Конденсатор — это… Что такое Конденсатор?

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические.

Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

История

В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку».

Свойства конденсатора

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком.

В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора.

В терминах метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом

,

где — мнимая единица, — частота^[1] протекающего синусоидального тока, — ёмкость конденсатора. Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно: . Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью , собственной индуктивностью и сопротивлением потерь .

Резонансная частота конденсатора равна

При конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах , на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

где — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Обозначение конденсаторов на схемах

В России условные графические обозначения конденсаторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74^[2] либо международному стандарту IEEE 315-1975:

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Конденсатор постоянной ёмкости
	Поляризованный конденсатор
	Подстроечный конденсатор переменной ёмкости

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 10⁶ пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом допустимо не указывать единицу измерения, т.е. постфикс «пФ» опускают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения (пикоФарад). Для электролитических конденсаторов, а также для высоковольтных конденсаторов на схемах, после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Например так: «10 мк x 10 В». Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 – 180». В настоящее время изготавливаются конденсаторы с номинальными ёмкостями из десятичнологарифмических рядов значений Е3, Е6, Е12, Е24, т.е. на одну декаду приходится 3, 6, 12, 24 значения, так, чтобы значения с соответствующим допуском (разбросом) перекрывали всю декаду.

Характеристики конденсаторов

Основные параметры

Ёмкость

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (

q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью каждая, расположенных на расстоянии друг от друга, в системе СИ выражается формулой: , где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (эта формула справедлива, лишь когда много меньше линейных размеров пластин).

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

или

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы. Общая ёмкость батареи

последовательно соединённых конденсаторов равна

или

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

Удельная ёмкость

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

Номинальное напряжение

Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

Полярность

Конденсаторы, разрушившиеся без взрыва из-за температуры и напряжения, не соответствующих рабочим.

Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.

Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). Для уменьшения повреждений других деталей и травматизма персонала в современных конденсаторах большой ёмкости устанавливают клапан или выполняют насечку на корпусе (часто можно заметить её в форме буквы X, K или Т на торце). При повышении внутреннего давления открывается клапан или корпус разрушается по насечке, испарившийся электролит выходит в виде едкого газа, и давление спадает без взрыва и осколков.

Паразитные параметры

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора —

r

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U / I_ут , где U — напряжение, приложенное к конденсатору, I_ут — ток утечки.

Эквивалентное последовательное сопротивление —

R

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства (см. , напр., Capacitor plague(англ.)).

Эквивалентная последовательная индуктивность —

L

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу своей незначительности.

Тангенс угла потерь

Тангенс угла потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол , где — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь . Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности P_а к реактивной P_р при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная , называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). Таким образом значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

,

где ΔT — увеличение температуры в °C или °К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость емкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами емкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение емкости в рабочем диапазоне температур.

Диэлектрическое поглощение

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

Классификация конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

• Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
• Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
• Конденсаторы с жидким диэлектриком.
• Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
• Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
• Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

• Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
• Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термо­конденсаторы). Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
• Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

Применение конденсаторов

Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

• Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.

• Измерительный преобразователь (ИП) малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.
• ИП влажности воздуха (изменение состава диэлектрика приводит к изменению емкости)
• ИП влажности древесины

• В схемах РЗиА конденсаторы используются для реализации логики работы некоторых защит. В частности, в схеме работы АПВ использование конденсатора позволяет обеспечить требуемую кратность срабатывания защиты.

Внешние ссылки

Смотри также

Ссылки

1. ↑ Частота в радианах в секунду.
2. ↑ ГОСТ 2.728-74 (2002)

Конденсаторы температурный коэффициент — Справочник химика 21

    Тиконд — конденсаторная керамика, используемая для получения конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом емкости. [c.32]

    При оборотной системе водоснабжения холодильной установки обычно применяют горизонтальные кожухотрубные конденсаторы. Ориентировочно коэффициент теплопередачи для аммиачных аппаратов такого типа К = 800 Вт/(м — К) [5, 17]. Средний температурный напор в конденсаторах [c.177]

    Для повышения стабильности частоты основной генератор должен иметь кварцевый резонатор и должен быть термостатирован вместе с измерительным генератором, чтобы колебания температуры не превышали 0,5 град. Конденсатор переменной емкости измерительного генератора для повышения точности измерений должен обладать малым температурным коэффициентом (не более 10-10 1/град) и высокой стабильностью. [c.212]     Для компенсации фазового сдвига, вызванного температурной вариацией индуктивности Ь, конденсатор С, составляющий основную часть емкости Си выбирается с температурным коэффициентом, обратным знаку температурного коэффициента I. [c.156]

    II, III. Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов соответствуют данным, указанным в табл. 9.8. [c.352]

    Емкость конденсатора может изменяться в зависимости от температурных условий его работы. Отклонение в этих случаях определяется свойствами диэлектрика. В меньшей степени на изменение емкости влияет температурное увеличение площади обкладок. Однако при конструировании высокоточных цепей управления оборудованием это должно учитываться. Зависимость емкости конденсатора от температуры характеризуется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). [c.20]

    Наиболее просто такая компенсация выполняется путем подключения к датчику конденсатора с температурным коэффициентом, равным температурному коэффициенту исследуемого материала, но с обратным знаком. Кроме того, температурная компенсация может быть осуществлена путем подбора размеров и материалов датчика с соответствующими температурными коэффициентами с таким расчетом, чтобы изменение размеров конденсатора от температуры вызывало изменение его емкости. [c.107]

    В этой формуле зависимость между Р п выражена через коэффициент С], который при обычных для конденсаторов температурных условиях меняется в узких пределах. [c.97]

    Температурный коэффициент емкости пленочных конденсаторов из неполярных пленок увеличен по сравнению со слюдяными конденсаторами и имеет отрицательное значение. Конденсаторы из неполярных пленок имеют высокие значения постоянной времени (т > 10 ол-ф). Особым преимуществом конденсаторов с диэлектриком из неполярных пле- [c.346]

    Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов СГМ [c.353]

    Конденсаторы КСГ (ГОСТ 6116—52) выпускают четырех классов точности О, I, II, III. Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов соответствуют данным, указанным в табл. 9.11. [c.354]

    Катушки индуктивности обладают положительным температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ). При повышении температуры окружающей среды индуктивность катушки будет возрастать, что приведет к уменьшению частоты контура. Если в такой контур включить конденсатор с отрицательным ТКЕ, то вследствие уменьшения его емкости при повышении температуры частота контура увеличится и при соответствующем подборе может быть достигнута полная компенсация изменения индуктивности.—Яриж. ред. [c. 27]

    Температурные коэффициенты и температурная стабильность емкости конденсаторов КСГ [c.355]

    Группа Температурный коэффициент емкости ТКЕ-106 Отличительный цвет окраски конденсатора [c.19]

    По ТКЕ (температурный коэффициент емкости) конденсаторы КСО делятся на четыре группы  [c.22]

    В зависимости от состава керамики конденсаторы имеют положительный или отрицательный температурный коэффициент емкости по знаку и величине этого параметра конденсаторы разделяют на шесть групп (табл. 1.5). [c.17]

    Неполярными и более стабильными являются оксидные конденсаторы, в которых роль диэлектрика играет тонкий слой окисла на поверхности полупроводника. В качестве обкладки служит слой металла, осажденного в вакууме. Конденсаторы оксидного типа характеризуются температурным коэффициентом ТКЕ = 100-10″ град и высокой стабильностью во времени. Величина емкости не превышает 0,1 нф/мм .  [c.187]

    В разделе 1 было показано, что кристаллообразование зависит от условий конденсации-сублимации. При медленном охлаждении скорость роста кристаллов опережает рост центров кристаллообразования, что более благоприятно для процесса улавливания и уменьшения уноса. Мягкие условия охлаждения ПГС могут быть обеспечены, во-первых, оптимальным температурным режимом в конденсаторах системы улавливания и, во-вторых, использованием для этих целей соответствующего теплоносителя. В качестве теплоносителя для создания мягких условий охлаждения рекомендуется воздух, так как теплообмен между газами обеспечивается при низких коэффициентах теплопередачи. [c.112]

    Экспериментальные исследования процессов конденсации пара в смешивающих конденсаторах показывают высокую интенсивность теплоотдачи, превосходящую по величине коэффициента теплоотдачи а капельную конденсацию на твердой поверхности теплообменника. Так, например, при смешивании пара (температурой 100— 250° С) и воды (температурой 15—40° С) в многоструйном конденсаторе средний коэффициент теплоотдачи а , отнесенный к поверхности струи и температурному напору в камере смешения, достигает 100 квт/ м -°С) и более [27].  [c.78]

    Применяют для покрытия керамических конденсаторов с целью электрической изоляции проводящей поверхности и защиты ее от действия влаги п механических повреждений. Эмаль обладает малым температурным коэффициентом емкости. Наносят в два слоя окунанием. [c.425]

    Было установлено , что поликарбонатная пленка при использовании в качестве диэлектрика в конденсаторах имеет ряд преимуществ по сравнению с другими изоляционными пленками благодаря большому электрическому сопротивлению, малым диэлектрическим потерям, чрезвычайно низкому температурному коэффициенту емкости при температуре выше комнатной и минимальному изменению сопротивления изоляции и емкостного сопротивления под действием влаги. В тех областях, где от изделия требуется высокая механическая прочность в сочетании с хорошими диэлектрическими свойствами, применяют вытянутую в одном нанравлении, кристаллическую изоляционную пленку, производство которой освоено в последнее время.  [c.213]

    В качестве испытательного образца может быть использован конденсатор, причем пластины его служат электродами. Конденсатор герметизируется.. Может быть определено влияние температуры и ускоренного старения на свойства, и, наконец, если используются материалы, имеющие различные температурные коэффициенты расширения, конденсатор может быть использован в качестве образца для определения теплового удара [Л. 4-22]. [c.69]

    Температурный коэффициент емкости (ТКК) конденсаторов при температурах от—60 до+20°С составлял (0,7-=-2,5)-КГ4 град 1, а при 20—125° С равнялся (4,6-=-6,0)-10 4 град 1. После термообработки конденсаторов при 140° С в течение 4—5 час., предпринятой для стабилизации параметров, емкость за 1000 час. старения изменилась на 1,0—1,5%. [c.447]

