эти дефекты снижают электрическую
прочность слюды И заставляют увеличивать расстояние а
между краями слюды и обкладок (за-
краину), что снижает активную пло-
щадь обкладок и ухудшает исполь-
зование слюды. Поверхностные за-
rрязнения слюды в процессе ее обра
ботки (rрязь, отпечатки потных паль-
цев) приводят к увеличению уrла по-
терь конденсатора. Поэтому в про-
изводстве ответственных слюдяных
конденсаторов необходимо перед
сборкой промывать слюду спиртом
или друrим леrколетучим растворите-
лем.
,
Hpae8ol1
раССЛОl1ниl1
Фиr. 44. Дефекты спюды
выэваииые раСЩИПllоА
31. Общая характеристика слюдяных конденсаторов
Слюдяной конденсатор, правильио изrотовленный из
слюды. лишенной дефектов. обладает весьма высокими
электрическими свойствами: высокой стабильностью емкости
во времени, малым (1,. большой точностью емкости (малым
отклонением ее значения от номинала), очень малым tg8,
высоким сопротивлением изоляции и высокой электрической
прочностью.
Вместе с тем стоимость слюдяноrо KOHAeHcdTopa вы-
сока как по причине дороrовизны исходноrо материала
слюды так и вследствие трудоемкости процесса
ручной сборки конденсатора. Точная подrонка емкости
также является трудоемкой операцией. Уже при сравни
тельно небольших значениях емкости, выш
0,01.. .0,10 J..LF,
размеры слюдяноrо конденсатора относительно велики,
и вес ero значителен.
Поэтому применение слюдяных конденсаторов большой
емкости (более 0,01 J..LF) оправдывается только в тех слу
чаях, rде полностью используются их высокие электриче-
ские свойства (вторичные эталоны емкости, измерительные
маrазины емкостей, высокочастотные контурные KOHдeHca
торы); при изrотовлении конденсаторов малой емкости, rAe
требуется лишь одна или несколько маленьких пластинок
слюды на каждый конденсатор, примененне слюды может
быть более широким, так как стоимость слюды в этих
случаях иrрает меньшуЮ роль, а сборка упрощается.
Изrотовляемые в настоящее время слюдяные конденса-
торы по их применению MorYT быть разбиты на следующие
rруппы: .
1) Конденсаторы для измерител"ной техники: маrазнны
емкостей и вторичные эталоны емкости.
7 0 ROHiJeHcamopbl с тверды-м неорzаническим диЭ Ае"!"риком
2) Конденсаторы для высокочастотной телефонии и теле-
фонной измерительной аппаратуры.
3) Конденсаторы для радиопередающей аппаратуры: кон-
турные, блокнровочные и анодноразделительные. .
4) Конденсаторы для р,щиоприемной аппаратуры: от-
крытые, запрессованные в пластмассу, серебрёные (.ста-
биль.) и иамотанные.
32. Обкладки слюдяноrо конденсатора
и система обжимок
в качестве обкладок в слюдяных конденсаторах приме-
няют: металлическую фольrу, прижатую к поверхности
слюды, или слой металла, нанесенный непосредственно на по-
верхность слюды.
В качестве фольrи применяют: оловянную, свинцово-оло,
вянную (3% олова, HaHeceHHoro на поверхность свинца
rорячнм способом) и красно'медную. Обычная толщина
фольrи от 0,03.. .0,04 до 0,06.. .0,10 тm.
Преимуществами оловянной и свинцово-оловянной фольrи
являются большая мяrкость (хорошее прилеrание к поверJ:
ности слюды) и леrкость паflки. Недостатками этих сортов
фольrи являются высокое удельное сопротивление (табл. 1),
увеличивающее tgB конденсатора, и текучесть фольrи при
сильном сжатии. Текучесть ухудшает стабильность конден-
сатора, так как с течением времени дает необратимое воз-
растание емкости вследствие увеличения п.10щади об-
кладок. Для повышения стабильиости таких конденсаторов
можно применить искусственное старение, подверrая кон-
денсатор HarpeBY при определенном режиме в сильно
сжато" состоян1Jи [61].
Красно-медная фольrа имеет пониженное удельное со..
противление, но вместе с тем повышенную жесткость.
Чтобы избежать повреждения слюды, эту фольrу надо от-
жиrать и заrлаживать заусенцы у краев. Красно-медная
фольrа примеияется для коротковолновых конденсаторов,
у которых особенно важно СНИЗИть потери в металле. При
изrотовлении конденсаторов малой емкости снебольшим
числом пластин иноrда при меняют латунную или бронзовую
фольrу, так как в этом случае оловянная фольrа не обес.
печивает механическую прочность вывода. Применение
алюмиииевой фольrи желательно вследствие ее дешевизны
и малоrо удельноrо сопротивления, но затрудняется труд
ностью пайки. Эту трудность можно обойти, применяя
специальный метод сборки конденсатора с применением
рулонной фольrи [65] или применяя сварку для электриче-
CKoro соединения отдельных обкладок одиоrо знака.
ОБКАадки слюдяноzо "онденсатора и система о(Jжu.vок 71
Применение фольrи в качестве обкладок в слюдяных
конденсаторах созцает ряд неудобств:
1) Для удаления воздушных зазоров между СЛЮ.l.оА
и фольrой требуется. применение сильноrо сжатия: при
мяrкой фольrе 50.. .75 kG/cm ll , а при жесткой фольrе
100.. .150 kG/cm 2 . Недостаточно сильное сжатие дает сни-
женную емкость, у меньшенную стабильность емкости и по-
вышает tg3.
2) Для получения сильноrо сжатия требуется специаль-
ное устроАство (обжимки), которое удорожает конден-
сатор, увеличивает ero вес и
rабарит и создает паразитные
емкости, затрудняющие расчет
и подrонку емкости и yxyд
шающие качество KOHдeHca
тора.
Кроме Toro, при обкладках
из фольrи появляется зависи-
мость емкости от давления
(фиr. 45), вызывающая увели
чение температурноrо коэфи-
циента емкости и уменьшение
стабильности емкости во вре-
мени вследствие измен
ния
давления на конденсатор с
температурой и со временем
(температурное расширение и
остаточные напряжения в металлических обжимках). '
Основные т-ипы обжимок, применяемые в производстве
слюдяных конденсаторов, MorYT быть сведены к трем моди-
фикациям (фиr. 46):
1) обжимка с четырьмя винтами,
2) обжимка с одним винтом,
З) обжимка с пятью винтами. _
Первая модификация представляет собой простейшиА
тип обжимки и обладает существенным недостатком: He
раflНОМ
РНОСТЫО распределения давления. При затяrивании
винтов давление передается краям конденсаторной секции,
а средняя часть (активная П.1Ощадь фольrи) остается при
пониженfЮМ давлении. Вариантами 3Toro типа обжимки
являются: металлическая пластина, обжимающая секцию,
и обжимные пластины, стянутые стальными полукольцами.
Все эти варианты обжимок дают плохой результат как в OT
ношении стабильности емкости во времени, так и в отно-
шении температурноrо коэфициента емкости. Применяи
обжимку с четырьмя виитами, можно получить хороший
результат, если использовать массивные литые обжимные
пластины с ребрами жесткости, не допускающими де фор-
100
98
'$.
96
9+
g 92
1 80
88
t О 50 100 150 200
Да8ление, Itl//cm z
Фиr. 45. Зависимость еМКОСТII
с.1Юllяиоrо конденсатора с обклад-
ками из с:вницово-onовяииоА фопь-
rи or удеnt,иоrо давлеиия иа актив-
иой ппОЩ8ДИ tРеиие)
.J'
'-'
I
72 KOHд
Hcaтopы с твердым неорzаническим диЭАектриком
мации пластин при стяrнваннн винтов, но такие обжимки
дороrи н rромоздки.
Вторая модификация
обжимка с одним винтом
проста
по конструкции и дает более выrодное распределение дав-
t:J
_.
I
О
"i'
U
. .
I
Qg .
. .
. .
: I
С==О
5
.
m
2
.
ш
*
:J
::
Ф:; 0 ... .
:
::,:
.
, .
6
7
OO
8
9
10
]
..... '1
DI
11
Фиr. 46. Раэпичные ТIIПЫ обжимок В спюдяиых коидеисаторах:
I
обжимка с четырьм. в.нтами; 2
обж"мка с ОАННМ винтом; 3
обжимка с
п.тыо винтами; 4
обжатие секции меТ8JI.IIической П.llастинкой; S
обжатие секции
ета.llЬНЫМИ ПО.llУКО.llьцам. (фнрма Дюбн.IIье); 6
обжимка секций маrа3Иll8 емкост.
(фирма СЮ.ll.llнаан); l
обжимка с выеаAJ<ОЙ аместо n.Toro винта (заВОА .Красна.
Зар.'); 8
обж.мка со етВАЬНОЙ прУЖНИОЙ (фирма Дженера.ll РЗАНО); 9
KO.llbЦeBa.
обойма вместо обжимк.; IO
Ko.llbЦeBa. обойма u. ежати. четырех секций:
lI
Kopn;re вместо обжимки
пения, но наличие центральноrо винта заставляет сверлить
слюду, что С8нжает активную площадь пластинки и дает
значительный брак из
за появления трещин при сверловке.
Кроме Toro, при данной конструкции трудно Получить требуе
мую силу сжатия, что приводит к недостаточной стабильности.
Обкладки слюдяноzо конденсатора и система обжuмок 73
Третья модификапия
обжимка с пятью винта.ми
обес-
печивает хорошее распределение давления на активной
площади и позволяет получить достаточно высокие зна-
чения удельноrо давления. ПОЭТОМУ, несмотря на большую
СЛОЖНОСТЬ этой конструкции, она нашла себе широкое
применение в виде целоrо ряда вариантов. В КОНСТРУI<ЦИИ
завода .Красная заря" центральный винт был заменен
высадкой в верхней пластине; в конструкции фирмы Дже-
нерал Рэдио КО центральный винт и верхняя пластина за-
менены изоrнутой стальной пружиной (для ослабления
влияния температурноrо расширения металла обжимок на
J/30ЛIIЦUR
!,II;:I 1 .
Ко, '/1"111 ....
.r
1 }1J11 r
h1
I z 3
Фиr. 47. Паразитные емкости на корпус в спюдяиом кондеисаторе:
l
De паразитных е"костн (.IIва нзолнрованных BblBO.lla); 2
O.llHa паразнтн.. е"кость
(О.llНI' НЭО.llнрова,оныА ЬЫ80.II); 3
YCTpaHeHHe паразнтнuА е"костн на корпус
стабильность емкости) [66]. Иноrда две пластины и четыре
винта заменяют металлической кольцевой' обоймой. HeKO
торые фирмы при изrотовлении конденсаторов большой
реактивной мощности применяли эту конструкцию для
одновременноrо сжатия в одной обойме нескольких секций.
В том случае, коrда конденсатор собирается в массивном
металлическом кuрпусе. стенки последнеrо MorYT быть
использованы в качестве металлическоЙ обоймы, замеНJiЮ-
щей две пластииы н четыре винта.
При сборке слюдяноrо конденсатора в металлических
обжимках приходится изолировать секцию от обжимных
пластин.
Для изоляции часто применяют не слюду, а какой-либо
друrой диэлектрик с худшими электрическими свойствами
(микалекс. миканит, rетинакс и т. д.). В этом случае по-
являются паразитные емкости C 1 С 2 (фиr. 47), обусловлениые
изоляцией секции от обжимок; емкости C 1 и С 2 , присоеди-
няясь параллельно 1\ основной емкости С, MorYT ухудшить
tg8 и понизить стабильность конденсатора. Соединив один
из выводов конденсатора с корпусом, мы избавляемся
только от одной иэ паразитных емкостей. Для Toro чтобы
7. Конденсаторы С тверды.. HeopzaHU.,ecKuM iJиЭАектрико-м
исключить обе емкости C 1 и С 2 , надо разбить конденсатор
на Аве одинаковые секции, соединенные параллельно.
Для Toro чтобы обеспечить достаточную стабильность
конденсатора, в котором в качестве обкладок применена
фольrа, необходимо подверrать шлифовке поверхность
обжимных пластин, соприкасающуюся с конденсаторной
секцией.
Замена обкладок из фольrи слоем металла, HaHeceHHoro
непосредственно на поверхность слюды, rарантирует от-
сутствие воздушноrо зазора между слюдой и обкладкой,
позволяет уничтожить зависимость емкости от давления
и улучшить температурный козфициент и стабильность
емкости. Кроме Toro, при этом упрощается конструкция
и уменьшаются размеры конденсатора. Для непосредствен-
Horo нанесения на слюду применяют серебро. Этот металл
обладает наименьшим удельным сопротивлением (табл. 1),
устойчив против окисления и имеет относительно невысокую
точку плавления, что при некоторых методах нанесения
имеет большое значение.
В конденсаторостроении применяют три основных Me
тода серебрения: химический, керамический, вакуумный.
Химический метод серебрения основан на принципе
восстановления металлическоrо серебра из водноrо раствора.
Для получения OCHoBHoro раствора про изводится смеши-
вание двух растворов, имеющих следующую рецептуру:
1) 15g Ag NO s ; 55 сm ! 23% NН з ; 2000 сm а Н з О,
. 2) 90g КОН; 750 сm 8 Н з О.
Для получения восстановительноrо раствора в 250 сm 8 Н 2 О
растворяют 5() g сахара рафинада, после чеrо добавляют
20 капель H 2 SO c - t-Iеудобством зтоrо метода является не.
обходимость тщательнейшей очистки поверхности слюды
и cTpororo поддержания постоянства температуры при
серебрении. Вследствие поrружения слюды в водный раствор
на .ней остаются следы химикалий, которые трудно удалить
при промывке. Это часто дает пониженное сопротивление
нзоляции.
Емкость слюдяноrо конденсатора, изrотовленноrо из
слюды, серебрёной химическим методом, заметно зависит
от напряжения [67].
. Керамический метод серебрения (метод вжиrания) ос-
нован на принципе восстановления окиси серебра при по-
вышенной температуре (этот же метод применяют для
серебрения керамических изделий). На пластинку слюды
кисточкой наносят .краску., полученную растиранием Ag 2 0
в растворе канифоли на скипидаре (вместо Аg з О иноrда
применяют уrлекислое серебро или мелко дисперrИРОRанное
металлическое серебро). Намазанные пластинки слюды про-
Темп. коэф. емкости и ста6и.ll."ост. ."юд. конденсамора 75
сушивают при 60.. .70:> С. а зат
м обжиrают в муфельной
печи при БОО О С. После обжиrа надо охладить пластинки
вместе с печью до температурw не выше 500 С. При обжиrе
орrаНllческая связка cropaeT, а Ag 2 0 восстанавливается
в виде металлическоrо с
ребра. образующеrо слой, прочно
сцепленный с повеJ>ХНОСТЬЮ слюды.
Метод прост, дает конденсаторы хорошеrо качества
и не требует применения сложной аппаратуры [60].*
Вакуумный метод серебрения основан на принципе нспа-
рения серебра в вакууме при температуре, близкой к ero
точке плавления. Пластинки слюды промывают раствором
аммиака, высушивают и зажимают в железные рамки.
обеспечивающие нужные размеры закраин. Рамки ставят
под колпак вакуумной установки, закрывая ими вольфра-
мовую спираль с кусочком серебра со всех сторон. Под
колпаком создают высокий вакуум (остаточное давление
1O
8.. .10
' mm pTYTHoro столба); обычно на это требуется
15.. .20 минут. Далее дают накал вольфрамовой спирали
(сила тока 20...30 А) в течение около 1 минуты; в это время
происходит серt>брение. Далее снимают вакуум и извле-
кают посеребренные пластинки слюды. Метод обеспечивает
высокую производительность и дает конденсаторы хорошеrо
качества (68). Недостатком ero является относительная
сложность оборудования. Европейские фирмы для сереб-
рения слюды обычно применяют керамический метод,
а американские фирмы чаще используют вакуумиый.
В СССР с успехом были опробованы оба этих метода.
Серебрение слюды ШИрОh:О применяется при изrотов-
ленни ВЫСОКОh:ачественных слюдяных конденсаторов типа
.Стабиль" еМh:ОСТЬЮ до неСКОЛЬh:ИХ тысяч J..LJ..LF. Иностранные
фирмы применяют серебрение и при изrотовлении слюдяных
конденсаторов большой емкости (2).
33. Температурный КОЗфИЦJlент емкостн
и стабильность СЛЮДllиоrо кондеисатора
Температурный коэфициент емкостн h:OHAeHCaTopa с TBep
дым диэлеh:ТРИКОМ. в общем случае, может быть выражен
формулой- [69]:
а, == 2а
Т+О,
(59)
rде
a
h:оэфициент линейноrо расширения металла обh:ладок,
т
h:оэфициент линейноrо расширения диэлеКТРИh:а,
о
температурный h:оэфициент Е TBepAoro днэлектрика.
· ИспопЬ3УII зтот метоа, можно иапааить qепрерывныА коивеАериыА
Ilропесс серебреиии сп юды. (А. Chapman. Electronlcs. 1945, Vol. 18,
М 11. р. 146.)
76 Конденсаторы с твердым неорzаническим диэлектриком
При изrотовлении слюдяных конденсаторов с оБКJIад-
ками из оловянной фольrи имеем: а
27,5'10
8 на 10 с;
1'
3'1O
8 на IOC и o
25'}(r8 на 1 0 С; тоrда величина
а,::::::+73.1O
8 на 10 С (0,ОО73 О /0 на 10 С); фактически добро-
.качественные слюдяные кондеисаторы, собраниые без про
клейки парафином, имеют а,==+0,004.. .0.006% на 10 С [70].
Некоторое отклонение от расчетноrо значения объясняется
тем, что при повышении жемпературы за счет разиости
коэфициентов линейноrо
расширения слюды и Me
талла стяrивающих вин-
тов уменьшается давле-
ние на конденсаторную
секцию. Слюдяные кон-
денсаторы, собранные с
проклейкой слюды пара
фином, имеют отрицатель-
ное значение температур
Horo коэфиuиента емко-
сти: a,==OT
O,OOI.. .0,002
до
0,01О...0,О400f0 на 1 ОС.
Это объясняется тем,
что в данном случае вфор-
O ос муле (59) в величину о
входит не только темпе-
ратурный коэфициент 8
слюды, но И температур-
ный коэфициент 8 пара-
фина, который имеет
очень большое отрица-
.тельное значение:
2000'1<r6 на ):1 С. Это значение соответ-
ствует повышению температуры от +200 С до +400 С; если
расширить верхний предел до +60:lC, то величина а для
парафина удваивается.
Подобрав определенный технолоrический режим изrотов-
ления слюдяных конденсаторов с проклейкой парафином,
можно получить малые значения а" но изменения емкости
таких конденсаторов с температурой будут носить не ли-
нейный характер (фиr. 48).
Относительно небольшой переrрев (+40.. .50 0 -С) уже
.может приводить к необратимым изменениям емкости.
Кроме Toro, при небопьших отклонениях от установленной
технолоrии неизбежен большой брак по повышенному
эна чению а,.
Конденсаторы из серебрёной слюды, cor ласно формулы
(59), должны иметь a,:::::::Jz:::+20. . .30.10
8 на 1 о С, так как в них
свободное расширение обкладок исключено, а величина l' « а.
Для серебрёных конденсаторов относительно большой
+0./00
0.075
'I:c::>
(,) 1
O.OJO
"Q
0.025
::s
c::i
1
IL)
IL)
::s 0.050
:i
:i 0,075
!':)
0.10010 20 30
t
Температура
Фllr. 48. Зависимость eMKoCTl1 СJ\ЮДИИЫХ
конденсаторов от температуры:
А
КОllAеисатор с ПРОКJlе!!к.n парафиио.. и 06КJlа..-
lIа..и из фоJlЬrв (rрнффитс); В
СJlю..ано!! сере6ре-
НЫ!! KUllAeHcaTOp (Ренне)
Темп. "оэф. емкости u стабuльность САюд. конденсатора 77
емкости фактическое значение а l совпадает с расчетным.
Это значение несколько выше нижнеrо предела, который
может быть получен с применением проклейки парафином
и обкладок из фольrи, но может быть обеспечено COBep
шенно уверенно, с минимальным количеством браlOO. Кроме
Toro, изменение емкости носит линейный характер и пол-
ностью обратимо (фиr. 48). Для серебрёных конденсаторов.
малой емкости величина
I может отклоняться от расчет-
Horo значения и даже быть отрицательной. Это объясняется
влиянием паразитных емкостей, обусловленных церезином,
обычно применяемым для покрытия конденсаторной секции
с целью повышения ее влаrостойкости, или пластмассой,
применяемой с той же целью для опрессовкя конденсатора.
Стабильность емкости слюдяных конденсаторов с обклад-
ками из фольrи в условиях их хранения при температуре
+18.. .22" С показана на фиr. 49. В С.'lучае применения об-
жимок с четырьмя винтами (кривые а) или с одним винтом
(кривые Ь) большие колебания емкости, вызванные неболь-
шими изменениями температуры комнаты, не дают возмож
ности заметить необратимые изменения емкости во времени.
В случае применения обжимок с пятью винтами (кривые с)
температурный коэфициент емкости резко снижеи, и можно
наблюдать небольшое остаточное возрастание емкости,
порядка сотых долей процента. Эти данные получены для
конденсаторов, подверrавшихся искусственному старенщо;
конденсаторы той же конструкции, не подверrавшиеся
старению, при таких же vсловиях хранения необратимо
увеличивают емкость на 0,5...1 %.
Для оценки изменения емкости конз.енсаторов во времени
было предложено [70] определять их коэфициент нестабиль
ности:
k
Cl
C2 100в ()'
S
С 2 ' 10,
(60)
rде Cl
eMKOCTЬ до испытания, а с 2 ----емкость после про-
rpeBa при + 500 с и последующеrо охла ждения до ком-
натной температуры. Опыт производства конденсаторов
типа СЭ (
35) показаll, что при k s <O,05 0 / 0 остаточное из-
мененне емкости конденсатора за rод не превышает 0,1%.
Серебрёные слюдяные конденсаторы имеют еще более
высокую стабильность емкости. Фирма Эри подверrЛ8 кон-
денсаторы этоrо типа воздействию 100 температурных
циклов при следующем режиме каждоrо цикла: 15 минут
при
600 с; 15 минут прн +93,50 С и 15 минут при +21 ос.
После этоrо испытания изменение е
кости не превышало-
0,2...0,3'1/(1'
Существенной причиной изменения емкости слюдяноrо'
1<оеденсатора с течением времени может являться воздей
78 Конденсаторы с теердым неорzанuческuм дUЭАектриком
ствие влажиости. Вода, проникшая внутрь конденсатора
и адсорбированная на поверхности слюдяиых пластинок,
наряду с заметным возрастанием емкости приводиr к рез
кому ухудшению tgo и сопротивления изоляции.
Для защиты слюдяных конденсаторов от действия влаж
IfОСТИ применяются следующие основные методы:
.5
О
5
/O
/5 а
tI + /0
+ 5
О
.
--6
I --10
;, .150
+10
+01
:
Ь)
О
0.5
I,°o .
+0./5
"1 +0.10
+0,05
i
с)
+qo.
О
+0./5
+0.10
+0.05
О
--0.05 О
.d С тах = 0,.1 %
8 12 16 20 2" 28 3236 ,,"О 44 48 52 Cymlt«
П63ррF
/ 2 3
5 6 7 8 9МесяЦ61
продолжительность испытанUJI
Фиr. 49. Изuенеllие емкостн СЛЮ.lIIНЫ& конденсаторов
с течением времеии:
.
об.RМК. с чеТыр.... Винт....; 8
обжи..КВ с ОАИИМ ВИНТОМ;
С'
о6жи"к. С пп.ю винт...и (Реиие)
помещение конденсатора в корпус из металла, керамики
..ли пластмассы и заливка в корпусе влаrостойким ком-
паундом;
опрессовка конденсатора пластмассой;
нанесение на конденсатор защитноrо С.'lOя компаунда;
IlOкрытие конденсатора защитной пленкой лака.
В качестве заливочных компаундов применяют: сплав
наnифоли с воском или парафином, неф1'ЯНОЙ битум, битум
Темп. коэф. ем"ости u ста6иАьност& САюд. конденсатора 79
с добавкой масла или rал
вакса, rаловакс с добавкой
бензилцеллюлозы или стирола и т. А.
ДЛЯ заливкlt контурных конденсаторов применяюr: па-
рафин, церезин, минеральное масло и битум. В этих кон-
денсаторах защита от влажности достиrается rерметизацией
конструкции корпуса, а заливка служит для повышения
значения ионизирующеrо напряжения и улучшения тепло-
передачи к стенкам корпуса.
В качестве пластмассы для опрессовки конденсаторов
обычно применяют фенопласт (желательно брать пресс-
порошок марки К21-22 или К211-3 [71]), реже полихлорвинил
или полистирол. В качестве облицовочноrо компаунда обычно
применяют компаунд на основе rаловакса с добавкой би-
тума, бензилцеллюлозы или стирола, иноrда С добавкой
минеральноrо наuолнителя [5].
Во всех рассмотренных случаях происходит заметное
возрастание паразитных емкостей конденсатора, которые
до заливки или нанесения защитноrо слоя замыкались
через воздух. Поэтому конденсатор малой емкости (менее
НЮОj..Lj..LF) трудно изrотовить с теми же значениями (1, и tga,
которые удается получить для конденсаторов большой
емкости, у которых влияние паразитных емкостей сказы
вается мало. Разрешения !пой задачи можно AOCTHrHYTb,
поместив слюдяной конденсатор в стеклянный баллончик
и запаяв последний после откачки из Hero воздуха. Выво-
дами в таком вакуумно
слюдяном конденсаторе служат
проволочки. впаянные в стекло [72].
Такая конструкция конденсатора является абсолютно
влаrостойкой, но неудобна для конденсаторов большой
емкости. Последние для получения вполне надежной влаrо-
стойкости надо помещать в rерметически запаянный метал.
лический корпус. Для изоляции выводов должны применяться
изоляторы из специал"ноrо стекла или из керамики, при-
паянные к крышке корпуса (
49). Для конденсаторов Ma
лой емкости удобно применять керамическую коробочку, за-
паянную с торцов метаJlЛОМ (или с припаянной керамической
крышкой). Друrне методы защиты от деЙСТВI!Я влажности
при достаточно большом времени воздействия последней
ие дают надежных результатов.
Для обеспечения стабильности слюдяных конденсаторов
при недостаточной rерметизации корпуса фирма Дженерал
Рэдио КО применяла засыпку в корпус силикаrеля, который
должен был поrлотить то неБОJlьшое количество влаrи, ко-
торое моrло бы проникнуть в корпус С течением времени [66].
Этот метод защиты от действия влажности менее надежен,
чем применение полностью rерметизированной конструк-
nЕИ
Конденсаторы с твepдЫ.Al неорzанuчеСКrtм дuэлектрuком
I 34. Слюдяные маrазины емкости
Мзrазин емкости пре!tста8.'lяет собой набор слюдяных
конденсаторов, снабженный KOHTaKTHЫ
1 устройством, поз
воляющим изменять емкость ступенями по 0,001 J..LF обычно
в пределах от 0,001 !.LF до 1...2!.LF, в редких случаях до 5 (J-F.
Иноrда такие маrазины снабжаются вмонтированным в тот
же корпус ВОЗ1.ушным пере
енным конденсатором с мак-
симальной емкостью с т8х == 0,001 t1F. Лучшие образцы со-
BpC
I
HHI.iX маrаэинов емкости И:\lеют весьма высокие элект-
рические своЙства. Фирма СЮ'lливан указывает для выпу-
скаемых ею маrазинов сле.:!ующие значения характеристик:
сrабильность емкости на протижен"" нескопьк"х пет . . 0.01...0.020;0
точиость подrои"и e"'KoCTII при С == 0.01... O,I!-,F. f: 0,01...0.020:0
при С == O. OOl fJoF. . .. :f: 0.05...0,101/0
температуриый КО!lфlЩllент емкости l2t z:
0,001.. .0.0fY}fJ/0 иа I°С
таиrеис уrла Потерь пр" С=- о.ООI",р. . " tg
== О.ООО1...0,ООО-2
"ри С == O.OO1:
P . .. tgЪ не бо.lее 0.0005
сопрОТ"В.lение 1130ЛИЦИИ пр" С == 0,01... O,I!-,F. . 10UOO...20000
IQ . ,..р
при С == 0.001 ,..р 1000...2000 MQ . ,..р
иачапьиаи емкость пр" C max =: 1!-'Р . . СО == 30...35 fJofJoF
Наряду с этим некоторые фирмы выпускают маrазины
емкости с недостаточно высокими электрическими свойст-
вами. Испытание маrазинов емкости cTaporo изrотовления
показало, что величина -:1., доходила у них до 0,02...0,030/0
на 1 ОС, а величина tg
до 0,0008 [73].
Допускаемое рабочее напряжение для слюдяных маrази-
нов емкости составляет 300...500 V (постоянный ток или
амплитудное значение переменноrо тока). Это значение на-
пряжения допускается при значении частоты, не превосхо,
дящем определенноrо предела, после KOToporo уже возни-
кает опасный нзrрев.
Фирма Дженерал Рэдио КО указывает следующие пре-
дельные значения частоты: для секций 0,1 J..LF
5 kHz; для
секций 0,01 J..LF ----100 kHz и для секций 0,001 J..LF
1000 kHz.
При более высоких частотах рабочее напряжение доджно
быть снижено пропорционально корню квадратному из
частоты.
Контактная система в маrазинах емкости может быть
двух типов: 1) щтепсельная и 2) рычажная (курбельная,
декадная). Первая система проще и дешевле, но вторая
удобнее для работы, так как позволяет более плавно из
менять емкость.
При суммарной емкости 1.. .1,1 J..LF штепсельные Mara-
зины имеют объем 6000...8000 сm 3 н вес 3,5... 5,5 kG,
а рычажные маrазины
объем 12000...25000 сm 8 и вес
8.. .22 kG. .
,
Слю д'!..ные
телефонные. конд
нсатl!Р...Ы
8-.
Некоторые фирмы наряду с маrазинами выпускают от-
дельные слюдяные конденсаторы в качестве вторичных
эталонов емкости, rарантируя для _них такие же значения
электрических свойств, как и для маrазинов. Такие эталоны
изrотовляются с номинальной емкостью от 0,001 до 1 p.F.
По точности подrонки и стабильности емкости они MorYT
конкурировать с воздушными эталонами емкости (
19),
обладая вместе с тем реЗI(О уменьшенным н размерами и Be
сом. По величине tgб и сопротивления изоляции слюдяные
эталоны несколько хуже воздушных.
При емкостях ниже 0,001 р.Р бесспорное преимущество
остается на стороне воздушных конденсаторов; влняние
паразитных емкост
й сильно затрудняет, при этих значе-
ииях номинальной емкости, изrотовление слюдяноrо кон-
денсатора с такими характеристиками, которые требуются
от эталона емкости.
-1 35. Слюдяные телефонные конденсаторы
В телефонной технике слюдяные конденсаторы приме-
няют в схемах мноrократной высокочастотной связи (в вы-
сокочастотных фильтрах) и в телефонной измерительной
аппаратуре. От этих конденсаторов требуется большая
стабильность емкости, достаточная точность и малый tgo.
Первым отечественным варианто.. телефонноrо слюдя-
Horo конденсатора явился конденсатор OTKpblToro типа
в обжимках с четырьмя винтами. Такие конденсаторы, нз
rотовлявшиеся в lY32
33 rr., оказались малоудовлt'ТВОРИ-
тельными, так как имели высокий температурный коэфи-
циент емкости и малую стабильность. Лучшие результаты
дал второй вариант в корпусе из пластмассы [75]. KOHдeH
сатор собирали в обжнмках с одним винтом, применяя про-
клейку парафином, проваривалн в парафине и, поместив
в корпус из пластмассы, заливали в нем I1арафино-кани-
фольным компаундом. Необходимость дальнейшеrо повы
шения качества привела к разработке TpeTbero варианта.
получившеrо название тип СЭ (слюдяной экранированный)
[701. В этом конденсаторе использована обжимка с пятью
винтами; сборку секций проводят без проклейки парафи-
НОМ; секцию помещают в металлический КОРПУС и заливают
битумом (фиr. 50).
В конденсаторе типа СЭ предусмотрено применение
специальной подrоночной секции для окончательной под-
rонки после заливки (предварительную подrонку проводят
удалением нескольких листков фольrи илн срезанием части
одноrо листка).
Подrоночную секцию (фиr. 51) собирают из двух пла-
стинок бронзовой .фольrи: сплошной и разрезноЙ (rребенкн).
6 F68I 5682
.:82 Конденсаторы с тверд",.. неорzаничеСI(UМ дuэлектрuком'
разделенных слюдяной прокладкоА. Эта секция присоеди--
няется параллельно ССНОElНОЙ секции конденсатора. После
заливки емкость конденсатора несколько увеличивается по
отношению к ее Зllачению, полученному предварительной
подrонкой. Отсоединив часть зубцов rребенки, можно сни-
зить емкость до нужных пределов.
Стодяные телефонные конденсаторы изrотовляют с
емкостью от нескольких сотен J..LJ..LJ-o' до 0,1 J..LJ-o' при рабо
Фllr. 50. СЛЮДАIЮЙ телс-
фОIIШ"Й к. II;J.cHcaTop ТН-
Ila СЭ
/iJe5eHlta
Фиr. 51. 1I0дrОllочнаll
секции в КОИ.'lеиса10ре
типа СЭ
чем напряжении 300...40n V постоянноrо тока (амплитуд-
IIble значения Пf>реМ(,НIIOI'О тока не свыше 300 V). Сопостав-
лt.'ние хараКТf:рlIСТИК отечественных конденсаторов сана-
лоrиtlllЫМИ а
lериканскими КОllденсаторами фирмы Д",ене.
рал Рэдио КО привt.'дено в табл. 5.
. Зависимость ем",ости от температуры в пре.nелах до
+50...60 С имеет практически линеЯный харё1ктер. Уrол
поте
ь пrи повышеtiии температуры увеличивается; до
+400 С это УВt.'личение мало заметно, а при+55...60' С c
ставляет ОКIIЛО "1 pa.i по сравнению со значением, измерен
ным при "i 20' С. З;овисимость емкости от частоты xapaKTe
ризуется СЛt'дующими цифрами:
При переХО.1.е от постояиноrn тnка к 50 Hz .... tJ.C =-
O.2...0.50f0.
от 50 Hz к \000 Hz . .......!J.C ==
O,\...O,ISO/Oo
от \000 Hz к 1000 kHz . . . . . tJ.C < ().Iu/ o
В этом .nиапазоне частот изменение емкости с частотой
обусловл
но . снижением Е слюды, а .nля ма.1ЫХ номиналов
емкости таl<же и снижением паразитных емкост"й [14].
При п. реходе от частоты 1000 kHz к 10000 kHz (IOMHz)
изменение емк. сти составляет +50/0 при номинале IOOJ..LJ..LF,
+25% при номинале 1000 J..LJ..LF. В этом диапазоне частот
ИЗ\fенение емкости обусловлено влиянием индуктивности
Таблица 5
Нормы на ЭJ\ектрические своАства СJ\ЮДЯНЫХ конденсаторов теJ\ефОllноrо типа
Отечсствеllllые конденсаторы AMepl IK
lIcKlle K
1.eIlC
p
в KoplJyce из в MeTa.lпJl'lecKoM KopnJce в корпусе 113 в мета.,пиче-
XapaKTcpllcrllKa КОllдеисатора ТIJJIСЭ ппастмпссы CKO
I корпусе
П.,астмассы !ПЫIJlt" тип 505 ТIIП 509
;Ю 1000 :,:,f' Н)()() :':' F
iS
Q,
:1:
sr:
.,.
ТОЧIIОСТЬ подrОI;КИ емкости . . . . :1:0.5; 20:0 :1: 10 .""!: 0,2; 0,3; 0.5OJ :l:to/ЧJF; :t:10J0 :1: 0,250/0
TeMnepaTYPllblA КОЭФIЩllеllТ CMKOCTII в 0,0
на 1 ос ........... , . . < 0.030
0.006 <: 0.000 < 0,010 <0,010
ИзменеИlJе емкост" за 1 roA, lle более . . :!:10f0 :1: 2 IJ:.IF :1: 0.1% :1: O.I'J/ o
Танrсис yrпa потерь. при частоте 1 kllz <:0.00/0 < 0.0008
0,0005 < 0,0005* < 0.0005
СОПРОТllВlIСНllе изопИЦIIII. М!! . . . . . . :> 10.000 ;> 10.000 ;> 10.000 ;> 100.000*. ;> 100Joo
Испытатепьное IlаприжеНllе ПОСТОЯИН.:Irо
тока. V . . . . . . . . . . . . . . 1000 1000 1000 500 500
;!
.,.
:..
.,.
'8.
()
:1:
:1:
51:
'"
;о:
()
:1:
Q,
.,.
:1:
...,
Q
;:t
.g
При м е ч а и и е: · ДЛи мапых емкостей иорма по tgo раСШllрева дпИ" учета вп.!ИИIIИ паразитиых еuкостей: 51:
100 f.lfJF... .0.0010; 200 J1fJF... .0,0008; 500 fJJ1F....O.OOO6.
.. Дли бопьших емкостей иорма по сопротнвпеllllЮ изопяции расшнрева: 0.2 !JF.. .50 000 М!.:!; 0,5 "р . . . 20 000 MQ. Сопро-
тивпеИllе изопяции Д,lИ спюдяных коидсисаторов JlallllOro Тlша заметио зависит от времеИII н температуры: Пf'реход от времеии
1 минуты к 10 мииутам (при 100 V) дает увеличенне СОПРОТIIВJlення нзonяции в 4...5 раз (при комиатиой температуре).
Переход от TeMnr r aTYPbl + 2О"С к t 5О.С дает уменьшение сопротивпеШIИ Ilзопяции в 10 раз (при выдера:ке под
НаПрИЖеllllем, равиоА мниуте). а:
84 Конденсаторы с твepдЫ.Al HeOpZaHU'IecKU.AI диэлектрuко.AI
конденсатора (
13). Для американских кондеИС!iТОРОВ ТИI.l .
505 индуктивность составляет 0.055...0,085 J..LH. Зависимость
уrла потерь 9ТИХ конденсаторов от частоты приведена на
фиr. 12 (
15). При малом номинале коиденсатор имеет
увеличенный tgB при ннзких частотах за счет паразитной
емкости; при большом номинале конденсатор имеет увели-
ченный tgB при высоких частотах за счет увеличения потерь
в обкладках и выводах.
36. с.чюдяные конденсаторы для радиопередатчиков
Контурные КОНАенсаторы подверrаются длительному
воздействию относительно BblcoKoro напряжения при вы-
сокой частоте; поэтому вопрос о потерях и об ОТВОАе тепла
имеет дЛИ 9ТИЖ конденсаторов исключительно большое зна
чение. Соrласно формуле (41) рассеиваемая мощность про
порциональна lJI и ш; для сиижения 9ТОЙ мощности иеоб-
ходимо уменьшить tgo коиденсатора.
Для уменьшения yr ла петерь в контурных конденсато-
рах проводят следующие мероприятия:
применяют слюду BblcoKoro качества, устраняют иони-
зацию у краев обкладок, удаляют воздух из конденсатора
вакуумиой обработкой, применяют обкладки малоrо сопро-
тивления и посеребрённые выводы увеличенноrо сечения.
Для устранения иоиизации у краев обкладок напряжение
на конденсаторной секции и ра6 надо брать меньше и о
lIонизирующеrо напряжения (
15). Величина и о возрастает
с увеличением толщины слюды, но не прямо пропорцио
вально толщине, а замедленно: при увеличении толщины
в четыре раза, от 0,05.1.0 O,2,mm и о увеличивается в 1,5...