    Относительный температурный коэффициент линейного расширения антегмита также изменяется при повышении температуры от 20 до 160—170°С а возрастает в 3—4 раза. Это следует учитывать при конструировании теплообменников из антегмитовых труб (установка конденсаторов, свободно плавающих решеток). На основании практических данных установлено, что кожухотрубчатые теплообменники из антегмитовых труб, заделанных в трубные решетки, работают удовлетворительно при нагреве стенок до 130° С. При более высоких температурах в местах заделки труб появляются трещины и замазка разрушается. [c.434]

    Пленки из полистирола используются в производстве точных стабильных высокочастотных конденсаторов с высоким сопротивлением изоляции, малым тангенсом угла диэлектрических потерь в широком интервале частот и относительно небольшим температурным коэффициентом емкости (ТКЕ г 150- 10 на 1 градус) [363]. [c.118]

    Вакуумная технология находит применение не только в производстве конденсаторов и кабелей с БПИ. Одним из типов электрических конденсаторов является вакуумный конденсатор, имеющий меньшие диэлектрические потери, чем газовый, малый температурный коэффициент емкости, большую устойчивость к вибрациям по сравнению с газонаполненным [13]. Значение пробивного напряжения вакуумного конденсатора не зависит от атмосферного давления, поэтому он широко используется в авиационной технике. [c.39]

    При детальном моделировании ТТО разделения к разделяемому потоку, если это необходимо, добавляется разделяющий агент. Если агрегатное состояние разделяемого потока не соответствует типу ТТО, моделируется полный конденсатор или разделитель фаз. При необходимости моделируется использование хладагентов и теплоносителей с соответствующими температурными уровнями, а также вакуума или повышенного давления. В качестве экономического критерия используется сумма эксплуатационных и капитальных затрат с весовыми коэффициентами. Фактические затраты для данного типа ТТО разделения включают затраты на последующее. выделение разделяющего агента, яа из.ме-нение агрегатного состояния сырья и на перекачку или сжатие потока. Детальное моделирование в процессе синтеза осуществляется с использованием модулей, т. е. упрощенных моделей, без расчета от ступени к ступени . После определения фактических затрат на разделение производится коррекция стоимостных коэффициентов [c.293]

    Ниже приведены практические коэффициенты теплопередачи k и удельные тепловые нагрузки q (при температурном напоре вер. = 5 С) для конденсаторов различных типов  [c.540]

    Чтобы охарактеризовать зависимость электрической емкости конденсатора от температуры, пользуются температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который определяет относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус Цельсия. ТКЕ для некоторых неорганических диэлектриков составляет для кварца плавленого С5-1 — 0,055-10 °С , для сапфирита — 1,34 10 °С , рутила -минус 8 10 °С .  [c.587]

    Стекло со смесью празеодима и неодима (дидимовое стекло) применяется для защитных очков стеклодувов и сварщиков. Стекло с празеодимом предохраняет от ультрафиолетовых лучей. Окись празеодима используется в керамическом производстве для изготовления конденсаторов с заданным температурным коэффициентом емкости [469].  [c.788]

    Термоконд — конденсаторная керамика на основе двуокиси титана, обладает малым температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости, что позволяет его использовать при изготовлении высокостабильных конденсаторов (контурных). [c.32]

    В приближенных расчетах теплообменников, холодильников, конденсаторов Холодильииков коэффициент теплопередачи можно брать по практическим данным в зависимости от температурного режима работы аппарата и потоков продукта, поступающих в аппарат. Значения коэффициента теплопередачи даны в Приложениях 42, 43. В Приложениях 43, 44 дана характеристика теплообменных аппаратов. [c.70]

    Термостойкое кварцевое стекло на 99,Н% состоит из двуокиси кремния, обладает исключительно малым температурным коэффициентом расширения 5 гpaд ), высокой нагревостойкостью (до 1000° С), высокими электрическими свойствами (е = 3,7—4,2 tg б = 1- -2х X 10 р = 10 ом-см), высокой механической прочностью. Такое стекло часто используется как высокочастотный, высоконагревостойкий диэлектрик, для изоляторов в воздушных и вакуумных конденсаторах, для различных установочных деталей, хотя технология изготовления изделий из этого стекла весьма тяжела вследствие высокой температуры плавления. Существует целый ряд разновид-222 [c.222]

    Конденсаторы из обычного стекла нашли применение только в отдельных специальных случаях техники. Известно, что разработаны способы получения очень тонких стеклянных пленок, которые используют в производстве конденсаторов. Секции стеклянных конденсаторов набирают из чередующихся слоев стеклянной ленты в виде тонкой пленки толщиной 12,7—25 мк и алюминиевой фольги и спекают в монолитный блок. Диэлектрическая проницаемость стекла выще, чем у слюды, поэтому объем стеклопленочных конденсаторов меньше объема слюдяных той же емкости. Стеклянные конденсаторы имеют положительный температурный коэффициент порядка 140 10 град- . Так как корпус конденсатора изготовляется из стекла, то подобные конденсаторы имеют высокое значение добротности при малых емкостях. Малая индуктивность выводов, непосредственно присоединенных к обкладкам, дает высокое значение добротности и при больших емкостях. Добротность их не ниже следующих значений  [c.364]

    В отличие от других неталлизованных пленок, полученная пленка по утверждению фирны, не инеет темных краев. Конденсаторы, изготовленные из новой пленки, имеют более низкий температурный коэффициент, чем конденсаторы из других диэлектрических пленок. [c.106]

    Чтобы в процессе настройки не изменять число витков катушки индуктивности, необходимы высокоточные емкости для того, чтобы не выйти за пределы возможностей подстроечника индуктивности. По этой причине не рекомендуется использовать однопроцентные емкости. В рассматриваемом диапазоне частот применяются слюдяные и поли-стироловые, а также керамические и стеклянные конденсаторы с низким температурным коэффициентом, [c.32]

    В простом случае конденсации при постоянных температуре и коэффициентах теплоотдачи, а также прн одноходовой схеме течения теплоносителя используется средний логарифмический температурный напор. Прн последовательном расчете в каждом сечении конденсатора используются локальная разность температур и значения коэффициентов с последующим численным интегрированием. При многоходовом течении потока необходимо использовать локальные коэффициенты и разности температур для каждого хода. Для того чтобы определить температуры в точках поворота потока, необходимы итерационные расчеты, которые могут быть выполнены с помощью ЭВМ. Для конденсации в межтрубном пространстве в предположении, что коэффициенты теплоотдачи постоянны на каждом выбранном прямом участке идоль кожуха, в 127) предложена следующая последовательность расчетов. [c.64]

    Применение средств вычислительной техники значительно облегчает процедуру расчета и выбора теплообменной аппаратуры. В проектных институтах нефтепереработки и нефтехимии применяются программы теплового и гидравлического расчета на ЭВМ конденсатора парогазовой смеси, тер лосифонных кипятильников, теплообменников, в которых осуществляется нагрев или охлаждение продуктов. Исходными данными для расчета служат тепловая нагрузка, температурный режим, теплофизические свойства сред, термические сопротивления загрязнений. Результаты счета — коэффициент теплопередачи, расчетная и рекомендуемая площади поверхности теплообмена, геометрическая характеристика аппаратов и их гидравлическое сопротивление. [c.115]

---

Глава 5.6. КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ | Группа Русэлт

Область применения конденсаторных установок. Определения

5.6.1. Настоящая глава Правил распространяется на конденсаторные установки до 500 кВ (вне зависимости от их исполнения), присоединяемые параллельно индуктивным элементам электрических систем переменного тока частотой 50 Гц и предназначенные для компенсации реактивной мощности электроустановок и регулирования напряжения. Глава не распространяется на конденсаторные установки для продольной компенсации, фильтровые и специальные.

Конденсаторные установки напряжением до 1 кВ и выше должны также удовлетворять соответственно требованиям гл. 4-1 и 4.2.

5.6.2. Конденсаторной установкой называется электроустановка, состоящая из конденсаторов, относящегося к ним вспомогательного электрооборудования (выключателей, разъединителей, разрядных резисторов, устройств регулирования, защиты и т. п.) и ошиновки. Она может состоять из одной или нескольких конденсаторных батарей или из одного или нескольких отдельно установленных единичных конденсаторов, присоединенных к сети через коммутационные аппараты.

5.6.3. Конденсаторной батареей называется группа единичных конденсаторов, электрически соединенных между собой.

5.6.4. Единичным конденсатором называется конструктивное соединение одного или нескольких конденсаторных элементов в общем корпусе с наружными выводами.

Термин «конденсатор» используется тогда, когда нет необходимости подчеркивать различные значения терминов «единичный конденсатор» и «конденсаторная батарея».

5.6.5. Конденсаторным элементом (секцией) называется неделимая часть конденсатора, состоящая из токопроводящих обкладок (электродов), разделенных диэлектриком.

5.6.6. Последовательным рядом при параллельно-последовательном соединении конденсаторов в фазе батареи называется часть батареи, состоящая из параллельно включенных конденсаторов.

Схема электрических соединений. Выбор оборудования

5.6.7. Конденсаторные установки могут присоединяться к сети через отдельный аппарат, предназначенный для включения и отключения только конденсаторов, или через общий аппарат с силовым трансформатором, асинхронным электродвигателем или другим электроприемником. Эти схемы могут применяться при любом напряжении конденсаторной установки.

5.6.8. Конденсаторные батареи на напряжение выше 10 кВ собираются из однофазных конденсаторов путем их параллельно-последовательного соединения. Число последовательных рядов конденсаторов выбирается так, чтобы в нормальных режимах работы токовая нагрузка на конденсаторы не превышала номинального значения. Число конденсаторов в ряду должно быть таким, чтобы при отключении одного из них из-за перегорания предохранителя напряжение на оставшихся конденсаторах ряда не превышало 110% номинального.

5.6.9. Конденсаторные батареи па напряжение 10 кВ и ниже должны собираться, как правило, из конденсаторов с номинальным напряжением, равным номинальному напряжению сети. При этом допускается длительная работа единичных конденсаторов с напряжением не более 110% номинального.

5.6.10. В трехфазных батареях однофазные конденсаторы соединяются в треугольник или звезду. Может применяться также последовательное или параллельно-последовательное соединение однофазных конденсаторов в каждой фазе трехфазной батареи.

5.6.11. При выборе выключателя конденсаторной батареи должно учитываться наличие параллельно включенных (например, на общие шины) конденсаторных батарей. При необходимости должны быть выполнены устройства, обеспечивающие снижение толчков тока в момент включения батареи.

5.6.12. Разъединитель конденсаторной батареи должен иметь заземляющие ножи со стороны батареи, сблокированные со своим разъединителем. Разъединители конденсаторной батареи должны быть сблокированы с выключателем батареи.

5.6.13. Конденсаторы должны иметь разрядные устройства.

Единичные конденсаторы для конденсаторных батарей рекомендуется применять со встроенными разрядными резисторами. Допускается установка без встроенных разрядных резисторов, если на выводы единичного конденсатора или последовательного ряда конденсаторов постоянно подключено разрядное устройство. Разрядные устройства могут не устанавливаться на батареях до 1 кВ, если они присоединены к сети через трансформатор и между батареей и трансформатором отсутствуют коммутационные аппараты.

В качестве разрядных устройств могут применяться:

— Трансформаторы напряжения или устройства с активно-индуктивным сопротивлением — для конденсаторных установок выше 1 кВ;

— Устройства с активным или активно-индуктивным сопротивлением — для конденсаторных установок до 1 кВ.

5.6.14. Для достижения наиболее экономичного режима работы электрических сетей с переменным графиком реактивной нагрузки следует применять автоматическое регулирование мощности конденсаторной установки путем включения и отключения ее в целом или отдельных ее частей.

5.6.15. Аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.

Защита

5.6.16. Конденсаторные установки в целом должны иметь, защиту от токов КЗ, действующую на отключение без выдержки времени. Защита должна быть отстроена от токов включения установки и толчков тока при перенапряжениях.

5.6.17. Конденсаторная установка в целом должна иметь защиту от повышения напряжения, отключающую батарею при повышении действующего значения напряжения сверх допустимого. Отключение установки следует производить с выдержкой времени 3-5 мин. Повторное включение допускается после снижения напряжения в сети до номинального значения, но не ранее чем через 5 мин после ее отключения. Защита не требуется, если батарея выбрана с учетом максимально возможного значения напряжения цепи, т. е. так, что при повышении напряжения к единичному конденсатору не может быть длительно приложено напряжение более 110% номинального.

5.6.18. В случаях, когда возможна перегрузка конденсаторов токами высших гармоник, должна быть предусмотрена релейная защита, отключающая конденсаторную установку с выдержкой времени при действующем значении тока для единичных конденсаторов, превышающем 130% номинального.

5.6.19. Для конденсаторной батареи, имеющей две или более параллельные ветви, рекомендуется применять защиту, срабатывающую при нарушении равенства токов ветвей.

5.6.20. На батареях с параллельно-последовательным включением конденсаторов выше 1,05 кВ должен быть защищен внешним предохранителем, срабатывающим при пробое конденсатора. Конденсаторы 1,05 кВ и ниже должны иметь встроенные внутрь корпуса плавкие предохранители по одному на каждую секцию, срабатывающие при пробое секции.

5.6.21. На батареях, собранных по схеме электрических соединений с несколькими секциями, должна применяться защита каждой секции от токов КЗ независимо от защиты конденсаторной установки в целом. Такая защита секции необязательна, если каждый единичный конденсатор защищен отдельным внешним или встроенным предохранителем. Защита секции должна обеспечивать ее надежное отключение при наименьших и наибольших значениях тока КЗ в данной точке сети.

5.6.22. Схема электрических соединений конденсаторных батарей и предохранители должны выбираться таким образом, чтобы повреждение изоляции отдельных конденсаторов не приводило к разрушению их корпусов, повышению напряжения выше длительно допустимого на оставшихся в работе конденсаторах и отключению батареи в целом.

Для защиты конденсаторов выше 1 кВ должны применяться предохранители, ограничивающие значение тока КЗ.

Внешние предохранители конденсаторов должны иметь указатели их перегорания.

5.6.23. Защита конденсаторных установок от грозовых перенапряжений должна предусматриваться в тех случаях и теми же средствами, какие предусмотрены в гл. 4.2.

Электрические измерения

5.6.24. Емкости фаз конденсаторной установки должны контролироваться стационарными устройствами измерения тока в каждой фазе.

Для конденсаторных установок мощностью до 400 квар допускается измерение тока только в одной фазе.

5.6.25. Реактивная энергия, выданная в сеть конденсаторами, должна учитываться согласно требованиям гл. 1.5.

Установка конденсаторов

5.6.26. Конструкция конденсаторной установки должна соответствовать условиям окружающей среды.

5.6.27. Конденсаторные установки с общей массой масла более 600 кг в каждой должны быть расположены в отдельном помещении, отвечающем требованиям огнестойкости, приведенным в 4.2.76, с выходом наружу или в общее помещение.

Конденсаторные установки с общей массой масла до 600 кг в каждой, а также установки, состоящие из конденсаторов с негорючей жидкостью, могут размещаться в помещениях РУ до 1 кВ и выше или в основных и вспомогательных помещениях производств, отнесенных к категориям Г и Д по противопожарным требованиям СНиП Госстроя России.

5.6.28. При расположении внутри помещения конденсаторной установки выше 1 кВ с общей массой масла более 600 кг под установкой должен быть устроен маслоприемник, рассчитанный на 20% общей массы масла во всех конденсаторах и выполненный в соответствии с требованиями, приведенными в 4. 2.101. При наружном расположении устройство маслоприемников под конденсаторами не требуется.

5.6.29. Конденсаторные установки, размещенные в общем помещении, должны иметь сетчатые ограждения или защитные кожухи. Должны бьгь также выполнены устройства, предотвращающие растекание синтетической жидкости по кабельным каналам и полу помещения при нарушении герметичности корпусов конденсаторов и обеспечивающие удаление паров жидкости из помещения.

5.6.30. Расстояние между единичными конденсаторами должно быть не менее 50 мм и должно выбираться по условиям охлаждения конденсаторов и обеспечения изоляционных расстояний.

5.6.31. Указатели перегорания внешних предохранителей конденсатора должны быть доступны для осмотра при работе батареи.

5.6.32. Температура окружающего конденсаторы воздуха не должна выходить за верхний и нижний пределы, установленные ГОСТ или техническими условиями на конденсаторы соответствующего типа.

Помещение или шкафы конденсаторной установки должны иметь отдельную систему естественной вентиляции; если она не обеспечивает снижения температуры воздуха в помещении до наибольшей допустимой, необходимо применять искусственную вентиляцию.

5.6.33. Для конденсаторов, устанавливаемых на открытом воздухе, должно учитываться наличие солнечного излучения. Конденсаторы на открытом воздухе рекомендуется устанавливать так, чтобы отрицательное воздействие на них солнечной радиации было наименьшим.

5.6.34. Соединение выводов конденсаторов между собой и присоединение их к шинам должны выполняться гибкими перемычками.

5.6.35. Конструкции, на которых устанавливаются конденсаторы, должны выполняться из несгораемых материалов. При выборе способа крепления конденсаторов необходимо учитывать тепловое расширение корпуса конденсатора.

5.6.36. При наружной установке расстояния от конденсаторов, заполненных маслом, до другого оборудования, а также противопожарные расстояния от них до зданий и сооружений должны приниматься по 4.2.67 и 4.2.68.

5.6.37. При наружной установке маслонаполненные конденсаторы должны устанавливаться согласно противопожарным требованиям группами мощностью не более 30 Мвар каждая. Расстояние в свету между группами одной конденсаторной установки должно быть не менее 4 м, а между группами разных конденсаторных установок — не менее 6 м.

5.6.38. В одном помещении с конденсаторами допускается установка относящихся к ним разрядных резисторов, разъединителей, выключателей нагрузки, малообъемных выключателей и измерительных трансформаторов.

5.6.39. При разделении конденсаторной батареи на части рекомендуется располагать их таким образом, чтобы была обеспечена безопасность работ на каждой из частей при включенных остальных.

5.6.40. На конденсаторной установке должны предусматриваться приспособления для заземления несущих металлических конструкций, которые могут находиться под напряжением при работе установки.

Керамика конденсаторная — Энциклопедия по машиностроению XXL

В отличие от установочной керамики конденсаторная керамика должна обладать высокой диэлектрической проницаемостью, в одном случае с малым ТКе, приближающимся к нулю — для термостабильных конденсаторов в другом случае с большим отрицательным ТКе — для термокомпенсирующих конденсаторов. Сегнетокерамику, обладающую сверхвысокой величиной диэлектрической проницаемости, применяют для конденсаторов большой удельной емкости, для диэлектрических стабилизаторов, датчиков ультразвуковых колебаний и др.  [c.216]
Конденсаторную титановую керамику, изготовляемую из ТЮг,. а также окислов Ва, Mg, Са, 2г и глины, широко используют в радиотехнике и приборостроении.  [c.384]

Материалом электродов может служить оловянная, свинцовая или алюминиевая фольга толщиной 10—50 мкм. Фольгу смазывают тонким слоем химически чистого конденсаторного вазелина, конденсаторного масла или другого аналогичного вещества, обладающего малыми диэлектрическими потерями (1е бсЗ-10 ), и накладывают на образец, тщательно притирая ее затем к поверхности образца для удаления излишков смазки и для достижения плотного контакта без воздушных включений. Необходимо следить, чтобы смазка не попадала на края и торцы образца. Для керамики,  [c.64]

Определение. пр радиотехнической керамики производят на образцах в виде дисков диаметром 35 мм и толщиной 1,5 мм, снабженных в центральной части электродами из серебра диаметром 8 мм. Испытание проводят, поместив образцы в конденсаторное масло, при плавном подъеме напряжения. Для подвода высокого напряжения используют зажимы диаметром 6 мм, между которыми закрепляют образец. Значение определяют не менее чем на  [c.117]

Какие материалы применяются для изготовления конденсаторной керамики Требования к ним.  [c.247]

Конденсаторная керамика при 20° С имеет проводимость уо = 10 сим/см. Какова проводимость при 250° С, если положить а = 0,8  [c.39]

КОНДЕНСАТОРНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ КЕРАМИКА  [c.144]

Основные классы и группы конденсаторной высокочастотной керамики (тип А)  [c.145]