2 раза. При повышении частоты и о заметно снижается: при
переходе от частоты 10& Hz к частоте 106 Hz снижение и о
составляет 20...250;0 [76
77]. Величина ионизирующеrо напря-
жения зависит от среды: замена воздуха маслом повы-
шает и о на 25...30" (фиr. 52). При небольших значениях
ирйб повышение ионизирующеrо напряжения до значения
и о > и ра6 можно получать, применяя слюду повышенноА
толщины. При больших значениях ираб BblroAHee разбивать
конденсатор на ряд последовательно соединенных секций,
с таким расчетом, чтобы величина рабочеrо напряжения на
каждой секции была бы меньше и о , соответствующеrо
выбранному значению толщины слюды.
При заданном числе последовательно соединенных сек-
ций рабочее напряжение конденсатора надо снижать при
повышении рабочеrо значения частоты, чтобы учесть сни-
жение и о при повышенной частоте. Дальнейшее повыше
САюдяные конденсаторы дАЯ радиопередатчиков ва
Ilие частоты создает опасность переrрева конденсатора уве-
Jlичеиной силой тока, а потому )l.ля поддержания потерь иа
определенном уровне надо поддерживать силу тока постоян-
ной при увеличивающейся частоте, т. е. резко снижать ра-
бочее напряжение конденсатора [78]. В соответствии с ха':
рактером изменения рабочеrо напряжения с частотой за-
висимость допускаемоrо 'R
значения реактивной мощ-
50
ности от частоты имеет
.
резко выраженный макси-
мум (фиr. 53). Поэтому
10
слюдяные контурные KOH
5
денсаторы BblroAHo при-
J
2
1
t:I
ct
ио
t'
/200
МаСIIО
6озiJ!I%
f \
\
I \
/
/
6 /'
Ю Z 103 10.
.lJ!!5 тт
о.
'-10
и IrV
10
t 5
3
2
1
9-
05
:t .
0.3
0.2
. А
J:lQ1
"' . /0
,
600
0.20",т
1000
1,00
о.05тт
О 200 '-'IO 600 8{J(} 10111] "Hz
'I(!cт(W"a
Фиr. 52. Зависимость иоиизи-
рующеro напражеиии от часто-
ты дпи спюды двух топщии на
воздухе и под маслом (Жилин-
ский)
ю 2 103 10 105 10 101Hz.
"астота.{
Фиr. 53. Зависимость AonycKaeMoro
рабочеrо наприжения (А) и допус-
каемоlI мощности (8) от частоты
дпи спюдиноrо коитуриоrо коиденса-
тора O.OOI....F (10 последовательных
секций) (
aпOB)
менять лишь в определенном Иllтервале частот: от несколь-
ких десятков килоrерц до нескольких меrаrерц. За преде-
лами этоrо интервала значения объема и веса слюдяноrо
конденсатора, отнесенные к единице реакти
ной мощности,
недопустимо увеличиваются. При частотах ниже Уl{азанноrо
здесь иитервала бумажно-масляный конденсатор BblroAHee
слюдяноrо; при частотах выше этоrо интервала вместо слю-
дяноrо конденсатора BblroAHee применить rазоиаполненный,
вакуумный или серный конденсатор. Кроме Toro в послед
ние roAbl начали применять контурные керамические кон-
денсаторы (
41), которые коикурируют со СЛЮДяными
даже в пределах оптимальноrо для последних интервала
частот.
8б Конденсаторы с твердым неорzaническим диэлектриком
в производстве СЛЮДЯНЫХ контурных конденсаторов. по
данным Жилинскоrо (79), при меняют следующие значения
толщин слюды:
при частоте 1O
Hz и ниже:
. . выше 1O
Hz:
0,05...0,07 mщ
0,10...0,12 mm
о
Отношение сторон пластинки слюды: К ===
b
; берут в со-
ответствии с площадью пластинки (фиr. 54); послеДНЮIО
надо брать возможно малой для снижения стоимости слюды.
Закраины (раССТОЯНllе между краями слюды и фольrи)
при толщине слюды 0,05...0,1 берут равными (фиr. 54).
81==5...7 mm; 82==3".4 mm.
При частоте до 105 Hz для обкладок берут свинцовую или
свинцово-оловянную фольrу 0,02 mm. При большей частоте
берут оловянную или красно
медную фольrу и увеличивают
ее толщину для снижения потерь в конденсаторе. Выпуск
фольrи для пайки берут равным 10...15 mm. Допускаемое
значение рабочеrо напряжения на одну секцию принимают
равны..:
при частоте 50 kHz . .
. 100.
200 .
300 ..
500 .
700 V эфф
450
350 .
275
200
Допускаемое значение величины потерь на единиuу ак-
тивной поверхности слюды, по данным Жилинскоrо [79],
mW
можно принимать равным: 2,6...2,8
".
ст.
Отечественные слюдяные контурные конденсаторы до
последнеrо времени изroтовлялись в массивных литых алю-
миниевых корпусах А.'IЯ улучшения отвода тепла; тип Дю-
билье (фиr. 55). Конденсаторы зтоrо типа изrотовлялись
для различных значений рабочей длины волны от 250...300
. до 2500...3000 метров (105...106 Hz) с рабочим знач
нием
реактивной мощности от 15...30 до 120 kV AR.
В зависимости от рабочеrо диапазона частоты эти кон-
денсаторы имеют удельный объем от 25...30 до 75...
1Оа cm 8 /kV AR и удельный вес от 0,07...0,08 до 0,12...0,16
kG/kV AR. Емкость контурных конденсаторов может лежать
в пределах от 500 до 50000
F;допускаемое отклонение
емкости от номинала:!: 50/0' rарантированное сопротивление
изоляции конденсатора в нормальных условиях 500 MQ,
а после воздеЙСТВЮI влажности 90...95% в течение 24 часов
и последующеrо обсыхания в комнатных условиях в тече
ние 4 часов
не ниже 100 М2. Испытательное напряже-
ние контурных конденсаторов 10...20 kV вфф 50 Hz.
Слюдяные конденсаторы дАЯ радuопередатчuков 87
На основе использования заrраничноrо опыта начато
изrотовлеНllе более совершенноrо типа KOHTypHoro конден-
сатора: типа .Фарадон". Этот
конденсатор помещается в ЦII-
линдрический керамический KOp
пус, закрытый с торцов массив-
ными металлическими крышками,
J(
/,0
t
0.8
0,6
o*
.
oz
:t .
::J
О 20 'dJ 60 80 100
ЛлощаiJь пластинkи, 8 ста
Фнr. 54. 3аВИСIIМОСТЬ наивыrод-
неАшеrо отиошеШIJJ сторои ппас-
ТИНКИ спЮАЫ ОТ ее ппощаДl1 (ЖII-
пИНСlшil)
I
. \ ::=----
--т
" c:s
.
.......!,..
.......6.....
"/ "/ "/ v-:: /':
/,
I
108
10 о о 00
I О о о о
.С
Фllr. 55. С.1ЮДЯНОЙ контурныА
кондеИl:атuр ТИllа Дюбипье:
1:l0 kV AR; 160...230 kHz
ПРlfпаЯllIIЫМII к керамике (фиr. 56). В новом типе I'онтур-
Horo конденсатора удельный вес снижен в 2...3 раза, а
удельный объем
в 3...4 раза по сравнению с конденсато-
рами cTaporo типа.
Для заливки контурных J<онденсаторов раньше применяли
парафllН или церезин, что давало недостаточно удовлетв
рительные реЗУЛJ>таты [71]. В современных конструкциях
применяют минеральное масло или битум, а за rраницей
иноrда стирол.
Доброкачественные контурные конденсаторы имеют
весьма малыЙ уrол потерь:
при частоте 10"...106 Hz. . . tgo == 0,0002...0,0003
" . 107....... tg
== 0,0004...0.0006
Блокировочные и анодноразделительные конденсаторы,
при меняемые в схемах радиопередатчиков, подверrаются
воздействию BblcoKoro напряжения постоянноro тока с ОТ-
носительно небольшой переменной составляющей высокой
частоты, а потому величина tg
имеет ДJI'Я них меньшес
значение, чем для контурных конденсаторов. Для изrотов-
ления этих конденсаторов допускается применение слюды
пониженноrо качества, например пятнистой. Конденсатор'"
:88 Конденсаторы с твердым HeopzaHU'teCKUM дUЭllектрUКОAl
нзrотовляют обычно из слюды толщиной 0,07...0,10 mm (про
бивное напряжение 4...6 kV); при значительном рабочем
иапряжении применяют последовательное соединение ceK
ций. Для повышения электрической прочности слюды ре-
комендуется применять вместо
пластинок большой толщины по
2...3 пластинки меньшей толщи
ны, сложенные вместе (упрочне
>t
Эаонит
ДереВо
Фиr. 56. Спюдяиой кои-
т}"риый кондеисатор ти-
па Фарадои: 60 kVAR;
О,2. .. 1 MHz
ние достиrается за счет несовпадеиия слаб,,(х мест в отдель-
ных пластинках). Величину закраин следует брать равной [79}
при испытатепьном наприжеИИII 5 kV. . е.
12...14 mm; а 2 ... 7... 8 mm
. . . 10 kV. . &. .. 24...28 mm; а 2
14...17 mm
Фиr. 57. Спюдииой бпОКllРО-
вочиый КОllдеисатор: 0.0035 !-'Р;
рабочее иаприжеНllе 2а kV
Рабочее напряжение конденсатора берут в 2
3 раза
ниже испытательноrо.
Раньше конденсаторы этоrо типа собирали в деревян-
ных корпусах и заливали после сборки парафином или це-
резином (фиr. 57); модернизованный тип анодноразделитель-
Horo конденсатора изrотовляют в цилиндрическом фарфо
ровом корпусе, рассчитанном на подвесной монтаж, и зали
вают битумом.
Рабочий интервал температуры для таких конденсато-
ров составляет от
50 до + 70"С.
I 37. Слюдяные конденсаторы для радиоприемной
аппаратуры
В радиоприемной аппаратуре конденсаторы не подвер
rаются воздействию BblcoKoro напряжения при высокой ча
. стоте, а потому для них не приходится ожидать возмож-
rтсти опасноrо разоrрева. Вместе с тем и для этих кои-
Слюдяные конденсаторы дАЯ радиоприемной аппаратуры 89
.денсаторов надо требовать малоrо значения tgo во избежание
увеличения затухаиия в контурах приемника.
Конденсаторы, применяемые в радиоприемной аппаратуре,
обычно подв
рrают испытанию напряжением 1000 V посто-
янноrо тока в течение 1 минуты. Максимальное допускае-
мое рабочее напряжение принимают равным половиие ис-
I1ытательноrо.
По величине допускаемоrо отклонения-емкости от ио-
инала конденсаторы разделяются на три класса:
1 класс . допуск:f: 5%,
11 класс . допуск:!: 10%,
11I класс . . Допуск:t20"/0.
Для отечествеllНЫХ конденсаторов типа "Стабиль., по
()собому заказу, может быть обеспечен допуск::'.:: 3% (для
"5
М _ '
.=
: :. /1 : .
i
:::::': ,::
i -cpol16za
Лре;шпан СлюiJа 'Лат!/нь
-Фиr. 58. СпЮАяноА КОИJl,еисатор Фнr.. 59. СпюдяиоА коидеисатор т_па
OTKpblToro тнпа дли радиоприем
САМ: 5000 I1!'-Р; 500 V
.. ной 'ппаратуры (. Конфетка.)
,,6
емкостей выше 50 J..LJ..LF); для конденсаторов аналоrичноrо
-типа HeKOTOpы
иностранные фирмы rарантируют допуск
:tl %.-
Конденсаторы OTKpblToro типа изrотовляли раньше
с обкладками из свинцово-оловянной фольrи, которые.
после сборки, отrибали и зажимали в латунной арматуре,
обжимающей конденсатор (тип .Конфетка., фиr. 58). Новый
вариант TaKoro конденсатора изrотовляют с обкладками из
красно-медной фольrи, концы которой выпускают с торцов
I<онденсатора. пропаивают и используют в качестве выво-
дов: тип САМ (фиr. 59). Конденсаторы OTKpblToro типа об-
адают недостаточной стабильностью, особенно в условиях
высокой влажности и имеют недостаточно высокие элект
рически
свойства (таБJi. 6). Американцы иазывают такие
кондеисаторы "зубочистками. (toothptck).
Конденсаторы, запрессованные в пластмассу, обладают
резко улучшенной влаrостойкостью и более высокими
электрическими свойствами, чем конденсаторы OTKpblToro
-типа. Эти конденсаторы применяют ие то.пько в радиопри-
90 Конденсатор ы с mBel?
blA!....!!.e
p.!..
H
C!UM ....E...и
тpи "OM
емной, но и в маломощной радиопередающей аппаратуре.
а потому их изrотовляют не только для обычноrо. но и для
повышениоrо рабочеrо напряжения. При и ра б>500 v при
нимают - и .... 2и .. + 1000 V. Отечественные конденсаторы,
АС раи
запрессованные в пластмассу, по rабаритам различаются на
ряд типов: тип о: 18 Х 11 Х 5,5 mm; тип А: 21 Х 21 Х 9 mm;
тип Б: 41X20XlO mm; тип В: 46Х27Х12 mm и тип r:
44Х 40Х 14 mm (фиr. 60). Допускаемая реактивная мощность
составляет для типа А: 0,2 kVAR, для типа Б: 0,5 kVAR,
для типа В: 0,7 kV AR и для типа r: 1 kV AR. Нижний пре
"
iJr
2J
9
102
ТипА Тип r
Фи... 60. СпlOдииые КОRдеисаторы.
ваииые в ппастиассу
запрессо-
дел емкости для всех типов: 10 J..LJ..LF; верхний предел при
ираб-== 1000 V составляет для .типа А: 2000 J..LJ..LF, дЛЯ типа
Б: 7000 J..LJ..LF, для типа В: 15000 J..LJ..LF и для типа r: 300)0 J..LJ..LF.
Секции конденсаторов изrотовляют с проклейкой мине-
ральным маслом; обкладки припаивают к выводам; далее
секции вкладывают в "брикеты" (прессованные без HarpeBa
заrотовки половинки корпуса). Заложеиную в брикеты сек-
цию прессуют rорячим прессом при давлении 60...80 kG/cm lt
и температуре 150...160
C. Для опрессовки обычно приме
няют фенопласт.
Американские фирмы на конденсаторах, запрессованных
в пластмассу. часто указывают номинальную емкость ие
цифрами, а цветными кружками. При этом применяется
следующий цветной код.
Америкаиский цвети ой код
чериый цифра: О цвет: зепеиыll
КОрJlчиевый. I СJlииll
красиый 2 фиопетовыll
ораижевыll 3 серый
жептыА . 4 бепыll
цвет:
цифра: 5
б
7
S.
9
Емкость конденсатора должна быть выражена в J..LJ..LF
с двумя значащими цифрами: левый кружок
первая цифра,
средний
вторая цифра, правый
число нулей.
Например: красный-зелеиый-красный означает 2500 J..LJ..LF..
ораижевый-синий-черный 36 J..LJ..LF.
Слюдяные конденсаторы для радuопрuемной аппаратуры 91
Применяя конденсаторы, запрессованные в пластмассу,
надо иметь в виду, что при высокой влажности их влаrо-
стойкость недостаточно удовлетворительна. "
Серебр
ные слюдяные конденсаторы обладают резко
повышенной стабильностью и улучшеннымн электрическими
свойствами по сравнеНIIЮ с остальными типами слюдяных
конденсаторов (табл. 6). В серебр
ных слюдяных пластин-
ках обычно пробивают отверстия для крепления к пластин-
ке вывода (фиr. 61); для очень маленьких пластннок этоrо
сделать нельзя, и тоrда крепле-
нне осуществляют оrибан"ем
пластинки расплющенным кон-
цом луженоrо медноrо провод-
ника, который и служит BЫBO
дом.
Серебрёные слюдяные кон-
денсаторы нзrотовляются ино-
странными фирмами в трех OCHOB
ных конструктивных модифика-
циях:
1) серебр
ная пластинка (или
набор пластинок) зажимается в
reTHHaKcoBblx щечках н защи-
щается лаковым покрытием,
2) серебр
ная пластинка за
прессовывается в пластмассу или
в rаловаксный компаунд с минерdЛЬНЫМ наполнителем,
3)- серебрёная пластинка помещается в керамический кор-
пус и заливается в нем компаундом.
При использовании набора слюдяных плаСТИIIОК контакт
между слоем серебра на соседних пластинках осуществляют,
прокладывая кусочки оловянной фольrи, концы которых
припаивают к заклепке, соединенной с выводным Пр080Д-
ником.
Подrонку еМКОСl и серебрёных конденсаторов пронзводят
подчисткой частн серебряноrо С,,10Я. ДЛЯ защиты от дей
ствия влажности во время подrонки, собранную секцию после
сушки окунают в церезин. Для Toro чтобы конденсаторы,
содержащие церезин, обратимо меняли емкость с темпера-
турой, их подверrают воздействию одноrо
двух циклов
HarpeBa до +40...50 0 С [60].
в СССР освоен выпуск серебреных конденсаторов, запрес-
соваиных в пластмассу: тип .Стабиль. (табл. 6). Ино-
странные фирмы, выпускающие серебр
ные конденсаторы
в корпусах из керамнки, получают более высокие электри-
ческие характернстики. Опытные серии аналоrнчных KOHдeH
саторов (фиr. 62), изrотовление которых было налажено
перед войной на заводе "Красная заря", показали возмож
"/f»' Z'К Cf!peopo
;,у;
"/
Сере5ро 1..... I I
Слюда
. ' /.....Сере5ро
СЛlOiJа . Сереоро
cepe6 P o 1_6Jf
)1 , СлюlJа
l ' . : а Серебро
Слюда
Сереоро
--.
Фllr. 61. Серебренаи СlIlOда
ТаБАuца 6
OPMЫ на 8.11ектрические свойства СЛЮДЯНЫХ конденсаторов, примеНlемых в радиопрнемной аппаратуре
Отечественные техиические
усповии
Даиныефир..ыЭри
б е
Характеристика конденсатора дпи сере р иых
Открыты А запрессованиы А серебреиый KOHlI.eHCaTOpoB в
запрессован- кера..ическо"
тип (САМ) в ппаст..ассу ныА (Стабипь) корпусе
Макси..апьнаи точность е"костИ, 0;0 . . . . . . :1:5 х 5 :1:3 :1:1
Те..пературныА козфициеит еllкоtти, О/О иа 1 ос :t 0.150 :1: 0.035...0,150 :1: 0.008 :1: 0.0025...0,004
Остаточное изменение емкости поспе термичес- <1,5
Koro цикпа + 6О 0 С, О/О' . . . . . . . . . . .
<0,3 <0,1
19b при 108 Н! в нормапьиых усповиих, С ",50 f.lf.l-F
< 0,0050 < 0,0030 < 0,0004
То же при С> SO f.If.IF . . . . . . . . . . . . . < 0,0030 < 0,0025 < 0,0020 < 0,()()()4
19b при 108 Н! поспе пребывании 48 часов npll < 0.0060 < 0,0045
влажности 95...98% С<50 I1,...Р . . . . . . . .
То же при C>5011....F . . . ..........
< 0,0030 < 0,0030 < 0,0005
опротивление нзопиции в нормапьных успо- > 1000 >5000
ВИRХ. Mg . . . . . . . . . . . . . . . . . . > 5000
о же поспе пребывании 48 часов при В.:Iажно- >500 >250 > 1000
сти 95
980/00 Mg . . . . . . . .......
те..пературе I
опоотивление нзопиции ори >500 I
+БО.С, Mg . . . . . . . . . . .......
>500
С
Т
с
со
1-:1
::t:
о
:11:
:11:
...
с::а
:1
.g
R:
...
;t
...
Q,
R:
k
:11:
'"
N
с:о
:11:
с:
.о:
'"
...
с:
I k
I
l i
с:
,<,:
10
k
Слюдяные конденсаторы для радиоприемной аппаратуры 93
ность получения тех же высоких значений электрических
свойств, которые указывают для серебрёных конденсаторов
иностранные фирмы. Серебр
ные конденсаторы изrото
вляют с номинальным значением емкости от 10...20 ........F до
2000...3OO0........F. При малых значениях. емкости, ниже 200 ....!JF,
Д80tiная Ceg;!IJ
HaR Hepafllu/t
8аltлел/(а
о
... 3(}
+5
ф иr. 62. СJlюдиноА серебрены А KORJI.eHca
тор в керамическом корпусе: 300 ....J1F; SOOV
с иими теперь успешно конкурируют высокочастотные
керамические конденсаторы.
Некоторые иностранные фирмы изrотовлвют слюдяные
конденсаторы путем намотки из длинных полосок слюды
и фольrи. как бумажные коиденсаторы малой емкости.
В последних образцах намотанных слюдяных конденсаторов
вместо фольrи применяют двухстороннее серебрение одной
из полосок слюды; вторая полоска служит изоляцией, пред-
отвращающей замыкание обкладок при сворачивании сереб-
рёной полоски. После намотки конденсатор помещают в изо-
ляционную трубку и заливают с торцов компаундом. . ;!
в конденсаторе емкостью 5000 ........F длина полосок слюды
составляет 200 mт. Намотанные конденсаторы изrотовляют
с цоминальной емкостью от нескольких ........F до нескольких
тысяч ....J..LF. Фирма "Элеkтрика" указывает для этих KOH
денсаторов следующие характеристики:
допускаемое откпонеиие емкости от номииа.,а +200/0
рабочее иапряжеШlе ПОСТОИИllоrо тока ....
v
. . переиеииоrо тока .... 400 V
испытатепьиое иаприжение постоиииоrо тока . 2000 V
танrеис yrпa потерь . . . . . . . . . . . . . 0.0005...0.0015
Температурный коэфициент и стабильность емкости
у таких конденсаторов хуже, чем у обычных серебрёных,
так как вторая слюдяная обкладка и воздушные зазоры
образуют значительную паразитную емкость, ухудшающую
характеристики конденсатора.
Преимуществами намотанных слюдяных конденсаторов
являются уменьшенные размеры и простота конструкции;
94 Конденсаторы с твердым HeOpZQHu'tecKUM дuэлектрuком
недостаток ---- необходимость применять для их изrотовле
ния слюду очень больших размеров, дороrую н весьма
дефицитную.
Этот недостаток исключает возможность широкоrо при-
:менения слюдяных намотанных конденсаторов.
38. Серные конденсаторы
Сера представляет собой элемент, доuольно широко
встречающийся в природе как в самородном виде, так
н в виде мноrочисленны
. соединений (сульфидные руды
железа н меди, rипс и т. д.). Плотность серы при +20 0 С
равна 2,08 Gfcm 3 ; температура плапления ромбической .фор-
мы серы 112,8 0 С + 0,20 С. IIри расплавлении сера заметно
уве.'lичивает объем: при +120" С ее плотность падает
до 1,81 Gfcm 3 , т. е. на 13%'
При температуре +160...1700 С сера заметно rYCTeeT, 110
прн дальнейшем ПОВl?lшении температуры до +200...250? С
снова становится жидкой [80]. Электрические свойства серы
достаточно высоки, чтобы с.з.слать RОЗМОЖНЫ
I ее исполь-
зование в конденсаторостроении: з == 3,8...4,2; а: ===
32. 10
6
на РС; р,,> 1016 g .сm н tg
== 2...3'1O
4 при радиочастотах.
Американские ФИРМbI Прltменили серу в качестве дизлеl{
трика в коротковолновых l{онденсаторах с высоким рабо
чи.. напряжением.
Серный кон.з.енсатор представляет собой цилиндрический
конденсатор, в котором зазор между ДВУ
IЯ металлически!tolИ
цилиндрами за.'lИТ сероЙ. По сообщению фирмы Аэровокс
[81], изrотовленные ею серные l
онденсаторы имеют диаметр
51 mm н высоту 50...65 mП1; при рабочем напряж'.'НИИ 10 kV вфф
номинальная емкость составляет от 10 до 251.L:.LF, а прн
напряженни 5 kVsфф до 50J..L1.LI-'.
При температуре + 60"С допускаемое значение реактив
НОЙ мощности для таких конденс:!торов составляет: прН
300 kHz
l,5 kVAR. при lMHz
5 kVAR 11 при 3 MHz
15kVAR..
Это дает значение уде.'lьноrо объема при частоте 3MHz
равное 9 cm 8 /k V AR.
В СССР разработаны опытные образцы серных KOHдeH
саторов с реактивной мощностыо 25...50 k V А R и испыта-
тельным напряжением 7...JOkV, рассчитанные на работу при
высокой частоте (до 10MHz).
39. Фарфоровые конденсаторы
Среди всех керамических материалов ф;tрфор первым
начал прнменяться в электрuизоляционной технике.
Названне "керамические материалы", происходящее от
rреческоrо названия rЛIIНЫ, обычно относят к rлиносодер-
Фарфоровые конденсаторы
95
жащим материалам, но в последнее время под этим термином
подразумевают 11 такие материалы, которые имеют общую
технолоrию с rлиносодержащими и сходство с последними
по некоторым свойствам, хотя MorYT и не содержать в своем
составе rлины.
Высоковольтный фарфор имеет следующий средний сос-
тав: каолин (белая rлина) 5fP/o. полевой шпат 25%, кварц
25%. Для улучшения обрабатываемости фарфоровой массы
в ее состав часто вводят до 10...15% пластичной rлины
за счет соответствующеrо снижения содержания каолина.
Каолин и rлину разводят в воде и смешивают с размо-
лотыми в тонкий порошок кварцем и шпатом. В зависи-
мости от содержания в ней влаж-.
ности полученная смесь может
иметь вид жидкости, пластичноrо
теста или cyxoro порошка.
Придать нужную форму фар-
форовому изделию можно одним
из следующих основных методов:
1. Отливкой жидкой массы в rип
совую форму. За счет поrлощеиия
воды rипсом на поверхности формы
осаживается слоЙ отвердевающей
массы; после получения слоя нужной
толщины остаток жидкой массы
сливают из формы.
2. Формованием пластичноrо
теста путем продавливания ero че-
рез МУНJl.штук (изrотовление тру-
бок) Или вдавливания в форму.
3. Прессованием изделий из cyxoro порошка в метал-
лических прессформах при большом удельном давлении.
По.'Jученные тем или иным методом заrотовки сначала
сушат, а затем обжиrают при высокой температуре.
В процессе обжиrа происходит усадка, достиrающая
15...2fP/ o , что затрудняет получение точных размеров фар-
форовоrо (и вообще керамическоrо) изделия.
Некоторые даниые о свойствах фарфора приведены
в табл. 7.
В электроизоляционной технике фарфор нашел себе
ответственное применеиие в качестве OCHoBHoro диэлектри-
ка ДJЩ изоляции устройств BblcoKoro напряжения, особенно
работающих на открытом воздухе (линейные изоляторы,
бушинrи и т. д.). В конденсаторостроении фарфор был
использован для изrотовления высоковольтных конденсато-
ров связи, lIепосредс"свенно приключаемых к линиям пере
дач BblcoKoro напряжения [82]. Устройство фарфоровоrо
конденсатора фирмы Телефункен показано на фиr. 63.
Фиr. 63. Высоковопьтиыll
фарфоровый конденса-
тор
Та6лица 7
СвоАства керамических Nатериа
ов
...
у ()II .сl tg
' 10' E'I}' \ ко,ф. Врсмениое сопротив-
Наэвапие материала I! 2,.1 "а 1 при IMHz k пииейн. .IIеиие kO,'cm ll
Ofcm 3 I mm rаСШII' I
при 50 Hz реи. IOS сжатию изrибу
ФарфОр . . . . . . . . . 2.3...2.4 6 +600...800 40...80 25 3...6 3000...5000 600...800
Стеатит . . . . . . . . . 2,5...2,8 б.5 +120 15...20 20..:Ю б...7 4500...6000 1200...1400
ААсопантайт (США) . . . '1 2.5 5,5..6,5 +120...160 25...35 10 7
1200...'500
Капит (rермавия) I 2,б...2,8 б.5 +150 4 35...45 7.8 1400...1600
. . . . .1
I
Калан . . . . . . . I
б,6 +140 3,2 35
Уllьтракапаи (rермаиии) . . . 2,7...2,8 7.1 + 100...200 3 35."45 8,б
1600
i
Фреквента ,
5,5...6 +100 5
. . . . .
Коидевса N . . . . I 3.7 40
80 8 15..20 б.7 5000 1500
Коиденса С . "1 3.9 80
720 6 10 7,3 3000 10-10
Керафар R . . . .
80
7OO 8 I
Керафар S . . .
70
10
I<ерафар Т . . .
45
600 0.5
Керафар U . . . .
5
70Э 0,3
Темпа N . . . .
22,5
зJO 13
Керафар V .
. . .
19
100 10...15
Темпа S " . . .
14 +40 1
ф
::t:
Q
Z
Q,
<1>
Z
...
:!
SI:
...
:!
са
Q,
It
k
:а:
<1>
'"
с)
z
с:
...
;о:
с::
Q,
:..
...
;о:
!I
с:
;о:
Q
k
I ,
ДllаКОIIА 17 +30 1
"N A.1bClINar 196 (США) 2,7 б +140 8 9,6 6.3 5950
I
! AпbClIMar 211 (США) 2.7 5.8 +120 2 9.6 7,3 4550
190 4,0 85
б80 6...10 4...8 7.1 :;000...6000 1100...1250
192 4,0 85
680 6...10 4...8 7.3 5000...6000. 1100...1250
Новый материап (тиr8l1ат t:J:J
барии) . . . . . > 1000 250 1...2 It
n
Q
Радиофарфор (СССР) 2.5 6.5 +150...300 20...35 20...25 3,7 600...1200 :о:
Q
.z:
1000...1200 Q
У пьтрафарфор 2.8 6,5 +60...100 3 20 n
:1
Q
АпlOМIIИОКСИД 3,8 12 + 1 20...140 3 10...15 7 1200...2000 :1
:t
Т"коид 3,9 8!).. 90
7(Ю 6...30 8..12 БООО 400 IQ.
:о:
ТIIАОЛ 60...80
1000 6...8 15 5000 1200...1500 !
TlloMar 3,6 12 +40 3 10 1200...1400 1::
:о:
Зип 14 +70 3
Tllr.1"'1 А 12,5 ::l: 1 0...30 5,6 1000
М 1-1 :1: 10...30 3 1000
К 10 ::l: 10...30 10...12 1000
TIIMar . . . .. 16 :1:20 2...8 25 1200
со
98 Конденсаторы с таердым неорzанuчеСКUAl дrlэлектрuко.At
Обкладки нанесены на фарфор путем распылеtlия металла
методом Шоопа. Такие I{онденсаторы имеют следующие
характеристики [83]:
номинальна" емкость . . . .' . . . . . . . 1100 и 2200 pJ1F
допускаемое откпоиеИllе емкости ОТ ИОNииапа ::r5 0 /0
температурный козфициеит емкости . . . . +0.06...0,080/0 иа 1 0 С
таиrенс уrла потерь . . . . . . . 0.015...0.020
рабочее наприжеиие (50 Hz) . ... 35 н 60 kV вфф
нспытательное иаприжеиие . . 97 и 163 kV
вес . . . . . . . . . . . . . . окопо 200 kO
Основными недостатками фарфоровых конденсаторов
являлись высокие значения tgo и температурноrо коэфи-
циента емкости и недостаточно высокая импульсная проq
ность. В настоящее время эти конденсаторы вытеснены
высоковольтными бумажно-масляными конденсаторами спе.
циальной конструкции.
40. Высокочастотная керамика
Большой уrол потерь и резкая зависимость ero от тем-
пературы, характерная для фарфора, препятствовали при
менению этоrо диэлектрика при высоких частотах. В поис
ках материалов. подобных фарфору по физическим свой
ствам и технолоrии, но обладающих малым yr лом потерь,
современная изоляционная техника разработала ряд новых_
материалов, отличающихся ОТ фарфора своим составом
и обладающих малым уrлом потерь (табл. 7).
Эти материалы известны под общим названием .BЫCOKO
'IастотноЙ керамики.. Современное конденсаторостроение
с успехом применило ряд материалов этой rруппы для
изrотовления высокочастотных конденсаторов, в основном
малой емкости. Это обусловлено тем, что при малой емкости
меньше сказывается отрицатеЛlaная черта всякой керамики:
трудность получения малых значений толщины (обычно
минимум 0,5...1 mm, в особых С!lучаях O,2
0,3 mm) [84
88].
Особенностями керамических высокочастотных KOHдeH
сато ров являются: высокая стабильность емкости во BpeMe
ни, линейно.сть И3!dенения емкости с температурой, прос
тота конструкции и леrкость получения малоrо отклонения
емкости от номинала.
Ряд сортов керамики позволяет изrотовить конденсаторы
с очень малым уrлом потерь и очень малым температурным
козфициентом емкости а.,. Кроме Toro имеется возможность
получать заданные значения а, В широких пределах от
700...1000 до +IOO...150.1O
8 на 1°с.
В rермании прнменяют для изrотовления конденсаторов
керамику трех OCHOB
ЫX типов:
Высокочастот-НtrR керамика
99
1) материалы на основе силиката маrния: калит, .калан,
ультракалан, фреквента и т. д. Эти материалы отличаются
малым уrлом потерь и относительно небольшой диэлектри-
ческой проницаемостью Е, Toro же порядка, как у фарфора.
Температурный коэфициент Е меньше, чем у фарфора,
но относительно велик; имеет положительное значение.
2) Материалы на основе окиси титана: конденса и кера-
фар. Эти материалы отличаются резко увеличенной Е.
необычной для твердых диэлектриков. Уrол потерь у них
выше, чем у материалов первой rруппы, но может быть
получен относительно небольшим. Температурный коэфи
циент 8 велик и имеет отрицательное значение. Это позво-
Jlяет путем параллельноrо соединения конденсаторов, изrо-
товленных из материала первой и из материала второй
rрупп. получить конденсатор с практически нулевым или
наперед заданным температурным коэфициентом емкости
(керамические компенсированные конденсаторы).
3) Материалы на основе титаната маrния: темпа и диа-
конд. Эти материалы отличаются очень малым значением
температурноrо коэфициента 8 и малым уrлом потерь.
Диэлектрическая проницаемость их ниже, чем у материа
лов второй rруппы, но все же относительно велика
(е ==12.. .17).
Диэлектрическая проницаемость Е высокочастотных Kepa
мических материалов линейно изменяется с температурой,
увеличиваясь или уменьшаясь при повышеиии последней
в соответствии со знаком температурноrо коэфициента. При
повышении частоты 8 всех этих материалов несколько
уменьшается [89]. При переходе от частоты 103 Hz к 10' Hz
материалы первой и третьей rрупп уменьшают 8 на 0,30/0;
материалы второй rруппы при большом содержании ТЮ,
на 3%' а при пониженном содержании TI0 2 (8 ==40...50)
на 1,5%.
Уrол потерь всех керамических материалов уменьшает
ся при повышении чцстоты. особенно pe3KO
y материалов
второй rруппы (фиr. 64); при повышении температуры
уrол потерь возрастает также особенно резко в случае
материалов второй rруппы с большим содержанием ТЮ 2 .
П09ТОМУ материалы этой rруппы менее приrодны для изrо.
товления конденсаторов, рассчитаниых на большую реактив-
ную мощность при высокой частоте.
В условиях повышенной влажности, вследствие адсорб-
ции влаrи на поверхности керамики, .уrол потерь керами
ческих конденсаторов резко возрастает. Покрытие конден-
сатора лаком не предохраняет ero от действия влажности
(фиr. 65); более Toro, пленка лака замедляет восстановле
ние нормальноrо значения tgB при снижении влажности до
нормальноrо значения.
100 Конденсаторы с твердым неорzанuческu.ll дUЭ.llек!"рrlКО.At
Америкаllское и аНfлиАское конденсаторостроение при-
меняет кераМllческие материалы. аналоrичные rерманской
высокочастотной керамике, позволяющие получить любое
эначение а, В пре
делах от
680 до
+ЦЮ.I0
6 на 1 0 С
[87
91).
Кроме Toro, по
последним данным
а) [8а; 92а) разработан
новый керамический
материал с небывало
большим значением
t91)1I10.
1000
500
300
200
100
50
30
20
10
5
3
2
1
102
tg8 1l 10"
1000
500 10
z
300
200
100
50
30
20
10
5"
а
z
1
0.50
106
100 200
Температура
300.С
Фиr. 64. Зависимость yrпa потерь вы-
сокочастотных керамических мат
риа-
пов от частоты (а) и от T
MnepaTlpы
(Ь) (ХаИI1Р
К):
A
M8TepH"" на основе сн",нката MarнH.; B
Ma-
терна", на основе окнси тнтана; C
MaTepHa.. на
основе ТИТ8ната Marн..
20 t:
10 "'н%
Ь)
tgl)
0.0030
0.0025
0.0020
0.00/5
0.0010
0.000.
O
O 60 80 100%
OmHocиm6nbHUR
Влажность
Фнr. 65. Зависимость yr-
па потерь пакированноro
керамнческоro кондеиса-
тора от впажиостн воз-
духа (Xaн.u.peK)
I
I
I
I
J
"
диэлектрической проницаемостн: 8> 1000. Для этоrо мате-
риала характерно высокое значенне уrла потерь: tg6== 0,0250.
Этот материал изrотовляется на основе титаната бария.
В СССР работы по высокочастотной керамике ведутся
уже на протяжении ряда лет [92]. В результате этих работ
создана рецептура н технолоrия отечественных керамиче-
ских материалов (табл. 7); тиконд и тидол эквивалентны
иностранным титаносодержащим материалам второй rруппы,
а тимаr. тиrлин. зил
эквивалентны материалам третьей
rруппы [92а; 92б]. 13 качестве материаЛ08 щ
рвой rруппы
MorYT применяться радиофарфор и ультрафарфор, получен-
BblCOKO'laCmOmHble .KepaAIU'leCKUe конденсаторы
101
ные улучшением фарфора специальными присадками, и алю
миноксид
материал, представляющий собой высокоrлино
земистую массу (AI 2 0 Il ). Недостатком алюминоксида является
резко повышенная температура обжиrа (17000 С), затруд-
няющая технолоrию. В производстве освоен материал .ке-
рамит., представляющий собой r линоземистую массу с YBe
личенным содержанием rлины. У 9Toro материала сниженная
температура обжиrа (1460" С) достиrнута за счет заметноro
ухудшения уrла потерь (tg8== 0,002...0,(03).
В настоящее время в СССР ведутся работы по освоению
керамических масс на основе талька (силиката маrния); по-
лучены также первые удачные образцы керамических ма-
териалов на основе титаната бария с диэлектрнческоА про
ницаемостью выше 1000 (тибар; барикон).
41. Высокочастотные керамические конденсаторы
Конструкция керамических конп.енсаторов. изrотовляе
мых иностранными фирмами для применения в радиоприем
ной аппаратуре. приведена на фиr. 66. В качестве обкладок
используют слой серебра, нанесенный на поверхность кера-
мики методом вжиrания (
32). Обычно конденсаторы по-
крывают лаком, хотя это и не обеспечивает их надежной
влаrостойкости. Для работы в условиях высокой влажно-
сти применяют специальную конструкцию: цилиндрический
конденсатор помещают в керамическую трубку, запаянную
с торцов (коицы трубки серебрят и заливают леrкоплавким
сплавом).
Рабочее напряжение конденсаторов 500 V, при испыта
тельном напряжении 1500 V (50 Hz). Пределы номинальной
емкости конденсатора зависят от ero конструкции и типа
керамической массы.' из которой он изrотовлен, и MorYT
составлять для обычных масс от 1...5 до 1000...2000 J..LJ..LF.