Рис. 10.1. Значения ТКе в функции е для конденсаторной высокочастотной керамики а — е = 12 30 б -, е = 30 240

КОНДЕНСАТОРНАЯ НИЗКОЧАСТОТНАЯ КЕРАМИКА  [c.147]

Основные классы и группы конденсаторной низкочастотной керамики (тип Б)  [c. 148]

Какой зависимостью связаны ТКе и е высокочастотной конденсаторной керамикой .  [c.152]

Каким образом достигается высокая диэлектрическая проницаемость конденсаторной низкочастотной, керамики  [c.152]

Найти ТКе конденсаторной керамики и определить к какой группе и классу она принадлежит, если емкость керамического конденсатора при возрастании температуры от —40 до +60° С снижается от 104,5 до 97,0 лф  [c.152]

В чем особенности конденсаторной керамики типа СВТ  [c.164]

Электротехническая керамика по области применения делится на изоляторную (установочную), конденсаторную (сегнетоэлектрики) и пьезокерамику.  [c.347]

Конденсаторная керамика должна иметь большую , обеспечивающую повышенную удельную емкость, низкие потери и малый а . Применение такой керамики увеличивает надежность работы и теплостойкость конденсаторов, уменьшает их размеры.  [c.606]

Лучшая конденсаторная керамика, применяемая при низких частотах, — сегнетокерамика, так как у нее велики значения е. Недостатками сегнетокерамики являются сравнительно большие потери и невысокая электрическая прочность. Сегнетокерамику подразделяют на материалы с небольшой и большой нелинейностью. У материалов первой группы е во всем интервале рабочих температур и напряженностей поля изменяется не более чем на 30 % (рис. 18.25). Различные марки керамики этой группы отличаются значением (изменяется от 1000 до 7500) и положением температурного максимума е. У материалов второй группы зависимость  [c.606]

Керамика группы а класса IV, обладающая наибольшим значением цр и наименьшим tg б среди низкочастотных конденсаторных материалов, предназначена для изготовления импульсных конденсаторов и конденсаторов, используемых в цепях постоянного тока, материалы группы а класса V — для изготовления конденсаторов, применяемых в аппаратуре, где необходима повышенная температурная стабильность емкости.  [c.245]

Материалом электродов может служить оловянная, свинцовая или алюминиевая фольга толщиной 10—50 мкм. Фольгу смазывают тонким слоем химически чистого конденсаторного вазелина или конденсаторного масла или аналогичного материала с tg б[c.375]

Конденсаторная керамика для компенсирующих контурных, блокировочных конденсаторов, а также для  [c.330]

Конденсаторная керамика имеет повышенные (е =»10ч-230) и высокие (бг = 900) значения диэлектрической проницаемости. В первом случае керамика относится к высокочастотным диэлек-  [c.241]

Конденсаторная керамика отличается небольшим содержанием бесщелочной аморфной фазы. Кристаллические фазы формируют в соответствии с требуемыми ТКе, стремясь к наибольшему значению е и низкому tg 6. С величиной ТКе тесно связана диэлектрическая проницаемость чем больше (по абсолютной величине) ТКе, тем выше, значение е (рис. 10.1). Значение е изменяется в пределах 12 -т- 230 при 20 С tg 6 == 6 -10- if = 10 гц) 80 ке1см, о зг 800 кГ см при 155° С -у 10 1/ол СМ, — g б sS 1,2 -Ю . По величине температурного коэффициента диэлектрической проницаемости ТКе материалы можно подразделить на три класса (табл. 10.2) класс I — не-термостабильная керамика с ТКе = [(—3300) (—1500)] 10 Мград]  [c.144]

В чем преимущества ламтановой термостабильной конденсаторной керамики, и в чем недостатки по сравнению со станнатной керамикой  [c.152]

В середине 30-х годов началась борьба за решительное улучшение качества материалов и деталей, применяемых в радиоаппаратуре. В области температурной стабилизации частоты особенно важное значение имело появление керамики — установочной и конденсаторной, предлоншнной, разработанной и внедренной в производство советскими учеными и инженерами В. П. Вологдиным, Н. П. Богородицким, Б, М. Вулом, Г. И. Ска-нави, Д. М. Казарновским и Г. А. Смоленским.  [c.319]

В подстроечных К. э. применяются дисковые, нлас-тинчатые и цилиндрич. конструкции, а ди.-электриком D ннх служит конденсаторная керамика или воздух.  [c.437]

Температура обжига конденсаторных масс зависит от состава массы и вида изделия и находится в пределах 1250—1350°С. Большинство масс и изделий обжигают один раз. Конденсаторы металлизируют серебром, припаивают к ним выводы, после чего покрывают цветной, соответствующей классу материала по ТКе эмалью. Все эти операции выполняют на полуавтоматах. Конденсаторную керамику, в состав которой входят TiOj или другие соединения титана, следует обжигать в слабоокислительной среде во избежание восстановления титана до низшей валентности. Обычно изделия обжигают в электрических туннельных печах с карбидокремниевыми нагревателями.  [c.189]

В производстве конденсаторной керамики в большинстве случаев прибегают к предварительному синтезу» необходимой кристаллической фазы в порошках или брикетах (спеки). Необходимость такого синтеза обусловлена большими усадками массы, обильным газовыделе-ци м из разлагающихся o Ieй, что влечет за собой недо-  [c. 189]

До последнего времени наиболее распространенным» был синтез кристаллических фаз, входящих в конденсаторную керамику, путем обжига смеси соответствующих оксидов, иногда солей. Однако этот способ имеет тот недостаток, что фазовый состав синтезированной керамики не стабилен и зависит от колебаний в технологическом режиме (температуры, среды обжига, состава и содержания примесей и др.). Поэтому в производстве конденсаторной керамики, особенно высокочастотной, все в большей степени начали применять химические методы подготовки кристаллических фаз. В частности, изготовление твердого раствора алюмината лантана — титаната каль-пия осуществляют методом совместного осаждения. Смесь растворов азотнокислой соли лантана и Ti U осаждают углекислым аммонием при pH=7,8—8,2. Б результате прокаливания осадка при 1100—1200°С образуется твердый раствор (Са, La) (Ti, А1)0з. Температура спекания подготовленного таким образом материала на 150—200°С ниже, чем температура спекания материала соответствующего состава, но полученного путем синтеза чистых оксидов в виде их порошков, и составляет 1350°С.  [c.190]

Компенсатор — см. Термомагнитные сплавы Композитные полимерные материалы 2—399 Компрег — см. ДревесЕгые слоистые пластики Конденсаторная бумага 1—153 Конденсаторная керамика 1—369, 380 2—376 Кондиционирование образцов 1—406 Конопленко В. П. машина 2—207 Консервация алюминиевых сплавов 1—406  [c.505]

Конвертеры малобессемеровские — Характеристики 399 Конденсаторная керамика — Свойства 332  [c.1052]

---

Установки компенсации реактивной мощности серии ВАРНЕТ напряжением 400 В

3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА УСТАНОВОК
3.1 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-НС
Установки серии ВАРНЕТ-НС состоят из трехфазных конденсаторов, соединенных по схеме «треугольник», и автоматического выключателя, размещенного в защитном металлическом кожухе. Внешний вид и расположение основных устройств представлено на рис.1.

3.2 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-НФ
Установки серии ВАРНЕТ-НФ состоят из трехфазных конденсаторов, соединенных по схеме «треугольник», дросселя для фильтрации высших гармоник и автоматического выключателя. Внутреннее устройство представлено на рис.2.

3.3 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-АС
Установки серии ВАРНЕТ-АС могут иметь навесное или напольное исполнение(рис. 3) и могут быть вы полнены в виде одной или двух ячеек. Ячейки состоят из модулей (рис. 4). Модули крепятся на монтажные стойки. Предохранители и клеммная коробка крепятся на монтажной рейке. Решетки, расположенные на двери и торцевых панелях, обеспечивают естественную вентиляцию шкафа. Установки имеют автоматизированное управление благодаря наличию регулятора реактивной мощности.
На каждом модуле может быть размещено до 2 ступеней регулирования. Номинальная мощность модуля может составлять 25, 50, (25+25), (25+50) и 75 квар. Возможно изготовление модулей других номиналов мощностью до 100 квар. В состав модуля входят металлический каркас, трехфазные конденсаторы, соединенные по схеме «треугольник», контакторы для коммутации ступеней компенсации, соединительные медные шины и кабели, предохранители на стационарных держателях или предохранители-разъединители. Пластиковые крышки обеспечивают защиту от прямого прикосновения к токоведущим частям.

З.4 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-АФ
Установки серии ВАРНЕТ-АФ имеют напольное исполнение (рис. 5) и могут быть выполнены в виде одной или двух ячеек. Ячейки состоят из модулей (рис. 6), являющихся ступенями регулирования конденсаторной установки.
На каждом модуле размещается до 2 ступеней регулирования. Номинальная мощность модуля (мощность при напряжении 400 В) может составлять 10, (10+10), 20,(20+20), 40, (40+40) и 80 квар. В состав модуля входят металлический каркас, трехфазные конденсаторы, соединенные по схеме «треугольник», контакторы для коммутации ступеней компенсации, соединительные медные шины и кабели, предохранители на стационарных держателях или предохранители-разъединители. Установки имеют автоматизированное управление благодаря наличию регулятора реактивной мощности. Пластиковые крышки обеспечивают защиту от прямого прикосновения к токоведущим частям.
В установках ВАРНЕТ-АФ каждая ступень регулирования защищена дросселем от высших гармоник тока и напряжения. Для охлаждения установки предусмотрена принудительная вентиляция. Включение и отключение вентиляторов происходит по сигналу температурного датчика, входящего в состав установки.

3.5 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-ТС
Установки серии ВАРНЕТ-ТС имеют напольное исполнение и могут быть выполнены в виде одной, двух или трех ячеек. Ячейки состоят из модулей, являющихся ступенями регулирования конденсаторной установки.
На каждом модуле размещается по одной ступени регулирования. Номинальная мощность модуля может составлять 25, 50, 75 и 125 квар. В состав модуля входят металлический каркас, трехфазные конденсаторы, соединенные по схеме «треугольник», тиристоры для коммутации ступеней компенсации, соединительные медные шины и кабели, предохранители на стационарных держателях или предохранители-разъединители. Установки имеют автоматизированное управление благодаря наличию регулятора реактивной мощности.

3.6 Конструкция конденсаторных установок серии ВАРНЕТ-ТФ
Установки серии ВАРНЕТ-ТФ имеют напольное исполнение и могут быть выполнены в виде одной, двух или трех ячеек (рис. 7). Ячейки состоят из модулей, являющихся ступенями регулирования конденсаторной установки.
На каждом модуле размещается по одной ступени регулирования. Номинальная мощность модуля может составлять 20, 40, 80 и 120 квар. В состав модуля входят металлический каркас, трехфазные конденсаторы, соединенные по схеме «треугольник», тиристоры для коммутации ступеней компенсации, соединительные медные шины и кабели, предохранители на стационарных держателях или предохранители-разъединители. Установки имеют автоматизированное управление благодаря наличию регулятора реактивной мощности.
В установках ВАРНЕТ-ТФ каждая ступень регулирования защищена дросселем от высших гармоник тока и напряжения. Для охлаждения установки предусмотрена принудительная вентиляция. Включение и отключение вентиляторов происходит по сигналу температурного датчика, входящего в состав установки.

3.7 Комплектующие
3.7.1 Предохранители
Предохранители предназначены для защиты от токов короткого замыкания силовых цепей и цепей управления.
Предохранители для защиты силовых цепей имеют 2 варианта исполнения: на стационарных держателях и предохранители-разъединители. Выбор типономинала предохранителей осуществляется по таблице 2.

Наноиндустрия — научно-технический журнал — Наноиндустрия

ВВЕДЕНИЕ
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) нашли широкое применение и как отдельные микросхемы универсального назначения, и в составе ряда специализированных микросхем, и в системах на кристалле (СнК), которые могут содержать до 100 и более каналов преобразования сигналов [1]. Наблюдается тенденция к использованию АЦП в системах самодиагностики СнК, включающих встроенные средства мониторинга питания, температуры, параметров ряда блоков [2–4]. Одна из причин в том, что многие современные СнК имеют сложную кластерную адаптивно настраиваемую систему электропитания, а также динамически реконфигурируемую архитектуру [5]. Это требует контроля текущих значений режимных параметров блоков, температуры, а также целостности сигналов в ряде шин, например, в шинах питания [6, 7]. СнК для критически важных приложений, разрабатываемые с соблюдением норм и стандартов функциональной безопасности, также должны иметь встроенные средства самодиагностики и тестирования [8].
В системах многоточечного аппаратного мониторинга СнК используют или встроенный АЦП с аналоговым коммутатором или массив из нескольких АЦП, размещенных в местах расположения контролируемых блоков. Такая распределенная структура во многих случаях оказывается предпочтительной. Для контроля температуры, напряжений и токов в системах с распределенной структурой сбора данных АЦП последовательного приближения средней точности, умеренного быстродействия, с низким уровнем потребляемой мощности оказываются более эффективными по сравнению с другими типами АЦП [9], если минимизирована занимаемая ими площадь. Такие АЦП, дополненные массивом быстродействующих устройств выборки-хранения в точках контроля, применяются также для мониторинга динамических параметров, например, целостности сигналов на чипе СнК [4]. Наряду с использованием в виде сложно-функциональных блоков в составе СнК, эти АЦП находят применение в качестве отдельных микросхем. Большинство АЦП последовательного приближения, реализуемых по КМОП технологии, используют для генерации эталонных напряжений в процессе уравновешивания цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с балансировкой заряда в матрице конденсаторов с двоично-взвешенными емкостями. При проектировании таких АЦП, ориентированных на использование в рассмотренных применениях, необходимо оптимизировать топологию их основного блока — матрицы конденсаторов с целью минимизации занимаемой площади при одновременном обеспечении необходимого уровня точности. Этому посвящена настоящая статья. В ней рассматриваются особенности проектирования топологии матрицы, связанные с оптимизацией ее геометрии, в частности, вопросы выбора размеров и емкости единичного конденсатора и расстояния между конденсаторами матрицы.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ КОНДЕНСАТОРНОЙ МАТРИЦЫ
Показано, что основным источником ошибки дифференциальной нелинейности является недвоичная компонента паразитной емкости [10]. Недвоичная составляющая паразитной емкости возникает за счет паразитной емкости верхних обкладок единичных конденсаторов, входящих в состав данного конденсатора, на шины сигналов нижних обкладок, относящихся к другим конденсаторам и не подключенных к данному конденсатору. Поэтому паразитную емкость Сs каждого конденсатора можно оценить следующим образом: Сs = Сp∙k, где Сp — паразитная емкость единичного конденсатора на проходящую рядом с ним сигнальную шину; k — количество единичных конденсаторов, не входящих в состав данного, рядом с которыми проходит сигнальная шина, подключенная к нижним обкладкам данного конденсатора. На рис. 1 показана паразитная емкость с верхней обкладки единичного конденсатора на сигнальную шину. Ширина конденсатора обозначена a, расстояние от конденсатора до сигнальной шины — h.
Зависимость емкости единичного конденсатора квадратной формы на проходящую рядом с ним сигнальную шину Сp(a,h) от размера конденсатора и расстояния до сигнальной шины может быть аппроксимирована следующим выражением:

где a — длина или ширина конденсатора; CE — удельная краевая емкость между двумя слоями металлизации (Ф/м), параметр из проектной базы данных; h — расстояние от конденсатора до шины; h0 — подгоночный параметр, величина которого примерно равна сумме толщины диэлектрика между слоями металлизации и расстояния между краями верхней и нижней обкладок.
Оценка относительной погрешности дифференциальной нелинейности для каждого из N кодов:

В числителе этого выражения — максимальная величина разности между паразитной емкостью Ci наибольшего из конденсаторов, переключающихся при переходе от кода i – 1 к коду i, и суммой паразитных емкостей остальных переключающихся конденсаторов; C0 — емкость единичного конденсатора. С учетом этих соотношений зависимость дифференциальной нелинейности от топологических размеров можно записать в виде:

где CU — удельная емкость единичного конденсатора (Ф/м2), параметр из проектной базы данных.
На рис. 2 показана зависимость дифференциальной нелинейности от характерных топологических размеров матрицы конденсаторов. Показаны также плоскости ограничений, обусловленных максимально допустимым уровнем ошибки нелинейности (горизонтальная плоскость) и максимально допустимым размером конденсаторной матрицы (вертикальная плоскость).
Ограничение, связанное с размером матрицы, представляет собой плоскость, описываемую выражением L = a + h, где L — параметр, определяющий максимальный размер базовой ячейки матрицы и, следовательно, характеризующий размер всей матрицы кратный L.
Сечение поверхности погрешности этой плоскостью:

Полученное выражение представляет собой зависимость максимального уровня ошибки дифференциальной нелинейности от характерного размера конденсатора a при заданных ограничениях на размер ячейки конденсаторной матрицы L. Очевидно, что функция DNLmax(a) имеет минимум в точке

Очевидно также, что

Таким образом, aopt и hopt являются оптимальными размерами матрицы при заданных ограничениях на максимальный ее размер.
Подстановка aopt и hopt в выражение для дифференциальной нелинейности дает зависимость максимального уровня этого вида погрешности от размера конденсаторной матрицы:

Полученное соотношение позволяет оценить ошибку нелинейности при заданном размере конденсаторной матрицы, а также минимальный размер матрицы, необходимый для достижения заданного уровня точности.
Результаты проведенного анализа легли в основу методики оптимизации топологии матрицы конденсаторов в составе блока АЦП последовательного приближения разрядностью 10 бит, реализованного по технологии КМОП с проектной нормой 0,18 мкм.
БЛОК АЦП ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПРИБЛИЖЕНИЯ
Структурная схема АЦП показана на рис. 3. Использована обычная недифференциальная архитектура с перераспределением заряда. Для уменьшения занимаемой площади матрица конденсаторов ЦАП разделена на две подматрицы. Одна из них управляется семью старшими разрядами кода с выхода регистра последовательного приближения (РПП), другая — тремя младшими разрядами. Подматрицы соединены между собой через разделительный конденсатор Ca, который выполняет функцию аттенюатора. Номинал единичного конденсатора составляет 90 фФ.
На рис. 4 показана топология блока АЦП. Его высота составляет 230 мкм, что не превышает ширину трех типовых контактных площадок. Поэтому разработанный блок может использоваться для построения многоканальных микросхем с АЦП в каждом канале.
При проектировании блока использовались схемотехнические и топологические методы повышения стойкости к ионизирующему излучению. В частности, реализована функция автоматической коррекции смещения нуля в каскадах компаратора, как показано на рис. 5. Использованы n-канальные МОП транзисторы с кольцевым затвором и дополнительные охранные кольца.
Блок АЦП изготовлен в составе тестовой микросхемы по КМОП технологии XFAB XPO18 с проектной нормой 0,18 мкм. Особенностью использованной технологии является наличие транзисторов с рабочим напряжением до 5 В, что позволило обеспечить широкий диапазон напряжений питания.
На рис. 6 приведены результаты измерений статических характеристик тестовых образцов АЦП. Уровень дифференциальной нелинейности (ДНЛ) не превышает половины единицы младшего разряда (ЕМР). Интегральная нелинейность (ИНЛ) составляет менее 1,5 ЕМР. Значения основных параметров АЦП приведены в табл. 1.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе представлен анализ влияния топологических размеров переключаемых конденсаторов на погрешность дифференциальной нелинейности АЦП последовательного приближения. Дана оценка уровня точности матрицы в зависимости от ее размера. Использование этих результатов позволяет оценить топологический размер блока АЦП и выбрать оптимальные номиналы единичных конденсаторов в составе емкостной матрицы на ранних стадиях проектирования.
В качестве примера практического применения результатов проведенного анализа представлен блок микромощного АЦП последовательного приближения, имеющий разрядность 10 бит и быстродействие 400 квыб/с при величине тока потребления не более 0,1 мА. Уровень дифференциальной нелинейности не превышает 0,5 ЕМР без использования фоновой калибровки.
Разработанный АЦП предназначен для использования в составе специализированных микросхем бортовой электроники космических аппаратов, а также в качестве отдельной микросхемы многоканального АЦП.
Авторы считают, что в данной работе новыми являются результаты анализа влияния топологических параметров конденсаторной матрицы на точностные характеристики АЦП последовательного приближения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Zou X., Liu L., Cheong J. H., Yao L., Li P., Cheng M.-Y. et al. A 100-Channel 1-mW Implantable Neural Recording IC // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 2013. Vol. 60. № 10, pp. 2584–2596.
2. Zjajo A., van der Meijs N., van Leuken R. Adaptive Thermal Monitoring of Deep-Submicron CMOS VLSI Circuits // Journal of Low Power Electronics. 2013. Vol. 9. № 4, pp. 1–11.
3. Sonmez U., Sebastiano F., Makinwa K. A. A. Compact Thermal-Diffusivity-Based Temperature Sensors in 40-nm CMOS for SoC Thermal Monitoring // IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2017. Vol. 52. № 3, pp. 834–843.
4. Noguchi K., Nagata M. An On-Chip Multichannel Waveform Monitor for Diagnosis of Systems-on-a-Chip Integration // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2007. Vol. 15. № 10, pp. 1101–1110.
5. Sivakumar R., Jothi D. Recent Trends in Low Power VLSI Design // International Journal of Computer and Electrical Engineering. 2014. Vol. 6. № 6, pp. 509–523.
6. Lee P. H., Lee H. Y., Lee H. B., Jang Y. C. An On-Chip Monitoring Circuit for Signal-Integrity Analysis of 8-Gb/s Chip-to-Chip Interfaces With Source-Synchronous Clock // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2017. Vol. 25. № 4, pp. 1386–1396.
7. Whatmough P. N., Das S., Hadjilambrou Z., Bull D. M. Power Integrity Analysis of a 28nm Dual-Core ARM Cortex-A57 Cluster Using an All-Digital Power Delivery Monitor // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2017. Vol. 52. № 6, pp. 1643–1654.
8. Katoh K., Doumar A., Ito H. Design of On-Line Testing for SoC with IEEE P1500 Compliant Cores Using Reconfigurable Hardware and Scan Shift / Proceedings of 11th IEEE International On-Line Testing Symposium. 2005, pp. 203–204.
9. Zhou H., Gui X., Gao P. Design of a 12-bit 0.83 MS/s SAR ADC for an IPMI SoC / Proceedings of 28th IEEE International System-on-Chip Conference (SOCC). Beijing. 2015, pp. 175–179.
10. Osipov D. L., Bocharov Yu. I., Butuzov V. A. The Behavioral Model of a Split Capacitor Array Involved in the Successive Approximation Register ADC and Taking Into Account the Effect of Parasitic Capacitors // Russian Microelectronics. 2013. Vol. 42. № 4, pp. 253–259.