Конденсаторы, нзrотовленные из специальной массы
на основе титана та бария, MorYT иметь емкость до
100000 J..LJ..LF.
Обычная точность подrонкн емкостн ::!:: 5 и ::!:: l()O!o
(
1 J..LJ..LF) достиrается сошлифовкой части серебряноrо слоя
(обкладки); специальный допуск по еМКI>СТИ ::!:: 0.5%
(::!:: 0,25 J..LJ..LF) достиrается отбором конценсаторов из больших
партий, при разбраковке их по емкости.
Наряду с конденсаторами постоянной емкости изrо
товляют и пслупеременные керамические конденсаторы
(фиr. 67).
Соприкасающиеся поверхности статора и ротора подвер-
rают оптическоЙ шлифовке. Статор обычно изrотовляют из
материала С малой Е, а ротор из материа.'1а с высокой или
повышенной Е. Фирма rешо изrотовляет полупеременные
102 J(oHaeHcamopbl с твердым неорzанuческu.At дrlэлектрuко-м
конденсаторы со следующими значениями начальной (СО)
н реrулнруемой (C P 4!'z) емкостей:
материал ротора: кuндеиса С о ==3...20 J..LJ..LF; C P 4!'z== 11...80 J..LJ..LF.
. .. темпа С о == 1...6 J..LJ..LF; C p 4!'l==6...20 J..LJ..LF.
а)
с)
d)
рш_
:и -:kа
ре5ро
---r,:j::
:"!
e )
Фиr. 66. Коиструкuия керамических КОНllеисато-
ров. при..еияе..ых в радиоаппаратуре (фирма
rешо):
а
m.llб. (1...50 pp.J'): 6
ч.шечк. (3.5...100 ........F): с
трубк.
(5...:2000 pp.J'): d
...ollн.. трубк. (220...600 ......Р): .
OA.C:ТHНII.
(25...360 ....р.Р)
Фирма Эри изrотовляет аналоrичные кондеисаторы со
следующими пределами измен
ния емкости: 4...30; 7...45;
&...75 н 10...110 JA-J..LF при rабаритных размерах от 22 Х 33
Высокочастотные керамические конденсаторы
103
до 32 Х 48 mm. По величине температурноrо коэфициента
емкости американские триммеры разделяются на три типа:
1) (1,<0,01% на 1°С; 2) (1,==
O,03°1o на 1°С; 3) (1,==
0,05°/o
на 1°С.
Контурные конденсаторы изrотовляют из керамики
с особо малым tgB (калит, темпа S). Конденсаторы имеют
форму трубок диаметром 12 mm и длиной 30...80 mm, для
наrрузки до 1...2 kV AR высокой частоты при U асn""'2 kV (50 Hz),
или форму дисков (фиr. 68) для наrрузки до 40 kVAR при
и асn до 20 kV (50 Hz). При изrотовлении контурных кера-
мических конденсаторов большое значение имеет велнчина
Ротор
Фиr. 67. Попупере..енныА кера..и-
ческий конденсатор
ионизирующеfО напряжения и о и зависимость последнеrо
от частоты. Эту зависимость можно выразить следующим
уравнением [93]:
U 00 ==и о .
tg
(1&12
Igfl)'
(61)
rде и о ,
ионизирующее напряжение при частоте 11> а
ио.
при 1з; если и о выражено в V. а I
в Hz, то tgP===550.
Контурные керамические I{онденсаторы большой мощ
ности изrотовляют путем соединения отдельных трубчатых
или дисковых конденсаторов в последовательно-парал-
лельные rруппы.
При этом наrрузку на каждый отдельный конденсатор
иесколько снижают, так как в rруппе условия теплоотвода
хуже, чем у индивидуально раБОТlющеrо конденсатора.
Блокировочные и "анодно-разделительные конденсаторы
изrотовляют из титаносодержащих материалов с высокой 8
104 Конденсаторы с твердым орz а '!uческuм диз !,
к !!,риком
(конденса, керафар). Д.1Я этих конденсаторов УRеличенное
значение tgB материалов этой rруппы не опасно, так как
они подверrаются воздействию постоянноrо напряжения
С небольшой составляющей высокой частоты. Конденсаторы
изrотовляют подвесноrо типа (фиr. 69), называемоrо ..rop-
шковым", С номинальной емкостью 250...10030 I-Ч.LF при
и Ра б==5 kV и с емкостью 750...3000 J..LJ..LI-" при ирйб== 12 kV
(постоянный ток). Испытательное Ha
пряжение берут раВНhIr.1 удноенному
рабочему.
TaHreHc yr ла потерь таких KOHдeH
саторов при частоте 1 MHz не превы
шает 0,002.
В СССР опытно-серийное произ-
водство керамических конденсаторов
для радиоприемной аппаратуры OCBoe
но, хотя масштабы ero еще HeДOCTa
точны. Успешно отрабатываются так-
же образцы более мощных керами
ческих конденсаторов для радиопере
.
дающей аппаратуры [94
96].
Керамические конденсаторы малой
емкости MorYT успешно применяться
вместо слюдяных конденсаторов при
значениях емкости до 200...300 J..LJ..LF;
качество этих конденсаторов в отно-
шении стабильности емкости даже
выше, че:-. у Слюдяных конденсато-
ров типа "Стабиль 8 . Для применения в радиоприемной аппа-
paTYP
очень удобны керамические триммеры, которые также
начали изrотовлять наши заводы [96aJ. После освоения
в производстве керамических конденсаторов для радиопере-
датчиков такие конденсаторы в тех случаях, r де требуется
повышенное значение рабочеrо напряжения и пuниженная
емкость, cMorYT успешно конкурировать со слюдяными KOH
турными конденсаторами, будучи в 2...3 раза дешевле пос
ледних.
....
.-1
Фиr. 69. АlIодно-раэдепн-
тельный керамический
конденсатор rОрШКО80rо
тнпа.емкостьдо IOООО:Ч.lF
при рабочем напряжеини
5kV
r лава IV
КОНДЕНСАТОРЫ С ТВЕРДЫМ оРrАНИЧЕСКИМ
ДИЭЛЕКТРИКОМ
42. Особенности конденсаторов с орrаническим
диэлектриком
Основным твердым орrаническим диэлектриком, широко
применяемым в конденсаторостроении, является конденса.
торная бумаrа. Искусственные орrанические пленки (целлон
Особенности К{Jнд
IIсаторов с OplfJHи'teCK".Al диэлектрико.Al 105
стирофлекс, лектрофильм) в этой области технИI'И пока еще
имеют оrраниченное применение. Диэлектрики данноrо
типа можно применять в виде длинных лент малой толщины
(от 6...12 до 25...50 микрон), нэмотанных в рулоиы.
Применяя рулонные материалы, можно изrотовлять кон-
денсаторные секции намоткой на специальных намоточных
станках, что резко удешевляет производство по сравнению
С ручной сборкой секций. Поэтому эти материалы очень
удобны для изrОТОВJlения низковольтных конденсаторов
большой емкости (от десятых долей p.F до нескольких p.F).
требующих .относительно большой
площади обкладок. Применяя тща- lIpp
тельную сушку и пропитку бумаrи, /tv-"
можно изrотовлять также и высо- 5
коволыные бумажные конденсато-
ры. вполне удовлетворительно ра-
ботающие не только при постоян-
ном токе, но и при технической
частоте, а при пониженных наrруз-
ках даже при частотах до 10. Hz.
В отличие от неорrанических
диэлектриков орrанические веще-
ства имеют пониженную тепло
про водность. низкую теплостой
кость и малую химическую стой-
кость. Поэтому для орrанических
диэлектриков характерен процесс
,.старения"
снижение их электри-
ческой прочности со временем, при
длительном воздействии электриче
cKoro поля, особенно при повышен-
ной температуре. Этот процесс
обусловлен происходящими в диэлектрике физико-химиче
скими процессами :(окисление, химическое разложение,
связанное с выделением ПРОВОДSlщих или полупроводящих
веществ и т. д.).
Вследствие существования явления старения рабочее
напряжение конденсаторов с орrаническим диэлектриком
приходится брать резко. пониженным по сравнению с про-
бивным напряжением. полученным при быстром испытании.
Для уменьшения больших коэфициентов запаса, удорожаю-
щих конденсаторы, большое внимание уделяют изучению
поведения конденсаторов в эксплоатации и снимают "кри
вые жизни" конденсаторов: и"р ==f(t) для больших проме
жутков времени (фиr. 70).
Серьезным недостатком конденсаторов с орrаническим
диэлектриком является также их повышенный уrол потерь
по сравнению с доброкачественными неорrаническими ди
..
\
,
....... А
а
2
/
О, а 69/224364860
BpelllH Мt:Cяцы
Фиr. 70. Зависимость пр
бивиоro напряження бумаж-
ных конденсаторов от вре-
мени воздействия напряже-
ння:
.кривые ж8знн. (БI.'АJlН), A
KOH-
аl.'нсат"ры. ПРОПНТ8нные MaCJlO..;
В
КОНАеИС8Т"РЫ. ПРОПИТ8ННЫ" ..8-
рафннuм
106 Конденсаторы С твердЫА opzaHu'tecKU.Al диэлектрико.Al
электриками (слюда, керамика). Среди конденсаторов с opra-
ническим диэлектриком малым tgo обладают только стиро
флексные конденсаторы.
Конденсаторы с орrаническим диэлектриком уступают
также С.'IЮДЯНЫМ и керамическим конденсаторзм в отноше
нии меньшей стабильности емкости и более резко выра-
женной зависимости последнеЙ от частоты и температуры.
.
43. Конденсаторная бумаrа
Для изrотовления бумажных конденсаторов применяется
специальная бумаrа. отличающаяся весьма малой толщиной
и высокой плотностью и поставляемая в виде рулонов
(бобин) с шириной, указаНIIОЙ при заказе.
::t IiV...
:s 111111
! 50
'о
Ii
::t
i "о
I 20
i 10
; t 00.1 0.8 о.у 1.0 1/ (2 (3 g,icm'
ЛЛDтНDстh
,.., ".
/
/0
I
I<V
тт
.... 100
с::.
;t
t)
t:I
t о
10 20 30 #J 50 сЛr'jтlЛ
Возд!lхопроницаемост.
Фиr. 71. Зависимость 9J1ектрическоR Фиr. 72. Зависимость 9J1ектрическоА
nрочиости вепропитаииой коидеИСА- ПрОЧИОСТИ параФИИИРОВIИИЫХ КОИ-
торкой бумаrи от ее ПJlОТИОСТИ девсаторов от воздухопроницае
(Реппе) мОСТИ бумаrи (Репие) .
.
.""
..
У дельиый объем бумажноrо конденсатора примерно прямо
.ропорционалеи квадрату толщины бумаrи; поэтому при
RзrОТОDЛении низковольтных конденсаторов необходимо
применять возможно более тонкую бумаrу. Нижний предел
толщины конденсаторной бумаrи, вырабатываемой в США,
равен 7...7,5 р.; европейские фирмы вырабатывают буwаrу
даже 6...6,5 р.. В СССР бумаrа толщиной 7...8 р. выпу.
скается в виде опытных партий. Обычная толщина KOH
денсаторной бумаrи 9...11 р.; верхний предел толщины
бумаrи 20...25 р.. Обычный допуск по толщиие бумаrи
::!:: 10%. С повышением плотности буwаrи повышается ее
электрическая прочность (фиr. 71); европейские фирмы
добились величины 1'== 1,2...1,3 О/сm', в то время как
у иас и в США 1':=0.95...1,10 О/сm'. Увеличение плотно.
сти несколько повышает tg8 и может изменять величину
. знак температуриоrо коэфициента емкости бумажиоr<Jr.
к ондl'нсаторноя {JvAlaza
107
конденсатора . (
48, табл. 10), так как с изменением l'
меняется количество впитанной пропиточной массы. Повы
шение воздухопроницаемости бумаrи дает снижение про-
бивноrо напряжения KOHД
HcaTopa (фиr.. 72); доброкачест
венная бумаrа должна иметь воздухопроницаемость не
выше 5...7 сm 8 /miп. Зольность конденсаторной бумаrи
должна быть не выше 0,50/0' так как повышение зольности
приводит к ухудшению электрической прочности бумаrи
и изrотовленных из нее У.онденсаторов (101]. Доброкачест-
венная бумаrа должна иметь минимальное количество
структурных дефектов (102) и минимальное содержание
проводящих частиц (103).
По американским нормам количество проводящих частиц
не должно превышать 110 штук на 1 m 2 . Эти же нормы
требуют отсутст.,ия в бумаrе определимых количеств суль-
фатов и хлоридов и нейтральноrо характера водной вы-
но с
\. /О'Н
С
,\
СН2ОН
O
H20H
С Н Н С
Н \ / \ /н
с с
D / 'и/ \Ос Н
,
Н
tt
О О
\с/ \с/ ОН
/
t \
ОН СН20Н
он
с н
'\ /
н с I
0/\/
Фиr. 73. Молекула клетчатки
тяжки из бумаrи (допускается щелочность не свыше 0,2 mg
на 1 g бумаrи).
Времеиное сопротивление разрыву вдоль длины ленты
у доброкачественной конденсаторной бумаrи составляет
от 800 до 1200 kG/cm 2 .
Раньше конденсаторную бумаrу изrотовляли только из
отборноrо льняноrо тряпья; теперь применяют также
и более дешевую сульфатцеллюлозиую бумаrу (крафтбу-
Mary). Эту бумаrу по ее светлокоричневой окраске леrко
отличить от беJЮЙ тряпичной бумаrи. По общим характе-
ристикам оба сорта бумаrи практически не отличаются
друr от Apyra (100. 104]; по теплостойкости современная
целлюлозная бумаrа лучше тряпичной [105
107).
Основой растительных волокон, из которых изrотов-
ляется бумаrа. является клетчатка (С 6 Н. о О,,)n, относящаяся
к классу сложных уrлеводов (фиr. 73). Цепочечное строение
молекулы клетчатки обусловливает вытянутую форму
волокон. При повышенной температуре н при доступе
кислорода клетчатка окисляется с образованием орrани-
ческих кислот; продукты окисления каталитически ускоряют
этот проц
сс. При длительном HarpeBe бумаrа желтеет,
снижается ее механическая прочность и ухудшаются ее
lп8 Конденсаторы с твердым opzaHu'teCKи.Al дUЭllектРUКОAl
электрические свойства (фиr. 74). Окисление бумаrи делается
заметным уже при HarpeBe до 110...120' с; при темпера-
туре 150...160" С начинается процесс прямоrо термическоrо
разложения с выделением rа::юобразных и жидких продук-
тов и свободноrо уrлерода; этот процесс происходит
интенсивно даже под вакуумом [108J. Небольшая степен.ь
окисления не отражается вредно на электрических свой
ствах конденсаторной бу
/{шо
маrи; поэтому для этой бу
маrи можно допускать сле-
/500
дующие режимы HarpeBa.
/400
/300
/200
t 1100
0.03
0.02
0.0/
t О
tg8 о
0.008 130 1:
0.006
0.00.1,
\
0.002" .....-
.
/
40 80 120 160
BpeMH провре6а, "асы
Фllr. 74. ЗаВИСИ)lОСТЬ yrпa по-
терь иепропитанных бумажных
конденсаторов от 8ре)lеllИ про-
rpeBa при 1300 С на воздухе
(Рение)
А
Тр8ПИЧИ88 бумаrа: В
це.ll.lllO.llозна8
бумаrа
!hCтOIlNHblU
тО"
160. ..во о
Фиr.75. Зависимость емкости и yrпa
потерь образца сухой иепропитанной
6умаrи от температуры (Mopraиj
В процессе сушки конденсаторов при хорошем вакууме:
до 1300 С в течение нескольких десятков часов и до 1400 С
в течение нескольких часов.
В процессе пропитки конденсаторов. поrруженных
в пропиточную массу, до 155...1650 С в течение нес.кольких
часов.
В процессе зксплоатации конденсаторов. в зависимости
от типа пропиточной массы, до 70...100 0 С в теЧ
Нllе дли
тельноrо времени.
По последним рекламным данным, американские фирмы
допускают для специальных бумажных конденсаторов дли-
тельную работу при температурах до 115 0 С.
Воздушносухая бумаrа. помимо клетча1 ки, содержит
-еще воздух и воду. Для бумаrи обычной плотности соот-
ношение между этими тремя составляющими: 65, 30 и 50/0
по объему. Для изrотовления бумажных конденсаторов
с рабочим напряжением 50...100 kV и выше вместо конден-
саторной бумаrи применяют кабельную, так как при боль-
шой суммарной толщине ди:мектрика очень малая толщина
1< онденсаторной бумЗI'И неу добна.
ПроnитО.,IIЬ/е .Alacc61 дЛJl бумажных конденrаторов 109
Клетчатка относится к числу диэлектриков, в которых
имеет место дипольная поляризация в твердом состоянии;
(
7) в клетчатке эта поляризация обусловлена поворотом
rидроксильных rрупп ОН относительно остальной части
молекулы (фиr. 73). Поэтому в сухой бумаrе в интервале
температур от
40 до
800 С наблюдается дипольныА
максимум tg
и происходит снижение диэлектрической
проницаемости (фиr. 75).
44. Пропиточные массы ДЛЯ бумажиых коиденсаТОРО8
Для пропитки бумажных конденсаторов применяют массы
трех типов:
твердые
воскообразиы
вещества,
полужидкие
ваэелии. масляио-канифольный компаунд.
жидкие
масла.
Характеристики осиовных пропиточных масс. приме
ияемых современным конденсаторостроением. приведен
в табл. 8.
Применение твердых пропиточных масс позволяет упро-
стить конструкцию и технолоrию иэrотовлеиия конденса-
тора, но снижает ero электрическую прочность по сравне-
нию с кондеисаторами, пропитанными жидкими ИЛII полу-
жидкими массами (фиr. 70). Это объясияется значительной
усадкой (до 15...20%) при застывании, свойственной воск 0-
образиым веществам, применяемым в качестве твердых
масс; в результате усадки часть пор бумаrи посnе пропитки
оказывается незаполненной пропитывающим веществом,
что дает снижение пробивноrо иапряжения.
. В настоящее время твердыми массами пропитывают
только те. конденсаторы, которые предназначаются для
работы при постояниом или выпрямленном иапряжении, ИJlИ
же подверrаются воздействию малых иапряжений перемеи
Horo тока.
Применение жидких и полужидких масс требует repMe-
тизации конструкции конденсатора и усложняет TeXHO
лоrию.
Помимо усложнения процесса сушки и пропитки конден-
саторов в этом случае требуется примеиять предварительную
очистку и сушку пропиточной массы. Вместе с тем
бумажно-масляные и бумажно-вазеЛИН09ые конденсаторы
имею1' резко повышенную 8лектрическую прочность и пони.
женный tgo. Пропитку жидкими массами применяют при
иsrотовлении конденсаторов, предназначенных для работы
в цепях сильноrо тока, 1{ при изrотовлении высоковольтных
конденсаторов, даже применяемых при постоянном токе.
В иекоторых случаях бумажно-масляиые конденсаторы.
прим.еняют при повышенных частотах, до 10. Hz.
ТйБАllЦll 8
Характеристики пропиточных масс, прнмеНlемых в ПрОИ380дстве бумажных конденсаторов
....
....
с:>
Температура у rOJl потерь kV
TllO массы Плотность, плаВ.1СНИЯ 'при частоте Ро Е пр mm
Названне Е
О/сm или застыва- Ig
. 10& Q. сm
нии, ос I JHz при 50 Н!
, I I
I
. Минерал ьное
Жидкаи масло 0,86...0,89
40".45 2,1...2,2 1...5 50 '10 14...101
25...30
Касторовое
.. MaC.JIO 0,95...0,91
15...17 4,7...5 100.. .200 50 1010
.I012 20...25
.. .. COВOJl 1,50...1,52 +5...10 5...5,2 5...10 50 10 19 ...10 Н 27...32
Полужидкаи Вазелин 0,83...0,88 + 30 ..50 2...2,1 3...5 1 (100 1015...1017 20...25
Твердая Парафнн 0,8...0,92 + 50...55 2...2,2 3...7 1000 1015...1018 15.ДU
.. ЦереЗIIН 0,88...0,95 + 65
.80 2,1...2,6 3..;5 1000 1016...1018 15...25
.. ОЛf'овакс 0,97...0,99 + 75. .80 10...20 700.;.15
O 1000 1019...1015 5...8
.. rаловакс 1,5...1,6 + 90. .130 4,5...5,5 5...20 1000 1019...1014 6...10
I I
I
:а:
а..
:а:
...
1:1
;i
"
11:
...
:i
...
'"
Q..
11:
с
."
1:1
ос
5:
.о:
...
5:
а..
5:
...
:..
:i
5:
С
Проnuто'tН61е .AlaCC61 для БУ.AlаЖН61Х конденсаторов 111
Наиболее распространенная твердая пропиточая Macca
пар а Ф и н
является одним из продуктов переработки
нефти. Этот продукт представляет собой смесь TB
PДЫX
предельных yr леводородов С п Н 2 .+ 2 . имеющих вытянутую
слабо разветвленную цепь уrлеродных атомов. При хорошей
очистке от непредельных компонентов и остатков масел имеет
белый цвет. Поскольку для очистки применяют серную
кислоту, парафин.надо проверять на наличие минеральной
кислотности; для пропитки конденсаторов должен приме
с
2,8
2.6
2.
2.2
2.0
1.80 20 W 60 80 I(J(} 120 ос
1ёмпература
Фиr. 76. Зависимость ДИ9лектри-
ческоА ПРОllицаемости парафина
и церезина от температуры (Реиие)
3
'" 2
!i'
I
В С
\,) о
t 50 100 151
.
Время проере6а. "асы
Фиr. 77. Зависимость КJlСЛОТИОСТИ
воскообразных веществ от Bpe
мени проrрева:
А
П8р8фИИ при 150" С; В
церезии при
17<1' С; С
r8J10В8ИС при 185° С (HaJlbTep);
D
ОJlеОВ8ИС при 150° С (Реиие)
няться парафин с нейтральной реак
ией. Молекулы парафина
не имеют дипольноrо момента, по
тому уrол потерь ero
весьма мал и диэлектрическая проницаемость невелика.
Хорошо очищенный белыА парафин имеет высокое удель-
ное сопротивление. При Ндrревании парафина наблюдается
заметное снижение Е, особенно в интервале плавления
(фиr. 76); это снижение соответствует уменьшению плотности
парафина (
7). Недостатками парафина являются низкая
точка плавления. малая величина Е и леrкая ОКИС.'1яемость при
HarpeBe (110). Заметное возрастание кислотности парафина,
сопровождаюшееся снижением удельноrо сопротивления и
ростом tg
, происходит уже после Harpesa на возд.ухе в тече-
ние 10...20 часов при температуре 130...14О"С (фиr. 77).
Основное преимущество парафина, помимо BblcoKoro РО И
малоrо t
o, это ero низкая стоимость (менее 1 руб/кr).*
Ц е рез и н, так же как и ларафин, представляет собой
смесь предельных уrлеводородов С.Н 2 .+ 2 ; последние отли-
чаются от уrлев.одородов парафина более сильным разветsле
· Во время воАны в rермаиии наряду с обычным парафИRОII Прllме-
нялся подобны А ему по 8лектрическнм своАствам туrоплавкий синтети
ческнА парафИН
_RОСК z- (точка П.1авлення 100" С).
112 Конденсат оры с тв
pды
Op! aHи't(,cKи
диЭАект р llКО.Al.
ннем цепи уrлеродных атомов и большей величиной коэфи-'
циента n. Церезин получают путем очистки воскообразноrо
минерала-озокерита(rорный воск); цвет церезина оранжевый
или светложелтыЙ. Электрические своАства церезина близки к
свойствам парафина; E
HeMHoro повышена и менее резко сни-
жается при HarpeBe (фиr. 76.) nреимуществами церезина яв-
ляются повышенная температура плавления и повышенная
стойкость против окисления при HarpeBe (фиr. 77). Стоимость
церезина в 2...3 раза выше стоимости парафJfна. Твердый цере.
зин (с повышенной точкой плавления) склонен при застывании
/20
80
40
Температира
Фиr. 79. Зависимость диэлектричес"оli
проиицаемости и yr.
a потерь rалова"са
от температуры (MopraH и Иеrер)
GL Ct
I I
С '\ С.
/
Н
С С С
H
I 1/ I
Н
С С С
H
с./' 'с
I I
Ct CL
е
6
5
4-
8
(08
q6
ll-+
42
D
J60
Фи... 78. Молекула тетраXJIОр-
нафталина
+400&
давать rлубокие трещины н образовывать внутренние paKO
вины, приводящие к снижению электрической прочности.
r а л о в а к с (полихлорнафталин, нибрен нафтакс, сикей-
вакс) представляет собой синтетический продукт, получен-
ный хлорированием ароматическоrо уrлеводорода
нафта-
лина C10H s [111
112]. rаловакс является смесью продуктов
разной степенн хлорирования, преимущественно трихлор-
нафталина C1oHr,Cl a и тетрахлорнафталина С 10 Н 4 С1 4 (фиr. 78).
В процессе хлорирования образуется хлористый водород
HCI, следы KOToporo всеrда присутствуют в rаловаксе.
Среднее содержание связанноrо. хлора в rаловаксе со-
ставляет около 50%. Увеличение степени хлорирования
повышает е rаловакса и ero точку плавления. .
rаловакс обладает дипольной поляризацией в твердом
состоянии за счет поворота атомов хлора по отношению
к остальной части молекулы [113]. Поэтому. как и в случае
клетчатки, для rаловакса наблюдается в области TeMnepa
тур ниже нуля дипольный максимум уrла потерь. сопровож-
дающнйся снижением е при понижении температуры (фиr. 79).
.,.
/.
.
. ..
ПропuтО'tН61е .Alacc61 для 6У.AlаЖН61Х "онденсаторов
113
. .
в . области температур выше нуля е линейно снижается
. с
овышеннем темпера'fУРЫ. причем это снижение мене&-
значительно. чем снижение е парафина и церезина в том
же интервале температур. При переходе через температуру
начала. размяrчения rаловакса (на 20...30 0 С ниже точки плав-
ления) иаблюдается резкое возрастание е за счет вступле
ния в процесс поляризации остаточных молекул HCI, нмею-
. щих большой дипольный момент, но неподвижных при
твердом состоянии rаловакса.
Преимуществами rаловакса являются: резко п
вышенная
температура плавления
и повышенная е (более, чем в два раза
a . выше. чем у парафина), меньшее
198.'O изменение Е с температурой в об-
з00 лаczти положительнЫХ темпера
21J(J тур и большая стойкость против
100 . "
50
20
/0
5
2
/
0.5
0,2
1000Hz
0.'0 20 40 60 80 ос
TI1Mпt1paтgptc
Фнr. 80. Зависнмость уrЛ8 по-
терь воскообразных веществ
от температуры (Реине):
А
П8р8фИИ; В
церезин: C
r8A08aIlC:
. D
0"eo88I1C .
I .
А
в
Фиr. 81. Микрозарисовки при увелнче-
"ии 300 раз (Ренне):
А
lIрНСТ8.11.11ИII r8.110И811С8; В
lIриСТ8""tllI СП.ll88а
r8.1108811C8 с б.,fИ3И.llце...IIю..озоl1
окисления (рост кислотности H
наБЛlOдаerся прR длитель-
.110М HarpeBe при t== 180.. .190" С).
Основные недостатки rаловакса: высокая стоимость (в 10
раз дороже парафина). повышенный удельный вес. понижен
иое Р.. .увеличенный tg3 (фиr. 80) и наличие остаточноЙ
минеральной кислотности. I)оследнее приводит к ускорен-,
ному разрушению бумаrи при HarpeBe ее в rаловаксе при
t> 1500 С. rаловакс имеет поннженную электрическую проч-
HOCTЬ
обусловливающую снижение пробивноrо напряжения.
rаловаксных конденсаторов на 25.. .50% по сравнению
с парафинированными. Этот иедостаток можно ослабить,
добавляя к rаловаксу 3.. .5% бензилцеллюлозы, что дает
резко
изменение структуры'(фиr. 81) и повышает механи
чес кую и электрическую прочность. Одновременно этим
достиrается уменьшение температурноrо коэфициента емко-
сти конденсаторов [114]. .
8 Reмe 568 2
.
114 Конденсаторы с твцiд6l.Al. opulHu'tecKи.Al диэлектрико.Al
.
. При длительном воздеАствии постоянноrо напряжения
.пр!! высокой рабочей температуре- в бумажных rаловаl\СНЫХ
JCонденсаторах с алюминиевыми' обкладкам н происходят
JCоррозионные явления, вызывающне возрастание тока утечки
. прежд-евременный выход конденсатора из строя. Это
явление можно предотвратить, добавляя к rаловаксу стаби-
лизирующие примеси [115]. напрнмер антрахинон в количестве
до 0,5 %. Относительная Аороrовизна rаловакса оrраничнвает
.ero применение теми случаями, коrда бумажный конденса-
т,оР' должен иметь повышениую теплостойкость н пони жен-
ный удельный объем
б (замена парафина ra
20 ловаксом уменьшает
16 . объем конденсатора с
12 . заданной емкостью на
\ 25...30%).
8 При работе с rало-.
4- ваксом требуется уси-
. О ленная вентнляция у ра-
.tg
бочих мест, так как
о,а пары ero вредны ДЛЯ
q2 здоровья.
О л е о в а к с
мас-
tJ,l ляный воск (8 США
O
6(J
40
28 О 2D Ю опалвакс
опаловый
Температура. воск)
представляет
Фиr. 82. Зависимость АИ9nектрическоА собой новый тип воско-
проницае"ости и yrna потерь оnеовакса образноrо вещества с
от температуры (Ваnьтер. Инrе, Тра..- резко повышенной ди
БИЦК8Я) . электрической прони
цаемостью. который только недавно началн ПРliменять в кон-
денсаторостроении. Олеовакс изrотовляют путем rндроrени-
зации (насыщения водородом) KacTopoBoro - масла. причем
в результате зтоrо процесса получается твердый продую:
С температурой плавлеиия 75...800 С. rидроrенизацию про
водят в автоклаве при повышенной температуре и давлении 40
атмосфер, в присутствин солей - Ni или Со, служащих
катализатором. rотовый продукт должен быть отфи""ьтрован
для очистки от следов этих солей. Олеовакс отличается
высокой е (у отдельных образцов е
25), но имеет высокий
tg8 н поннженную электрическую nрочность. Резко повы-
шенная днэлектрическая проницаемость олеовакса обуслов-
лена резко выраженной дипольной поляризацией. проявляю-
щейся в твердом состоянии этоrо вещества. При переходе
в жидкое состояние е ОJlеовакса резко падает. .
Прн понижении температуры также происходит сильное
снижение е, сопровождающееся по.явлением Д8ПОJlьноrо ма-
КСММУМI на кривой tg8 == f (t) (фиr. 82).
..
,
\
"
"
,
ПроnитО'tН61е .AlaCC61 дм 6У.AlаЖН61Х конденсаторов .IIS
.
Повышение частоты ВЫЗ\>lвает резкое уменьшение е: при
переходе от частоты IOS нz к частоте 1O/i Hz олеовакс
уменьшает величину е В три раз!! [116; 117];
Длительный HarpeB вызывает повышение кислотности
олеовакса. сопровожд.аемое ум(>ньшением е И tg8. \
[.1 рименение олеовакса дает заметное уменьшение rаба-
рита кондеисаторов; при замене парафина олеоваксом
объем конденсатора снижается почти в 21 раза. Это дает
, большую экоиомию бумаrи и фольrи, крмпенсирующую повы
шенную стоимость олеовакса (в 7;..8 раз дороже -парафина).
: Вместе с тем олеоваксиые конденсаторы имеют резкую
зависимость емкости от температуры и частоты, большой
tg8 и понижеиное пробивиоd иапряжение, что оrраничивает
. возможность их широкоrо использования.
Наиболее распространеиной жидкой пропитывающей
массой является .М и н е р а л ь и о е м а с л о. Для пропитки
конденсаторов часто применяют обычное. трансформаторное.
масло, но лучшие результаты дает применеиие специальных
сортов масла. отвечающих определениым теХl.!.ическим
требованиям кондеисаторостроения [118, 119). МИ1fеральное
масло получают как один из продуктов переrонки нефти;
это масло представляет собой смесь жидких уrлеводородов,
часто' циклическоrо .строения: С"Н 2 ". В очищенном виде
масло имеет вид светложелтой жидкости с малой вязкостью.
При хорошей очистке сухое минеральное масло имеет
малый tgo. высокое удельное сопротивление и достаточио
высокую электрическую прочность. Стоимость зтоrо масла
низка (меиее 1 руб/кz.). Недостаткамн.минеральноrо масла
я вл Я ют.с я: иизкое значение диэлектрической проиицаемости.
леrкая воспламtняемость и взрывоопасность и недостаточ-
ная химическая стабильность при воздействии злектрнче-
cKoro поля и повышениой температуры.
Действие повышениой flапр
женности поля при водит
к полимеризации и конденсации масла с образован
ем
воскоподобноrо твердоrо вещества, называемоrо "сыр" или
"икс-воск., зто вещество ухудшает теплопроводность и об
леrчает пробой пропnтаниой маслом бумаrи. Некоторые
сорта масла при воздействии электрическоrо поля выдеJlЯЮТ
водород. что приводит К увеличению rазовых включений
в бумаrе и возрастанию потерь на ионизацию. При Harpe
вании масло леrко окисляется и выделяет ocaДK
(фиr. 83).
Масло является нейтраJlЬНЫМ диэлектриком (ие coдep
жит дипольных молекул); вследствие этоrо ero е мало
изменяется с температурой (фиr. 85). При комнатиой тем-
пературе yroJJ потерь масла очень мал; при наrрtвании tg8
возрастает в соответствии с ростом проводимости.
По техническим условиям одноrо из наших заводов (119)
доброкачественное масло для KOHдeHC
TopOB должно иметь
а.
, I
116. Конденсаторы с тверд61.Al QP2aHи'teC1€U.Al дllэлектрико.Al
1.60
плотность при + Ю:)С. равную 0,877 g/cm 3 ; вязкость по
'Энrлеру пр
+50"С, равную 1,730; кислотность в пределах
от 0.017 до 0,020 mg КОН на 1 g н количество осадков
не более 0,2 % . ,
с и н т е т и ч е с к о е м а с л о
совол (пентахлордифеннл,
пиранол. инертин, ароклор. пермнтол, диканол)
предста8
.,
0.2+
0.20
:;
16
0.12
o.q8
t 0.0*
2,0
1.6
1,2
0,8
cg 0.*
. о 20
60 80 100 120 IUJ.Cgтkи.
ВреfotН проере6а при lf!O ос
Фиr. 83. 3ависУ.мость кислотности и количе-
ства осаДКО8 в ЖИАКИХ АИ9лектриках ОТ
времени nporpeBa "рн 140°С (Андрианов
н Сидорова):
А
lIIинерLIIьное .,aC.ll8; B
co.o.ll
А V
./
1/
/
./
./ 6
V
-"
./
v' В
ляет собой жидкий продукт, полученный хлорированием аро-
матическоrо уrлевод<?рода
дифенила C 12 H 1o (фиr. 84). ....
н Н Н н
I I I . I
/с ====с, /С ==== с, '
H
C c
c c
н
" /-" " . ,
с
c c
c
I I I I
н Н Н Н.
Фиr. 84. Молекула .дифевила
При хлорировании молекула дифенила присоединяет
.пять атомов хлора, замущающнх атомы водорода; coдep
.
жанне связанноrо хлора в rOToBoM продукте составляет
около 50 %. Для 'получения достаТQЧНО высоких электриче
ских. свойств продукт хлор" рования должен быть тщательно
,
,
· П,ОFJи'mО'tН61е .AlGCC61 дА" 6У.AlnЖ':"61Х ко,юенсаторо,
' .
очищен адсорбеитами [120
121). При комнатной температу-
" ре очищеiiiiый совал имеет вид бесцветнс;>А ЖИДКОСТИ
с большой вязкостью. При наrревании вязкость совола
быстро падает и уже при + 80 0 С приближается к вязкости
. обычноrо "ИJiеральноrо масла. При температурах выше
100 0 С совол леrко впиты
вает<;,я в бу..аrу.
В
отличие от мине-
ральноrо
асла СОВ04
является ТИПИ'IНЫМ ди
польным диэлек1'риком,
снижающим е при засты
вании и обладающим рез-
ко выраженны" диполь
ным максимумо.. tgo (фиr.
85). Хорошо очищенный
совол х
мически малоак-
тивен; ero воздействи
на
соприкасающиеся с ним
металлы слабее. чем B03
действие на них мине
80 100°С ральноrо масла. Так после'
проrрева металлических
пластинок в жидком ди-
электрике в течение 150
суток при + l000С потеря
в весе этих пластинок
составляет: алюминий в
масле
I,790/0' в соволе
O,58°/r.; медь в ..асле
O.ogo/(', в со-
воле
0,04°/0; жесть в масле
0,23%, -в соволе
O.02CI/ o . Хо-
. .
y
роwo очищенный совол при + 90 0 С и 1 miii (50 Hz) должен
иметь tgo не более 0,010...0.020 (122).'
Недостатка..и совола являются: высокая стоимость (в 15
20 раз дороже масла), повышениый у дельный вес, раздра-
жающее действие на слизистые оБОЛОЧI{И (требующее
применеиия специальныж: мер предосторожности при работе
, с соволо,,) И заметная зависимость е от темпера'rур
(при
температуре ниже нуля емкость соволовых конденсаторов
снижается на 25°)0). Основные преи..ущества совола: повы-
шенная е, обеспечивающая при замене масла соволом
повышение. емкости на 50%; ПОВЫDlенная химическая
стабильность (фиr..83); неrорючесть и взрывобезопасность.
Эти преимущества обусловили широкое при..енение этой
пропитывающей жидкости в американско" конденсаторо-,
строении, особенно в пронзводстве сильноточных конденса-
торов. В Европе применение этой жидкости было более
оrраничено. В СССР прои
водство бумажно-соволойы%
g
в
....
I
/.
V А
,
-
(1 /18
'8 А .'
J ./ IL
11 '..... ..:...... .....
!--- iIOO'"
5
+
а
2
1
tg
0./6
0./2
0.0.
. Q, 0+
0
20
о 20 40
60
Tt:Mпepaтgptz
ФJlr. 85. Зависимость ДИЗJlеКТРJlче-
ской проиицаемости и yrlla потерь
жидких Аиз",еКТplIКОВ от темпера-
туры (АИ.DРJlаиов и Сидорова)
А
ми"ер",,,вое мас..о; B
coвo..
117
...
"
,
118 Конденсаторw с тверд61.Al 'opzaHu't.ecKU.Al дUЭАектрико.Al
I .
кондеасаторов было начато перед войной; была показана
целесообразность замены масла соволом в производстве
статических конденсаторов, применяемых в технике сильных
токов.. .
По пос
едним американским данным [122 а),.для пропит
ки бумажиых конденсаторов. рассчитанны
на работу в широ-
ком интервале температур (от
40 дО +85с)С). рекомеидуется
применять "специальный инертин., представляющий собой
смесь пентахлордифенила с полихлорэтилбензолом. Эта'
смесь имеет несколько сниженную диэлектрическую.ПРОНИ
цaeMO
Ь (Е == 4...4,5), но зато обеспечивает большую CTa
бильность емкости конденсатора при низких температу
рах, чем в случае чистоrо пентахлордифенила. При про-
питке С080ЛОМ конденсаторов, применяемых в цепи посто-
янноrо тока при повышенной температуре, требуется
стабилизация антрахиноном [115а].
К а с т о р о в о
м а с л о представляет собой продукт ра-
стительноrо происхождения, полученный прессовзнием семян
клещевины, произрастающей в СССР в ряде местностей
(Сев
рный Кавказ, Средняя Азия и т. д.). Очищенное
касторовое масло
бесцветная или свеТЛQже.'1fая жидкость.