Высоковольтные конденсаторы

 

Основные параметры высоковольтных конденсаторов

 

Подобрать нужный конденсатор и определить его параметры порой не такая простая задача. Для этого необходимо понимание всех характеристик конденсатора. Рассмотрим их по порядку.

Ёмкость

 

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до сотен микрофарад. Однако существуют конденсаторы с ёмкостью до десятков фарад.

Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой:

,

где  — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами (в вакууме равна единица),  — электрическая постоянная, численно равная 8,854187817… ^.10^-12 (эта формула справедлива, лишь когда d много меньше линейных размеров пластин).

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

 

Следовательно  С=С₁+C₂+…+С_n.

Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна:

 

или  .

 

Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.

Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов.

 

Удельная ёмкость

Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя.

 

Плотность энергии

Плотность энергии электролитического конденсатора зависит от конструктивного исполнения. Максимальная плотность достигается у больших конденсаторов, где масса корпуса невелика по сравнению с массой обкладок и электролита. Например, у конденсатора EPCOS B4345 ёмкостью 12000 мкФ x 450 В и массой 1.9 кг плотность энергии составляет 639Дж/кг или 845Дж/л. Особенно важен этот параметр при использовании конденсатора в качестве накопителя энергии, с последующим мгновенным её высвобождением, например, в пушке Гаусса

 

Номинальное напряжение

Другой, не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается, что связано с увеличением тепловой скорости движения носителей заряда и, соответственно, снижению требований для образования электрического пробоя.

 

Паразитные параметры

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

C - собственная ёмкость конденсатора;

r — сопротивление изоляции конденсатора;

R - эквивалентное последовательное сопротивление;

L — эквивалентная последовательная индуктивность.

 

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора — r

Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U/I_ут , где U — напряжение, приложенное к конденсатору, I_ут — ток утечки.

 

Эквивалентное последовательное сопротивление — R

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) обусловлено главным образом электрическим сопротивлением материала обкладок и выводов конденсатора и контакта(-ов) между ними, а также потерями в диэлектрике. Обычно ЭПС возрастает с увеличением частоты тока, протекающего через конденсатор.

В большинстве случаев этим параметром можно пренебречь, но иногда (напр., в случае использования электролитических конденсаторов в фильтрах импульсных блоков питания) достаточно малое его значение может быть жизненно важным для надёжности устройства (см., напр., Capacitor plague(англ.)).

Существуют специальные приборы (ESR-метры) для измерения этого достаточно важного параметра конденсатора, по которому можно часто определить пригодность его дальнейшего использования в определённых целях. Этот параметр, кроме собственно ёмкости (ёмкость — это основной параметр) — часто имеет решающее значение в исследовании состояния старого конденсатора, стоит ли использовать его в определённой схеме, или он прогнозируемо выйдет за пределы допустимых отклонений.

 

Эквивалентная последовательная индуктивность — L

Эквивалентная последовательная индуктивность обусловлена, в основном, собственной индуктивностью обкладок и выводов конденсатора. На низких частотах (до единиц килогерц) обычно не учитывается в силу своей незначительности.

 

Саморазряд

С течением времени конденсатор теряет энергию за счёт саморазряда.

 

Тангенс угла потерь

Тангенс угла потерь — отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

 

Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол:

 

 ,

где  — угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь . Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности P_а к реактивной P_р при синусоидальном напряжении определённой частоты. Величина, обратная , называется добротностью конденсатора. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются также для катушек индуктивности и трансформаторов.

 

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ)

ТКЕ — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина). Таким образом, значение ёмкости от температуры представляется линейной формулой:

 

,

 

где ΔT — увеличение температуры в °C или °К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости. TKE применяется для характеристики конденсаторов со значительной линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ определяется не для всех типов конденсаторов. Конденсаторы, имеющие нелинейную зависимость ёмкости от температуры, и конденсаторы с большими уходами ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в обозначении имеют указание на относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур.

 

Диэлектрическое поглощение

Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение медленно повышается. Это явление получило название диэлектрическое поглощение или адсорбция электрического заряда. Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора. Подобный эффект можно наблюдать и на большинстве электролитических конденсаторов, но в них он является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.

 

Классификация конденсаторов

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).

Конденсаторы с газообразным диэлектриком.

Конденсаторы с жидким диэлектриком.

Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.

Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.

Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка.

Импульсные конденсаторы.

 

Импульсные конденсаторы

Конденсаторы,  используемые  в  ГИТ,  чаще  всего  работают  в режиме,  близком  к  короткому  замыканию:  колебательный  разряд  на малую индуктивность при частоте колебаний 10⁴ – 10⁷ Гц.  Основное  требование,  предъявляемое  к  конденсатору –  запасать максимально  возможную  энергию  в  единице  объема.  Она определяется  рабочей  напряженностью  Е_Р,  при  которой  работает изоляция и диэлектрической проницаемостью ε изоляции.

К  основным  факторам,  ограничивающим  Е_Р,  относятся:

кратковременная  прочность  изоляции  секций  конденсатора;

разрушение  диэлектрика  частичными  разрядами (ЧР);

тепловой режим конденсатора.

Если  конденсатор  работает  в  частотном  режиме,  то  ЕР определяется тепловым пробоем конденсатора. Если тепловой режим не является определяющим, то ЧР в толще диэлектрика и на закраинах секций являются определяющими. 

Удельная  энергия  активного  объема  конденсатора  определяется диэлектрической  проницаемостью  ε  диэлектрика  и  рабочей напряженностью электрического поля Е_Р .

Для  изготовления  импульсных  конденсаторов  применяются диэлектрики  на  основе  конденсаторной  бумаги,  синтетических пленок, пропитанных жидким диэлектриком с   ε = (2-7)ε₀. Допустимая рабочая  напряженность  Е_доп  раб определяется  кратковременной прочностью  изоляции  и  длительной  прочностью  или  процессами старения диэлектрика в импульсном режиме. Основное  значение при этом  имеют  тип  применяемого  диэлектрика  и  режим  работы конденсатора.

Назначение   Е_доп раб   оказывают   основное   влияние    следующие  факторы:  гарантированный  ресурс  конденсатора,  надежность,  форма импульса в разрядном режиме, частота повторения импульсов. Перечисленные  характеристики  режима  работы  определяют условия  старения  изоляции,  которое  происходит,  в  основном,  из-за ЧР.  Развитие  ЧР  во  включениях  при  импульсном  напряжении принципиально не отличается от того, что происходит на переменном напряжении.

Развитие частичных разрядов в изоляции

 

а – при синусоидальном напряжении;     б – при импульсном напряжении 

U_BM—  амплитуда  напряжения,  которая  была  бы  достигнута  на

включении без ЧР;

U_ВЗ — напряжение зажигания разряда во включении;

U_ВП — напряжение погасания разряда во включении.

Число  ЧР  за  один  полупериод  Т/2  определяется  из  следующих cоотношений

Для большинства типов отечественных и зарубежных импульсных конденсаторов объемная энергия составляет 0,1 МДж/м³ при рабочей напряженности 70-100 кВ/мм.

Основной путь увеличения объемной энергии – это использование либо  новых полимерных  пленок,  обладающих  повышенной электрической  прочностью  и  большой  ε (наприер, полиэтиленфтолат),  либо пленочно-бумажной изоляции с пропиткой касторовым маслом.

Индуктивность  импульсных  конденсаторов.  В  ГИТах  больших энергий  индуктивность  конденсаторов  не  играет  большой  роли,  а  в генераторах  малых  энергий –  имеет  определяющую  роль.

Индуктивность  конденсатора  LC  включает  индуктивность  пакета секции LП.C, индуктивность соединительных шин LШ и индуктивность выводов LВ.К.

Индуктивность  пакета  секции  L_П.C  зависит  от  индуктивности секции  L′c  и  схемы  соединения  секций.  Если  n_c  –  число последовательно  соединенных  секций,  m_c –  число  параллельно соединенных секций в группе, то

Конденсаторные  секции по  способу  выполнения  обкладок можно разбить на 2 основные группы: рулонные и пластинчатые.

 

Особенности  конденсаторов,  работающих  при  большой частоте  повторяемости  импульсов

В  этих  конденсаторах  Ер ограничена тепловым режимом. Энергия, выделяемая в конденсаторе W_ВЫД. С   в   разрядном  режиме,  зависит от параметров нагрузки. Если R_С  – эквивалентное активное сопротивление конденсатора с энергией W_С, R_Н  –  активное  сопротивление  нагрузки,  R_КОНТ. —  эквивалентное активное  сопротивление  разрядного  контура (разрядников, соединительных элементов), то

 

 

где  W_О = W_C + N_C –  энергия,  запасенная  в  батарее  конденсаторов накопителя;

N_C –  количество  параллельно  включенных  конденсаторов  в накопителе.

Таким образом, если Rн и R_КОНТ. достаточно малы, даже при малом RС  в  конденсаторах  будет  выделяться  значительная  доля  запасенной энергии.

Для  уменьшения  потерь  в  конденсаторе  целесообразно использовать диэлектрик секций с малым tg δ при частоте колебаний разрядного  контура.  Таким  диэлектриком  является  пленочный  или бумажно-пленочный  диэлектрик  с  применением  неполярных полимерных  пленок (полипропилена,  полиэтилена  и  др.)  и неполярных пропитывающих составов (конденсаторного масла и др.).

К  конденсаторам  высоковольтных  импульсных  устройств предъявляются требования минимальной собственной индуктивности и  минимального  объема  системы  обкладок  и  диэлектриков,  чтобы соединительные проводники не вносили в разрядный контур больших индуктивностей.

Характеристики некоторых высоковольтных конденсаторов

Тип конденсатора	Напряжение, кВ	Емкость, мкФ	Энергия, кДж	Индуктивность, нГн	Ресурс, имп.	Максимальный ток
ИК-6-150 УХЛ4	6	150	2.7	60	104	50
ИКМ-25-12 УХЛ4	25	12	3.75	25	3∙103	250
ИКМ-50-3 УХЛ4	50	3	3.75	25	3∙103	250
ИК-100-0.4 УХЛ4	100	0.4	2	150	2∙103	50
ИК-200-0.1	200	0.1	2	200	2∙103	50
КМ-30-10	30	10	4.5	10	104	400
КМК-60-2	60	2	3.6	20	103	300

Мы предлагаем высоковольтные конденсаторы, параметры которых лежат в следующих диапазонах:

1. Диапазон рабочих напряжений 0…125 кВ;

2. Диапазон емкостей 1…250 мкФ;

3. Диапазон энергий 100…3000 кДж;

4. Диапазон частоты следования разрядных импульсов 0.2…20 Гц;

5. Диапазон собственной индуктивности 50…2000 нГн;

6. Диапазон разрядного тока 1…1000 кА;

7. Ресурс конденсаторов до 10⁸ имп.

Температурные характеристики электростатической емкости

Конденсаторная направляющая

15.10.2012

Приветствую всех.
В этой технической колонке описаны основные сведения о конденсаторах.
В этом уроке описываются температурные характеристики электростатической емкости.

Температурные характеристики

1. Температурные характеристики конденсаторов различных типов

Электростатическая емкость конденсаторов обычно изменяется в зависимости от рабочей температуры.Говорят, что конденсаторы обладают хорошими температурными характеристиками, когда эта ширина отклонения мала, или плохими температурными характеристиками, когда ширина отклонения велика. При использовании конденсаторов в местах с высокими рабочими температурами, например в машинных отделениях автомобилей, или в электронном оборудовании, используемом в холодных регионах, таких как Антарктика, при проектировании необходимо учитывать условия рабочей среды.

На рис. 1 показаны зависимости скорости изменения емкости от температуры для различных типов конденсаторов с типичными температурными характеристиками.

Проводящие полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы (Polymer Al), пленочные конденсаторы (Film) и многослойные керамические конденсаторы с температурной компенсацией (MLCC ) показаны в качестве примеров конденсаторов с хорошими температурными характеристиками. Напротив, токопроводящие полимерные танталовые электролитические конденсаторы (Polymer Ta) и многослойные керамические конденсаторы с высокой диэлектрической постоянной (MLCC ) демонстрируют большие изменения емкости при высоких температурах.

Рисунок 1.Скорость изменения емкости vs. температурные характеристики различных типов конденсаторов (Пример)

2. Температурные характеристики многослойных керамических конденсаторов

Многослойные керамические конденсаторы в общих чертах делятся на два типа, и температурные характеристики различаются в зависимости от типа.
(1) Один из типов — это многослойные керамические конденсаторы с температурной компенсацией, которые в официальных стандартах относятся к классу 1. В этом типе используются диэлектрические материалы, такие как оксид титана или цирконат кальция, и электростатическая емкость изменяется довольно линейно в зависимости от температуры.Наклон по отношению к температуре называется температурным коэффициентом, и это значение выражается в единицах 1/1 000 000 на 1 ° C [ppm / ° C]. Температурный коэффициент определяется уравнением 1 ниже на основе значения емкости C25 при эталонной температуре (это 20 ° C в стандартах IEC и JIS и 25 ° C в стандарте EIA, но 25 ° C используется в качестве эталона. здесь) и значение емкости CT при температуре верхнего предела категории (максимальная рабочая температура: максимальная расчетная температура окружающей среды, при которой конденсатор может использоваться непрерывно).

—

Стандарт EIA определяет различные температурные коэффициенты электростатической емкости в диапазоне от 0 ppm / ° C до -750 ppm / ° C. На рисунке 2 ниже показаны температурные характеристики типичных материалов, а в таблице 1 приведены выдержки из применяемых стандартов JIS и EIA.

Рис. 2. Зависимость скорости изменения емкости от температурных характеристик керамические конденсаторы термокомпенсирующего типа (пример) Таблица 1. Значения температурного коэффициента и допуск термокомпенсирующего типа многослойные керамические конденсаторы и соответствующие коды

Многослойные керамические конденсаторы термокомпенсирующего типа имеют небольшой температурный коэффициент электростатической емкости (макс.± 30 ppm / ° C (стандартная 25 ° C)) в диапазоне температур от -55 ° C до + 125 ° C; иными словами, это продукты с характеристиками C0G с небольшой шириной температурного отклонения. Однако в многослойных керамических конденсаторах термокомпенсирующего типа используются диэлектрические материалы с небольшой диэлектрической проницаемостью, поэтому существует также недостаток, заключающийся в том, что изделия с большой емкостью не могут быть реализованы.

(2) Другой тип — это многослойные керамические конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью, которые в официальных стандартах относятся к классу 2.В этом типе в качестве диэлектрического материала используется титанат бария, а значение емкости нерегулярно изменяется в зависимости от температуры. По этой причине стандартные значения характеристик электростатической емкости в зависимости от температуры задаются максимальными и минимальными значениями скорости изменения емкости в пределах применяемого диапазона температур относительно значения емкости C25 при эталонной температуре (25 ° C используется в качестве ссылка здесь). (См. Уравнение 2.)

В таблице 2 приведены выдержки из применяемых стандартных значений JIS и EIA.Существует несколько типов стандартов, от одного, который ограничивает скорость изменения емкости в пределах температурного диапазона категории в пределах ± 15% (характеристики X5R), до стандарта, допускающего скорость изменения емкости в диапазоне от + 22% до -82% (характеристики Y5V). продукты). В последнее время продукты с характеристиками X5R с уровнем скорости изменения емкости ± 15% составляют растущий процент используемых конденсаторов, что говорит о том, что разработчики схем обращают внимание на выбор конденсаторов.

Таблица 2. Стандарты температурных характеристик с высокой диэлектрической проницаемостью многослойные керамические конденсаторы и соответствующие коды

На следующем занятии будут описаны вольт-амперные характеристики электростатической емкости.
Увидимся!

Ответственное лицо ： Закипедия, Подразделение компонентов, Murata Manufacturing Co., Ltd.

Сопутствующие товары

Конденсатор

Керамический конденсатор

Статьи по теме

15.10.2012

Будьте в курсе!

Получайте электронные письма от Мураты с последними обновлениями на этом сайте.
Murata Newsletter (электронный информационный бюллетень) запуск

mail_outline

Изменится ли емкость керамических конденсаторов в зависимости от температуры? / Каковы емкостные температурные характеристики конденсаторов? ｜ Q&A Corner

Емкость керамических конденсаторов изменяется в зависимости от температуры?

Каковы емкостные температурные характеристики конденсаторов?

Емкость керамических конденсаторов изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.Это изменение называется емкостными температурными характеристиками.
Это вызвано материалом, из которого изготовлены керамические конденсаторы, и обычно встречается на керамических конденсаторах. других компаний.

На следующем рисунке показан коэффициент изменения емкости нашего продукта LMK212BJ105KD-T в зависимости от температуры.

Что касается температурных характеристик керамических конденсаторов, то широко используются два стандарта.Один из них — это Японские промышленные стандарты (JIS), а другой — стандарт Electronic Industries Alliance (EIA). Производители керамических конденсаторов, включая нашу компанию, предоставляют символ температурных характеристик как JIS, так и / или EIA для каждого продукта. Из этой информации вы можете узнать операционную температурный диапазон и коэффициент емкости в пределах диапазон рабочих температур или коэффициент изменения емкости для каждого продукта.В следующей таблице показан типичный список символов температурных характеристик JIS и EIA. и список также показывает соответствующий диапазон рабочих температур, температурный коэффициент и коэффициент изменения емкости.