вязкость которой выше. чем у
инерапьноrо масла, но
ниже, чем у совола. По Хl:Iмической природе касторовое
масло представляет собой смесь жидких жирных кислот;
основной составной частью является рицинолевая кислота
С 11 Н в2 ОНСООН, содержание которой в масле около 80...850/0.
Касторовое масло . имеет повышенную е, близкую к Е
совола, но уступает последнему по друrим электрическим
своЯствам (табл.8) (123). Касторовое масло в несколько раз
дешевле совола и в наших условиях менее дефицитно.
Американская промышленность применяет это масло для
пропитки бумажных Ko
дeHcaTopOB, рассчитанных на работу
IIрИ повышенном иапряжении ПЕ>стоянноrо или выпрямлен-'
Hpro тока и при небольших наrрузках током техн.ической
частоты. В 1940. r. в СССР проводились удачные опыты
по применеНИIQ KacTopoBoro масла в производстве автомо-
бильных конденсаторов. В настоящее время касторовое
масло применено при изrотовлении фильтровых конденсато-
ров с рабочим напряжением 2 kV постоянноrо тока [124J.
Касторовое масло представляет интерес не только как
пРОпитывающая жидкость, но и как сырье для изrотовле-
ния твердой ПРОПИ'JOчиой массы
.олеовакса.
Осно.ным типом полужидкой пропитывающей массы,
применяемой в конденсаторостроении, является в а з е л и н,
представляющий собой смесь жидких и твердых высоко-
Мt)лекулярных уrлеводородов, получаемую при neperoHKe
парафинистых сортов нефти. Вазелин получают также нскус:,
СтвЕ!Нным путем. смешивая церезин с минеральным маслом.
,
......
06клаJкu бумажных конденсаторов
,
11'
. По внешнему виду вазелин представляет собой мазепо
добную массу, бесцветную или. желтоватую. Вазелин яв
ляется нейтральным диэлектриком и по своим электрическим
свойствам подобен парафину и церезину.
По сравнению с хлорированными продуктами (rаЛОВIКС, I
с.овол) вазелин имеет повышенное удельное сопротивление.
что особеНIЮ важно прн высокой рабочей температуре; по ·
величине в" вазелин уступает хлорированным массам.
Преимуществом бумажно-вазелиновых конденсаторов, по
сравнению с парафинированнымн, является повышениая
электрическая прочность.
Вазелин уже на протяжении ряда лет применяется
рядом америкаиских и европейских фирм для пропитки
конденсаторов (125). Особенно широкое применение вазелин
нашел перед войной и во время войны для пропитки бумаж
ных конденсаторов с высокой рабочей температурой,
в ча
тности, при изrотовлении защитных конденсаторов для
борьбы с радиопомехами (126).
. Кроме вазелина, известное применение в' производстве
высоковольтных конденсаторов постоянноl'о тока находнла
полужидкая масса, получаемая смешением канифоли с ми
неральным маслом [127J. Позже для пропитки этих конден-
саторов переш
и на применение чистоrо масла. Во время
войны некоторые наши заводы применяли смесь канифоли
с трансформаторным маслом для пропитки бумажных низко-
вольтных конденсаторов ввиду временной дефицитности.
парафина и церезина. Повышенное значение в масляно
кани-
фольноrо компаунда <15.. .2fJ0/ o масла; 80.. .850/0 канифоли),
составляющее около 2.8...3.0, дает при замене парафина ЭТИN
компаундом. . экономию бумаrи и фольrи
орядка 150/0-
Недостатки )<омпаунда
липкость и недостаточно удовле
творительная электрическая прочность при длительном воз
действии напряжения [127J.'
45. Обкладки бумажных K
HдeHcaTopOB
В производстве бумажных конденсаторов в качестве
обкладок применяется тонкая металлическая фольrа в виде
длинных лент. намотанных в рулоны. Рулонная форма
фольrи обеспечивает возможность изrотовления конденса-
"торов намоткой (
.2).
Раиьше конденсаторная фольrа изrотовлялась из олова
с небольшQЙ присадкой сурьмы для облеrчения прокатки
[128]. В настоящее время оловянная фольrа, вследствие
. своей дороrовизны. большеrо уделыlrоo веса и повышен
ноrо"удельноrо сопротивления, почти полностью вытеснена
.алю
иниевой фольrой (129).
- I
120 Конденсаторы С тверд61.Al opUlHu'tecKU.Al диЭАектрuко.Al
r Примененне оловянной .фольrн сохранялось некоторыми
фирмами при изrотовлении .безиндукционны%" бумажных
,конденсаторов, у которых выступающие с торцов края
обкладок подверrаются пайке; после разработки специаль-
ных припоев для. пайки алюминия и в этом, частном, слу
чае' начали применять алюминиевую фольrу.
Удельный объем конденсатора прнмерно пропорц.ИQна-
лен толщине обкладок; поэто
у выrодно максимально сни-
жать толщину фольrи. В настоя
.
щее время нижний предел тол
'
щины фольrи, нзrотовляемой
иностранными фирмами, состав-
ляет 6 микрон. Дальнейшее сн-и
жение толщины обкладок 'можно
получить нанесением слоя ме-
. талла непосредственно на. по
верхность бумаrи. Попытки при
менить металлизированную бу
Mary в конденсаторостроении
начались уже очень давно [130].
КOIщенсаторную бумаrу покры
вали химическим путем слоем
3OfJ(J олова толщиной 2...3 р.. после
чеrо пропускали через вальцы
для улучшения ,контакта между
частицами и увеличения прово
димости металлнческоrо слоя.
Слой ОЛова на поверхности бу-
маrи и
ел проводимость в четыре
раза ниже проводимости оловян
ной фольrи (сопротивление слоя составляло 0,2 g на 1 ст 3
поверхности бумаrи). В соответствии с этим обкладки из
металлизированной бумаrи создавали значительное после
довательное сопротивление в конденсаторе и приводили
\< резкому возрастанию tg8, особенно при. повышенных
частотах (фиr. 86). Кроме Toro, слой ме-rзллизированной
бумаrи по изолирующим свойствам был значительно хуже'
обычной бумаrи; поэтому конденсатор с одним слоем простой
бумаrи и металлизированной бумцrой в качестве обкладок
имеет пониженное сопротивление изоляции и пониженное
пробitвное напряжение по сравнению с обычным конденса-.,
.тором с двумя слоями бумаrи и обкладками из фольrн.'
В последние rоды анrлийские и шведские фирмы приме-
няли такую металлизированную бумаrу только для изrотов-
ления искроrасительных телефонных конденсаторов. исполь.
зуя повышенное сопротивление обкладок конденсатора
," в каче
тве
опротивл
ния, входящеrо в схему ИСКрDrа
шения.
/000 2000
'1астота, Hz
Фllr. 86. ЗаВИСИIIОСТЬ yrпa по-
терь.бумажных KOHД
HcaTopOB
от частоты (Ренне):
A
o611..aДIIH из lIеТ8JlARзироааниоА
, 6YllarH, В
о61U18J1"И .а UЮlIинневой
фо..ьrR
.
tgl
0,07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0,0/
-о
. ,
,.....
\
Ha.AlOmKa конденеаторных секций и их конструкци"
r r
121
Во время ВОilНЫ европейскне фирмы применили в про-
изводстве конденсаторов новый тип металлизированной бу-
: маrи, при изrотовлении .которой тонкий слой металла.
обычно цинка, наносится методом испарения в вакууме. .
Такая бумаrа может применяться даже без промежуточной '
прокладки простой бумаrи. что дает очень малые значения',
удельноrо объема (до 4 cm 8 /fLF при и рй6 == 100:..150 У). KOH
денсаторы из металлизированной бумаrи обладают свойством
самовосстана,вливаться после пробоя за счет оплавления ·
TOHKoro слоя металла у пробитоrо места. Сопротивление
ИЗОJJЯЦИfl таких конденсаторов понижено по сравнению
с оБЫЧНЦ)fИ [130а) и составляет 50...25Q M!2.p.F. Уrол по-
терь у этих конденсаторов имеет иормальные значения
блаrодаря .безиндукционной" намотке. и специа.'1ЬНОЙ Me
таллизации торцов секций.
46. Ha
OTKa конденсаторных секций и их конструкuия
Намоточный коиденсаторный станок представЛяет собой
жесткую раму (обычио литую), на которой укреплена.
СИстема осей для рулонов бумаrи и фО.'1ьrи, и рабочий
шпиндель, приводимый во вращеиие электромотором.
В шпинделе закрепляют оправку, на которой производят
намотку секции (фиr. 87). Число осей станка должио быть
равно 2n+2, rде n
число слоев бумаrи между обклад-
ками кондеисатора. Вследствие наличия в конденсаторной
бумаre проводящих частиц мииимальное значение числа
слоев n == 2
так как при n
1 неизбежно короткое замы-
кание между обкладками. Применение значения n == 1
B03MOJК60 лишь В случае отказа от. обкладок из фольrи
и перехода на металлизированную ,бумаrу (
45). Оси
рулонов должны иметь приспособление для . реrулировки
oceBoro перемещеиия рулонов, необходимоrо для вырав-
нивания краев бумажных лент и 'для установки определен-
Horo расстояния Nежду краями лент бумаrи и фольrи
(закраины); станки снабжают счетчиками числа оборотов
для учета числа витков в секции.
Иноrда счетчик имеет приспособлеиие ДJJЯ выключения
станка после намотки установленноrо. числа витков; зто
делает работу станка полуавтоматической. Некоторые aMe
рitканские фирмы приt4еняют полностью автоматизирован-
ные намоточные станки. Производительность обычноrо
полуавтоматическоrо станка при изrотовлении секций
низковольтных конденсаторов 0.5...1 fLF составляет 400...500
штук секций в смеиу.
Конденсаторные секции MorYT быть цилиндрическими
н плоскими. В первом случае секцию наматывают на изо-
ляционную трубку или стер1!<ень. закрепленный на шпин-
/
J
\
...
.,.
122
Конденсаторы с тверд61.Al Opt aHu"ecKи.Al диэлеkтрико.Al
,
...
деле станка н снимающнйся вместе с секцией; 80 втором
случае секцню наматывают на ципиндрнческую оправку,
УКJ1eпленную 'в шпинделе, н после намотки снимают секцию
с оправкн н путем сжатня придают ей плоску.ю форму.
Маленькие цилиндрвческие секции можно наматывать
()ез нзоляцнонноrо основаЮIЯ в виде стержня нли трубки
I
.
,..
. е
Фнr. 87. Схема станка
АЛЯ намоткн бумажных
KOllдeHcaTopOB:
,
ра60.иА mПИИАeJI.: 2
py.
OtIЫ фо.а.rR: З
РУ"ОН" 6,-
lIаrи
Фиr. 88. Намотка бумажных конденса-
. торов:
А
о6ычна.; В
6
ЗIlНАУ"ЦlIовва. (/
фОJl...а;
2
YMara)
на оправку малоrо диаметра (3...4 тт), осторожио сннмая
с нее секцию после намотки.
Намотка секции может быть простой н "безиндукцион-
вой" (фиr. 88); во втором случае при намотке JreHTaM
фольrи дают сдвиr к правому и левому торцам секцин.
Выступающне края фольrн сминают на торцах и пропан-
вают, одновременно прнпаивая 'к ним выводные провод
ники. При обычной намотке контакты вкпадывают в секцию
в самом процессе намотки. Иноrда приыеняют приварку
крнтак,тов К обкпадкам точечной сваркой. Это необ
одимо,
коrда конденсатор будет работать при высокой темпера-
туре.
EcJНI выводные контакты конденсаторной секцин не
былн снльно сдвинуты Apyr относнтельно друrа (
11), то
замена обычной намотки на "безиндукционную" не дает
Существенноrо сннжения индуктивностн конденсатора. По-
"тому выrодность такой намотки сводится не столько
к уменьшению индуктивности, сколько к снижению потерь
в конденсаторе при высокой частоте за счет снижения
.. сопрo.rнвления обкладок (фиr. 89). Недо<:,татком "безиндук-
ЦИонной" иамотки является увеличенный расход фольrн.
поэтому этот метод намотки заыеняют иноrда увеличением
..
Ha..IlOтKa конденсаторных секций и их KOHcтpy
циll 123 .
'числа, выводных контактов в' конденсаторе. Для снижени.
сопротивления увеличение числа контактов менее эффек-\.
тивно, чем пропаАка торцевых краев обкладок при .безии
дукционной" намотке; кроме
,
Torl2, увеличение числа выводов о 40
снижает проязводительность иа.
.30
моточноrо станка. ' ..
Плоскне секцми, пропитанные.
20
воскообразной массой, сохра-
.
t 10
,.НЯlOт форму, приданную им прес- .
2
6 8 10
совзннем. всл
дствне затверде- Время, Mи/f!lт
,
вания пропитывающеrо веще
fJ>иr. 89. Зависимость темпер.-
ства при ero охлаждении до KOM
туры бумажноrо защитноro
натной температуры. При про- КОНJl.снсатора от. времени BOS-
питке плоских секций /жидким действия токов высокоЯ часто-
Д иэле Р иком Д Л сох р анен и ты (Якоби. ШнеАдер и Шумав)
кт я' Я А
об"'IIIа8 .амот.а; В
беа"IЦ1В-
плоской формы применяют об
цио..а8 мамО1'К.
-жимки, в которых сразу зажимают
все секции, входящие в изrотовляемый конденсатор. Обычно
применяют желез.ные обжимки, изолированные от секций
конденсатора прессшпано", но для высоковольтных KO.
.
I
А
в
Фиr. 90. Обжимки в п"оских конденсаторах с
ЖИАКОЯ пропиткоЯ: ,
А
JIOM.leHca1'Op JVl8 1
'lшен Н8 К09ФНЦНОIIТа мощности;
B
B"Co..oВO"bmыA рeнтrt'ноккиА ВОI\.lе&081'ОР
денсаторов иноrда применяют н деревянные обжнмк.
(фиr. 90).
Подсчет числа витков конденсаторной секции, необхо.
димоrо для получения заданной емкости, можно произdеСТII
по формулам, предложенны м В. Т. Ренне [8, 131, 132]:
. V C. 2
плоские секции: N== А+А\
AI
.
(62)
J
124
Конденсаторы с тверд61.Al opzaHи'ttCKU.Al диэАектракоя
J
...
rде А
4еЬ . n
I+811
11: па.
А ''"'0
и 1== 16 (n
.-t82) ,
"
сек ц ии: N== D
do
цилиндрические 4 (п
+ 811) ·
(63)
rде -R == V tfu + А:; и A2
16 (n8..+ О.). по..
В этих формулах введены следующие обозначения:
N
искомое число витков конденсаторной секции,
С
емкость секции, в ст, .
8.
толщина слоя бумаrи, cm,
2
" "фольrи, сm,
n
число слоев бумаrи меЖАУ обкладками.
Ь
ширина фольrи. ст,
dо
диаметр намоточной оправки или наружный диаметр
изоляционной втулки i'lЛИ стержня) в случае ци-.
линдрическоА секции. ст, .
D
наружный диаметр цилиндрической секции, сtп,
е
диэлектрическая прониц.аемость пропитанной бумаrи,
которую надо выбирать в соответствии с типом
. пропиточной Macc
. ,
При пропитке парафином. церезином или' минеральным
масл()м. е == 3,2...3.5; при пропитке rаловаксом, СОВОJЮм
или. касторовым масло.. Е == 4-,5...5 и при пропитке олео-
ваксом e
6,5...7. .
Расчет дает ИСJ<омое число витков с из,:,естным приб-
лижением, поэтому расчетные данные иадо откорректи-
ровать, изrотовив опытные образцы.
47. Сушка и. пропитка бумажных кондеисаторов
Процесс сушки имеет своим назначением удалить воду,
содержащуюся в бумаrе в количестве 5...7°/0; удаление
.. воды дает резкое возрастаиие сопротивлеиия изоляции,
умеиьшение tg8 и повышени
электрической прочности
конденсатора. Тщательная сушка особенно важна при пос-
ледующей пропитке конденсатора жидким диэлектрихом,
так как электрич
ская прочность жидкости резко снизится, \_
. е
и в последнюю попадет вода,- оставшаяся в бумаrе при.
н
достаточной сушке. Количество .воды, оставшееся в 6у-
Mare после сушки ее до постоянноrо веса, оп r еделяется
· двумя. факторами: температурой и давлением 133]. Для
Toro чтобы свести к минимуму, остаточ-ное содержание
воды, необходимо вести сушку при максимальиой допусти
мой температуре и при минимальном возм6жном давлеllИИ
в сушильной печи (фпr. 91).
.. .
Сушка и пропитка fJУ.AlqЖН61Х KOHдeHcйт
p08
125
Раньше температуру сушк'и' брали не выше lHf с; те-
перь при сушке бумажных конденсаторов применяют тем-
пературу lЗО...140 0 С. Остаточное давление при сушке KOH
денеаторов. ПрОПkТЫВ!lемых воскоо
разными твердым н
массами. следует брать не выше 20...30 mm. а желатепьно
не выще 5 mm; при сушке конденсаторов, пропитываемых
2Квдкимн массами. остаточное давление следует брать не
выше 0,5...1 шт; некоторые фирмы при сушке таких KOH
%
7
1
+
3
::1' 2
!,
'
80 100 /20 //н/ ос
.
Температура /
-Фиr. 91. Зависимость остаточ
ноА влажности в конденсатор-
ноА бумаrе от температуры
IlрИ разных значеннях давле--
ИlIЯ (Альбин)
, 760пmHg
'\.
"
" .
"
'fпIm ......
""i
.....
........j
.... ....
мп
CI:I
200
"::1
::! 150
::,l.
100
,
. ,
...
1°. / 2 Э * .51:
.
Времд. часы
фиr. 92. Кривая сушки бумажных
K(JНJJ.eHc8TopOB (Ренне и Карпова) .
\
денсаторов снижают давление до 0,15...0,20 mm pTYTHoro
столба.
у становление необходимоrо времени сушкн для задан-
ных условий процесса (объем печи, объем конденсаторов,
ус
овия теплопередачи и т. д.) производят следующими
методами:
по электрическим характернстикам rOToBblx конденса. I
торов, изrотовленных при разных значениях времени сушки;
по прекращению выделения конденсата в конденсацион-
ной колонке вакуумной сушильной установки; .
по результатам наблюдения за нзменением электри-
чески]t. характеристик одноrо из конденсаторов, находя-
щихся в печи, с течением времени СУШI\И [133J..
Третий метод изящен и дает Har ЛЯДlюе представление
о ходе проце.сса сушки (фнr. 92), но требует поддержания
постоянства температуры . в ' рабочем пространстве печи
<; точностью :!:: 1...20 с.
При контролироваJ4ии процесса сушки Этим методом
об окончании процесса сушки судят по установлению по-
стоянноrо значения измеряемой электрической характе-
ристики (обычно по сопротивлению изоляцин "ли по tgQ).
В обычной практике при сушке конденсаторов с твер-
дой пропиткой время сушки' берут равным 6...12 часов.
,
-!.. 126
Конденсаторы с тверд6l.Al opzaHи'tecKиJl диЭАектрико".
.
. ..
8 при сушке конденсаторов с жидкой пропиткой от 30...35.
.1.0 100...120 часов. В начале' процесса сушки, прн разоrреве'
печи, полезно вести работу при атмосферном давлении,
чтобы ускорить проrрев конденсаторов и лишь спустя не-
которое время включить вакуум. При сушке конденсато-
ров большоrо раз..ера, с большой толщиной диэлектрика,
для ускорения проrрева полезно произв<?дить подсушку
конденсатора пропускае"ым через. Hero элеК'5рическим
током.
В результате сушки удаляется один из нежелательных
JCомпонентов бумажной изо.nяции
80да, но остается вто-
рой
воздух, который дает' сниженное значение емкости
конденсатора (у воэдужа Е
1) н понижает 9лектрическую
прочность последнеrо. Назначение пропитки сводится к за-
мене воздуха в порах бу..аrи TB
PДЫM IIЛИ ЖИДКИМ ди-
электриком,. обладающим повышенными, по сравнению с воз-
духом, значениями Е и Е пр . .
В результате пропитки повышаются емкость и пробив-
ное напряжение. конденсатора, уменьшаются потери на
ноиизацию и улучшается теплоотвод от слабых. ..ест ди
9лентрика. .
Удаление воздуха пр
исходит
процессе вакуумной
сушки. Gразу же по окончании сушки в сушильную печь
впускают наrретую пропиточную массу, которая и запол-
няет поры в бумаrе и зазоры между слоя..и бумаrи
н фОJlьrи. .
ОБЫ'чная схема сушильно
пропиточной установки для
пропитки KOHAeHCaтopoQ воскообразной массой приведена
на фиr. 93.
Перетекание массы из бflка 1, rде производится ее ра
з(Эrрев и плавление, в сушильную печь 2 обусловлено
разностью давлений в печи (вакуум) и в баке (атмосферное
давление). По окончании пропитки остатки ..ассы BЫTec
няются в бак 1 созданием ПОllышенноrо давления в печи
при по..ощи компрессора. или же стекают за счет разности :
уровней, если бек 1 расположен ниже печи 2. Весь..а су-
щественно впускать пропиточную массу в сушильиую печь
под вакуумом, так как только при 9ТОМ происходит интен-
сивное впитывание массы. Применение вакуу..а позволяет
получить значительный выиrрыш в емкости кондеисаторов
(при пропитке парафино.. 10...15010' при пропитке rаловак
сом 30...350/0) за счет увеличенноrо количества ВПllтанRОЙ
· массы и позволяет применять небольшую продолжитель-
ность пропнтки 1...2 часа.
Температуру HarpeBa пропиточной 'массы .выбирают
с таки.. расчетом, чтобы получить достаточно ..алую вяз-
кость, обеспеЧИВ8JC;1ЩУЮ хорошую впитываемос
ь массы
. CSy..ary: п
реrрев ма.ссы опасен вследствие возможности
CYIIlKa '! пропитка 6У.Alажн6lX конденсаf!IOрОtl . 127 .
.\'
.
ее окисления в процессе разоrрева и пропитки. Обычная
температура HarpeBa воскообразных мас<; при вакуумиой
пропитке 110...1400 с. .
Процесс пропитки удобно коитролировать наблюдением
за из
еиение.. емкости одноrо из пропитываемыХ- KOHдeH
pF
. 0.48
с",) .
0.'6
0.4
_.z м.';1V \.
I А
I
4 " 8
/ :
.
I
V.
0.42
: о 1 Z 3 * 5"
.
BPI1MR. 'l/l'f:bI
Фиr. 94. КРllвая npопитки бу..аж
НЫХ конденсаторов парафино..
. (Ренне):
А
8ПУС_ uaрафии. по.. ..IC)'YMOfI;
в
.пIс_ 6еа "_УУМ8
н "омпреССОРfI
11 6alt!/!I"- "асосу .
Фиr. 93. Схема установки для
сушки и пропитки бу..ажных кои-
денсаторов воскообразной массой:
l
б.tc 4.11. p.sorpe.. масс..; 2
оуши.llЬНО-
пропито.н..1 6.к; 3
коценоационн..
КO.llORкa; 4
зм.е.и. с оs.......tOшеl .0-
.011; .s---кон..енонро.аи8.. .0.... У""И.-
ш..са иа .оцеис.торо. при cYIII_e;
. M
V
M880"_YJXlleтp
саторов (фиr. 94); установившееся
значеиие емкости сви-
детельствует о заполнении всех пор бумаrи массой.
После окончания пропитки .желатепьно охлаждаТIt KOH
денсаторные секции в пропнточной массе до температуры
близкой к точке застывания массы, так как при этом за-
метно улучшается пробивное напряжение и сопротивление
изоляции. Чтобы не снижать производительности сушиль-
. нопропиточной установки, охлаждение пропнтаННblХ секций
производят часто в отдеЛЬНЫJ: баках, наполненных той же
пропиточной массой или массой с меньшей точкой плав-
ления. При пропитке. rаловаксом охлаждение иноrда про-
водят в парафине или в парафиновом масле. .
Прессовку конденсаторов. пропитанных воскообразной
массой. раньше производили после пропитки при помощи
прессов, пластины которых охлаждались водой для уско-
рения застыв.ания массы. .
. Теперь применяют "сухую прессов«у.
предварительное
I сжатие конденсаторных секций в специальных струБЦИlIках
(фиr. 95). Зажатые в струбцинках секции сушат, пропиты-
вают, охлаждают до комнатной температуры и только
после зтоrо извлекают их .из струбцинок. Оптимальное
удельное давление при СЖIТНIi 1,5...2 kG/cm 2 . 'Применение
сухой прессовки позволило резко повысить электрические
свойства конденсаторов н улучшить ИJ: одиородность (134).
. 128 Конденсаторы С тsepiJ61.Al opzaHu'tecKUAl дuэлектрико.Al
Есл
от коиденсаторов не требуется очень малый tgo
и высокое сопротивлеиие изоляции, то при их изrотовле-
нии можно примени1'Ь упрощеиный процесс пропитки He
высушенных конденсаторных секций в rорячей пропиточ-
ной массе. Этот .процесс называют "проваркой" .. При
проварке одновременно с процессом впитывания массы
происходнт процесс сушки бу
маrи. так как rорячая масса,
проникая в поры бумаr-и, Ha
rpeBaeT находящуюся там воду
IQ и заставляет ее испарятьс.я.
I Высушивание бумаrи при пр
-
варке оказывается далеко не
столь полным, как при ва-
куумной сушке. а потому со-
противление изоляции прова-
ренных конденсаторов состав-
ляет 100...1000 MQ.p.F, тоrда
как при вакуумной сушке
можно получать свыше 1 0000
MQ.p.F.. Электрическая проч
ность при проварке имеет ве-
личину тоrоже порядка, как
Фиr. 95. Струбцинки для сухоА при:хорошей BaI<Y
MHoA сушке-
прессовки бумажных конденсато- П р опитке , но t g () несколько
ров:
А
.епра.и"ьи.. КОИСТР1КUR.; В
пр.- повышен.
8И..ЬН.. конструкцн. . Оптимальный режим про
. варки от 3 до 6 часов при
температуре 155...165
C. Повышенная температура необхо
дима для получения удовлетворительных электрических
свойств, хотя и приводит К заметному окислению пропи-
точной массы. Преимущества процесса проварки: упроще
ние оборудования в результате работы без применения
вакуума и сокращенная продолжительиость процесса. по
сравнению с суммарным временем вакуумной сушки и про-
питки. Для проварки можно прнменять только парафин
или церезин; последний лучше, так как меньше окисляется.
rаловакс не rодится потому. что при температуре проварки
разрушает бумаrу, а олеовакс потому, что. сам заметно
ухудшает свои свойства при этой температуре. Кроме Toro.
.
оба эти материала имеют пониженное удельное сопротив
леliие, а потому цроваренные. в них конденсаторы часто
имеют сопротивление изоляции ниже 100 MQ.p.F, что
обычно недопустимо. Подсушивать секции перед проваркой
не следует. так как зто дает ухудшение впитываемости
массы и снижает пробивное напряжение конденсатора.
Улучшение сопротивления изоляции прова
енных KOHдeH
.саторов может быть достиrнуто .кратковременным созданиеw
"
III I
III I
Р.
III
III I
B
СУШ
.Е.Р оnитка 6уAUlЖН6lX конденсаторое 129
вакуума в конце процесса проварки; прн этом из бумаrн
быстро удаляется часть волы, остающаяся в ней при обыч
ной проварке, что дает заметное улучшение электрических
свойств (134).
Пропитку жидким диэлектриком можно применять только
после тщательной вакуумной сушки при малом значении
остаточноrо давления. Весьма желательно сушить и про-
..
9
Фиr. 96. Схема установки JI.1Я сушки И пропитки бумажных КОНАен-
с:ауоров минеральным маслом:
l
cыpoe ..8C.IIO; 2
.B.IIbTpnpecc; 3
DрОФВ.IIЬТрОВ8I1ное ..8r..0; 1. 6
Dодоrpеll ..8и8;
5. ,
б81111..... CYWIIH ..aC.ll8: 8
"KYJ..ne"H; 9
"KYY"H8COCЫ; 10
.OНAeHC8TOp"
ПlIтывать конденсаторы, уже собраНllые в корпусах. В этом
случае крышка конденсатора припаивается или.приваривается
к корпусу, и для выхода воды из конденсатора и для
впуска в Hero жидкоrо диэлектрика используется только
небольшое отверстие в крышке. Это отверстие запаивается
сразу же после охлаждения конденсатора, в конце про-
цесса пропитки.
Конденсаторы сушатся и пропитываются сжатыми
в своих обжимках (фиr. 90). Оптимальное удельное давле
ние при стяжке обжимок составляет для секций неболь-
ших размеров 1...5 kG/cm 2 . для больших высоковольтных сек-
ций из кабельной бумаrи 5...10 kG/cm\!.
Пропитывающая жидкость должна
очищена адсорбентом (rлина .кил",
11 т. д.), профилырована, высушена и
быть тщательно
фуллерова земля
обезrажена обра-
9 .... 5682
Таблuца 9
Основные
типы
бумажных конденсаторов с воскообразной пропиткой
ММ Рабочее I НОМllНаль- Макснмальное Проп иточ-
рабочее значение
Область применення напря:ение" lIая емкость, КОНСТРУКЦIIЯ
пп
f ная масса
I темпера-I В.1аж-
ту ра, ос . IIОСТЬ, "/0
1 I Телефониая 11 телеrрафная 150...300 I от 0,01...0,05 40...45 65...70 ПарафllН П.1оскнА металличеСКlI1!
аппаратура ....... . постоянны А до 1...2 о.3еовакс корпус
ток I
2 Радноприемная аппаратура. от 150...200 I от 0,001.,.0,005 50...БО 65...70 ПарафllН ЦИ.1Пн.:tРllчеСКlIА картон-
до 500...600 до 2...4 церезин ный корпус, без корпуса
постоянны А I rаловакс
ток
3 Специальная аппаратура от 150...200' 0,1...2 60...75 95.,.100 I ЦереЗl1Н ПЛОСКIIА металлнчеСКIIА
связll...... . . . . . до 500...600 rаловакс rерыеТНЗllроваиныА кор-
постоянный пус
ток
4 Звуковое KIIIIO, телеВllдеНIIС, lСОО...2000 0,1...4 5О...БО 65...70 ЦсреЗIIН ПлоеКIIА металличеСКIIЙ
маЛОМОЩllая радиоперсдаю- поеТОЯIIныА rаловакс корп)"с
щая аппаратура (заменяются 'lОК
бумаЖRО- масляны.",) . . . .
5 Борьба с радиопомехаМII (за- 2ОО...БСО от 0,05...0,25 от БО...75 95...100 ЦсреЗIIН Плоский ИЛII ЦИЛlIНДР"-
меняются бумажно.вазеЛIIНО- постоянныА до О,5.м2 до 100 rалов.1КС чеСКIIА rермеТlIзнрован-
BblMII) . ........... ток ныА корпус
120...380
перем. ток от 0,05
б Автотракторное электрообо- 200...300 90...100 95...1СО I rаловакс ЦIIЛННДРllческиА метал-
pYAOBalllle. . . . . . . . . . псременный до 0,2...0,25 личеСКllЙ корпус
ток
...
:а:
Q,
.,.
:а:
'"
;!
.g
51:
'"
SI
..
Q,
51:
11:
.g
..
:а:
s::
ос
'"
;>;
s::
11:
CIJ
f;;
10.
'"
;>;
s::
;>;
()
11:
БУ.AlGЖН61е конденсаторы с sоскоо6разной nponитKoll 131
боткой под вакуумом (иноrда до 48 часов). Пр
должитель-
ность пропитки резко увеличена по сравнению с пропит
кой твердыми массами и составляет до 8...16 часов.
Схема опытной установки для сушки и пропитки бу-
мажно-масляных конденсаторов приведена на фиr. 96. Сы-
рое масло из бака 1 перекачивают qерез филырпресс 2
в бак 3. Оттуда qерез подоrреватель 4 HarpeToe фильтро-
ванное масло поступает в вакуумный бак 5, причем из
Hero удаляется влаrа.
Для интенсификации сушки масла оно разбрызrивается
при входе в бак 5. при ударе струн .,асла об особую
пластинку. Сушка масла повторяется в наrревателе 6
н баке 7.
Дважды просушенное масло поступает в конденсаторы
10, установленные в ваkуумпечах 9, после Toro как за
кончен процесс сушки конденсаторов (135).
48. Бумажные KOHJJ.eHcaTopbl с 80скообразиой
пропиткой
Сводка основных данных о выпускаемых современным
конденсаторостроениев., типах конденсаторов с твердой
воскообразной пропиткой (табл. 9) показывает, что рабо-
qee напряжение этих конденсаторов невелико и обычно не
превышает 500...600 V постоянноrо тока. Применявшиеся
ранее конденсаторы с твердой пропиткой, рассчитанные
на рабочее напряжение 1000...2000 V, теперь заменяются
бумажно-масляными конденсаторами, обладающими повы
шенной надежностью при длительной работе.
Номинальная емкость конденсаторов рассматриваемоrо
типа может колебаться в широких пределах: от О,ООI...0,10р.Р
до 1...10р.Р. Обычный допуск по емкости составляет::!:: 10°/0
для емкостей от 0,1 p.F и выше и::!:: 20% для конденсаторов
малой емкости. Для специальных целей MorYT изrотовляться
конденсаторы с допуском ='= 2...3°/0; этот допуск осущест-
вляется отбором из больших партий, или параллельным
соединением нескольких секций, подобранных по емкостн.
В случае rаловаксных конденсаторов для получения узкоrо
допуска по емкости можно применить термоэлектрический
метод 1I0дrонки [8]. Температурный коэфициент емкости
конденсаторов в области температур от + 15 до +300 С
зависит от рода пропиточной массы и от плотности
бумаrи (табл. 10).
Изменение емкости в широком диапазоне температур
определяется характером температурных изменений в су-
хой бумаrи и пропиточной массы (фиr. 75, 76, 79, 82 н
9i); при ОТРИl(ательных температурах неизбежно снижение
емкости. обусловленное снижением в клетчатки и усиленное
132 Конденсаторы С тsерд6l.Al opzaHи'tecKUAl дuэ«ектрuкO.Al
Таблиlfа 10
Температурный козфнцнент емкости бумажных конденсаторов
с воскообразной пропиткоА: "'/0 на 1° С (1000 Hz)
Пропиточиая масса
Ппоrность бумаrи .
0,95...1,05 О/сm 8 11,20...1,30 O/cml
Парафин . . . . . . . . . . . . .
Церезин . . . . . . . . . . . . .
rаловакс . . . . . . . . . . . . .
raJlOBaKC + 50;0 беизнпцеJl.lЮJlОЗЫ .
()Jlеовакс ...........
0.100...0,200
0,020...0,060
0,010...0,030
:l: 0,005...0,015
--r 0.400...0,500
+ 0.100...0,150
+ 0,0.40...0,060
+ 0.030...0,050
с
100
90
ВО
t 70
60
(q0'
f:j о, 04
Ц03
Ц02
с\)
аО1
"
t o..100
80
60
"o
20 О 20 40 60 80 100
Температура, ос
.... .
. в
.' .........
-
./ / " \ -1..
// .'
А / \С
/!,.... '" " ,.
/
С ....
..,. /lXЮНz
.'"
8/ " "'.... . с . 1--- ... ,
1;
, ..{ ,
\ ,
,/ ,,/ '. ....'
" . \
\
,
,
, ............ , ;.,...-
к
...,
Фиr. 97. Зависимость емкости и yrпa потерь бумажных
конденсаторов С воскообразной пропиткой от темпера-
туры (Реиие): .... -с
A
opOOHTKa оарафииом; 8
оропнтка r"'088KCOM; С
орооип.
o.Ie088KCOM
. снижением в дипольных Пi)Опитывающих масс в этом ДИ8па
З0не температур. Повышение частоты вызывает заметное
.снижение емкости конденсатора, обусловленное уменьше
нием в пропитанной бумаrи с частотой. Парафинированные
конденсаторы при переходе от постоянноrо тока к частоте
БУ.Alажные KOHд
Hcaтop" с воскоо6ра.3НОU nроnuткой 133
50...1000 Hz уменьшают емкость на 4...5%; дальнейшее по-
вышение частоты до 10. Hz дает дополнительное снижение
ЕМКОСТИ на 1,5%.
Конденсаторы, пропитанные дипольны.,и ДИ9лектрнками,
дают увеличенное сниженне емкости с частотой. Так, при
lIереходе от частоты 500 Hz к частоте 2500 Hz В. Т. Ренне
былн получены следующие значения снижения емкости:
в случае парафИflа и церезина 0,35...0,45%; в случае ra
.повакса и сплава rаловакса с бензилцеллюлозой 0,75...0,80%;
в случае олеовакса 4.5...5°/0. При частотах выше IO Ь Hz
происходит резкое снижение емкости, обусловленное влия
lIием последовательноrо сопротивления обкладок (9 J3),
которое оказывается тем сильнее, чем выше номинальная
еМКОСТЬ. При частоте 106 Hz конденсатор емкостн 1 р.Р
снижает емкость на 100/0. а конденсатор емкостью 2 p.F
на 500/0. При ма"lЫХ номинальных емкостях снижение емкости
в этом диапазоне частот не столь значительно.
Характер изменения емкости во времени при длител
ной
работе или хранении зависит от степени rерметизации KOH
струкции конденсатора [139].
Если доступ влаrи полностью ИСКЛlOчен, то с течением
времени наблюдается снижение емкости, постепенно замед
ляющееся; за несколько лет снижение емкости составляет
1,5...2,50;0. Если влаrа проникает внутрь конденсатора. то
емкость ero с течением времени систематически возрастает
(фиr. 98).
Обычная норма по yr лу потерь для конденсаторов
с воскообразной пропиткой при температуре + 15...250 С
и частоте 1000 Hz составляет: tgo
0,015. При пропитке
параФином, церезином и rаловаксом обычное значение tgo ==
== 0,004...0,008. При пропитке олеоваксом уrол потерь выше
нормы: tg6
0,040...0,080. Зависимость yr ла потерь конден-
сатора от температуры в основном определяется ходом
температурной зависимости уrла потерь пропиточной массы
(фиr. 97). Прн недостаточной просушке кондеисатора воз-
растание уrла потерь с температурой может наблюдаться
уже при температуре + 30...400 с за счет увеличенных потерь
на проводимость ДИ9лектрика. В зтом случае при температу
рах + 90...1 000 С tgo может достиrнуть значения 0.20...0,30
и выше. Такой же эффект получается при пропитке недоста-
точно очищенной массой с электролитическими примесями.
Повышение частоты вызывает рост tgo, обусловленный
возрастанием потерь в обкладках (фиr. 86) и дипольными
потерями в клетчатке. В наиболее блаrоприятном случае
(малая емкость и безиндукционная намотка) tg o при BЫCO
I<ИХ частотах имеет следующие значения: при 10' Hz...O,OI;
при 10 Ь Hz...O,02; при 106 Hz...O,04 и при 107 Hz...O,07. Кон-
денсаторы большой емкрсти с обычной намоткой имеют при
134 Конденсаторы с тsерд61.Al oplaHи'tecKи.Al диэлект-I!.'!.
этих частотах значительно более высокий уrол потерь (141).
Неизбежное наличие воздушных включений в конденсаторе
с твердой воскообразной пропиткой приводит к резкому
возрастаЮIЮ уrла потерь с напряжением, коrда последнее
превышает значение ионизирующеrо напряжения Uо(фиr. 13).
%
;:s
J
I 1
i о
/ В
2
t
3 О /2 2+ 36 +8
lJpeNR, меCRЦ61
Фиr. 98. Зависимость емкости бума*
ных парафииироваиных кондеисато-
ров от 6ре..еин при д..ительном хра-
нении в комиатных УСЛОdНЯХ (PeJJHe):
A
. 1I0н.ае"с.тор проннкает влаrа; 8
KOH-
.аеtlС.ТОР И80J\НрОван от ....rH
MQ
10000
/000
100
10
1
60 0./ О
8 12 16 zo 2+ 28 32
Времн. cgтltи
20"{;
5
........
\ ...... +
, 3
\1 2
Фиr.99. Завнсимость сопротив-
ления ИЗОЛЯЦин бумажиых ав-
томобильных кондеисаторов от
времени выдержки при влаж
иоети 95.:.98% (Рение):
1
ве8.щмщенныl пропнтанныl кон-
.аенс.тор; 2
B MeT.J\
tlqeCKOM кор-
пусе с фвбро.оl крышкоl; 3
TO .е
CI TeIlCTO
Hтo.ol крышкоА; 4
TO же
с reTHH8I1CO.ol крышкоl; S
B ..ета..-
.IIHQeCKOM корпусе с Фнбревоl крыш-
коl, поверх KOTOpoll нанесеtl c.IIol
бнтума
Поэтому конденсаторы данноrо типа неудовлетворительно
работают в цепи переменноrо тока даже при относительно
небольших напряжениях (и:> 300...350 V).
Сопротивление изоляции бумажных конденсаторов с BO
скообразной пропиткой обычно лежит выше нормы. состав-
ляющей 100...200 М2.р.Р, или 1000 М2 для емкостей менее
0,1 р.Р (выдержка под напряжением 100 V в течение 1 ми
нуты; + 15...250 С). При хорошей вакуумной сушке леrко
получить значение 10000...2000Q М2.р.Р при пропитке па
рафином или церезином и 2000...5000 :м 2. р.Р при пропитке
rаловаксом. При увеличенном времени выдержки под нап-
ряжением можно получить более высокие значения сопро
тивления изоляции; повышение напряжения приводит к за
метному снижению этих значений (фиr. 5). Зависимость
лоrарифма сопротивления изоляции от температуры - может
быть выражена формулой (19). в которой для конденсаторов
данноrо типа можно положить Ь == 0,035...0,040. Сопротив-
ление изо.r.яции бумажных конденсаторов резко падает
если в конденсатор проникает вода (фиr. 99) (140).
БУ.AlаЖН61е конденсаторы с sоскообразной nроnuткой 135
При высокой влажности у плохо защищенноrо конден-
сатора сопротивление изоляции может снизиться от 10 000 Mg
до 0,1...1 М2 и даже до 0,01 MQ.
Пробивное напряжение бумажных конденсаторов зависит
от мноrих факторов: от толщины и качества бумаrи, от
числа слоев бумаrи, от тщательности пропитки и от рода .
пропиточиой массы [142J. Увеличение площади обкладок
при увеличении номинальной емкости конденсатора дает за
метное снижение пробивноrо напряжения (фиr. 15). 3ависи
мость пробивноrо напряжения от времени пребывания
конденсатора под напряжением (кривая жизни) может быть
выражена формулой:
U ==A,:
п
пр .
(64)
rде и"р
в V и 't
В сек.
Коэфициент А зависит от типа конденсатора. Величина ко-
эфициента n составляет для парафинированных KOHдeHcaTO
ров из отечественной «?умаrи 0,10...0,11 [143J. для rаловакс
ных конденсаторов из отечественной и американской
бумаrи 0,12...0,13 и для rаловаксных конденсаторов из фин
ской бумаrи высокой плотности 0,18...0,19 [8]. Формула (64)
справедлива при значении 't < 100 часов. При больших зна
чениях 't расчетные значения и пр надо снижать примерно
в два раза. При поrлощении влаl'И бумажный конденсатор
резко снижает пробивное напряжение. Если характеризовать
количество поrлощенной влаrи величиной сопротивления
изоляции конденсатора R, то зависимость Uпp
f(R) можно
выразить приближенной формулой:
Uпp
B+тlgR, (65)
rде ипp
B v И R
в М2.р.Р. Коэфициент т
21O...225;
коэфициент В зависит от типа конденсатора; формула
(65) проверена для rаловаксных конденсаторов и справед
лива при R < 30...60 MQ.p.F.
Повышение температуры вызывает заметное снижение
пробивноrо напряжения бу
ажных конденсаторов. Если
принять пробивное напряжение при + 35' с равным U пр
1000/0, то при + 600 с и пр ==70%, а при+lOО"С и пр == 40
[35). При низких значениях сопротивления изоляции KOH
денсаторов, обусловленных HarpeBoM или поrлощением
влаrи, MorYT создаться УСJIOВИЯ. делающие возможным теп-
ловой пробой конденсатора. Критическое значение сопро-
тивлеиия изоляции. при котором возможен тепловой пробой
при заданном напряжении и, можно подсчитать по формуле
т
C
'
136 Конденсаторы с тsерд61.Al OpZaHU'leCKU.Al дUЭJlектрuко.ll
r де R AlUH
в Mg. р.Р; U
в V; 8
суммарная толщина ди
электрика в cm; коэфициент С == 0,8 .1O
IO дЛЯ плоских KOH
деисаторов емкостью 1...2 р.Р (143].
Вследствие большоrо разброса значения пробивных на.
пряжений бумажных конденсаторов формулы (64
б6) спра
ведливы лишь для средних значений, характерных не для
каждоrо оtдельноrо конденсатора, а для исследуемой партии
конденсаторов в целом.
Основные варианты конструктивноrо оформления бумаж-
ных конденсаторов с воскообразной пропиткой MorYT быть
сведены к следующим типам:
1. Конденсаторная секция без корпуса, защищенная ла-
ковым покрытием или поrружением в компаунд, иноrда
перед покрытием заворачивается в лакоткань или в лако-
бумаrу. Этот метод защиты не обеспечивает ВJlаrостойкости
даже при кратковременном действии комнатной влажности.
Такие конденсаторы применяются в радиоприемной аппара-
туре для сборки блоков. Подобранные в блок секции по-
мещаются в общий металлический корпус и заливаются
компаундом (обычно нефтяной битум).
2. Конденсатор в цилиндрическом картоином корпусе,
залитом с торцов битумом (отечественные обозначения:
БК, БИК), применяется при небольших номинальных
емкостях для висячеrо монтажа в радиоприемниках.
у доGен вследствие леrкости, но имеет низкую влаrостой-
кость.
3. Конденсатор, запрессованный в пластмассу. Приме
няется в США взамен предыдущеrо типа, как более влаrо-
устойчивый.
Для опрессовки применяют специальную пластмассу на
основе винилитовой смолы с пониженной . температурой
прессования 75...950 С.
4. Конденсатор в металлическом корпусе, залитый би-
тумом или друrим компаундом, не rерметизированный,
с верхней изоляционной крышкой. В прямоуrольном испол
нении применяется при емкостях 0,1...4 p.F в телефонной
и телеrрафной технике (фиr. 100) н в радиоприемной аппа-
ратуре. В цилиндрическом исполнении с одним изолирован
ным выводом при емкости 0,2...0,25 p.F применяется в авто-
тракторной технике (фиr. 101). При нормальной влажности
влаrостойкость конденсатора удовлетворительна, хотя при
длительном хранении или работе постепенное снижение
сопротивления изоляции наблюдается и при в
ажности по-
рядка 50...60%. При высокой влажности сопротивление
нзоляции быстро падает, что объясняется не только про-
никновением влаrи внутрь конденсатора. но и повышенной
утечкой в отсыревшей верхней крышке (фиr. 99).
БУNaЖН61е конденсаторы с sоскообразной nроnuткой 137
5. Конденсатор rерметизированноrо типа в металлическом
корпусе с металлической IкрышкоА. Выводы изолированы
. >" :...:.
.:: :
..:!...:'-.
А
8
в
I
2
IIJDЛRЦ.
шОД6а
3али6ltа
Жt:Ле.1(J
,.
.... JlJDлиро6ани
6bJ6oiJ
Фнr. 101. Автомобнльные бумажио-rало-
ваксиые конденсаторы:
А
тио rA3; В
тип З}.fС
3
,;
..
',1
.',
пластмассой (фиr. 102). Отечественные
обозначения: МКВ. Бrт. Конденсатор
имеет повышенную влаrостОЙКОСТЬ, но
все же не может обеспечить длительной
работы при высокий влажности.
Заметное снижение сопротивления
изоляции начинает наблюдаться уже
через 2...3 месяца пребывания KOHдeHca
тора при влажности 95...1000/0.
Таким образом ни одна из обычных
конструкций бумажных конденсаторов
с твердой пропиткой ие обеспечивала
вполне надежной влаrостойкости. Про
блема создания бумажноrо конденса-
тора, увере"но работающеrо при дли-
тельном действии высокой влажности.
решена применительно к бумажно-вазе-
линовым конденсаторам (
49). .
Во мноrих случаях применения бумажных конденсаторов
.с воскообразной пропиткой очень большое значение имеет
Фиr. 100. Бумажный
парафннированный
коидеисатор телефои-
Horo тнпа:
l
В.ОА.u.оииа. "РЫШ..
(reтИИ8"С) с ВЫ80,1НЫIIИ
uеllll.IIИ; 2
II8JIИ80чна.
масс. (биТ)"м); 3
стен"и
lCороус. ,жесть); "
про-
."..1'" .. ..не (пропит.в-
иый орес"IUП.Н); 5
"ои.
..енсатор..в ССICЦ..
.
1:'
Фнr. 102. Бумажио-
rалопаксиыА кон-
денсатор repMeтH-
знроваииой кон-
струкции с BЫBOД
ны"и клеммами.
: опрессоваииыми
пластмассой
138 Конденсаторы С тsерд61.Al opzaHu'tecKU.Al дuэлектрико.Al
!lОПрОС О снижении их rабаритов. Для уменьшения удель-
Horo объема конденсаторов прибеrают к примеиению про-
питочных масс с повышенной Е и к снижеиию толщины
бумаrи. При нижнем пределе толщины бумаrи 6...6,5 р.
(в два слоя) и пропитке rаловаксом (..
5) li.ожно получить
удельный объем 8...10 сm 3 !р.Р.
Рабочее значение напряженности поля для конденсаторов
с воскообразной пропиткой при длительной работе берут
kV
равным 10...12 mm (постоянный ток). Пробивная напряжен-
ность при быстром испытании составляет 100...200 kV .
шm
49. Бумажно
вазелииовые коиденсаторы
Основным преимуществом полужидкой пропиточной
массы (вазелина) является возможность обеспечить высокую
рабочую температуру бумажноrо конденсатора. При изrо-
товлении KOHД
HcaTopOB для рабочей температуры до
+ 70...1000 с некоторые иностранные фирмы пошли на ши
рокую замену вазелином ранее применявшеrося для про-
питки этих конденсаторов rаловакса. Такая .замена потре-
бовала HeKoToporo увеличения объема конденсатора (е
у вазелина ниже, чем у rаловакса), но дала резкое улуч
шение электрических свойств конденсатора при повышенной
температуре (фиr. 103). Температурный коэфициент емкости
бумажно-вазелиновых конденсаторов. намотанных из бумаrи
повышенной плотности при температуре выше ОСС, составляет
+ 0,040...0,045°10 Н8 10 с; при температурах ниже 00 С емкость
снижается по сравнению с ее значением при+20 0 С; при
200C снижение емкости 1'3%; при
400С
5% и при
б(fС
IО...I1% (JOOO Hz).
Отклонение емкости от номинала составляет:t 5%. При
нормальной температуре сопротивление изоляции KOHдeHca
торов составляе1' 6000...13000 М2. р.Р; tgo==O,005...0.006
при 1000 Hz. .
Бумажно-вазелиновые конденсаторы лрименяют rлав
ным образом в качестве защитных конденсаторов для бор.ьбы
с радиопомехами. Эти конденсаторы должны быть рассчи
таны на тяжелые условия работы, так как часто монти-
руются непосредственно на корпусах электромашин и друrоЙ
аппаратуры, являющейся источником помех. Поэтому помимо
высокой рабочей температуры ДОJlжна быть обеспечена
высокая вnаrостuйкость конденсатора. Для этой цели при-
меняют rерметическую коиструкцию, представпяющую
собой rерметически запаянный металлический корпус с не-
орrанической изоляцией выводов (керамика, специальное
стекло) или керамический корпус с напаянными к нему
металлическими крышками (фиr. 104).
БУ.AlQЖНО-SQзеЛUНОS61е KOHд
HCarпOpы
139
в последнее Jlремя освоение производства бумажных
конденсаторов rерметизированной конструкции TaKoro типа
начато и нашим конденсаторостроением.
Защитные конденсаторы выпускаются с емкостью от 0,05
до 0,5 р. F, ред"о до 1...2 р.Р; обычно цилиндрическоrо типа.
В центральном осевом отвер-
стии конденсатора часто вмонтиро-
ван плавкий предохранитель для
защиты аппаратуры, к которой под-
ключен конденсатор при пробое по-
. о/с..
21
..0 10"
702
"'1 100
'u 98
t 96
R
:- 10.
.... 103
/02
cиo
;g 1
t ",
. tgB
0.05
""
.....
4
0.02
0.01
t 0.0050 20 'НJ 60 80 100 ос
.........
Mnepaтypa
""'
........ "
8
.-..' " j
,. \ iA
,
"
""
"
!!....
,-- А
{А
I
I
I
8
....
v
Фиr. 103. Зависимость 9J1ек-
трических свойств бумаж-
ных конденсаторов от тем.
пературы (Реине н ШJlЯХ.
тер):
А
бума-ио-ra..ооакси...1I КОНАен-
С8УОр; В
бума*Н
"Jе.,инооыll
КОНАенС8ТОр
8",80iJ
'Papf/Jop лa.tiltа
и ." Itpg
olll
IIОРnУС
Нрышltа
Паша ItP!lZOM
6)
а) Лужен. латунь
BЫ80:Ы80
.
<Paptpop I naUAa
Itpgzo'"
Ilaulta
Itpg20M d)
Kopngc
ШлриЦ2fJСС
металл ./
<Paptpop
Лаиltа ........,
"руео""
Стальн.
тpgllta
с)
Фиr. 104. rерметическая задеJlка ВЫ80-
",ОВ в бумажно.вазеJlИНОВЫХ конден.
саторах:
а
фарфорооыll иа,,",_тор, оп__нны. о корпус;
Ь
._рФоров.... И30.l_ТОР. опа_ныll о крышку;
e
cтeK"_Hныll ИЗО"lIТор. нпаllнныll о крышку;
d
фарфорооыll корпус с прнпаllнноlI Мета....и..ес.
ко. крышкой
следнеrо. Иноrда при меняют защитные конденсаторы'" "про-
ходноrо" типа. В этих конденсаторах одна обкладка присое-
динена к корпусу, а вторая
к медной шинке, на которую
намотан конденсатор. Концы шинки выходят с торцов
конденсатора и изолированы от корпуса проходными изо-
ляторами.
Эта конструкция позволяет включить конденсатор не-
посредственно в про вод сильноrо тока. идущий от объекта
помех; этим исключается влияние индуктивности соедини-
тельных про водников от конденсатора к объеkТУ радио-
140 Конденсаторы С msepдbl.Al opzaHIl'teCKи.Al диэлектрико.Al
помех. Измерение емкости проходных конденсаторов надо
производить между корпусом и .lJюбым из изолированных
выводов (измерение между выводами при этой конструкции
показывает "короткое) (144).
Рабоче
напряжение защитных конденсаторов обычно
невелико: до 250...500 V постоянноrо тока или до 200...300 V
переменноrо тока 50 Н7. но они MorYT подверrаться воз-
действию дополнительной наrрузки токами высокой частоты
(токами радиопомех). Кроме Toro, коrда эти конденсаторы
монтируются на электромашинах, они должны проходить
вместе с последними испытание на пробой, принятое для
сильноточноrо оборудования (и ис
2 U раб + 1000 V).
Это заставляет изrОТ(lВЛЯТЬ защитные конденсаторы
с повышенным запасом электрической прочности до 10...20.
I 50. Бумажно
масляные и бумажно-соволовые
конденсаторы
Повышенная электрическая ПрОЧIIОСТЬ, пониженный tgo
я большая надежность в работе обеспечили бумажным кон-
денсаторам с ЖИJJ.кой !1рОПИТI<ОЙ широ-
кое и разнообразное применение в тех-
нике сильных токов и высоких напря
жений (табл
11).
Основной тип конденсатора с жид-
кой пропиткой рассчитывается на работу
при техни'rеской частоте и применяется
rлавным образом для улучшения коэфи
циента мощности промышленных YCTa
новок (фиr. 105). Конструкция этнх KOH
денсаторов имеет два основных вариан
та (145):
1) Конденсатор небольшой реактив
ной мощности до 15...25 kVAR соби-
рается из плоскопрессованных секций
(фиr. 90), соединяемых последовательно
параллельно в соответствии с рабочим
напряжением н номинальной реактивной мощностью. Кор-
пус
леrкий, тонкостенный.
2) Конденсатор большой реактнвной мощности до
500...1000 kV AR; собирается из цилиндрических секций,
также соединяемых последовательно-параллельно. Корпус
тяжелый, толстостенный, как у большнх трансформаторов.
Первый варнант КОНСТ.рукцнн принят в США и в СССР,
второй применялся в Западной Европе. Второй вариант
конструкции оказался менее надежным в эксплоатации
вследствие уснленной ионизации масляных прослоек, KOTO
рые в цилиндрических секциях разииты rораздо снльнее,
Фиr. 105. СтатичеСКIIА
бумажно-маспяный
конденсатор: б kV;
12kVAR
Основные типы бумажных конденсаторов с ЖRдкоА пропиткоl
ТаБАица 11.
t: Рабочее напря-I Рабочая Но.,ина.llьная Но.,ииа.llьнаll Пропиточная
t: Об..асть прииевевня жеНllе, Iффек- "ощиость,
='! TllBHoe значение, частота, Н! kVAR е.,кость, р.Р масса
:f!
1 Установки сильноrо тока теlНИ- от 220.. .380 V 15.. .БО от 1....5
Минера"ьное
ческой частоты (улучшеНllе cos " ре- АО 10.. .30 kV обычно: до 100...500 .,ас:по, nemal.llop-
rУ.llнрование напряжения н т. д.) 50 днфеви.ll
2 У.IIучшение cos f IIН,'l.УКЦНОННЫХ от 300...500 V 103.. .10& от 10...50
МlIнера.llьвое
печей до 3...5 kV до 100...500 .,ас.llО. пентахлор-
дифени.ll
3 ВК.IIючеВllе
В
.IIНННЮ пере.аачн вы- от 30...БО kV 50
0,00 1. . .0,002 MIIHepa.llbHOe
COKOro напряжения (делитель напря- до 100.. .200 kV .,ас.llО
жени я, конденсатор связи и т. д.)
4 Устаиовки с высоки., вы ПРЯ.,.IIен- от зо...БО kV Постояниый
от 0.001 Минеральное
ны., наl_ряжением (реитrеиовская до 100.. .150 kV ток и.ll И АО 0.1. . .0,5 ., асло
аппаратура) н и.,пульсные reHepaTopbl I и., пульсы
5 ФИ.llьтры .,ощных передатчиков; 1. . .10 kV Постоянный
от 0,1. . .0.2 Мннера.llьное .,ас-
.,ало.,ощные радиопередатчнки и ток .11.02...5 по, пентаХАордифе-
друrая высокочастотная апааратура ни.ll. касторовое
.,асло
б Одиофазные кон.ценсаториые 9..ек- 0'1 120.. .220 V 50
0,25. . .10 Mllllepa.llbHOe
ТР°Jl.виrатe.tи до 0,75...1 kV .,аспО,пентах.llОР-
Анфеин.II
t7!
'с
k
:1:
с)
at
Q
...
:1:
It
...
с::
01
'с
It
Q
iIJ
:1:
с)
.;
с)
...
с)
с)
...
It
...
;11;
с)
:1:
Q,
...
:1:
...
Q
!
.g
It
....
....
...
142 КондеисатОР61 С тsерд61.Al орzаии'tескu.Al диЭАектрuко.Al
чем в хорошо сжатых плоских секциях. В связи с этим
западноевропейские фирмы в последние rоды начали
пере ходить на систему плоских секций. Некоторые фирмы
сохраняют при этом переходе принцип сборки конденсатора
большой реаКТИВНОЙ мощности в одном корпусе, а для
увеличения надежности конденсатора в работе . включают
каждую секцию через индивидуальный предохранитель,
отключающий секцию в случае ее пробоя [146
147J. Такие
конденсаторы изrотовляют сейчас с реактивной мощностью
100...400 kV AR. rолландская фирма Филипс сохранила 1.\.8-
линдрическую форму секций, а для ослабления ионизации
масла применила наполнение коиденсатора сжатым азотом
при павлении 12...15 атмосфер (148].
Современные американские конденсаторы, пропитанные
пентахлордифенилом, при рабочем иапряжении 3...6 kV
dm S kG
имеют удельный объем 0,95...1 kVЛR и вес 1,8...1,9 kVAR .
Отечественные бумажно-масляные конденсаторы TaKoro же
dm s kG
типа имеют 2...2.5 kVAR и 2,5...з kVAR ; замена масла
соволом позволила нашим заводам приблизить эти харак-
теристики к американским.
Для улучшения козфициента мощности в СССР обычно
применяют принцип rрупповой компенсации (
12). для Qero
на подстанции IIромышленноrо предприятия устанавливают
батарею конденсаторов с требуемой суммарной реактивной
мощностью (149
151). Батареи конденсаторов с высоким
рабочим напряжением должны снабжаться разрядиыми со-
противлениями, обеспечивающими безопасность обслужи
lIающеl"О персонала (152). Каждый конденсатор батареи
включают через индивидуальн
й предохранит
ль, защищаю-
щий батарею при пробое отдельных конденсаторов (153).
Такой же тип статическоrо конденсатора при меняют
в США для последовательноrо включения в распредели
тельные линии (сериесные конденсаторы). Тщательно rep-
метизированнан конструкция позволяет устанавливать эти
конденсаторы на открытом воздухе. Вопрос оприменении
сериесных конденсаторов поставлен и в СССР [154].
Конденсаторы для улучшения коэфициента мощности
ИНДУКl.\.ионных печей также собирают из плоскопрессован
ных секций, но между секциями оставляют большие про
межутки, обеспечивающие Itиркуляцию масла в конденса-
торе ("масляные каналы"). Это обусловлено необходимостью
улучшить отвод тепла, так как конденсаторы 9Toro типа
имеют рабочую частоту 103...10- Hz, а при такой частоте
потери в бумажиом КОНАенсаторе резко увеличены. Ино
-странные фирмы применяют для таких конденсаторов искус-
<:твеиное охлаждение (фиr. 106). Системы наружиоrо и виу
БУ.AlGЖНО-.AlQСЛЯН61fl и БУ.AlаЖНО-СОSОЛОS61е KOHdeHCaтOp61 143
TpeHHero охлаждения дают одинаковый результат, позволяя
повысить реактивную мощность конденсатора в 3 раза.
Резко улучшенные результаты дает система отвода тепла
непосредственно от обкладок конденсатора, позволяющая
увеличить реактивную мощность до 15 раз. При этой си-
стеме секции конденсатора разбиваются на две rРУППЫi
у каждой rруппы один вывод изолирован, а второй при-
соединен к корпусу через охлаждающий змеевик, к кото-
рому припаива-ют обкладки (155). Опытные образцы KOHдeH
n
)
A
b)
Фиr.106. CIICTCMbl 01lпажде-
иня статических высокочас-
TOTIII>lX КОН.lенсзторов:
а
ltаружltое ОХJl8ЖАеltltе; b
ox-
.IIаждеltllе ПРОПltтываюwеА Жltд-
КОСТIt вltутрlt КОllдеtICатора; C
OT-
ВОА теПJlа ltепосреАствеltltО от 06-
КJl8АОК "Ul\AeItCaTopa.
с)
I
Фиr. 107. ПодвесноА бумаж
ио-маспяныА КОНlIенсатор
BblcoKoro напряжения:
1
Аиаt! parMa АJl8 компеtICаЦJI8
температуриоrо pacWltpt'1t1t8 маС.IIа;
2
KOJlЬЦO ".111 выравltltваltltll rpa-
AltellТa ltаПpllжеltltll; ,у
фарф..р:
4
MaCJlO; 5
КОl\Aеltсаториые сек-
. ЦJlИ
саторов с водяным охлаждением были изrотовлены в СССР
перед началом войны.
Конденсаторы, рассчитанные на непосредственное под-
ключение к линии высоковольтной переnачи и на работу
при высоком напряж
нии технической частоты (конденса-
торы связи, конденсаторы для защиты от п
ренапряжений,
конденсаторы для eMKocTHoro отбора электроэнерrии
и т. п.), изrотовляют в виде системы плоских последо-
вательно соединенных секций, помещенных в фарфоровый
корпус, закрываемый с торцов металлическими крышками.
Конденсаторы изrотовляют подвесные (фиr. I(7) и опор-
ные [156
158]. Раньше в качесrве таких конденсаторов
применяли отрезки высоковольтноrо кабеля, corHYTble
в петлю и монтированные на железной раме (кабельные
конденсаторы) [159]. Теперь такие J<oHAeHcaTopbl не приме-
144 Конденсаторы С твердым opzaHU'teCKU.Al дUЭАектрuко.Al
няют вследствие их большоrо rабарита и-: недостаточнон
надежиости в работе.
Бумажно
масляные конденсаторы, рассчитанные на работу
при высоких значениях выпрямленноrо напряжения или при
высоких импульсных напряжениях (реитrеновская аппара-
тура, импульсные reHepaTopbl), изrотовляют из больших
секций плоскоrо типа. собранных вручную из листов кабель
ной бумаrи и фольrи (фиr. 90) (160).. Трудность изrотов
ления этих конденсаторов обусловлена тем. что при по-
стоянном токе нельзя ПРlIменять принцип последователь-
Horo соединения секций с таким же успехом. как при
переменном токе, а по
,3 ",liglWaza тому каждую секцию
'
tpолыа обычно рассчитывают на
uп. =/6IП,У
полное рабочее иапряже
'р
Ю ......буМаеfl нве.
tpОЛЬ2fl Для устранения по
BepXHocTHoro разряда
U. -2151tV
. пр Номпенсир приходится сильно уве-
.3
пРОkЛ(]iI"и личивать закраины, что
;..r
.
)
ilЛR6ыра6н. вызывает большое YBe
p=267"
r:
аа6лениR личение размеров кондеи
.,,0 сатора. Уменьшения за
Фнr. 108. Схема устроАств .барьеров. краин можно достиrнуть,
в высоковопыных конденсаторах П р именяя ба р ье р ы. на
nOCTo8HHoro тока ·
пути поверхностноrо раз
ряда (фиr. 108). Показанный на фиr. 109 высоковолы
ный кондеисатор постоянноrо тока емкостью 0,15 p.F при
рабочем напряжении 100 kV не имеет барьеров. Применив
барьеры, можно в этом же rабарите повысить рабочее Ha
пряжение до 150 kV и емкость до 0,5...0,6 p.F.
Коиденсаторы, применяемые в фильтрах радиопередатчи-
ков при рабочем напряжении до 5...10 kV выпрямленноrо
тока. по конструкции подобны обычным статическим KOH
денсаторам (фиr. 105). ДЛя этой же цели пр
меиьших
рабочих lIапряжениях (а также для конденсаторных двиrа-
телей) применяют конденсаторы уменьшенноrо rабарита
в жестяных корпусах, крышки которых закрепляют закаткой
краев (фиr. 110).
Для бумажных конденсаторов сильноточноrо типа с жид-
кой пропиткой стабильность и точность емкости не пред-
ставляет TaKoro интереса, как для конденс&торов с воско-
образной пропиткой, применяемых в слаботочной аппаратуре.
Обычный допуск по емкости составляет =t:l00/ o . в области
· в последнне roAbl амернканскне фнрмы н ДЛЯ 9ТНХ конденсаторов
прнмеинлн намотку секцнА на специапloИЫХ мноrошпиндепьиых станках
с автоматизированным управпеиием.
БУAlаЖНО
AlаСАяные и БУAlаЖНО
СОВОАовые конденсаторы 145
ПО.IJожитеJIЬНЫХ температур емкость конденсаторов с жид-
кой пропиткой линейно снижается с температурой. Темпера-
турный коэфициент емкости зависит от типа пропиточной
жидкости:
пропитка минеральным MaCJlOM дает а, ==
0,010/0 на 10 С,
. касторовым . "О, ==
0.07 0 / n НII 1 о С.
COBOJlOM а'....
0,05...0.083.8 на 1° С.
в области отрицательных температур емкость БУМ8ЖНО.
соволовых конденсаторов резко снижается; при темпера-
туре
200 С снижение емкости составляет 25% [161]. Сни-
жение емкости сопровождается резким возрастанием tg
.
It.II
IIIIII
пии
q>Hr. 109. БумаЖIIO.маСJlяныll кондеllсатор
ДJ!я ИМПУJlьсноrо reHepaTopa иисп== 150 kV;
Uраб == 100 kV; С
O,IS,...F
rшt
+t?)
4
ФJJr. 110. Мапоr.ба-
рнтныll бумажно
м.с
JlЯJlЫЙ конденсатор
иисп == 2 k V; ирnб ао
== 1 kV; С.. -l :.Iр
поэтому при включении замороженноrо конденсатора под
напряжение он саморазоrревается и восстанавливает нор-
мальное значение емкости и t
.
TaKoro же порядка снижение емкости на морозе' дают
и конденсаторы, пропитанные касторовым маслом. Конден-
саторы, пропитанные минеральным мас.IJОМ, дают заметное
снижение емкости, порядка 10%' только при охлаждении
до
50...600C.
Сопротивление изоляции бумажно-масляных и бумажно-_
соволовых конденсаторов обычно составляет 500...5000
M2'JLF. По последним рекламным американским данным,
сопротивление изоляции бумажных конденсаторов с жид-
кой пропиткой составляет 20000...25000 M2.JLF.
При ПрОlJитке касторовым маслом сопротивление ИЗО.IJяции
несколько снижено.
Обычная норма по уrлу потерь Д.IJJI бумажных конден-
саторов с жидкой пропиткой при технической частоте:
tgQ
0,005 (потеJJИ не БО.IJее 0,5'/0 от реактивной мощности).
10 Ре.. 5682
146 Конденсаторы с тверды.и opzaHU"eCKU.Al диэлектрuко.Al
Средние значения уrла потерь отечественных KOHдeHcaTO
ров обычно лежат ниже этой нормы.
Применение BblCOKoro вакуума при пропитке и OTCYT
ствие усадки пропиточной массы позволяют получать для
конденсаторов с жидкой пропиткой весьма полоrую кри-
вую: tgo == f (и). вследствие сведения к минимуму коли
чества воздушных ВКJlючений. Этим объясняется высокая
надежность работы бумажио.масляных и бумажно-соволовых
конденсаторов в цепи переменноrо тока при высоком напря-
жении. При частотах свыше 1()4 Hz уrол потерь бумажных
конденсаторов резко возрастает, достиrая при 10 Ъ Hz значе
ния tg;) == 0,05...0,06 (потери 5...Б О / о от kV AR); это ставит
предел применению конденсаторов этоrо типа, заставляя
переходить при частотах выше 104 Hz к применению слюдя-
ных конденсаторов.
Электрическая прочность БУМ8ЖНЫХ конденсаторов, про-
питанных жидкими диэлектрикоми, реЗJ<О повышеll8 по
сравнению с конденсаторами, имеющими воскообразную
ПрОПlIТJ<У (фиr. 70).
Значение рабочей напряженности поля при технической
частоте для этих J<онденсаторов принимают равным:
1) Конденсаторы большоА емкости и Вllзкоrо напряжения
2) н BblcoKoro .
kV
7,5...10
. ,
mm
kV
15...20
,
mm
При кратковременном включении на постоянное напря
kV
жение допускают напряженность поля до 70
, при дли-
mm
kV
тельном включении до 30...40
.
mm
При последовательном включении секций и рабочей
частоте 50 Hz рабочее напряжение на каждую секцию при
нимают равным 1000...1500 V ВФФ . При повышенной рабочей
температуре допускаемое значение напряженности ;JOля
нескuлько снижается.
Для статичеСI(ИХ конденсаторов BblcoKoro напряжения
при частоте 50 Hz и температуре 500 С (внутри KOHдeHca
kV
тора) следует брать не выше 10...12 mm при пропитке ми-
неральным маслом; пропитка соволом позволяет при темпе-
kV
рату ре 700 С повысить напряженность поля до 15 mm [lб2).
51: Конденсаторы с диэлектриком из искусственных
орrанических пленок
Для получения тонких плеиок в виде длинных лент,
приrодных для испt)льзования в конденсаторостроении,
Конденсаторы с диЭАектрико.Al из искусственных плено" 147
прежде Bcero были использованы эфиры целлюлозы. Это
название относят к rруппе веществ. полученных при об-
работке целлюлозы (клетчатки) спиртами или кислотами.
В результате такой обработки получаются ПрОДУКТЫ,отли-
чающиеся от исходной клетчатки плавкостью и раствори-
мостью и позволяющие леfКО получать из них тонкие,
прозрачные пленки, с ХОРОШИМII электроизолирующими
свойствами (табл. 12).
Наибольшее значение Е имеет ацетилцеллюлоза, поэтому
этот эфир цеЛ.1ЮЛОЗЫ раньше друrих пытались применить
Таблица 12
СвоАства пnенок. поnученных из эфиров цеппюnозы
Характернстика
Название эфи ра целлюлозы
иитро- I ацетил- I бензил- I ЭТИJ\-
цеЛЛlOлоза целлюлоза uеЛЛЮ.llоза целпюлоза
Jlиэлектрическая
проииuае"ость Е . 4...5 5...7 3...3,5 3...4
tg
при 50 Hz . О,О'..ю 0,015 0,005 0,003
Р v в 80риат.ных ус- 1014 10 1. 10111 101:1
ловиях, Q.cm. . .
70 же прн В.18Ж- 1012 1,5. 1012 2 . 1О 1.
ности 80°;0 . . . . IO lt
kV ;0...80 70...80 60...70 70...80
Е пр
, при 50 Hz
mm
rиrроскопнчность . Заметная Заметная Мапая Малая
в конденсаторном производстве. Ленты ацетилцеллюлозноА
пленки, под названием целлона, применяли для изrотовле-
"ия высоковолыных конденсаторов с рабочим напряжением
от 2.5 до 20 kV; уrол потерь этих конденсаторов при час-
тоте 50 Hz составлял tg
== 0,008...0,012 (1]. Целлоновые
конденсаторы не выдержали конкуренции с бумажно-масля-
ными и быстро вышли из употребления. Попытка приме
нить пленку ацетилцеллюлозноrо лака, ианесенную непо
средственно на аЛЮМИllиевую конденсаторную фольrу, .для
изrотовления низковольтных конденсаторов [163] также ие
дала удачных результатов. Проводившиеся за rраницей
н 8 СССР опыты по применению в производстве конденса.
торов ацетилцелпюлозной пленки с увеличенной диэлектри-
ческой проницаемостью (е == 10...12), обусловленной введе-
HlleM в пленку Ti0 2 . ие привели пока к положительным
выводам.
При настоящем состоянии техники пленки эфиров цел-
люлозы ие MorYT конкурировать с бумаrой. так как имеют
повышенную по сравиению с ней стоимость, а в отношении
148 Конденсаторы с твердым opzaHи'tecKU.Al диэлектрико.Al
электрических свойств даже уступают хорошо пропитанной
бумаrе. .
Более блаrоприятиые результаты были получены при
попытке применить в конденсаторостроении пленку поли
стирола.
Стирол представляет собой ароматический yr леводород
СзНа (фиr. 111), имеющий вид бесцветной, слабо пахнущей
жидкости, которая может быть получена рядом различных
методов [164]. .
Стирол леrко полимеризуется, превращаясь в твердую
прозрачную массу
полистирол, обладающую очень высо-
ким у дельиым сопротивлением и весьма малым yr лом
потерь.
Из полистирола можно получать пленки путем отливки
полистирольноrо лака на стеклянную пластинку. В послед-
t ) lfJинильнаn н w н н н н н н н н
н с ерулnа '\. / , / '\. / '\. / , /
,
'\. С С С С С
"'С')'с/: 5eн311f1ЫIOt1 ' O C
H O '\.C
'\. O C
H O '\.C\ O '\.C
H"
I 11 Itольцо
с С
/
./ ,
" с н
I
Н А 6
Фиr. 111. Полимеризация CTllpoпa:
А
MO.:Iel<Y.IIa стиро..а; Б
MO.llel<y.a по..ИСТИРО.llа
ние rоды был разработан специальный метод машинноrо
получения полистирольиых пленок, механически прочных
и rибких, толщиной до 0,01 mm. Эти пленки получили
название "стирофлекса 8 и имеют следующие характери
стики:
ДИ9лектричес"ая ПРОНИll8емость. . . .2.4...2,6
tg& при частотах 1()З...I()6Нz . . . . . . 0,0002
удельное объемное сопротивление. . . 1017...1018 Q.cm
9лектрическая прочиость при 50 Н! . . 100 kV
mm
Иностраиные фирмы изrотов.'1ЯЮТ стирофлексные коиден-
саторы емкостью от нескольких сотен p.p.F до нескольких
p.F при рабочем напряжении 100...300 V постоянноrо тока
(165). Коиденсаторы изrотовляют намоткой, как бумажные
конденсаторы. и по конструкции ОНИ подобны последним; кои-
денсаторы малой емкости собирают в картонных трубка!',
а конденсаторы большой емкости
в прямоуrольных метал-
лических корпусах.
Кондеllсатор61 с диэлектрико.Al из UCKyccтtlellH61X пленок 149
Во время войны rерманские фирмы изrотовляли стиро-
флексные конденсаторы в корпусах rерметизированной кон-
струкции. Конденсатор типа "Стироконд" емкостью 10 p.F
при рабочем напряжении 100 V пост. тока имеет удельный
объем 118 cm3/II.F.
Стирофлексные конденсаторы дороже бумажных, но
обладают по сравнению с последними резко сниженным
уrлом потерь (tg6 < 0,0005) и увеличенной точностью и CTa
бильностью емкuсти.
Обычно допуск по емкости для этих конденсаторов
равен ::!::О,5...1 %.
Температурный коэфициент емкости стирофлексных кон-
денсаторов CXt
O,OI0...0.0200/0 на 1 0 С. В ряде случаев,
rде важно иметь малый tg6. а стабильность емкости имеет
второстепенное значение, стирофлексные конденсаторы
MorYT заменять слюдяные. Верхний предР.Л рабочей тем-
пературы стирофлексных конденсаторов +50...60" с [165];
это объясняется тем. что для вытеснения воздуха из зазо
ров между стирофлексом и фольrой конденсаторы пропиты-
вают парафином. Сам по себе стирофлекс допускает HarpeB
до более высоких температур. В последних иностранных
образцах вместо пропитки парафииом применена термиче-
ская обработка КОllденсаторов путем проrрева при 900 С.
Применяя сочетание полистирола (':Xt
lOO...200.10
на I
C) со слюдой (!lt==+2\)...ЗО.I0
6 на 1 0 С), можно полу-
чить конденсаторы с пониженным температурным коэфи-
циентом емкости. В США изrотовляют полистирольно"слю-
дяные конденсаторы. применяя последовательное соединение
слоев: слюдяная пластинка покрывается слоем СТИрОЛЬНоrо
лака, поверх KOToporo (после полимеризации стирола)
распылением наносят обкладки (свинцово
оловянный сплав).
Емкость конденсаторов
до 100 tJ.p.F с допуском ::!:: 100/0;
rемпературный коэфициент емкости CX t
::!:: 0,0004...0,0012%
на 1 ОС. В СССР были проведены удачные опыты по изrо-
товлению аналоrичных конденсаторов, причем применялось
как последовательное, так и параллельное соединение слоев
слюды и полистирола.
В 1943 r. фирма Дженерал Электрик (США) сообщила
о выпуске HOBoro типа конденсаторов с диэлектриком из
искусственной орrЗllическоii пленки .Лектрофильм". Эта
пленка имеет следующие свойства: Е== 4...4,5; а,== 0,05...0.15%
на 18 С; tgo == 0,020. . .0,035 при 250 С и 1 MHz; и пр
kV
==75...100 mm ; t раб. шах == 100.. .125 С С. '(онденсаторы с такой
П.'1енкой предназначаются для замены слюдяных блокировоч
ных конденсаторов [57б; 165а).
]50
Электролuтu'tеские конденсатор 61
в 1946 rоду фирма Конденсер Продэктс начала BЫ
пуск пленочных конденсаторов типа "пластикон" и ра6 ==
6OJ...I0000V, емкость до 1...8р.Р, рассчитанных на ра-
боту при постоянном токе; эти конденсаторы начинают
конкурировать с бумаЖIIЫМИ.
r лава V
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ
52. Особенности электролитических
конденсаторов
В электролитическом конденсаторе диэлектриком яв-
ляется оксидная пленка. нанесенная на алюминиевой пластине,
служащей первой обкладкой конденсатора; второй обкладкой
служит слой электролита. соприкасающийся с оксидной
пленкой. Наличие электролита в жидком или полужидком
состоянии является необходимым условием для получения
высокой электричес;кой прочности; если в качестве второй
обкладки взять металл, сопрнкасающийся с оксидной плен
кой. то электрическая прочность падает до незначительноR
величины. Оксидная пленка обладает малой толщиной; тол-
щину этой пленки можно снижать в соответствии с рабочим
напряженнем, сколь бы мало оно ни бьто (вплоть до 1 V).
Это дает возможность получать очень высокие значения
удельной емкости, особенно при малых рабочих напряжениях.
Вместе с тем в настоящее время повысить рабочее напря-
жение оксидноrо слоя выше 500.. .600 V не удается, что
заставляет при более высокнх напряжениях прибеrать к пос
ледовательному соединению се Ю.\.Ий, связанному в этом слу-
чае с рядом больших неу добств.
Оксидная пленка обладает униполярной проводимостью;
для приобретения высокой электрической прочности и доста-
точно большоrо удельноrо сопротивления пленки на алюми-
ниевую пластину должен быть подан положительный потен
циал (анодное включ
ние). Это обстоятельство обусловли-
вает полярность обычноrо электролитическоrо конденсатора.
Несоблюдение полярности (катодное включение) приводит
такой конденсатор к rибели вследствие переrрева большим
током.
Основиыми преимуществами электролитических конден-
саторов являются малый rабарит и малый вес; дешевизна
(сниженная стоимость lIa единнцу емкости); неоrраниченный
нижний предел рабочеrо напряжения. применительно к кото-
рому может быть изrотовлен конденсатор; исключительно
большне номинальные значения емкости при малых рабочих
напряжениях, доходящие до значения в 1 F [166].
Природа оксидной пленки
151
ОСНОВНЫМИ недостатками электролитических конденсато.
ров яв.пяются:
недостаточная стабильность емкости во времени и при
колебаниях температуры;
высокий уrол потерь и низкое сопротивление изоляции;
оrраниченный верхний предел рабочеrо напряжения;
полярность (у обычноrо типа).
В настоящее время электролитические '<онденсаторы
изrотовляют с номинальной емкостью от 0,5...1 p.F до
2000...10000p.F и выше для рабочеrо напряжения от 1...2 V
до 500...600 V постоянноrо тока. В отдельных случаях
изrотовляют конденсаторы с рабочим напряжением до 3...5
kV, собранные из последовательно соединенных секций. По
конструкции и методу изrотовления раз.пича.от два основных
типа электролитических конденсаторов (фиr. 112) (180):
AHOiJ + Анод НатоВ
,
I
3.лсltтроли.т
- Корпус
(Катод)
Волоltни.стаR
nроllЛаiJltа
nроnи.танная
snсltтроли.том
Б
Фиr. 112. Схема устроl!ства 9.11ектролитических
КОНденсаторов:
А
МОlCрыВ ICOl\AeHCaTOp; Б
сухоВ ICOl\AeHCaTOp
1) Мокрые или жидкостные, в которых алюминиевый
анод поrружен в жидкий или слабовязкий электролит.
2) Сухие или полусухие, изrотовляемые сворачиванием
оксндированной (анод) и неоксидированной (катод) фольrи,
разделенных волокнистой прокладкой, пропитанной вязким
или полутвердым электролитом.
Наряду с обычными электролитическими конденсаторами
в последние roAbl начали изrотовлчть неполярные коиденса-
торы, допускающие включение в цепь постоянноrо тока без
соблюдения полярности и выдерживающие кратковременное
включение в цепь переменноrо тока.
53. Природа оксидной плеики
По вопросу о природе и строении оксидной пленки
и о ПрИЧИН8Х, обусловливающих ее униполярную проводи
мость, различнымн исследователями было высказано MHOro.
различных предположений 1167
172).
-152
ЭАектролити'lеские конденсаторы
Практические работники COBpeMeHHoro иностранноrо кон-
денсаторостроения [2; 173J, не вдаваясь в детали строения
пленки, объясняют большую проводимость оксидноrо слоя
при катодном включенин холодной эмиссией электронов IIЗ
алюм-IНИЯ. Для Toro чтобы моrло существовать явление
эмиссии электронов из холодноrо металла, у поверхности
последнеrо должна быть создана напряженность поля поряд-
V
аса 107 ciп, В случае электролитическоrо I{онденсатора актив-
ная толщина оксидноrа слая составляет около 1O
6 сm,
что при небольших напряжениях дает величину напряжен
ности, достаточную для создания холодной эмиссии. При
анодном включении алюминиевой пластины, т. е. при подаче
отрицательноrо потенциала на электролит, эмиссия электро
ОН ОН
I I
Al
O
AL
I I
ОН ОН
O
t
ОН О ОН
I / \ I
Al
O
Al
t
o
At
I \ I
ОН 0/ он
t
tlzО 2
UH О О он
I / \ / \_ I
Al
O
Al
O
Al At
. -
Q
AL
o
'0-/ \0/ он
в
Фиr. 113. Три стадии образоваllИЯ ОI<СИ;J.НОЙ плеНЮi Н3 l-И;J.:>ООКIIСИ-
аЛЮМИНIIЯ ПО ЛИЛllенфельду
нов резко затруднена тем, что они связаны с ионами злек
тролита. Небольшой ток утечки при аfю;rном включении
обусловлен только теми электронами, которые отрываются
от ионов электролита.
rлубокая теория строения оксидноrо слоя, позволяющая
ПОлностью объяснить всю сложную совокупность
Iвлений,
наблюдаемых в электролитических конденсаторзх, еще не
создана и может возникнуть только на основе дальнейшеrо
уrлубленноrо изучения оксидных пленок нз алюминии.
ПО вопросу химической природы оксидной пленки также
был высказан ряд предположений. Этот слой IJO.'Iаrали
Состоящим:
1) из чистой кристаЛ.'Iической окиси алюминия АI
Оз,
2) из rидроокиси алюминия: Alt08.H
O или АI 2 О з .2Н 2 О,
3) из rидратз окиси алюминия: АI 2 О з '3Н 2 О или ;lАI(ОН)з.
По мнению Лилиенфельда [174], ИСХОДНhlМ образованием
является rидроокись AI20S.2H20. Воздействие СИ.rJьноrо
злектрическоrо поля при водит к оБРЗЗ0ванию длинных
цепочек, полученных за счет отщепления молекул воды при
объединении нескольких молекул rидроокиси (фиr. 113).
Поэтому оксидная пленка представляет собой окись
алюминия с небольшой степенью rидратации, обусловленной
наличием rидроксильных rрупп ОН на концах дЛинных
молекулярных цепочек.
Схема, ЭКВ'lваЛl'нтнаll электролитичеСКОNУ конденсатору - 153
Хотя теория оксидной пленки, с физической и химиче
<кой точки зрения, обработана еще не до конца, практика
Н31'отовления электролитических конденсаторов достиrла за
1Jоследние roAbl больших успехов.
54. Схема, эквивалеитная электролитическому
I<онденсатору
В ЭJ1ектролитичсском конденсаторе имеют место более
сложные SJ8.1ения, че
в обычных конденсаторах с твердым
диэлектриком. Поэтому при исследовании этоrо конденса-
тора вместо простейших эквивалентных схем (фиr. 10
11,
15) необходимо применять более сложные (фиr. 114).
В первом приближении можно ПРЮ,IеIllIТЬ простую парал-
лельно
последовательную схему; параллельно соединенные
СОА: и ROA: предстаuляют собой емкость оксидноrо слоя
12 J .,56
&,606 OkCuiJH",u ЛОЛRPl/эац 3леkl1lро-IloлRри 6.,6,
OHOiJa слои сло,i "и'" слои Irото-
и !/ аноаа g I1aтoi!o iJa и
ан08 Н р. иToiJ
РА р"
,.3леltтро-+ Okcu6.H- ......
I лит I Слои .
I I I
' : Нон :
I I
I
Лал ..
CO't
.. ЛАl А
С""
а) 6)
Фllr. 114. Схема, !lквивапеНТII3Я !I.1скrропllТllческому KOllдellcaTOpy:
а
УПPUЩlтна8; Ь
ПUJlна8 .
и потери, обусловленные током утечки; п()следовательно
включенное сопротивление R.." изображаст сопротивление
слоя электро.,ита в мокром конденсаторе или сопротивление
ВО.10ЮШСТОЙ прокладки, ПрОПllТанноii ЭJ1ектролитом, в сухом
конденсаторе.
Эта упрощенная схема приблизителыlO изображаст пове-
дение кондснсатора в об.1асти звуковых частот. Для Toro
чтобы охватить широкую область частот от постоянноrо
тока до ультракоротких волн, надо применить усложнснную
схему, состоящую из шеСТlf участков [175]. -
В случае непonярных электролитических конденсаторов,
одержащих два анода, в данную эквивалентную схему
надо добавить еще один участок, аналоrичный участку 2
и изображающий второй оксидный спой.
55. АlfOДЫ и катоды электролитических конденсаторов
Для и3rотовления анодов, т. е. пластин, покрываемых
оксидной пленкой, в настоящее время применяют только
алюминий; тантал, применявшийся ранее некоторыми фир-
154
ЭАектРОАити'lеские конденсаторы
мами, вышел из употребления ввиду ero дороrовизны. AHOД
-
ный алюминий должен быть высокой степени частоты
(99.8...99,90J0AI); иностранные фирмы изrотовляют еще более
чистый алюминий (99,95.. .99,99 J / o AI); впрочем применение
столь чистоrо алюминия оrраничивается ero повышенной
стоимостью, хотя он и дает возможность дополнительно
улучшить электрические характеристики конденсаторов.
KpoMeToro, чрезмерно повышенная чистота алюминия затруд-
няет травление, применяемое для увеличения удельной
поверхности анодов.
Наиболее опасной примесью- является железо, которое-
создает в отдельtlых местах оксидной пленки проводящие .
участки из Fe 2 0 a . При содержании железа 10/0 нанести оксид-
ную пленку на анод совершенно не у дается. Снижение
содержания железа и друrих примесей в анодном аЛЮМИНИI;i
позволяет ускорить процесс нанесения оксидноrо слоя
(процесс формовки анода), снизить расход З.'lектроэнерrии.
потребляемой во время этоrо процесса, и уменьшить ток
утечки rOToBblX конденсаторов [176].
Вследствие малой толщины оксидноrо слоя, удельная
емкость анода, рассчитанная на единицу площади, зависит
не только от толщины слоя, но и от состояния поверхности
анода. Искусственное увеличение поверхности анода при
заданной ero площади позволяет поэтому заметно увели
чить емкость конденсатора [173; 177
179].
Для получения повышенной удельной емкости применяют
следующие методы обработки анодов:
А. Механическая обработка:
1) отбивка песком,
2) царапанье металлической щеткой.
3) прокатка .на медных вальцах с абразивом,
4) прокатка на фиrУРIIЫХ стальных вальцах.
Механическая обработка дает увеличение удельной .eMKO
сти в 2. . .2,5 раза по сравнению с r:Jадким анодом; HeДOCTaT
ками этой обра(iотки являются: увеличение хрупкости анода
и трудность удаления частиц металла или абразива, приста
ющих к поверхности анода в процессе обработки.
-Б. Химическая обработка травлением анода в растворах,_
разъедающих алюминий:
1) HCI при 65.. .750 С в течение 3,..5 минут,
2) HCI + CuCl 2 при 60.. .750 С в течение 3...5 минут,
3) НСl + HNO. при 90. ..958 С В течение 5.. .10 минут.
До кислотноrо травления производят протравку анода
в 3% растворе NaOH для удаления жировых заrрязнений
и естественной оксидной пленки с поверхности анода. При
кислотиом травлении чрезмерная длительность процесса--
приводнт к разрушению верхушек неровностей, образую
-
Аноды и катоды ЭАектРОАит"ческux конденсаторов 155
щихся на аноде, и дает уменьшение }'дельноА емкости по
сравнению с оптимальным ее значением (фиr. 115).
Химической обработкой можно получить увеличение
удельной емкости до 6...7 и даже до 10 раз. Практически
оrраничиваются увеличе
:::!
нием удельной емкости в 9 %
3. ..4 раза. ДальнеАшее YBe
! 50:
личение Суд требует приме
.! -юо
нения чрезмерной rлубины
300
травления, связанной с не-
200
обходимостью увеличивать
'g
толщину анода и затрудняю-
100
щей отмывку ионqв хлора,
t о 50 100 150 200 250 ..?ОО
остающихся в порах после
8fМMH тРfl6ленuн, C4kgHiJ6I
травления. Эти ионы весьма Фиr. 115. Зависимость увеличения
опасны для конденсатора, поверхности анода от времени трав-
так как вызывают коррозию ления (Мак Найт ДИJlИ)
анода.
Химический метод обработки анодов прост и дает значи-
тельное повышение удельной емкости; поэтому ero широко
применяют на практике (табл. 13).
...........
/ r'\.
\
7
7
[f
ТаБАица 13
Практнческне режимы травлення анодов ДJlЯ увеЛllчения анодной
поверхностн (181)
Соста8 травильноrо раствора Время
I HNO s I CuCI 2 Темпера- УвеJlнчение
Н2 0 НСI травления, тура, ос поверхности
минут
1000 cmall50 сm З I 100 ст а /
I б.. .10 85...90 3...4
1000 ст В 1200 c
al 10,010i O I 3...6 60.. .65 4...6*
· При работе с 9ТИМ режимом требуется промывка npOTpaBJleHHOr()
анода в 50
/o HNO s ДJlЯ удаJlени. меди, высадившейся на поверхностн.
Состав указан для значениА ПJlОТНОСТИ: HCI
I,18 и HNOa
I,40.
Для ускорения травления иноrда применяют введение
дополнительной разности потенциалов (электрохимическая
обработка).
Для этой цели в установку для травления непрерывным
методом вводят две медные ленты, соприкасающиеся с анод-
ной фольrой, проходящей через травильную ванну (фиr. 116).
Разность потенциалов создается за счет контакта алюминия
с медью. При травлении раствором 20 % HCI при + 400 с
этот метод позволяет снизить время травления до 1 минуты.
При увеличении времеии травления электрохимический метод
156
ЭлектРОАllтuческие конденсаторы
позволяет снизить концентрацию и температуру травильноrо
раствора, что уменьшает вредность этой работы [173].
Повышение удельной емкости анода путем увеличения
ero поверхности травлением позволяет резко снизить объем
и вес элеКТРОЛlIтических конденсаторов (до 4...6 раз) [181].
В производстве сухих конденсаторов 8НОДЫ изrотовляют
из алюминиевой фольrи толщиной 0,05.. .0,10 mm. Аноды
мокрых конденсаторов изrотовляют из фольrи 0,1.. .0,2 mm,
иноrда для этих конденсаторов применяют ЛlIтые аноды,
проволочные аноды и т. д.
В последнее время некоторые американские фирмы доби
лись дал ьнейшеrо резкоrо увеличения у де.1ЬНОЙ емкости
анодов путем заме
ны алюминиевой фоль
rи
люминизированной
тканью (182]. Для этой
цеЛII применяют льня-
ную ткань (марлю),
ТЩ:lте.'1ЬНО отмытую от
следов хлора и покры
тую слоем рафиниро
BaHHoro алюминия, на-
HeceHHoro механиче-
ским раСПЫ
'Iением (Me
пористый анод с резко
1ЛаiJltаR VЮЛ6ttr
OOpalioтaN. tpoЛ6rа
\
\
Тpa6lta
O'lucmlta
после
тра8"" .
Фнr. 116. Схема HenpcpbIBHoro TpaBJle-
ння аllОДllOИ фОJlLfll !tлеКТрОХIIМllческнм
C"[OДO
I
ТОД Шоопа). При этом получают
увеЛllченной поверхностью.
По сравнению с rладкими анодами удельная емкость
увеличивается в 20 раз для НИЗКОВОЛhТНЫХ конденсаторов
и в 10 раз ДJIЯ высоковольтных (рабочее напряжеllие более
100 V). Меllьшее возрастание СУд для высоковольтных KOH
денсаторов объясняется повышеннОй толщиной оксидноrо
слоя и некоторым выравниванием поверхности при увели-
чеННО
1 напряжении фор
ювки. Удачные опыт,.. по изrотов
лению конденсаторов TaKoro типа проводS\т и наши иссле
дователи [202].
В сухих конденсаторах в качестве катодов, т. е. неокси-
диро&Знных пластин (фиr. 112), применяют алюминиевую
фольrу толщиной 0,04.. .0,06 mm, изrотовляемую из алюми
ния с содержанием примесей, повышенным по сравнению
с анодным алюминием (99,0.. .99,3% Al).
Второй обк.'1адкой в сухом конденсаторе служит элек
тролит, которым пропитана волокнистая прокладка; катод
используется только как средство для подво
тока к элек-
тролиту.
В мокрых конденсаторах роль катода иrрает корпус;
некоторые фирмы делают ero из меди, но в большинстве
случаев корпус изrотовляют из техническоrо алюминия.
Процесс фор.мОlJКU анодОlJ
157
Большая переменная составляющая напряжения, прило
женная к мокрому конденсатору, может привести к образо-
ванию оксидноrо слоя на катоде. Емкость 9Toro слоя вклю-
чается последовательно с емкостью пксидноrо слоя на
аноде и снижает общую емкость конденсатора. Для YMeHb
шения вредноrо эффекта заформовки алюминиевых корпу-
сов их подверrают травлению, увеличивающему удельную
емкость катода, что ослаб.lяет влияние емкости KaToAHoro
слоя на емкость конденсатора. Еще лучший результат по
лучается при хромировании алюминиевых корпусов, KOTO
рое исключает возможность заформовки стенок корпуса.
56. Процесс фОрМОВI<И анодов
Процесс СОЗllания оксидноrо слоя на поверхности анод-
ной алюминиевой пластины, проводящийся электролитиче-
ским путем, носит название формовки (первичная формовка
i
1:
,
а)
Фиr. 117.
6)
с)
".
а
формовка
Ь
формовка
ХарактеРИСУIIКИ процесса пеРВИЧllоА
формовки:
при ПОСТО8ННОМ иаПР8жеИRR иа ванне;
при ПОСТ08нноА П.llотиости тока;
смешан-
на8 формоака
анодов). Анодную пластину помещают в ванну, наполненную
электролитом, и к н
й ПРllсоединяют положительный полюс
источника энерrии постоянноrо тока; отрицательный полюс
присоединяют к стенкам ванны, если ОНа металлическая, или
к металлическоЙ пластине (катоду), подвешенной в ванне
возле анодной пластины, если ванна изrотовлена из кера-
мики или IIHoro непроводящеrо материала. При таком вклю-
чении у поверхности анодной пластины ВЫJl.еЛяется кисло-
род, который и пронзводит окисление алюминия, образуя
оксидный изо.чирующий слой.
Если в процессе формовки поддерживать напряжение
на ванне постоянным (фиr. 117). то вследствие образования
оксидноrо слоя сопротивление ванны увеличивается и сила
тока снижается сначала быстро, потом замедленно. Если
же поддерживать постоянной силу тока, то вследствие
увеличения сопротивления ванны потребуется непрерывно
158
Элек ,!,ролити'lески
"OHдeHcйтop
повышать напряжение, приложенное к ванне. Напряжение
будет нарастать линейно до Зllачения и о . называемоrо искро
вым напряжением. При этом значении на аноде начинают
проскакивать отдельные мелкие искры. Дальнейшее нара-
стание напряжения также проходит линеЙно, но с меньшей
скоростью, до значения и тох , называемоrо максимальным
напряжением формовки. При этом значении напряжения
вся .поверхность анода покрывается крупными нскрами,
и дальнейшее увеличение напряжения оказывается невоз-
можным.
Природа искрообразования на аноде сводится к HarpeBY
тонких каналов в оксидном слое; HarpeB канала прерывается
с образованием rазовоrо пузырька, обусловленноrо Harpe-
вом или электролизом. При напряжениях выше 340 V про
исходит пробой rазовых пузырьков, увеличивающий выде-
ление тепла и усиливающий rазовыделение. Растущий пузы
рек обрывает искру, а затем резко сокращается в объеме.
Этим объясняется характерное потрескивание при нскрении
на аноде [170]. Качество оксидноrо слоя снижается при
искренин, а потому формовочное напряжение Uф надо брать
ниже искровоrо и о . Для повышения и о надо уменьшать
концентрацию электролита и подбирать такую рецептуру
электролита, которая меньше растворяет алюминий.
В качестве формовочноrо электролита теоретичеСI<И можно
взять чистую воду, которая при электролизе дает выделе-
ние кислорода у анода. Для увеличения проводимос"!'и
J( воде добавляют те или друrие солн или берут раствор
слабой кислоты и слабой щелочи с: таким расчетом, чтобы
получить реакцию, близкую к неЙтральной. В США в каче
стве формовочноrо электролита обычно применяют раствор
борной кислоты нэво з и буры Na.B 4 0 1 (табл. 14).
Та6Аица 14
Рецептуры формовочных электролитов (173)
Н 2 О. сm З НаВОа, G I Na2B401' G I
Uф,V
Примечанме
100 15 О 650...700 мокрые конденсаторы
100 15 0,12 550...600 ..
100 15 0,25 500...525 .
100 15 О 600...800 сухие кондеисаторы
100 10 0,12 525...600
100 10 0,25 450...525 ..
100 10 0,30 350...450
100 10 1 150...350
100 10 1,5 50...150
100 10 2 10... 50
Процесс фОрМО8ки йнодО8
159
При формовочном напряжении ниже 100 V удовлетвори-
тельные результаты были получены при работе с децинор-
мальным раствором уrлекислоrо аммония (NH4)2COa'
Для формовки высоковольтных конденсаторов с успехом
при меняли J>acTBop лимонной кислоты, молибдата аммония
и аммиака [183], а также растворы борной кислоты и амми-
ака или борной кислоты и пентабората аммония.
Основными характеристиками фОРМОRочноrо электролита
являются концентрация водородных ионов рН и удельное
<:опротивление р.
Величина рН представляет собой лоrарифм концентра-
ции водородных ионов, взятый с обратным знаком. Для
чистой дистиллированной воды рН == 7; при рН > 7 элек-
тролит дает щелочную реакцию, а при рН < 7
кислую.
J!ля формовки оптимальные результаты дают электролиты
со С,1абой кислой реакцией: 7 > рН > 4...5.
Величина удельноrо сопротивления определяет величину
и о [173]:
и о == а 19p +Ь,
(67)
..де а и Ь
постоянные коэфициенты.
При уменьшении концентрации электролита увеличи
вается р, а следовательно и и о , но при этом возрастает со-
противление ванны, что затрудняет создание достаточно
высокой плотности тока при формовке и замедляет этот
процесс.
Поэтому повышение и о до таких значений, которые по
зволили бы формовать аноды с рабочим напряжением выше
500.. .600 V, представляет практически непреодолимые
трудности.
Понижение удельноrо сопротивления р достиrается по
вышением концентрации электролита; при этом увеличи
вается количество эмиттируемых на анод электронов из
электролита, что приводит к снижению и о в соответствии
с уменьшением р.
ТОЛЩlIна оксидноrо слоя в первом приближении про-
порциональна напряжению формовки U ф ; поэтому удельная
емкость должна быть обраТIIО пропорциональна величине
U Ф или иначе:
СУд .U ф :::: k,
(68)
rAe Суд в f-LF /сm l (рассчитамо на обе стороны поверхности
...F.V
анода), U Ф в V и k == 5...7
(для rладких анодов).
ст
Фактически при уменьшении формовочноrо напряжеиия
величина k не остается постоянной, а несколько снижается.
Так, - при формовке rладких анодов было получено [184]:
160
Эл,-ктролити'lеские конденсаторы
при U.,==16V. k==4,47
[
Y . а при и.,==600 V, k===
6 О ...F.V
, ст 2 '
Для низковольтных конденсаторов, а также для высо-
ковольтных конденсаторов с травлеными анодами, BMeCT
расчета Суд по формуле (68) лучше определять ее lIеПQ-
средственным экспериментом.
При выборе величины формовочноrо иапряжения надо-
исходить из соотношения: U раб < U ф < и о '
При увеличении U ф по отношению к И ра6 увеличиваетсЯ'
толщина пленки и уменьшается ток утечки конденсатора..
но зато снижается СУд' что при водит К увеличению rаба-
рита коиденсаторов и к перерасходу материаЛОВj. поэтому
следует брать U ф возможно ближе к И ра {)'
В
настоящее время обычно берут формовочное напря-
жение на 10...15% выше рабочеrо в случае высоковольтных
конденсаторов (u раб > 100...150 V) и на 25...500/0 выш
ра-
бочеrо для низковольтных конденсаторов.
Если в условиях работы на конденсатор, при заданном
значении рабочеrо напряжения lIостоянноrо тока И ра6 ' на-
кладывается значительная переменная составляющая ив фф
то формовочное напряжение надо брать больше, чем U рIJб +
+ 1,41 U ВФФ .
Процесс формовки анодов можно вести двумя разлнtr
ными методами: статическим и динамическим.
При статической формовке производят оксндирование
отдельных анодных пластин, которые подвешивают в фор-
мовочной ванне обычно по нескольку штук сразу. Для
Toro чтобы нзбежать чрезмерноrо толчка тока при вклю-
чении, к ванне сначала подводят пониженное напряжениеj
затем увеличивают ero, поддерживая плотность тока в ванне
постоянной до тех пор, пока не будет дпстиrнуто значение
и.,.
Дальше напряжение сохраняет постоянное значение,
а сила тока в ванне постепенно падает (фиr. 117). Амери-
канские фирмы применяют значение начальной плотности
5 тА
тока для rладких анодов 2,5...3,
:i и для травленых
ст
mд
анодов 5...8 ст 2 ' Плотность тока в конце формовки со-
ставляет д,ля rлаАКИХ анодов 8 I1A 2 Н для травленых 16 ... А з ,
ст ст
Продолжительиость формовки 1...1,5 часа j при очень чи-
стом алюмннии 0,5 часа [173].
Статическую фОрМОВI\У примеияют теперь преимуще
ственно только для анодов мокрых конденсаторов; аноды
Процесс формовки анодов
161
сухих конденсаторов формуют этих методом только при
небольшом масштабе производства. Недостаткамн стати
ческой формовки являются: неравномерность эвrрузкн
нсточника электроэнерrии, питающеrо ванну и трудность
получения высоких плотностеА тока при формовке. Пос
леднее приво"ит к увеличенной длительности процесса,
так как скорость формовки возрастает с У8еличением' плот-
иости тока [185].
При динамической формовке прОRЗВОДЯТ оксидирование
длинной ленты анодной фольrи, непрерывно двюкущейся
через формовочную ванну (фиr. 118).
1lэ0Alф.
РОАш,и
Htм103Ы(
J
\
Фнr. 118. .динамическая формовка аВОАноl фольrи
н аиБОJlьшая плотность тока создается нз. месте входа
фольrи в ванну, а дальше снижается вследствие образова
ния на фольrе оксидноrо СJlОЯ. В начальном участке, у входа,
леrко создать высокую плотность тока, н этим резко YCKO
рить процесс формовки (до 10...20 раз по сравнению со
статической формовкой). Для вычисления плотности тока
иа месте входа фольrи в электролит можно воспользоваться
формулой [186]:
. I
1ИJ.'" === ( (1 ) ,
2Ь
+0,0251
0,3
(б9)
fAe 1
сила тока в ваине в А; 'V
скорость движения
фольrи в cm/sec; ь
ширина фольrи в ст; I
длина фольrи
в ванне в ст.
Сила тока 1, а следовательно, и jm... зависит от CK<r
рости движения фольrи; при 'v === 0,25...0,5 m/min можно
JlerKO получить j ша. === 0,1...0,2 с: а , т. е. MHoro выше, чем при
статической формовке. При 'V > 0,5 m/mi", делаеТСА опасиым
neperpeB в месте входа фольrи в ванну, особенно при вы-
соком напряжении формовки (U ф === 600...800 V). ДЛЯ ослаб
леиия neperpeBa стремятся умеиьшит!? разность потенци-
алов между фольrой и электролитом у места входаiфnльrи,
D.римеНJlЯ формовку в иескольких ваниах с возрастающим
11 Р.....
162
ЭАектролитические конденсаторы
иапряжением формовки или искусственно увеличивая па
дение напряжения в электролнте изменением конфиrурации
ванны или измен
нием сечения пути тока в ванне при по-
мощи переrородок (фиr. 119) [187].
Применение динамической формовки дает резкое уско-
рение процесса и хорошее использование установленной
мощности источника электроэнерrии (вследствие равно..
мерной заrрузки); этот способ формовки BblroAHo применять,
KorAa масштабы производства оправдывают раСХОАЫ иа
установку динамической ванны. Некоторые фирмы начали
СиЛ6Нtlll (;Ptl6H'1I CAtrOtlR
Itt1НЦ6иmрицUR Itt1HqeHmpaЦUR "онцентрацUJI
200V
.,.
'd/OV
...
600V aj
+
+
F.1""
I
J Нepllltlulttl
)
Фнr. 119. Различные методы сннжени. разности потен-
циалов у входа фОJlьrн в ванну:
4
прнмененне неСICО.llЫСНJ: ванн (ступенчата. ФОРМОВlCа); 6
син,
.енне сеченн. среАНеА частн ванны; с
ввеАенне в ванну пере.
ropoAOIC
применять этот метод формовки даже для аиодов мокрых
конденсаторов, требующих прове.D.ения процесса формовки
уже после сборки анода; в этом случае аноды подвешивают
к транспортеру, который несет их над ванноА. постепенно
поrружая в нее, а затем извлекаЕТ их из электролита в З8
формованном виде.
Процесс формовкн требует соблюдения ис
лючительной
чистоты: вода для растворения химикалий должна быть
дважды дистиллированной; химикалии должны быть хими-
чески чистыми; анодная фольrа должна быть тщательно
обезжирена и промыта, особенно если она подверrалась-
травлению для увеличения удельной емкости; сама ванна
требует систематической очистки и промывки.
Мокрые конденсаторы
163
Особенно вредным заrрязнением является хлор. Слепы
хлора уже в количестве 0,002...0,003% заметно замед.ляют
формовку и ухудшают качество оксидноrо слоя [185).
I 57. Мокрые конденсаторы
Для уменьшения rабарита мокрых конденсаторов анод-
вой фольrе придают форму rармоники или спиралв(фиr.120);
.
@@@I
1 2 ;] . 5
ф
о О о
о I о о о
о о О О
6 '1 8 9 10
Фнr. 120. РазпНЧRые варианты конструкции аноJl.ОВ
В мокрых конденсаторах:
1-----5
.HOAы нз ФО..ьrн; 6
g
..aCC.BHble .НОАМ; 10
прово..очныll аноа
$
иноrда применяют массивные литые аноды с продольными
или поперечными прорезами и проволочные аноды. В слу
чае спиральноrо анода из фольrи, в последней пробнвают
отверстия, чтобы уменьщить длину пути тока от стенок
корпуса (катода) к внутренним виткам 8Вода и этим YMeHЬ
164
ЭАектролитU'lеские ,"онденсатОl1Ы
шить сопротивление слоя электролита и снизить уrол потерь
конденсатора. Анодную фольrу приклепывают к алюминие-
вому стержню; стержень и заклепки изrотовляют из алкr
ииния такой же степени чистоты, которую имеет аиодная
фольrа. Формовку анодов ведут уже в собранном виде,
обычно статическим методом. Отформованный анод по
мещают в корпус, пропуская конец стержня через резино-
вую пробку, вставленную в rоловку корпуса. Закрепление
.
а)
6)
I Ле
/NJпn([6kиri
. сnла6
С)
'NOPR!JC
Фиr. 121. Конструкции вевти
.leH в мокрых КОНАеисаторах:
111 R Ь
ре!ино... переПОИll8 с П'ОIl()О
..о..; e
.IIH.1I8 .IIerIl01Ul8811... СП.ll8ВО..
АноiJиыи
CII1eрЖСН6
'1ы803 aNoiltt
Фнr. 122. УстроАство
NOKpOrO зпеКТРО.llнтиче.
CKoro. конденсатора
стержня производят rайкой, под которую прокладывают
резиновую шайбу, или обжатием rоловки корпуса и закат-
кой. После заливки в K(JHAeHcaTop электролита верхний
торец корпуса закрывают крышкой, которую закрепляют
закаткой. В крышке должен быть предусмотрен вентиль
(клапан для выхода rаЗО8 из конденсатора); обычно вентиль
представляет собой резиновую перепонку, в которой сде..
лан прокол иrолкой (фиr. 121). -
При перевертывании конденсатора электролит не выте..
кает через проколотое отверстие, но если в рабочих усло-
виях в кондеисаторе образуются rазы, то перепонка растя-
rивается, отверстие расширяется, н rазы выходят из
конденсатора. Резиновав переПОlIка с проколом иожеr быт..
Мокрые конденсатеры
165
заменена отверстием, залитым леrкоплавким сплавом; при
переrреве конденсатора и усилившемся rазообразовании
сплав плавится, и rаэ проходит через Hero наружу [188].
Если анод конденсатора изrотовлен из фольrи, то, во из
бежание СОПРllкосновения анода со стенками корпуса, вдоль
стенок прокладывают перфорировзнную прокладку из тон-
Koro эбонита или целлюлоида (фиr. 122). Для Toro чтобы
не вызвать этим резкоrо возрастания tg-o, иеобходимо, чтобы
суммарная площадь отверстий в прокладке была бы не
менее 25
o всей по
ерхности прокладки.
v
SЗО
'- 520
ц,
510
500
I,gO
480
470
460
с,оз 0.07 0.11 l!,15 0,1901'3
t "'СоiJери/tIнuе иWMuaha
(28'/0 6oD.'/
"i pacт8
pJ
а) "2.0..--...... IООст 3
Н3t!Оз....... .s 9
U(1l = S?5 V
jJ
Q.cm
2000
IБОО
1200
800
ЮО
020 3iJ 40 50 60 70".
Темлврат/''Р tI
На IODcт3H'l.0
5g "э8О,
6) 1
0.035 ста N Нз (28 %)
2
0,070.. " l'
3
0.150" .. .,
О,Зtiо N "
Фиr. 123. ХарактеРIlСТНКН рабочеrо з.1еКТрОЛНТ8 мокрых KOHдeH
C!I-rОрОВ:
о)
S.ВИС""ОСТЬ IICKpoBOro И.ПрАжеНН8 ОТ соаеРЖ.Н88 .....НаК.; II)
S.ВНСИ"ОСТ
yaeA
Horo СОПроТИВАеНII8 ОТ температуры при раэнu" соаер*анин .....н.К. (Мак Н.Ат
ДИАН)
в качестве рабочеrо электролита, заливаемоrо в KOH
денсатор, может быть использован тот же электролит,
в котором велась формовка, т. е. раствор буры и борной
кислоты. При этом необходимо, чтобы корпус конденсатора
был изrотовлен из меди. При алюминиевых корпусах в ка-
честве рабочеrо электролита применяют раствор борной
кислоты и аммиака. При заданном содержании борной ки-
слоты увеличение содержания аммиака: NН з уменьшает
удельное сопротивление электролита р и снижает уrол по-
терь конденсатора, но одновременно снижается и искровое
наllряжение соrласно формуле (67). С друrой стороны, ПрlI
уменьшении содержания NH. усиливается зависимость р от
температуры (фиr. 123). Поэтому содержание NH. подби
рают так, чтобы получить минимальное возможное значе
иие р при и о > и ра6 ,
-,
166
Электролити'lеские конденсаторы
Водный раствор замерзает при 00 С; это сопровождается
резким возрастанием te-S конденсатора и снижением ero-
емкости практически .-0 нуля, что обусловлено резким
увеличением сопротивления электролита при замерзании.
Для понижеиия температуры замерзания электролита
и расширеиия иижнеrо предела рабочей температуры кон-
деисатора в электролит добавляют этиленrликоль С 2 Н.(ОН)2'
При рабочем напряжении 500 V для расшнрения нижнеrо
предела рабочей температуры до
30" С можно исполь..
зовать такую рецептуру: 59,7% Н 2 О; 7,5% НаНОа; 0,1"
NH.OH и 32,7°/0 С 2 Н. (ОН)2 [173].
Нар"ду с обычными мокрыми конденсаторами находят
применени
специальные "реrулирующие" мокрые конден-
саторы [189]. Особенность
тА этих конденсаторов за клю-
'* чается в том, что при опре-
12 деленном значении напря-
10 жения, называемоrо .pery
:::, лирующим. U p . z ' происхо-
8 дит резкое возрастание
б
и рее ..... тока утечки конденсатора
: '" (фиr.124). Это позволяет
2 иpo6
J применить реrулирующие
О L........ конденсаторы для преду-
60 100 1*0 180 260 З40 v преждеllИЯ перенапряже
Напряжение НIfЯ на вторичной обмотке
Фиr. 1;14. Завнсимос":'ь тока от на- трансформатора выпрямите-
пряжеllИR для ре."упирующеrо ЗJlек- ля, В приемниках с питанием
ТРОJlИlнческоrо p
DH)AellcaTopa (ЖН- от сети. При формовке ано-
дов реrулирующих конден-
саторов надо брать U ф < Up
z J чтобы получить при значении
Up
z нужный бросок тока утечки, порядка 50...70 mA. Ра-
бочий электролит подбирают с таким расчетом, чтобы он
имел рН
7 и и о > U pez ' Успешные результаты были полу
чены с рабочим электролитом, ПО.1ученным растворением
110 G пентабората аммония: (NH.):!B 10 0. G .8H 2 0 в 1000 Ст З
воды [190].
Обычно мокрые конденсаторы, а также и реrулирующие
конденсаторы иеобходимо монтировать вертикально, вы-
водом вниз.
58. Сухие конденсаторы
Секции сухих конденсаторов изrотовляют намоткой из
анодной (оксидированной) фольrи, катодной (неоксидиро
ванной) фольrи и волокнистой разделительной прокладки.
Намотку производят ручной скаткой или на намоточных
станках, напоминаЮЩllХ станки для намотки бумажных
Сухие конденсаторы
167
конденсаторов, но упрощенной конструкции (фиr. 125).
Намотку можно производить .сухи..- способом, с после-
дующей пропиткой намотанной секции электролито.., или
.мокрым. способом; во втором случае иа станке установ-
лена ванна, в которой волокнистая про кладка пропитывается
. электролитом, перед тем как попадает на намоточную оп
равку. Ванну с электролитом снабжают электроподоrревом
для поддержания малой вязкости электролита. Секции, на-
\
Ь}
Фиr. 125. Схема намоточных стан-
ков д.1Я сухих злеКТРО.1ИПI ' lеских
коидеИС310РОВ:
a
c
.xa8 намотка; b
MOKp88 намотка
а)
r
-.//// "///////A
A
r/////.'/.../; ".
,
H
ь)
///////////
Н А.
.j} /{
Фиr. 126. Намотка
cyxoro электролити-
ческоrо K(lHAI.'IICaTOpa:
а -
обЫ'lIIа8; 6
c 06веРТКОli
мотанные сухим методом, пропитывают рабочим электро-
литом, применяя один из следующих методов: 1) IIроварка
в рабочем электролите, 2) вакуумная сушка и пропитка
электролитом под вакуу"ом, 3) пропитка электролитом на
цеНТРllфуrе.
В последнем случае электролит вrоняется в секцию за
счет во="действия центробежной силы; это обеспечивает вы-
сокое качество пропитки.
Некоторые фирмы наряду с обычной намоткой приме-
няют намотку с обверткой ,фиr. 126); такая намотка сложнее
обычной, но дает уменьшение тока утечки за счет лучшей
заформовки краев анода и сокращает rабарит конденсатора
по длине секции [188].
Рабочий электролит сухих I<онденсаторов в условиях
работы должен иметь большую вязкость, препятствующую
ero вытеканию из волокнистой прокладки.
Поэтому при изrотовлении этоrо электролита в качествt'
растворителя при..еняют не воду, а r.'1ицерин СsН:;(ОН!з
168
ЭАектролити'lеские конденсатОРЫ
И.IIИ этиленrликоль C
H. (ОН).. Последний дороже, но об-
ладает более иизкой температурой замерзания, а потому
позволяет расширить температурный интервал работы cyxoro
конденсатора.
Обы.чно рабочий электро.'1ИТ составляют из борной кис-
лоты НаВО", водноrо раствора аммиака NH"OH и этилен-
r ликоля С 2 Н. (О Н)2'
При варке электролита НвВО а реаrирует с С 2 Н. (ОН).,
образуя rликоборат и отщепляя воду. Проводимость злек
тролита опредеЛRется coдep
жанием в нем воды И коли-
чеством NH.OH.
При избытке НаВОа элек
тролит пр
дставляет собой
при комнатной температуре
полутвердую пасту, которая
при наrревании ожижается и
приобретает сп()собность впи-
тываться в волокнистую про
кла.l.КУ. Длительный HarpeB
при повышенной температуре
вызывает полимеризац,ию элеJ[
тролита и превращение ero в
стекловидную массу, неrод
ную для пропитки. Умеренный
nporpeB электролита полезен,
так как уменьшает содержание
в нем воды и увеличивает
ero искровое напряжение и о (фиr. 127). Об уменьшении
содержания воды в электролите после проrреоа можно
судить по ПОВЫШ
НlIЮ точки кипения эл
ктролита.
,.... Отечественные рецептуры рабочих электролитов приве
дены в табл. 15.
В качестве волокнистой прокладки
носителя рабочеrо
8лектролита
примен"ют спец,иальную марлю (в два слоя
по 0,12...0,20 mm) или пористую бумаrу типа фильтровальной
(в один слой, 0,10 mm). Бумажная прокладка дешевле Map
левой и позволяет снизить rабарит конденсатора, но при
такой прокладке уменьшено количество впитанноrо элек-
тролита. Это затрудняет еторичную формовку и сокращает
срок службы конденсатора. Некоторые фирмы при меняют
комбинацию из oAHoro слоя бумаrи толщиной 0,05...0,075 mm
я слоя марли толщиной 0,15...0,25 mm (188; 191]. Ин
страи-
ные фирмы работают над освоени
м новых типов прокладкн
с увеличенным содержанием электролита. Один еариант:
применение пленки rидратированной клетчатки
ц,еллофана,
в которую вводят электролит в процессе ее изrотовлеиия.
. Второй вариант: примеJ!ение лент, полученных прокаткой
.. U ov
750
700
.
650
600
550
]. SOO 120 /25 130 -/35 1.0 ос
..... Температура lfuneHUR
(СоiJержанц{: 80ОЬ' ......)
Фиr. 127. 3ависнмость искровоrо
напряжеНИА от температуры варки
рабочеrо 9лектролита АJlЯ сухиJt
коипеисаторов (М5К Найт Дили).
Рецептура: 100 G С 2 Н.(ОН)2: 140 G
НзВО в : 20 ста 28"/0 NH. (ОН)
Cvxue конденсаторы
169
'ЭJlектролита, приведенноrо ПУТЕМ переrрева в сильно по
имеРИЗ0ванное состояние. Для увеличения ПрО20ДИМОСТИ
такой прокладки в нее вводят проводящие примеси [173].
Таблица -l
Рецептуры рабочеrо электролита для сухих конденсаторов 1181)
Тип конден- СзН:; (ОН)з, С:!Н. (ОН),. НаВОа. NH.OH, Температура
саТОР1 ст 8 ст 8 G G варки, ос
Д.1А Btex тн-
пов .
1000 1800 70 116...120
Стаl'териые
11 0...120 V
5U Н! .
1000 1000 60 132...134
ВЫСОКОВОJlЫ
ные . . 1000
1200
. 118.'-.120
Высоков олы-
ные
1000 1100
. 125
Низковольт-
ные . . . . 1000
800
- 128
После скатки или намотки секция cyxoro конденсатора
имеет резко увеличенный ток утечки. Это объясняется rлав-
ным образом тем, что для получения 8HoAHoro вывода
у края анода делают надрез, после чеrо надрезаемая по-
- лоска отrибается и выводится с торца за край секции. При
этом в местах надреза нарушается целость оксидноrо слоя.
_ Для за формовки поврежденных краев анода и сvижения
тока утечки до нормальных пределов производится вторич-
ная формовка (.тренировка-) намотанных секций. Этот про
цесс сводится к тому, что секции включаются на некото-
рое время ПОД рабочее напряжение, через последовательно
включенное сопротив.,ение, оrраничивающее силу тока в на-
чале процесса. Иноrда вторичную формовку производят
не для секций, а для окончательно собранных в корпусах
. конденсаторов. Сухие конденсаторы собирают в металли-
ческих (обычно алюминиевых, реже жестяных) И.llИ в Kap
Тонных корпусах. Последние пропитывают воском. Me
таллический корпус иноrда применяется Toro же типа, как
в случае мокрых конденсаторов (фиr. 122), но чаще имеет
вид стаканчика. закрытоrо сверху изоляционной крышкой
,(эбонит, rетинакс) с выводным контактом или выводным
проводником (вывод плюс; корпус минус); сухие KOHдeH
. саторы относительно IJеБО.1ЬШОЙ емкости (1...8 ....F при ра-
.
о,.
· Пролускастсп rазо05,)азный NН з до по.lучеНJА знаЧСRllА рН==5.4...55.
у rOJOBOrO э.r.еКJро.lII.rа.
170
Э.Jе"тРОАll",ические конденса",оры
бочем напряжении 200...450 V; 10...25 p-F при 25...50 V) из-
rотовляют также в картонных или металлических трубках
для висячеrо монтажа.
Удельный объем высоковольтных сухих конденсаторов-
с rладким анодом в 10...15 раз меньше, чем у обычных
бумажных конденсаторов. Низковольтные сухие KOHдeHca
торЫ имеют весьма малые значения удельных объемов при
больших номинальных емкостях: конденсатор 2000 р-Р 12 V
с rладким анодом имеет удельный объем менее 0,2 cm 8 jp-F.
Травление фольrи, а тем более переход на алюминизиро
ванную ткань дает еше меньшие значения удельноrо об
ма.
Сухие электролитические конденсаторы часто изrотов
ляют в виде блоков, представляющих собой набор из He
скольких секций одинаковой или различной емкости, иноrда
с раЗJIИЧНЫМ рабочим напряжением, помешенных в общий
корпус.
Обычно для уменьшения rабарита блок изrотовляют
с общим катодом, общей прокладкой и несколькими ано-
дами, в соответствии с номинальными емкостями секций
блока. Рецептуру электролита берут в соответствии с наи
большим рабочим напряжением секциЙ AaHHoro блока.
При резком различии рабочеrо напряжения у разных ceK
ций удобнее выделить высоковольтные секции !! uтдель
ную систему, с отдеЛЬНЫ:\1 общим катодом и отдельной
прокладкой. Эту.систему отделяют от системы низковольтных
секциЙ барьером IIЗ лакоткани или лакобумаrи. Замена
отдельных конденсаторов блоком дает большой ВЫllrрыш
в объеме, но ухудшает условия теплоотдачи; ПОЭТО:'>IУ до-
пустимые наrрузки для секций блока меtlьше, чем для OT
дельных конденсаторов.
Сухие конденсаторы можно монтировать в любом по-
ложении.
59. Электрические свойства электролитических
конденсаторов
Емкость электролитическоrо конденсатора трудно по
лучить очень близкой к зl:lданному номиналу, особенно в
случае применения траВ.1еных анодов. Обычный допуск по t'bl
кuсти составляет: oT
20...500/0 до +50...751)/0' Резкие из-
менения емкости вызываются изменениями те:o.iпературы
и частоты. В.1ИЯllие обоих этих факторов на емкость I<ОН--
денсатора в значительной степени обусловлено большим,
последовательно включенным сопротивлением электролита
в данном типе конденсатора.
Уrол потерь конденсатора также в значительной сте-
пени обусловлен этим сопротивлением; поэтому о степени
зависимости емкости электролитическоrо конденсатора от
\
\
ЭЛl'К mpU'leCKUe сеоистеа электролuти'lесКlI.X "онденсаторое 17.
температуры и частоты обычно можно судить по величине
tgo; чем выше tg o , тем более резкими будут изменения eM
кости.
Резкое уменьшение емкости 9лектролитических KOHдeHca
торов происходит при отрицательных температурах (фиr. 128).
Мокрые коиденсаторы резко снижают емкость уже
при оос; сухие- rлицериновые конденсаторы дают резкое
снижение емкости при
15 ...250 с; наивысшей
морозостойкостью обла-
дают эт"ленrликолевые
KOH!teHcaTopbl. Степень
100
снижения емкости с TeM
пературой зависит не
80
только от типа раствори
1 60
теля в рабочем электро
'ч
ЛИТе, но и от ряда друrих t
факторов, в частности-
от режима варки электро
лита, определяющеrо ос-
таточное содержание BO
ды в электролите и удель
ное сопротивление по
следнеrо.
Этим объясняется различие в ХQде кривых С и D(фиr. 128),
хотя обе кривые получены при одном и том же раствори-
теле: этиленr ликоле. Улучшение характера зависимости
c
j(t) при низких температурах путем увеличения coдep
жания остаточной воды в электролите сопровождается
ухудшением зависимости i ym == j(t) в области повышенных
температур; таким образом расширение нижнеrо предела
рабочей температуры (определяемоrо резким снижением
емкости) сопровождается снижением BepXllero предела pa
бочей температуры (определяемо."о ростом тока утеЧКfi).
Для американских сухих этиленr ликолевых конденсаторов
обычный рабочий интервал температур: от
зо до +60" с;
снижение НИЖllеrо предела до
60:>C делает работу кон-
денсатора при +60 Q Снеустойчивой; КОИАенсаторы с верх-
ним пределом температуры +80:> С при температуре
20" С
уже снижают емкость на 50% (192). Морозостойкость су-
хих конденсаторов может быть улучшена добавлением к эле
ктролиту HeKoToporo количества одноаТОМllоrо спирта, Ha
при мер с 2 н:>он (193).
У.lучшение морозостойкости может быть также достиr-
IIУТО при замене бумажной прокладки марлей или тканью
типа перкаль.
Кривые С
j(t) на фиr. 128 получены для высоковольт
ных конденсаторов при технической частоте; повышени.е
С/с.
'z
120
о I
1
,
...
..
...-:;:;"/
/ ./ / I I
1
О /С JW А
11 111 f I I
1 r I , I
+0
-60
"o
91] О 20 +0 60 't
Фиr. 128. Зависимость eMKOCTlt 9J1eKTpo
JlИТИ'lеСКlIХ КОllдеНСdТОров от 1емпера
туры:
А
1I0КР"'n КОllAеИС8ТОР; В
сух.,n rJlИIIt'риио-
В"'n KUlueHc3Top: С и D
сухие :ОТИJlеllrJlИКОJlе-
Вые КОl\AеИС8ТОРЫ
-172
Электролити'lеrкие "онденсаторы
частоты дает более резкое СНllжеНllе емкости при низких
температурах. НИЗКОВОЛЬТllые конденсаторы, нзrотовляемые
с применением электролита с меньшим удельным сопро-
тивлением, дают более блаrОПРIIЯТНЫЙ ход кривой С j( t)
при низких температурах, чем высоковольтные.
Повышение частоты вызывает снижение емкости элек-
тролитических конденсаторов (фиr. 129). Мокрые конден-
С/С,
100'50
90
80
10
60
SO
+0
3020 50 100 200 6001000 .I0005fJ(.l) ШОООН%
Ч{l.
тота
Фиr. 1
9. Завнсимость емкости ЭJlектро-
JштичеСКИJ: конденсаторов от частоты
(Курсей н РэА): АВ
сухие конденсато-
ры 8 ,..Р, 500..:525 V; CD
MOKpbIe КОlUен-
саТОрЫ 8 ,..Р, 460...475 V
""'--
А
,,- ,
........... .......
'. ......... .....t!.
'.
'- '-. с
1", .......,
t'-.
-саторы сильнее уменьшают емкость с частотой, чем сухие,
в соответствии с их большим последовательным сопротив-
лением (расстояние между анодом и стенкой корпуса
ка-
тода в мокром конценсаторе больше толщины прокладки,
разделяющей анод и ка10Д в сухом конденсаторе).
Колебания температуры и частоты вызывают только об-
ратимые изменения емкости. Вместе с тем с течением вре-
мени наблюдается постепениое необратимое изменение eM
кости электролитических конденсаторов (фиr. 130), обус-
ловленное процессом их стареиия, приводящим в конце
концов к неrодности конденсатора.
Сопротивлеиие изоляции электролитических конденсато-
ров принято характеризовать значением тока утечкн, рас-
считаиным на единицу емкости: i ym в p.A!p.F.
Ток утечкн электролитических конденсаторов резко повы-
шеи по сравнению с обычным н типами конденсаторов
.С твеРАЫМ диэлектриком, что обусловлено особенностями
ОКСИД80rо слоя.
LLли подсчета" макснмальноrо допускаемоrо зиачения
тока утечкн ЭАектролитических конденсаторов, измеренноrо
при рабочем напряжении и ра6 через 5 минут после вклю
э 'rKmpU'leCкиe ClJoиrmlla электf/оли",,,.еских конденсаторое 173
чения
MYJlY:
напряжения на конденсатор, применяют фор
i YIII == k и ра 6.,
(70)
r де i ym
в
j:; и Ра6
В V; коэфициевт k прннимаlOТ рав-
Hы.. для мокрых конденсаторов 0,3
и для сухих
V. ,..р
,.,А
O,2 v
P
.
- . !J
Фактическое значение тока утечки доброкачественных
конденсаторов при комнатной температуре в 3...5 раз-
ниже, чем подсчитанное по формуле (70).
'ю
I 8
6
1Ib
4-
::S> 2
О
о) 2
<:1 L.
'» 1\0 т
<:1
:t 6
:t
8
> 10
12
1"
16
t 18
200
тА
1.+
1,2
1,0
/- ::s 0.8
'» 0.6
O,+
0.2
I 2 3 4- S 6 7 8 9 10Т t
+o
BpelllR, тbIC/lYU Уас06
Фиr. 130. Изменение емкости 9J1ектро-
итичес.их конденсаторов npR длитель-
RОЙ работе:
Супе 1I0000eHcaTopы: 1. 2
КурсеА и Р,А;
3
Шно",ь; 4
СО....р; S
при + 4О 0 С М.к Н_Ат
ДII
И. МокрЫе КOIIAеис.торы: 6
Ky r eA и Р,А;
7
М_к НаАт Дмн; 8
СОJl_Р. Сухо КОНАенса-
тор при + 8Б О С: 9
ННКОJl.ев. 11 ЦкКИН
1
5
:::
- ..... 6
"" :--..;,- S:- .... -
-
...... ."1 1
\'о ..JJ
"' ,+
..... "- "-
z '\
':r
tJ I
I
//Раб
J
R I
--- :А
880 +20 +60
O S+lJ
....... HanpтNtJНld У
Фиr. 131. 3авнсимость тока
утечки от напряжения (фирм.
Солар): .
A
C)'lIoA IIOНJIeHC.Top;8..ij &00 У;
В
IЮ.,ыll ko"-,е8С8ТОр. 8 ....., 600 V
Увеличение напряжения увелнчивает ток утечки, при-
чем после перехода через значение и ра 6 возрастанне тока
утечки становится весьма резким (фиr. 131); П09ТОМУ при
включенни конденсатора под напряжение больше и ра ..
он t)blCTPO поrибает нз-за переrрева нарастающнм током
утечки. Величина допустимоrо KpaTKoBpeMeHHoro переиапря-
жения для 9лектропнтическоrо конденсатора характернзуетсSl
пнковым напряженнем и"р, Для высоковольтных кондев--
GaTOpOB и",..== и ра6 +(25...50) V; дЛЯ низковольтных КОII
Аенсаторов U
DIt == и Ра6 + (3...1 О) У.
174
ЭАектролитU'tеские конденсаторы
Повышение температуры вызывает возрастание тока
утечки (фиr. 132), что лимитирует верхний предел рабочей
температуры электролитическоrо конденсатора (обычно
+ 600 С; для специальных типов +ВООС).
в момент включения конденсатора под напряжение про-
ИСХОДИТ резкий бросок снлы тока, особенно заметный
у мокрых конденсаторов; затем ток утечки быстро спадает.
При длительном бездействии конденсатора пронсходит
..расформовка", т. е. возрастание начальноrо тока утечкн.
Через некоторое время после включения . расформован
Horo" конденсатора под рабочее напряжение обычно до-
стиrаются начальные значения тока утечки (фиr. 133).
Уrол потерь электролнтических конденсаторов резко по-
вышен по сравнению с друrнми тнпами кондеllсаторов; изrо-
товлявшиеся ранее 9лектролитическне конденсаторы часто
имели yroп потерь выше 450 (tgQ > 1,0). Современные конденса-
торы имеют уменьшенный уrол потерь, приближающийся,
в пределе, к плохим образцам бумажных конденсаторов
te-o::=: 0,01...0.02. Обычно потери в электролитическом кон-
денсаторе характеризуют величиной коэфициента мощностн:
.cOS:p [для пересчета к величине tg8 служит формула (42),
15].
Средине значения К09фициента мощности для сухих BЫ
СОКОВОЛЬТНЫХ конденсаТОР08 c.os ср==О, 10...0,15; дЛЯ СУХИХ
низковольтных кондеисаторов cos ер::=: 0,20...0,25; для мокрых
конденсаторов cos ер ::=: 0.20...0,30.
Пониженне температуры увелнчивает сопротивление
электролита и вызывает рост уrла потерь конденсаторов;
при повышении температуры выше определенноrо предела
уrол потерь также может несколько возрасти, на этuт раз
за счет увеличения тока утечки (фиr. 134). Поскольку по-
тери при обычной температуре определяются в основном
последовательным сопротивлением электролита, повышение
частоты дает возрастание уrла потерь в качественном со-
ответствии с формулой (37). В широком ннтервале частот
зависимость уrла потерь от частоты имеет сложный харак-
тер (фиr. 135), который можно объяснить нсходя нз услож-
ненной эквивалентной схемы электропитическоrо конденса-
тора (
54).
Обычные полярные электролнтические конденсаторы
применяют чаще Bcero при выпрямленном рабочем напря-
жении; в этом случае величина cos ер определяет в значитель-
ной степени допустимое значение переменной составляющей
-выпрямленноrо напряжения, которое можно безопасно при-
клады"ать к конденсатору, не вызывая чрезмерноrо пере-
rpeBa. Для высоковольтных конденсаторов с rЛ8ДкоА фоль-
той допускают величину переменной составляющей, paB
lIую 10% ОТ,и Ра6 при том условии, чтобы U D06 + U -шаJ: < U ""'"
Электри'lеские свойства электролити'lеских конденсаторов. 175
еде и
амплит у да переменноR составляющей. При
...m8x
уменьшении удельноrо объема конденсатора за счет при-
10
.,
3
Z
1 17
:s
"!
3
и,2
0.1
0."0
Z
t
-а"::20
10-0 102030 +0 50 60 ?080.С
Температура
Фиr. 132. Зависимость тока утечки КОН-
денсаторов 8,..F. 500 V от температуры
(фирма СОJlар):
A
eyxoA 1I01U.еие8ТОР: B
MOllpblA 1I0lU.еИС8ТОР
..."
---"
/'
/8
7А
7
-'"
1
тА
1,0
0.8
0.6
0.'
0.2
о
т
В ".10 v
\.
l'-..
1 2 3 " -:
6pt1A1R.IIUНJjтlN
Фнr. 133. Завнсимость
тока утечкн cyxoro "OH
денсатора 10 "р. 450 V от
времени (Рен не):
А -- е8сженsroТОllJlсииыl IIОИ-
.сие8ТОР; B-
101 _е IlОИ.lеие8-
10р ПОСАС беlJlеllСТВИ8 в т.-
чевие 160-.8e08
tO
F/cт2
04 90
80
70
;w 60
" 50
lIt 40
30
011
t 20
10
Q
tg()
011
1.0
'
to.l
о.о1т 10
.
O,
0.3
0.2
0.1
"' ,
,
\
1'\
...... 18
\ ... ...
А
l!.20 О 20 +0 60 воОс.
Тt:Nперат!lра
Фиr. 134. Зависимость yrJla по.
терь (козфиuиеита мощиости)
ЗJlектрОJlитическltх конденса-
торов 8,..р, 500 V от темпера-
туры (фирма Солар)"
A
eyltoll 1I01U.еие8ТОР; В
МОllрыIlIlОИ-
.ене8ТОР
f!'.
........
.........
....... "
r-------a ...... "
"' "
"
"
А "- .
.
I
'8 r----.... I
/' I I
I
7
:/" .......
72 ,,3 7" 15 '" Ш." 10
f) 10 Ш /0
8
Фнr. 135. Зависимость удеJlьноА емкости
11 yrJla потерь ЗJlеКТРОJlитичеСКllХ КОНдеи-
саторов от частоты (Вахеихузеи):
А
r.ll8А1<иll 8НО.: формовочиое И8пражсиис 600 V;
В
тр8l1J1еиыll 8ИОJl; формовочнос И8Пpllжеиие 500 \"
С
r.ll"'J(иА 8НО.: формовочиое И8пражеИ8С 50 V
менения травлеиой фольrи условия отвода тепла yxyд
.
шаются вследствие сокращения поверхности охлаждения;
176
Электролити'tрские K()Hill!HCamr'p!Jl
поэтому для этих конденсаторов при том же значении coscp
допустимое значение пёременной составляющей U. фф сни-
жают обычно до 50/0 U РDб ' Дальнейшее снижение удельноrо
объема при использовании алюминизированной тканн требует
дальнейшеrо снижения переменной составляющей.
Для определения размеров конденсатора, обеспечнваю-
щих отсутствие недопустнмоrо переrрева при заданной
наrрузке или для установления допустимой наrрузки для KOH
денсатора с заД8ННЫМИ размерами, Л. Н. Закrеймом пред-
ложен метод тепловоrо расчета [194].
В мокрых конденсаторах за счет конвекции электролита
условия отвода тепла лучше, ч
м в сухих; поэтому для
мокрых конденсаторов можно допускать большее значение
U. ФФ . В данном случае, при алюминневых корпусах, ве..
личнну U,фф надо оrраничивать во избежание сильноrо
сниження емкости за счет заформовки катода (CT
HOK KOp
пуса). Если возможность заформовки устранена (ХРОМИРО-
ванием алюминиевоrо корпуса или применением медных
корпусов), то допускаемая переменная составляющая orpa-
ничивается только допустнмым HarpeBoM.
Преимуществом мокрых конденсаторов перед сухими,
кроме большой допустимой величины переменной COCTaB
ляющей и большоrо толчка тока при включении, полезноrо
ДЛЯ cr лаживания перенапряжения, является их способностlo
восстанавливаться после пробоя при случаАном перенапря
жении, KorAa напряжение снова снизится до величины
и р а6' Восстановление объясняется быстрой эаформовкой
пробитоrо места. В случае сухих конденсаторов, в большнн-
стве случаев, при резком повышении напряжения происхо-
дит окончательный пробой и устанавливается прочное co
едииение анода с катодом. Это объясняется интенсивным
rазообразованием в момент пробоя, приводящнм к прорыву
волоки.стой прокладки и установлению непосредствениоrо
контакта между аиодом и катодом. Увеличение толщииы
и прочиости прокладки поэтому может .дать повышение
пробивноrо напряжения cyxoro конденсатора.
Вместе с те.. сухие конденсаторы по конструкции проще
мокрых, имеют улучшенные значения тока утечки и cos,
R удобиее в монтаже.
Поэтому сухие коиденсаторw в современной технике
.рименяют значительно шире, чем мокрые.
Для электролнтических кондеисаторов как MOKporo,TaK
R cyxoro типа наблюдается постепенное систематическое
уху дшение электрических характернстик с течением вре-
мени; 9ТО явление называют процессом старения электро-
литических КОНАеисаторов; оно определяет собой оrрани-
'IeaвOCTb срока службы конденсатора.
ЭАе"трu't
с"uе сеойстеа !me'f.mpo!-u mU'lесltux "онденсаторое
177
Первые образцы электролитических конденсаторов как
иностранноrо изrотовления, так и отечественные при OCBoe
иии производства этих конденсаторов в СССР [184] имели
весьма оrраничеиный срок службы, особенно при повы-
шенной рабочей температуре, иноrда не преВВlшавший не..
скольких десятков часоВ. Основной причиной rибели KOH
денсаторов в 9ТОТ ранНИЙ период нх изrотовления являлось
резкое возрастание тока утечки, обусловленное коррозией
анодов. Резкое улучшение чистоты всех исходных MaTepH
алов н повышение культуры пронзводства позволило YCTpa
иить коррозию и Зllачи
1'ельно увеличить срок
службы конденсатора. Те-
перь срок службы orpa
иичивается снижением
емкости и возрастанием
yr ла потерь KOHдeHcaTO
ра с течением времени
(фиr. 130 и 136).
Снижение емкости и
возрастание уrла потерь
сухих кондеисаторовс те-
чением времени объяс-
няется постепенным BЫ
сыханием рабочеrо элек-
тролита, т. е. потерей
воды, содержащейся в
нем наравне сневодными
растворителями.
Потеря воды обусловлена ее испарением и расходом
на восстановление оксидной пленки. Потеря воды увеличи
вает р электролита, что и служит причиной увеличении
coscp и снижения емкости.
Особенно интенсивно этот процесс идет при повышен-
ной температуре для Iюнденсаторов в картонных корпусах.
Поэтому rерметизация повышает срок службы KOHдeHca
тора. Она полезна и для защиты от поrлощения влаrи
извне, которое может приводить к IIскрообразованию у краев.
Последнее может быть обусловлено местным сниже
нием р электролита при поrлощении влаrи в торцевой части
конденсатора, что может привести к снижению и о в дaH
НОМ У частке до веЛИЧИIIЫ ниже U (J
ра .
Иноrда в начале процесса старения сухих конденсато-
ров наблюдается увеличение емкости (фиr. 130). Ero можно
объяснить постепенным исчезновением воздушных мешков
между анодом и прокладкой, ПОЯВИВtlJИХСЯ вследствие не-
достаточной тщательности пропитки конденсатора электро-
литом.
12 Реве S'8I
.
%
600
!:
600
t+oo
ЗОО
200
j
100
:))
to
1
1
15
, +
'7
,
,1 ,., iJ
9 v' ,., ... ...... .....
""-
,..... 7
. .
I 8
I
,
1 2 3 .. 5 6 7 8 9 10"'
..... 8ре",а. т6ICR"U "асоВ
Фиr. 136. Изменен не уrЛ8 потерь (ко'фн-
цнента мощно
тн) в процессе старення
злектролнтических конденсаторов (обо-
начення крнвыж см. на фиr. 130)
178
Электролuтu'tеские Ko"deHcamopbl
в мокрых конденсаторах снижение емкости и возра-
стание потерь происходит за счет отложения на поверхно-
сти анода коллоидных алюминиевых солей, создающих дo
бавочное последовательно включенное сопротивление. Этот
процесс идет далеко "Не так интенсивно, как старение сухих
конденсаторов. Резкое снижение емкости мокрых конден-
'саторов имеет место TorAa, KorAa за счет испарения ypo
вень электролита снизится настолько, что будет обнажена
часть анодной поверхности.
Ток утечки при длительной работе вполне доброкаче-
CTBeHHoro конденсатора сначала медленно сн
жается
на протяжении нескольких месяцев, а затем сохраняет yc
тановившееся значение.
ДЛя современных ЭJlектролитических конденсаторов при
непрерывной работе срок службы составляет не меиее
5000...10000 часов.
В конце этоrо срока конденсатор еще может работать,
хотя ero cos ер заметно повышен. а, емкость снижена по
сравнению с исходными значениями.
1
60. ЭлеКТРОЛИТИllеские конденсаторы переменноrо тока
Блаrодаря униполярной проводимости оксидноrо слоя
обычный электролитический конденсатор обладает поляр-
иостью.
Заменив катод в сухом конденсаторе вторым анодом, т. е.
оксидированной фольrой, получаем ..неполярный. электро-
литический конденсатор. который можно безопасно включить
в цепь постоянноrо тока, не соблюдая полярности. Неполяр
ный конденсатор представляет собой систему из двух анодов,
разделенную электролитом. Емкость двух оксидных слоев
в таком конденсаторе соединена последовательно, а по
этому удельная емкость снижена. При равной емкости объем
неполярноrо конденсатора в два раза больше, чем у обыч-
иоrо полярноrо, TorAa как при осуще"ствлении неполяр
ности простым встречным 8ключеиием двух полярных кон-
денсаторов при той же емкости объем был бы в 4 раза
больше. При изrотовлении неполярных конденсаторов каж
дый ёlHOД рассчитывают иа ПОJlное рабочее напряжение,
так как при любом включении один из анодов находится
при полном напря жении, поскольку сопротивление BToporo
анода в это время резко снижено. Собранный KOH.:teHcaTop
должен про ходить вторичную формовку дважды, в двух
противоположных направлениях, чтобы обеспечить зафор
МОВКУ обоих анодов (199
2OO].
В остальном изrотовление неполярных конденсаторов по-
добно изrотовлению обычных полярных сухих конденсаторов.
З.llектРОАити'lеские конденсаторы пepeAleHHOZO тока 179
Если включить иеполярный конденсатор в цепь чистоrо
переменноrо тока напряжением и, то величины напряже-
иий на каждом из анодов и 1 и и 2 И значения энерrии, за
пасаемой в каждом из оксидных слоев W 1 и 'V., В различ-
ные моменты времени за один период изменения тока бу-
&;;
l
r
l
иQHofJ f{
"
:J.!1
ltтролит ::;;' --? =
U
2
и QHo8 fm)////L
J; 1
J
+
и т
и т
20
и т
""2 I . I
lJ. m
...
.. ...I
..!
L
I I I I I I I I
O ?",y"c14T
"h
2r
Фиr. 137. Схема иепо.ярноrо КОНАеисатора и нзменение
наПРЯ)l(еиия иа ero анодах при включении в цепь перемеи-
Horo тока
дут иметь значения, приведеНlJые в табл. 16. rрафиче-
ское изображение изменения напряжений и, и 1 и и. во вре..
мени приведено на фиr. 137 [199].
ТаБАllЦа 16
Распредепеиие иапряжеИИ8 и эиерrии между аиодами иеПО"lIриоrо
ковдеИС8тора, включеииоrо в цепь перемениоrо тока
Время в долях Напряжеиие ЭнерrИ8
I I I I W 1 + W.
пеРИОАа и иа иа W a W 2
I си' CU'l cи
и./2 АС .
О О +и. /2 I
8 8 4
си 2 си'
+и. о АС О .
Т/4 +и. 2 2
си 2 cи
cи
+и./2
и. /2 АС
1/2 О
8 8 4
CU'l Cи'l
о
и. о . .
ЗТ/4
иAC 2 2
си 2 си' CU'l
+ U АС /2
и. /2 . . .
т о
8 8 4
. Большая величина уrла потерь электролитических кои-
денсаторов не позволяет длительно использовать неполяр-
ный конденсатор в цепи переменноrо тока, при сколько
нибудь значительном напряжении. Поэтому иностраннан
промышленность освоила в массовом масштабе 9лектроли-
тический конденсатор переменноrо тока, рассчитанный лишь
180
Эле"тРО.llити'lес"ие конденсаторы
на кратковременное включение в цепь переменноrо тока,
с ПОСJlедующим периодом отдыха, достаточным для сниже-
ния температуры конденсатора до нормальноrо значения.
Такие конденсаторы нашли себе применение для пуска oд
нофазных электродвиrателей, требующих для создания до--
статочноrо пусковоrо момента KpaTKoBpeMeHHoro включе
ния большой емкости 80 вспомоrательную фазу. После Toro
как электродвиrатель набирает нужное число оборотов
в минуту, эта емкость автоматически отключается центро-
бежиым выключателем. Такие электролитические конден-
саторы переменноrо тока называют поэтому "пусковыми.
или .стартерными". Американские фирмы изrотовляют кон-
денсаторы этоrо типа емкостью от 20 до J50 fLF на рабочее
напряжение 110 и 220 V.",,,, при частоте 60 Hz [197
198).
Удельный объем коиденсаторов при максимальиой HO
минальной емкости составляет: при рабочем напряжении
110 V 3,5. ..4 cm 8 /fLF, при 220 V 7,5...9cm 8 ffLF. У спеш-
ные опыты по изrотовлению стартерных электролитических
конденсаторов переменноrо тока проведевы в СССР [200].
При изrотовлении этих кондеисаторов первичная фор-
мовка аиодов ведется так же, как и для обычных су-
хих кондеисаторов, причем формовочное напряжение должно
быть не ниже амплнтудиоrо значения рабочеrо напряжения:
и", :> v2 и рD6 .",,,, .
в общей сумме потерь решающую роль иrрают потери
в электролите. Поэтому надо максимальио снижать удель-
ное СОПРОТИВJlение электролита, уменьшая ero вязкость.
Снижение вязкости нужно также для облеrчения пропитки .
секций, которые имеют больший объем, чем секции обыч-
ных коиденсаторов. Большое значение имеет также пра-
вильный выбор волокнистой прокладки. Американцы приме-
няют для этой цели специальную бумаrу с повышенной
абсорбционной способиостью ТОJlЩИНОЙ 0,10...0,15 mт.
Современные стартерные электролитические конденса-
торы имеют при технической частоте tg8 .... 0,03...0,05;
фирма Солар rарантирует для своих конденсаторов cosep<
<7%' Зависимость уrла потерь и емкости этих конденсато-
ров от температуры имеет характер, обычный для сухих
зтиленrликолевых конденсаторов. Температурный коэфи-
циент емкости для пределов от
40 до +600 С составляет
а,==0.23°/ о ва 1 0 С (197).
ЗависимостЬ емкости и cos, от напряжения приведена
на фиr. 138.
Зависимость потерь в конденсаторе Р А от напряжения
U может быть выражена формулой [197]:
PA==kUf,$, (71)
Эмктролuти'lеские конденсаторы пере.меННО20 тока 181
rAe коефициент k зависит от емкости, со. ер и температуры
конденсатора.
Фирма Солар указывает, что стартерные конденсаторы
рассчнтаны на 20 включеиий в час, с продолжительмостью
каждоrо включения не более С Cos
3 секунд при частоте 50...60 Hz pF . 60Нz У,.
и температуре 550 С. При 0.10
длительном включении в цепь 180
переменноrо тока эти кондеи
0.08
са торы переrреваются и бы
160 0.06
стро выходят ИЗ строя.
Принципиально возможно 140 0.0-+
изrотовить электролитиче
ские конденсаторы, рассчитан- 120 0.02
ные и на длительиую работу /00 0\
В цепи переменноrо тока. - 50 10 gO 110 130 150 V
Исследовательская работа Напряжение
в этом направлении давно Фнr. 138. 3авнсимость емкости и
веJl.етси иностранными фирма
уrла потерь (КО!lфицнент мощности
ми. В СССР в лабо р аторных стартериоrо конденсатора 20 I1F
О б 110 V от напряжеННА (Мак Найт Дилн)
уел виях уже ыли получены
удачные образцы таких конденсаторов [201]. Можно ожи-
дать, что в будущем электролитические конденсаторы пере-
MeHHoro тока будут пущены в производство.
При ложе ни е
rOCT
I
. КОНДЕНСАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
НО".АnЬНАЯ ШКАnА Е_КОСТЕЙ. срок введения I/XI-44 r.
В зависнмости от класса точностн номинальная емкость КОНденса-
торов должна соотвеТСТ80вать одному нз значеннй табл. 1 н 2.
ТаБЛlща 1
Номинальные значення емкостн электрических конденсаторов
от 10 до 9100 ...,..р
Классы ТО'lности
:f: 50/0
:!: 100;0
:f: 200/0
10 100 1000 1() 100 1000 10 100 1000
11 110 1100
12 120 1200 12 120 1200
. 13 130 1300
15 150 1500 15 150 1500 15 150 1500
16 160 1600
18 180 1800 18 180 1800
20 200 2000
22 220 2200 22 220 2200 22 220 2200
24 240 2400
21 270 2700 27 270 2700
зо 300 3000
33 330 3300 33 330 3300 33 330 3300
36 3fIO 2БОО
J9 390 3900 39 390 3900
43 430 4300
41 470 4700 47 470 4700 47 470 4700
51 510 5100
56 560 5600 56 560 5600
62 620 6200
б8 б8О 6800 68 б8О 6800 68 б8О 6800
75 150 7500
82 820 8200 82 820 8200
91 glO 9100
Приложение
183
Таблица 2
Но.инальные значения емкости электрических конденсаторов
от 0.01 до 2000 j1F для классо, точности
5;
10;
2(1J/o и более
",OI 1 100 0,1 10 1000
0,012. 1,2. 120- 0,12 · 12 · 1200.
0,015 1,5 150 0,15 15 1500
0.018- 1,8. 180. 0.18 - 18 · 1800.
0,02 2 200 11.20 20 2000
0,025" 2.5. 250. 0,25 · 25 ·
0,03 3 300 0.3 30
0,04 " 4 - 400* 0.4 - 40-
0,05 5 500 0,5 50
0,06. · 6 · 600. 0,6 - 60 ·
0,07 7 700 0,7 70
0,08 - 8 · 800* 0,8 - 80 ·
n р н м е ч а н и е. ДJlI конденсаторов с малым классом точно,:ти (
2f1J/o
и бenьwе) НОМНllальные значеННII емкостн, отмеченные
знаком ., по возможности не прнмеНIТЬ.
ЛИТЕРАТУРА
А. Общие С80Аства и испытания конденсаторов
1. Р. С о u r s е у, "Electrlcal Condenser5.. London, 1927
2. О. S t r а I m е r, .Der Konden5ator In der Fernmeldetechnlk
Lelpzlg, 19з9
3. Р. В а u е r, .Der Kondensator In der Slark5tromtechnik., tserlln, 1934
4. В. Т. Ре н и е, . К08деисаторы постояниой е"кости., Справочиик-ката..оr,
KrCK, 1936.
5. М. М. М и Jt а 11.. о в, .Электроматериаловеде8ие.. rэи, 1940
6. К. А. К ру r, .Основы 9лектротеJtники.
7. А. К. r о д з е в с к и 11, .Раднодеталн., А... Техн. и Про..., 1943.
н! 1, стр. 2
1O
8. В. Т. Р е н и е, .Конденсаторы для боеприпасов., Оборонrиз, 1944
8а. Б. М. В У л, Вещества со сверхвысокой ДН9лектрической постоян-
ной, Эл-во, 19-16, Nt 3, стр. 12
9. В. Т. Р е и и е. .К вопросу об испытаини бу..ажных конденсаторов
на пробой., Вести. Эл. Про...' 1937, Nt 6, стр. 42
10. R. М а d d I 5 О п, .Absorption In electrlc condenser5. Frankl. In5t. J.,
1932, уоl. 214. ... 3, р, 327
11. L. L I n d е r, J. S с h n I е d е r m а n п, . Elnnuss der Elgenlndukllvltat уоn
Wlckelkonden5atoreo aullbrem Scbeinwlder5tand., Е. Т. z., 1939, Bd. 60,
Н. 29, S. 793
12. Л. А. Ф о .. е и к О. .Индуктивность конденсаторов., ИЭСТ, 1940, Nt 8,
ар. 47
5З
13. L. 1. i n d е r, J. S с h n 1 е d е r m а n п, .Оа! Verhalten уоп Paplerwickel-
1(0nden5atoren Ьеl hoh
ren Frequenzen. , Z. lilr Fernmeldelechn., 1937,
Nt 5, S. 73
14. D. S 1 n с 1 а I r, . Тhe behaviour 01 type 50') condenser5 at hlgh frequen-,
cle5. Оеп. Hadlo. EJtperlmenter, 1938, уоl. ХН, '" 11, р. 4
8
15. П. r о р о А е Ц к и 11, . Компеисацня cABHra фаз при несниусоиА3Л.НО..
напрнженин., Эл-во, 1937, Nt 22, стр- 27
16. Т. W а I с h е r, .Dle Methoden der Kapaz1tltsmessung., EI. und Masch.
Bau, 1934; Bd. 52, Н 31, S. 360.
17. W. S с h w е r d tf е g е r, . Kapazitllt5me55ung Method
n und lhre Anwen-
dung zum Bau уоп Betrleb5kapazillll5messgeraten. Feinmech, uud Priz.,
193!S, 8d. 46, S 61.
18. W. G е I g е r, .Ueber dle Verwendung de5 C-tg 8 Schrelber., Arch, (Ш Еl.
1937. Bd. 31 Nt 2, S. 115.
19. Electronlc5, 1941, augu5t, р. 59; Erlе Re5lstor Corp; А. Т. М., 1941. М 116
20. В. Т. Р е и н е и Л. А. М о з о к и И, .Установка ДЛII автоматической
записи иэ..енеиня сопротивлеИИII изоляции", Инф. Бюлл НКС, 1940.
Nt 9, стр. 34.
21. К а r 01 u 5 s, R е u 55, PhY5. Zeltschrlft, 1921. S. 362
22. У. К ul е Ь а kl п; Е, Т. Z., 1925, Nt 25, S. 3ё2
22а. К. Б. К а р а н Д е е в, . Измеритель е"кости с вепосреАствеНВЫIII
отсчето...' Электричество, 1932,16:6
23. В. Hague, "Alternatlng current 8rldge Methods., London, 1930
24. А. И. Н е с т е р е и к о, .Аппарат для измерения е"костн и ДИ9.1ектрн-
чеСКИJt потерь., Вестн. Эл. пр.. 1940, Nt 8, стр.58
25. D. Bercovllz, .Das Weston Mikrolaradll1eter., Е. Т. Z., 1925, РеЬ-
ruar 26. S. 312
Литература
185
26. .Hartmann und Braun KapaZllat5me5ser-, А. Т. М., 1932, АрсН, У. З532
27. В. О. А р у т ю и о 8, . Новый 9лектро..аrинтиыА лоrометр и ero при-
меиеиие в качестве микрофараJl,о..етра., ИЭСТ, 1937, JI6 2, стр. 40
28. М. М. М и х а 11 л о в, В. Т. Р е и н е и др., . ИспытаllИЯ 9лектроизоли-
рующих материалов., ОНТИ. 1936
'29. В. Т. Р е н и е, .Руководство по лаБОDаторны" занятиям в лабораТОРИ8
9лектронзопирующих материалов., И3J1,. ЛИИ, 1938
.30. S. L е о п а r d, .Measuring 01 mlnute cbanges 01 capaCltance.; Eleclronlcs,
1938, vol. 11, М 3, р. 18
.31. L. R о h d е, .Oeriite zur Messun
der Temperaturabhllnglgkelt von НосЬ-
Irequenz-Kondensatoren., А. Т. м., 1938, М 82, Z 136, S. 49
50
.32. Е. Н о r 5 t, .Ober Zellkon'tanten von Kondensatoren., ЛrсЬ. 1. EI., 1937,
Bd. XXXI, М 4, S. 273
зз. Р. S с h I 1 е r, .Ober das dlelektrl5che Verhalten von Nlederspannungs-
Kondensaloren., Arch. 1. Еl., 1930, Bd. ХХIII, М 3, S. 351
.34. L. Т а u z 1 п, .L'amelioral1on du facteur de pulsslnce plr les condensa-
teurs stallques", Rev. d'el. et de mech., 1929, М 7, р. УII
8
35. L L 1 n d е r, . РrШuпg und Betrlebsslcherhelt von Kondensatoren., VerOff.
aus dem ОеЬ. der Nachrlcht.-Techn., 1936, 6, 2 Folge .
.36. В. Т. Р е н и е, . К вопросу о предуrадываиин 9Лектрической ПРОЧИОСТII
пропитаиноlI БУ"2rи., ЖТФ, 1
, т. Хl/I, М 4
, стр. 259
Б. I{оиденсаторы с rазообразным ДИ9леКТрИКОII
37. Е. О 1 е Ь е. а, Z 1 с k n е r, . NorlDal-Lultkопdепsatоrеп., Zellschr. fIir
Inslrumenlenkunde, 1933, Bd. М 1, S. 1
.38. Л. И. С а п е л ь к о в, .Прецизиоииые KouдellcaTopbl., Вести. Эл. Пр.,
1931, М 8, стр. 361
.39. А. S е m m, Arch. 1. El, 19"21, Bd. 9, S. 30
40. J. W h 1 t е h е а d. Т, 15 S h 1 k 1, Tr. Am. 1. Е. Е., 1920, vol, 39, р. 1057
41. В. С h u r с h е r. С. D а n n а t, _ Тhe use 01 alr condensers as hlgh уоl-
tage Standards., J. 1. Е. Е., 1931, Уоl. 69, р. 1019
.42. С. r о и о р о в с к и Й, .Расчет L.C-R переtатчиков., 1930
.43. W. О r 1 ff i t h 5, .Notes оп Ihe laws 01 varlabIe alr Condensers., Ехр.
Wlrele55 and Wlreless Eng.. 1926, vol. 111, М 28, р. 3
.44. L. R о h d е, W. S (1 550 .Aulbau elnes Prazl5lonskondensators., Feln-
mech. und Priiz., 1936, .N! 8, S. 129
.44а. Е. М о u 11 1 n .А varlabIe capaclty cyllndrlcal condenser lor preclslon
mea5urments", The Wlreless Eng.. 1931, уоl. УIII, М 89, р. 84.
45. М. А. Ж и л и и с к и Й. . Технопоrические процессы в ПРОИ3ВОДСТlе
радиоаппаратуры., ОНТИ, 1935
46. W. О r I 1 f 1 t h 5, . Wlde range varlabIe condenser for speclal laws.. Тhe
Wlreless Eng. Ехр. Wlreless, 1934, vol. XI, М 131, р. 45
.47. ТЬе Oeneral Radlo Experlmenter, 1935. vol. IX, М 3; vol. IX, М 5, 1936
vol. Х, М 8; 1937, vol. Хl, Nt 9; vol. ХIII, М 5
6; 1939, уоl. XIV, М 3
48. W. О r 11 1 It h s, . The losses In varlabIe alr condensers., Ехр. Wlreless
& Wireless Eng., 1931, vol. 9, р. 124
49. W. G о 1 k е, Еl. Nachrlchlen Technlk (Е. N. Т.) 1937, М 8, S. 260
.50. Н. Т h о m а s, . The electrlcal stabl1lty 01 condensers., J. 1. Е. Е., 1936,
vol. 79, М 477' 1 ' 297
51. Н. Т h о m а s,. varlabIe alr condenser with ajustabIe compensatlon
lor temperalure., J. 1. Е. Е, 1937, vol. 81, М 488, р. 277
52. Н. Т h о m а s. . The development 01 а 5mall alr condenser compensated
lor rapld changes 01 temperature., J. 1. Е. Е., 1939, vol. 8-1, М 508, р. 49
.53. П. А. Л о с и Ц к и 11 и А. П. Т риф о и о в, .ПОJlуперемениый коидеи-
сатор с В03.11ушным ди9леКтриКо.... BeCТII. Э... Пр., 1944, М 1
2,cтp,17
54. Н. S с h е r 1 n g und R. V 1 е w е g, "Eln Messkondensator l&lr HOcbstspan-
пuпgеп., Z. 1. Techn. Phys., 1928, Bd. 9, S. 442
55. .Pressure capacltors., E1ectronlcs, 1939, vol. 12. М 4. р. 16
-56. М. А. Жил и вс К И А, И. Э. С. Т., 1937, М 5
, стр.9
..
186
Литература
56а. Б. М. r о х б е р r, Н. М. РеП н о в, Журн. Техн. Физ., 19-15, то.. XV
вып. 10, стр. 713
57. .Vacuum
tank condensers,. Communlcatlons, 1938, vol.18, М 8.
р.23.
57а. О. Н. f 1 о У d, _ Vacuum capaCltors., Proceed. IRE, 1944, vol. 32, М 8,
р. 463; Н. Mlchaelson, Eleclronlcs, 19-14, Seplember, р. 124. .
57б. .New Electrical Developments о( 1944., General Electrlc Revlew, 1945.
уоl. 48, М 1, р, 29; f. М. С 1 а r k, М. Е. S с о v 1 11 е, EI. Eng., 1945.
МIl, р. 691; реф. Эл
во, 1946, М 8, стр. 94
.
В. Конденсаторы с неорrаНИ'lеСКИN дизпеКТРИКОN
58. Н. П. Б о ro роди Ц к и А, .Высокочастотные ди
лектрики., Москва. 1938
59. J. М о s с i с k 1, Е. Т. Z, 1004, М 25, S. 527
60. В. Т. Р е и н е и В. Д. А л е к с е е в, .Конденсаторы ДJJA кварцевых,
фильтров.. Электросвязь, 1940, N! 1, стр. 33.
61. В. Т. Р е н и е, . Точные слюдяные КОИllенсаторы стабильной е"кости.
Труды Леи. Индустр. Иист., 1938, М 7, стр. 226
240.
62. П. Ф л о Р е и с к и А, М. М а н т р о в и Д. Б У д н и ц к и А, .Электри-
ческая крепость союзиых слюд,. Вестник Эп. техн., 1931, разд. 111.
М 5
6, crp. 68
.
63. М. М а и т р о в, .0 влияиии пятиистости на ДИ9лектрнческие потери
в слюде.. Вести. Эл. про...' 1935, М 1, стр. 38----41
64. А. В. Толвиис кая иМ. М. Михайлов, .Влияниепятиистости
иа 9лектрические cBollcTBa слюды., ИЭСТ, 1940, М 4
5, стр. 67
65. В. Т. Р е и н е и А. В. М У х л ы и и и, .Высокочастотныlt слюдяной
коидеисатор ..алоrо rабарита., Сборник .Электрическая Изоляци".,
1940, вып. Ш, стр. 86.
66, А. Тhle!Osen, . Receot developments In mlca condensers., Оеп. Radlo,
Exper., 1933, vol. 7, М 8, р. 1
4
67. Н. С u r t 1 5, .Mlca condensers, as slandards of capaclty., Bull. 01 the
Bur. 01. SI., 1910, уоl. 6, М 3, р. 431
(;8. Е. И. М и х а It л о в а, )' стаиовка для наиесеНИА серебра на слюду
вакуу"иым способо.., Инф. Техн, БЮЛJJ. НИИЗ4, 1940, М 1, стр. 62
69. W. G r I 1 I t h 50 . Тhe temperalure Compensallon of condensers,. Wlreles s
Eng., 19(42, уоl. 19, М 222, р. 101
7 J. В. Т: Р е н н е и А. В. М У х л ы и и и, .C.lюдяиые конденсаторы типа
СЭ . Ииф. техн. Бюлл. НКС, 1939, М 1, стр. 33
71. В. Т. Р е н н е и А. Д. К У при я н о в, .П4аст.,асса с повышенны"и
9леКТрическими свойства..и., Вести. Э... про...' 1939, N! 6
72. Л. А. r о л у б е в а, .Вакуу"ные слюдяиые конденсаторы., Из.,ернт.
Техинка, 1941, Nt 1
73. В. Т. Р е н н е и А. В. М У х л ы н и и, .Маrазииы е""ости., Электрнче-
ство, 1938, М 10, стр. Ь2
74. .Маrазины сопротивления, е"кости и затухания., Инф. БIOЛJJ. нкс,
1939, N! 12, crp. 9.
75. В. Т. Р е и н е в А. В. М У х л ы н и н. .Слюдяные KOlIДeHcaTopы ста-
бильной е"кости., ИЭСТ, 1937, М 7, стр. 52.
76. М. А. Ж и л и и с к и 11, Пороr ионизации в слюдяно.. KOlIДeHcaTope,
ИЭСТ, 1936, N! 7. стр.66
77. Р. О е r t Ь, Н. О о n n I n е е п, .Dle neue Entwlcklung des Gllmmer-
kondensators., Е. Т. Z, 1929, М 32, S. 1156
78. J. М а 1 о-Н, "Мlса condensers 10 hlgh frequency clrqults., Proceed. of the
Inst. Radlo Eng., 1932, vol. 20, Н 4, р. 64
79. М. А. Ж и .. и и с " н й, .К расчету слюдяиых коиденсаторов.. Вестн.
Эл. Про...' 1930, М 1
2. стр.52
80. М. М е н к о в с" и It, .Сера., Техническая 9нциклопедия, 1933, то.. 20,
стр. 518
531
81. Aerovox Corpor.; Oeneral Еl. Revlew, 1942, vol. 45, М 5, р.304
Литература
187
82. В. В. Н а у.. о в, .ВЫСОКоаольтные KOlIДeHcaTopы связи., ИЭСТ, 1936.
11& 3, стр. 24
83. W. R е g е r Ь 1 5, .Hochipannung PorzellankondeDsatoreD", Telelunken
Zellung, 1930, н! 54, Bd. 11, S. 16
84. Е. А 1 Ь е r 5
S С h (j n Ь е r g, А. U n g е w 1 5 8, .Keramlsche Kondensa-
lorbauslofle mlt еrhбl1tеr DielektrlzI11ltskoDslanl
., Hochf. Т. und Еl.
Ak., 1936, М 3, S 95
85. О. S t r а 1 m е r, W. Z I n с k е, .HochfrequeDz-lsо1iеrstоllе., А. Т. М.,
1936, М 56, Z. 940
2
86. Н. Н а n d r е с k, .Keramlsche Isollerstoffe fiir Hochfrequenz., Z. der
У. D. 1. 1931, Bd. 78, М 50, S. 1441
87. L. N а v I а 5, .Composllions alld propertles 01 some hlgh tllanla ceramlcs.,
1. Am. Ceramlc. Soc., 1941, vol. 24, р. 148
88, L. R 1 g t е r 1 n k, .Improved ceramlc dlelectrlc materlals., Rev. 01 Sc.
Inslr., 1941, уоl. 12, М 11, р. 527
89. Н. Н а n d r е с k, .Keramlsche HochfrequenZkondeD:>atoren., А, Т. М,
1936, М 62, T
1I2
90. Р. С о u r s е у, . Thermal slabl1lty о, ccndensers., Тhe Wlrel(!ss Eng.,
1938, уоl. 15, М 176, р. 247
91. Н. С h а s е, .R(!sistors and condensers lп mass production., EleclroDlcs,
1939, vol. 12, М 9, р. 28
92. Н. П. Б о r о р о д и Ц к 11 Й, . Твердый ДИ9лектрик с бо..ьшоА АИ9лектри.
ческой постоянной., ЭлеКТРИ'Jество, 1935, М 9, стр. 24
92а. r. И. С к а н а в и, Вестник электропро..., 1944, М 4, стр. 7; 1945,
М б, стр. 17 .
92б. r. А. С м о л е н с к и й, .Тиrлии
кера"И'JССКИЙ материал с ..алоl1.
те..пературной зависи"остью Е., Журн. Техн. Физ., 1945, то.. ХУ,
BWn. 3, стр. 173.
93. О. Web е r, .Dle Abhanglgkelt der Gllmmspannung уоп KondeDsatoren
УОО der Frf'quenz., funktechn. Monatshefte, 1937, .м 11, S. 338
94. Н. П. Б о r о р о д и Ц к и А и И, Д. Фри Д б е р r. .Радиот(!хническаА
кера"ика., Инф. техи. бюлл. НИИ,34, 1940, НJ 1. стр. 5
95. Н. П. Б о r о р о А и Ц к н А, .Керамические массы
основной ..атериал
в производстве радИотехнических деталей., Сборник .Новые ..а те.
. риалы и за..еиители в :JЛектропромышленности", rэи, 1944, стр. 2б
32.
96. Н. П. Б о r о р о д и Ц к и J1, .Высокочастотные конденсаторы из ТИJl:онда..
ИЭСТ, 1937, М 3, стр. 44
47. Э.1-ВО; 1946, м 11, ::0.
9ба. r. А. С.. о л е н с к и й, .Подстроечные и Dере..еиные кера..ические
конденсаторы., Вестн. Эл. Про...' 1945, М 6, стр. 19
96б Д. М. К а зар н о в с к и й, .Uирконовые ..алоrабаритные конденса-
торы., Вести. электропро..., 194
, 11& 6, стр, 20.
r. Конденсаторы с орrанически" ДИ9пектрнком
97. В. Т. Ре н н е, .Свойства непропитаНlIOА KOlIДeHcaTopHoA бу..аrи., Бу....
Про...' 1934, М 1, стр. 51
98. В. Т. Р е н н е, .Конденсаторная 6y..ara понижеuвой толщины", Бу...
Пром., 1937, М 5, стр.52
99. В. Т. Р е н н е, н М. С. К арп о в а, .Отечественная КОlIДенсаторная
бу..аrа ПОНJI*енной толщины., Бум. Пром., 1939, М 11, стр. 45
100. Н. R а с е, R. Н е m р h 1 11, Н. Е n d 1 с о t t, .Imporlant propertles о,
eleClllcal Insulatlng papers", ОеD. El. Rev., 1940, vol. 43, Nt 13, р. 492
101. В. Т. Р е н н е н Л. Н. Д 0.11 Ь Н И К О в, .Зольность конденсаторной
БУllаrи., Бу... Про...' 1938, Nt 2, стр. 52
102. В. Т. Р е н н е, .Структурные дефекты коиденсаторвой бу..аrи., Бу...
Про...' 1938, .м 12, стр. 31
103. В. Т: Р е н н е, "Проводящие включения в конденсаторной бу..аr
".
Бу... Про...' 1941, Nt 1, стр. 31
104. В. Т. Р е н н е, .КОlIДенсаторная бу..аrа из древесной целлюлозы..
Вестн. Э... про...' 1938, М 8, стр. 30
188
Литература
105. Ю. В. К о р и Ц к и й и др., .Применение СУЛloфатцеллюлозноА бу..аrи
в производстве статических коиденсаторов., Вести. Эл. Про...' 1938, ом 8,
106. Л. А. Ж У Р и и а, .Старение тряпичных и сульфатцеллюnозиых бумаr.
Вестн. Эл. Про...' 1938, ом 6, стр. 33.
107. В. Т. Р е и и е, . ТеплостоАкость кондеисаторноlt бу..аrи., Бум.
Пром., 1941, JI& 3. стр. 24
108. Р. С 1 а r k, .PyrochemJcal behaviour of Cellulose Insulatlon., Еl.
EnJ!ineerlnR, 1935, JI& 10, р. 1088
109. О. К о h m а п, .Cellulose as ап Insulallng malerJal., Ind & Eng. Chem.. 1939,
vol. 31, JI& 7, р. 807 (Ind. edlt.)..
110. А. Ф. R а л ь т е р и др., . Термиqескаll устоliqивость ПрОПитоq'ных
составов для бумажиых конденсаторов., ИЭСТ, 1937, N1 8, стр. 53
111. В. Т. Р е и н е. .ПРII..еиение хлоридов нафтаnина .Аnя цепей про-
питки., И. Э. С. Т., 1934. JI& 4, стр. 65.
112. Р. Б. Хоп о Д о в с к а я и др.,.О примеиении rаловакса в производ-
стве 8втотракториоrо оборудования., 8естн. Эл. Про...' 1937, ом 2,
стр. 42
113. S. М о r g а п, W. у а е g е r, . Dlelectrlc propertles 01 organlc compouods.,
Ind. & Eng. Chem., 1940, vol. 3l, JI& 11, р. 1519 (ind. edll.)
114. В. Т. Р е и н е, .Стабиnьность емкости бу..ажиых коидеисаторов.,
Сборник Электрнческаll изоляция, 1940, вып. 111, стр. 33
115. О.М С Lean, L.Egerlon, О. Kohman, М. Brolherton,.Paper
dlelectrlcs contalnJng ch10rlnaled Impregnants., Ind. & Eng. Chem.,
1942, vol. 3-1, N1 1, р. 101 (ind. edlt.), 1946, vol. 38. ом 8 и 11.
115a. О. М С L е а п, L. Е g е r t о о, .Paper capacltors, cootalnlllg ch10rlnale
Impregnants., lod. & Eog. Chem., 1945, vol. 37, М 1, р. 73 (ind. edll.
116. В. Т. Р е н н е и Л. r. ш .1111 Х Т е р, .0леовакс
новыА ДИ9лектрик.
Инф. Бюлn. НКС., 1940, М 2, стр. 3б
117. А. Ф. В а л ь т е р и др., .Мехаииз.. поляризации иекоторых кристал-
лических соединений., Ж. Т. Ф., 1940, то.. 10, нt 23
24, стр. 1970
118, М. М. М о роз о в, .Освоение производства статически
коидеисато-
ров., Труды 3-11 конфереиции 00 Эл. Изолир. Матер.. 1934, стр. 105
119 Н. п. С к и петр о в, .Масnо для конденсаторов., Сборник Электрич.
изопяция, 193
вып. 1. CT
97
120. .Совоn., под редакциеА К. А. Андриаиова и Е. СидоровоА, ОНТИ, 1938
121. К. А. А н д Р и а н о в и Е. С и д о р о в а, .Новая изоляциоииая жид-
кость
совол., Вестн. Эл. пром., 1936, М 11, стр. 37
122. М. r. r е р Ц е н ш т е и н и С. С о к о л о в а, .Бу..ажно-соволовые KOH
деисаторы., Вестн. Эл. Пр" 1938, JI& 12, стр. 3.:>; Электричество, lУ39, М3
l22а. L. D е r Ь е r 1 с h, С. F 1 е I d s, R. i\, а r Ь u r у, .CharacterJstlcs о.
ch10rlnaled Impregoants., Proceed. IRE, 1945, уоl. 33, М 6, Р. 389
123. Б. М. Т а р е е в и r. Р а б ч
и с к а 11, .Касторовое масло, как ди-
9лектрик., Вести. Эл. Пр., 1939, ом 1O
1I, стр. 37 .
124. Е. И. М и х а А n о в а, .Фильтровые бу..ажные конденсаторы, пропн
тавные в касторово.. масле., Вестн. Эл. Пр., 1944, JI& 1..
2, стр. 15
125. Е. Н а 11 5, .Electrlcal Impregnatlng Process., Ice and Cold Storage;
1937, 40, р. 165
126. Н. J а k о Ь 1, О. S с h о е I d е r, Р. S с h u m а о о, .Enstoruogs Konden-
satoren liir hohe technlsche Anforderuog.. Siemeos Zeltschr., 1938, Bd.
18, J>.i 1, S. 7
127.IA. Ф. В а '" ь т е р и Л. д. и н r е, .0 ко..пауиде ДJJя бу..ажноА изо-
. ляции ВЫСОКОВО.1ЬТНЫХ конденсаторов., Электричество, 1936, М 4
128. М а d d i 5 О п, С h а р m а n п, .FerosprechkoodeDsatoren., EI. Nachricht
Wesen, 1931, JI& 1, S. 40
129. В. Т. Р е н н е, .Аnю"иниевая фольrа ДJJJI коидеисаторов., Леrкие ..е-
таnnы, 1937, JI& 4, стр. 22
130. О. М а о s Ь r 1 d g е, .Manu'acture 01 electrlcal coodeosers., J. 1. Е. Е.
1908, vol. 41, J>.i 192, р.535
13Оа. .Selfheallog paper condensers., Wireless World.l945, vol.51,167,p,204
Ли-"!.'Р!lтура
189
131. В. Т. Р е н н е, .Расчет бумажноro парафинироваиноro конденсатора-,
Вестн. Эл. Прow., 1931, И 8, стр. 347
132. Н. В. К и я зев. .Расчет бу..ажиых конденсаторов", Ииф. Техи. БЮ.IJII..
N1 42, НКЭП, 1941, ИТБ Слаб. Т. Пр.
133. В. Т. Р е н и е, .ЭJJектрические свойства и производство бу..ажных
парафииироваииых конденсаторов., Вести. ЭJJ. Про...' 1931, N1 8,
стр. 347
134. В. Т. Р е н н е н А. В. М ух. ы н и н, .РационаJJизация производства
. бумажвых КОН.lеисаторов., Вестн. ЭII. Пр., 1940, N1 8, стр. 56
135. А. М. К У r У ш е в, .Ьумажио-..ас.JlЯИЫЙ кондеисатор., И. Э. С. Т..
1932, N1 7
8, стр. l'
136. В. Т. Р е н н е и И. С. С т и п а к о в, .Бу..ажиые кондеисаторы Д". о
си....етрироВаиия междуrородиих теllефоиных К8беllей., И, Э. С. Т,. .
1932, М 7
8, стр. 3 .
137. L. L 1 n d е r, .Neuzeltl1che Kondensatoren der Nachrlchtenlechnlk und Ihre
Entwlcklung., Е. Т. Z., 1940, Bd. 61, N1N1 42
43
138, А. В о 1 5 ter 11, .Pressgas als IsolaUon In Hochspannungsapparaten., BulL
Ass. Sulsse des Еl, 1931. N1 11, S. 245
139. В. Т. Р е н и е, .Старение бу..ажных парафивировlltных коидеисато-
ров., Вестн. Эл. Пр., 1943, N1 6, стр. ))
140. В. Т. Р е и в е н п. r. ш л я х т е р, .Иссле.lоваине авто..оБИЛЫIЫХ
кондеисаторов.. Вести. Эл. Пр., 1941, N1 4, стр. 21
141. L. Llnder, J. Schnledermaan, .Das Verhalten уоп Paplerwlcket
i(ondensilloren Ьеl hoberen Frequenzen., Z. f. Fernmeldelecbn,. 1937,
N1 5, S. 73
142. В. Т. Р е н и е, .ЭJJектрическая прочность бу..ажвоrо ковдеисатора.,
И. Э. С. Т., 1933, N1 1, стр. 51
143. А. Ф. В а л ь т е р и п. д. и и r е, .Разработка низковольтиых бу-
..ажвых конденсаторов., И. Э, С. Т., 1937, N1 5
6, стр. 52; N1 7,
стр. 47
144. Л. А. Ф о м е и к о, .Специальиые прОХОдНые 1C0ндеисаторы Д.IJЯ за-
щиты от индустриальных помех., Ииф. БЮЛIJ. НКС, 1940, N1 3, стр. 1
145. В. Т. Р е н н е, .Бумажные КОИАеисаторы с жн.коА пропиткой.,
А. Н. СССР, Выбор систе..ы тока ДЛJl 9.11. ж. .11., вып. 1; Кон.е.енса-
торные двиrатели. 1941.
146. Е. В о r n i i z, -.Starkstrom-Kondensatoren., AEO-МiIt., 1938,
3,
S. 108
147. Р. Н о с h h а u 5 1 е r, .Der Phasenschieber-Kondensator., Е. Т. Z" 1938,
Bd. 59,
18, S. 457
148. The Electrlcal Revlew, 1937, уоl. СХХ, N1 31003, р. 722
149. Б. Л_ Айз е и б ер r и др., .Проектироваиие и приемка в 9ксплоа-
тацию статическнх КОlIДеисаторов 6 kV., Эл. стаиции, 1938, N1 5.
стр. 20
150. Б. п. Айз е н б ер r, .Выбор рациовальноА схе..ы включеИИА статн-
ческих конденсаторов., Эл. стаицни, 1938, N1'2. crp. 38; Эл. ..овтер,
1939, N1 5, стр. 20
151. С. К. М е д в е Д е в, .0 правильноА 9КСПJJоатации статических кои-
денсаторов., Эл. моитер, 1939,
5, стр. 21
152. С. К. м е д в е д е в, "Сопротивление Д.IJЯ разряда конденсаторов.,
Вести. Эл. Пр., 1939, N1 1, стр. 21
153. С. К. М е д в е Д е в, .Предохраиители Д.IJЯ статических ковдеисато-
ров., Вести. Эл. Пр., 1940, N1 7, стр. 41
154. С. А. Л е б е д е в. .Примеиеиие сериесных статических КОlIДеисато-
ров для 91ектропередачи Москва
Куйбышев", БЮЛII. tiЭИ, 1940.
N1 7, стр. 23
155. R. Marbury, .Water cooled capacltors., EI.Journal, 1939, М 2, р. 75
156. Е. Е Ь у, .New Сапlеr Current Соорl1пк Capacltors., El. Engineerlng,
1935, М 8
157. W. W а s t е n 5 е п, .Kopplungskondensaloren., ErlcIson Revlew, 1935,N13
158. .Dес Modeme Kopplungs- I(ondensator., Е, Т, Z., 1935, N1 7 .
190
Литература
159. S. S 11 Ь е r m а п, "Eleklrlsche Kondensalor in der Bauarl eloes Kabels.,
Е. Т. Z., 1926, М 45, S. 1339
160. Л. И н r е н Н. М а н Д рык а, .Высоковольтные конденсаторы., Труды
3.й Конф. по 9.11. нз. матерналам, 1934, Сlр. 252.
161. М. r. r ер ц е н w т е й н, .Влнянне температуры н напряження на
емкость статическшt конденсаторов., 8естн. Эл. Пр.. 1941, М 7
8,
стр. 34
162. М. 1". r ер Ц е н w т е й н, .Соволовые статическне коиденсаторы.,
Вестн. Эл. пр., 1942, М 9
163. В. Т. Р е н н е н Ф. И. А б Р а м о в и ч, .Прнмененне ацетнлцеллюлозы
в качестве ДН9лектрнка в KOH;teHCaTopax., Труды 3-й конф. по '.11.
ИЗ0ЛНр. матер., 1934, стр. 145
164. Н. П. БоrороднцкиА н В. И. Малышев, .Полнстирол в тех-
нике высоких частот.. И. Э. С. Т., 1937, М 11, стр. 50
165. Н. N о t t е Ь r о с k, .Neues nber Wlderst1loden, Kondensaloren und Spulen.,
Slem. Zeltschr., 1938, Вd. 18, М 7, S. 329
165а. General Eleclric Revlew, 1943, уоl. 46, М 12
Д. Электролитические конденсаторы
166. Н, N о t I е Ь r о с k, "Ein Kondensalor mlt der КараzШit von 1 Farad.,
Slem.-Zellschr. 1940, Bd. 20, Nt 6, S. 259
167. G ii t h е, Phys. Rev., 1902, vol. 15, р. 527
168. М 011 е r, Konoplcky, Z. 1. Phys. Chem., 1929, Bd. 141, нt 5
, S. 343
169. D о Ь i а 5, Z. S. f. Phys., 1930. Бd. 61, S. 852; Bd. 65, S. 859
170. А. G (1 n t h е r 5 с h u 1 z е. Н. В е t z, .Elektrolyt-Kondensaloren., Ber-
lln, 1937 (русскиlt перевод, 1938, Обороиrиз), бибЛllOrрафия: 230 назв.
171. А. G (1 n t h е r s с h u 1 z е, Z. f. Phys. Chem.. 1919, Bd, 143, ом 1
172. S 1 m о п, У а u с h; Z. 1. Еl. Ch
m. Ang. Phys. Chem., 1935, Bd. 41,
Nt 10, S. 739
173. Р. М С К n I Е ht D е е 1 с у, .Eleclrolyllc CapaCIIOrs., 1938, USA
174. S. L 111 е n f е 1 d, Tr. Am. Еl. Chem. 5ос., 1932, уоl, 61. р. 531
175. С. W а с h е n h u 5 е п, .Prequenzgang und Ersalzblld des Eleklrolyt
Kondensators. Hochfr. Techn. und Еl. Ak., 1941, Bd. 57, НI 5
176. А. А. П е:т р о в с к и й, .Влняние состава aHoAHoro алюмниня на ка-
.ество 9J1ектролнтнческих конденсаторов., И. Э. С. Т., 19З8, Nt 1, стр. 49
177. А. А. П е т р о в с к и А,.К вопросу о снижении YAe.llbHblX объемов
9J1ектролнтнческих конденсаторов., И. Э. С. Т., 1938, М 4
5
178. Л. Н. 3 а к r е А м и др.. . К вопросу об увелнченнн удельной емкQCТИ
аJJодноR фольrн для 9лектрОЛlIтических коиденсаторов., И. Э. С. Т., 1939,
ом 4. стр. 54
179. N. S с h n 011, .Etched foH electrolytlCs., Electronlc
, 1937. Мау, р. 32
180. В. Т. Р е н н е, .К постановке пронзводства 9Лf'ктролитнческнlt кон-
денсаторов., И. Э. С. Т., 193-1, Nt 2. стр. 67
181. r. ж и р о в, В. С а Ф о н о в и П. С к о м о р о х о в, .Э.lектролитн-
ческие КОН.lенсаторы и их производство., ОборонrllЗ, 1910
182. О. Р е с k. .Fabrlcaled plate capacllors., Electronics, 1938, vol. 11,
Nt 9, р. б\)
183. В. Т. Р е н н е. .Сухие 9.,ектролитнческне конденса1;ОРЫ., Электри-
чество, 1935, Nt 7, стр. зз
184, В. Т. Р е н н е, .Производство 9лектролнтическнх конденсаторов
в СССР. (Допо.1неине к переводу кинrи А. rюнrерwут,це н r. Бетц,
.ЭлектролитнчеСКIJе KOlIДeHC8Topы., Оборонrн], 1938). Бнблноrрафия:
41 назв. .
185. В. Т. Р е н н е и Л. r. ш л я х т е р, ..Исследование процесса ОКСlIДи-
рования анодов для 8лектролнтических конаенсаторов., Ж. Т. Ф.,
1936, т. 6. .Ni 10. стр. 1705
186. Л. Н. 3 а к r е А м и r. н и к о л а е в а, .Дннамнческая формовка
алlOМННИЯ для 9лектролнтических конденсаторов., И. Э. С. Т., 1938.
Nt 7, стр. 57
Литератvра
191
187. О. в (1 с k I n g, .Ober Elektrolyt-Kondensatoren
und ihre Herstellung.,
Е. Т. Z., 1937, Nr 4, S. 91
188. Р. С о u r s е у, .Electrolytlc condensers., London, 1939
189. .Ne
ulating condensers., Radio Englneerlng, 1936, vol. 16, Nr 10, р.11
190. Л. Н. 3 а к r е й м и r. н н к о л а е в а, .1>еrуднрующие 9,1ектроли-
тнческие кондеисаторы., И. Э. С. Т., 1940, М 9
191. В. Т. Ре н и е н А. В. М ух., ы н н н, .Амернканские сухие 9лектро-
литические конденсаторы., И. Э. С. Т., 1934, М 8, стр. 51
192. r. н н к о л а е 11 а и А. Н. Ц н к и н, .Электрнческие характернстики
современных 9лектро.'итнков., Ам. Техн. 11 Пром., 1938, Nr 8, стр. 386
193. С. С. r у т и И, .Морозостоllкнй 9,1еКТРОЛll1нческиlt конденсатор.,
И. Э. С. Т., 1939, Nr 5, стр. 53
104. .11. Н. 3 а к r е й м, . Теплово!! расчет 9.,ектролитнческоrо КОИllенса-
тора., Ж. Т. Ф., 1940, том 10, М 21. стр. 1762
195. W. V 8 n G -е е 1. А., Claassen .Elektrolyt-Kondensatoren., Philipps
Techn. Rundsch., 1938, М 3, S. 65
196. Р. С о u r s е у' S. R 8 у' .Electrolytlc condensers., J.I. Е. Е" 1939,
vol. 35, Nr 511, р. 107 (бllблноrрафня: 100 назван.)
197. С. L о m о n t, Р. D u n 1 е а v е у, "Тhe AC-Elec&rolytic Capacitors..
EI. Engineerlng, 19.1.'), vol. 54, М 10, р. 1058
198. Р. G о d 5 е у, .Power losses In eleclrolytlc condensers., Q. Tr. 01
А. 1. Е. Е., 1932, Уиl. 51, М 2, р. 439
199. В. С. Т в е р Ц ы и н И. И. м о роз о в, .Э.1сктро.'lIтнчеСКllе KOHдeH
С8ТОРЫ nepeMeHHoro тока.. И. Э. С. Т., 1937, Nr 11, стр. 42
200. Л. Н. 3 а к r е А м н r. н н к о л а е в а, .ЭлектролнтнчеСКllе ковден-
саторы для пуска одвофаЗНЫJ: 9лектродвнrателеR., Вестн. Э.1. Пр., 1936,
Nr 10, стр. 19
201. Л. Н. 38 11 r е й N и А. r о д е с, .Электролнтнческне конденсаторы
nepeMeHHoro тока., И. Э. С. Т., 1940, М 7, стр. 62
202. JI. r. r о д е с, С. С. r у Т н н, "Э..ектролнтич,'скне KOlIДeHcaTopы
с ме'аллнзнрованной тканью., Журн. Техн. Фнз., 1945, том ху, Nr 10,
стр. 718
203. А. М. G е о r g i е у, . The electrolytic Capacllor., 1945, New York
Редактор JI. Л. Оршанскии
Сдаио в иабор 9/XII-I946 r. Подписаио
1: печати 27 V-I947 r.14,1 у.-а../!. 12 п. л.
Бумаrа 6Ох92. Тираж 5.000 9КЗ.
М 03874
Тип. 162 )'правления.издатеIlЬСТВ
н полиrрафии Ленrорисполкома
ОПЕЧАТКИ
Стра- С ТрОК8 Напечатано
НИЦ8
15 D
8 снюу Е == 4То"Е
54 4 снизу 2. lo-В
90 8 сверху 44 Х 40Х 14 AUI
е н н е. Э.llеlCУрнчеСlCне ICnНАеисаторы. За". .... 11682
Должво быть
D
& z:z 4КЕ
2 . 10"'
54 Х 40 Х 14 JiLМ
Цена 16 р.
;
,,".. .';"i
:r-
, ;
!.'.,.
!..
.
. J
'
j:
4'
i {r
'.<
.'
.\
! .
.J'
'"
,]:
.rI
I
t
, "
",;;
'..
';;.
.i:
..
...
..
:
.
.:-{
.
'I
.'
:
_':
1:>?
.