CLASS1 (Тип с температурной компенсацией)

Символ		Диапазон рабочих температур [℃]	Температурный коэффициент [ppm / ℃]
JIS	EIA
CG	C0G	-55 до +125	0 ± 30
CH	C0H		0 ± 60
CJ	C0J		0 ± 120
СК	C0K		0 ± 250
UJ	U2J		-750 ± 120
Великобритания	U2K		-750 ± 250
SL	–		-1000 до +350

CLASS2 (Тип с высокой диэлектрической проницаемостью)

Символ		Диапазон рабочих температур [℃]	Коэффициент изменения емкости [%]
JIS	EIA
B	–	-25 до +85	± 10
–	X5R	-55 до +85	± 15
–	X6S	-55 до +105	± 22
–	X7R	-55 до +125	± 15
–	X7S	-55 до +125	± 22
–	X7T	-55 до +125	-22 / + 33
F	–	-25 до +85	+ 30 / -80
–	Y5V	-30 до +85	+ 22 / -82

* Эталонная температура составляет 20 ℃ в JIS и 25 ℃ в EIA.

Температурный коэффициент и коэффициент изменения емкости можно рассчитать по формуле емкость C _T при рабочей температуре T и емкость C _T0 при эталонной температуре T0 используя следующие формулы. Эти значения должны находиться в пределах диапазона, указанного в приведенной выше таблице.

Пожалуйста, обратитесь к TY-COMPAS по каждому продукту. где вы можете искать спецификации и характеристики нашей продукции.

Зависимость емкости от температуры для полимерных танталовых конденсаторов …

Контекст 1

… зависимость емкости от температуры для полимерных танталовых конденсаторов с анодами 12000 мкКл / г или анодами 50 000 мкКл / г, a Ta 2 O 5 диэлектрик, сформированный при 44 В, и катод из суспензии PEDOT показаны на рис. 2. Согласно рис. 2, полимерные танталовые конденсаторы с анодами, спеченными с более крупным порошком (b), имеют меньшую разницу в емкости при комнатной температуре между увлажненными и сухие конденсаторы по сравнению с полимерными конденсаторами, спеченными с более мелким порошком тантала, (а).Эта разница может указывать на лучшую пропитку …

Контекст 2

… зависимость емкости от температуры для полимерных танталовых конденсаторов с анодами 12 000 мкКл / г или анодами 50 000 мкКл / г, a Ta 2 O 5 диэлектрик, сформированный при 44 В, и катод из суспензии PEDOT показаны на рис. 2. Согласно рис. 2, полимерные танталовые конденсаторы с анодами, спеченными с более крупным порошком (b), имеют меньшую разницу в емкости при комнатной температуре между увлажненными и сухие конденсаторы по сравнению с полимерными конденсаторами, спеченными с более мелким порошком тантала, (а).Эта разница может указывать на лучшую пропитку суспензии PEDOT в …

Контекст 3

… на рис. 2 и рис. 3 указывает на корреляцию между разницей емкостей между увлажненными и сухими образцами при комнатной температуре. и изменение емкости в зависимости от температуры относительно емкости, измеренной при комнатной температуре. В полимерно-танталовых конденсаторах с анодами, спеченными более крупным порошком тантала, имеется меньший …

Context 4

… этанола составляет -114 • C, что намного ниже стандартных рабочих температур, использованных в этих экспериментах. Эти результаты показывают, что замерзание воды внутри пористых анодов полимерных танталовых конденсаторов не является доминирующим механизмом потери емкости, наблюдаемой в этих устройствах при низких температурах. Из данных, представленных на фиг. 2, и диэлектрика до суспензии PEDOT путем погружения сформированных танталовых анодов в раствор аминосилана на основе метанола. 14 Температурная зависимость емкости полимерных танталовых конденсаторов с силаном и без него показана на рис.5 для тантала 12000 мкКл / г …

Характеристики конденсатора и применение | MTI Instruments

Конденсаторы часто определяются их многочисленными характеристиками. Эти характеристики в конечном итоге определяют конкретное применение конденсаторов, температуру, диапазон емкости и номинальное напряжение. Огромное количество характеристик конденсатора вызывает недоумение. Кроме того, может быть очень сложно интерпретировать и понять информацию, напечатанную на корпусе конденсатора.

Конденсаторы бывают различных типов или семейств, и каждая из этих групп имеет свою собственную систему идентификации и характеристики. Некоторые из этих систем легко интерпретировать. Однако другие системы изобилуют символами, буквами и цветами, понимание которых может сбивать с толку.

Определение характеристик конденсатора обычно означает выяснение того, к какому семейству он принадлежит. К семействам конденсаторов относятся:

• Пластик
• Керамика
• Пленка
• Электролитический

После того, как вы определили семейство, к которому принадлежит конденсатор, становится намного проще определить его характеристики.

Что касается конденсаторов, их может быть больше, чем кажется на первый взгляд. Например, то, что два конденсатора имеют одинаковое значение емкости, не означает, что они имеют одинаковое номинальное напряжение. Эта информация жизненно важна, потому что, если используется неправильный конденсатор (например, конденсатор с меньшим номинальным напряжением, используемый вместо конденсатора с более высоким номинальным напряжением), то конденсатор может быть поврежден и даже разрушен.

Характеристики конденсатора можно найти в технических паспортах, предоставленных производителем.Давайте рассмотрим несколько наиболее важных характеристик:

1) Рабочее напряжение, (WV)

Это важная характеристика конденсатора, которая дает определение максимального непрерывного напряжения (переменного или постоянного тока), которое может быть приложено к конденсатору без конденсатор выходит из строя. В большинстве случаев вы можете найти рабочее напряжение, напечатанное на стороне корпуса конденсатора, отображающее его рабочее напряжение постоянного тока.

Поскольку переменное напряжение конденсатора ссылается на r.m.svalue, а не пиковое или максимальное значение (которое на 1,414 больше), значения напряжения переменного и постоянного тока, как правило, не совпадают для любого типа конденсатора.

Отказ может произойти, если какое-либо напряжение постоянного тока превышает рабочее. Отказ также может произойти, если имеет место чрезмерная пульсация переменного тока. В этом случае вполне естественно, что конденсатор будет иметь увеличенный срок службы, если он будет работать в пределах своего номинального напряжения в прохладной окружающей среде.

Общие рабочие напряжения постоянного тока включают:

• 10 В
• 16 В
• 25 В
• 35 В
• 50 В
• 63 В
• 100 В
• 160 В
• 250 В
• 400 В
эти напряжения нанесены непосредственно на корпус конденсатора.

2) Ток утечки

Диэлектрики, используемые в конденсаторах, которые служат для разделения проводящих пластин, не являются идеальными изоляторами. Из-за этого небольшой ток или «утечка» протекает через диэлектрик под влиянием мощных электрических полей, которые накапливаются из-за заряда пластин при приложении постоянного напряжения питания.

Этот небольшой поток постоянного тока называется током утечки. По сути, ток утечки возникает, когда электроны проходят через диэлектрическую среду (обычно по краям).В конце концов, ток утечки полностью разрядит конденсатор, если напряжение питания исключить из уравнения.

В случае небольшой утечки, характерной для фольговых или пленочных конденсаторов, ток утечки называется «сопротивлением изоляции» (Rp), которое выражается как высокое сопротивление. Термин «ток утечки» обычно используется только тогда, когда поток электронов очень велик.

Ток утечки конденсатора — один из важнейших параметров цепей связи источника питания и усилителя.С учетом вышесказанного, лучшим выбором для систем хранения являются тефлон, полистирол, полипропилен и другие типы пластиковых конденсаторов.

С другой стороны, алюминиевые, танталовые и другие типы конденсаторов электролитического типа могут работать с очень высокими емкостями. Однако они подвержены высоким токам утечки. Из-за этого они не подходят для приложений связи или хранения. В заключение, ток утечки для алюминиевых электролитов будет увеличиваться при повышении температуры.

3) Допуск, (±%)

Допуск конденсатора выражается положительным или отрицательным значением. Они представляют собой пикофарады (± пФ), которые указывают на конденсаторы с низкими значениями (обычно менее 100 пФ) или в процентах (±%) для конденсаторов с более высокими значениями (обычно выше 100 пФ).

По сути, значение допуска — это полная степень отклонения емкости от номинального значения. В большинстве случаев уровень допуска может составлять от -20% до + 80%.Номинальные характеристики конденсаторов определяются тем, насколько они близки к фактическим значениям по сравнению с номинальной номинальной емкостью. Буквы и цветные полосы используются для обозначения фактического допуска. Обычные уровни допусков для конденсаторов составляют около 5% — 10%. Тем не менее, некоторые конденсаторы из пластика имеют рейтинг не более ± 1%.

4) Рабочая температура, (Т)

Из-за изменений диэлектрических свойств колебания температуры будут иметь прямое влияние на значение емкости.Если окружающая температура становится слишком высокой или слишком низкой, значение емкости цепи может работать неправильно. Как правило, большинство конденсаторов хорошо работают при температуре от -30 ° C до + 125 ° C. Номинальное напряжение при рабочей температуре для пластиковых конденсаторов не более + 70oC.

Электролитические конденсаторы и алюминиевые электролитические конденсаторы подвержены деформации при высоких температурах из-за утечки и внутреннего давления. Кроме того, электролитические конденсаторы нельзя использовать при температурах ниже -10 ° C, потому что электролитный гель замерзнет.

5) Температурный коэффициент, (TC)

Температурный коэффициент конденсатора определяется максимальным изменением его емкости в определенном температурном диапазоне. Как правило, температурный коэффициент конденсатора определяется линейным образом в миллионных долях на градус Цельсия (PPM / oC). Его также можно определить как процентное изменение в определенном диапазоне температур.

Конденсаторы класса 2 имеют нелинейную природу. В результате их значения увеличиваются с повышением температуры, что дает им температурный коэффициент, который выражается как положительное значение «P.«В отличие от конденсаторов класса 2, некоторые конденсаторы фактически уменьшают свое значение при повышении температуры. В результате температурный коэффициент в этом случае будет выражен как отрицательное« N ».

Некоторые конденсаторы не изменяют свое значение. и будут оставаться постоянными в определенном диапазоне температур. Эти конденсаторы имеют нулевой температурный коэффициент и обозначаются как «NPO». Эти типы конденсаторов считаются относящимися к классу 1.

В то время как подавляющее большинство конденсаторов теряют свою емкость, когда становятся слишком горячий, существует исключение для конденсаторов температурной компенсации.Эти типы конденсаторов могут работать при температурах от P1000 до N5000 (от +1000 ppm / oC до -5000 ppm / oC).

Очень хорошо можно подключить конденсатор с положительным температурным коэффициентом параллельно конденсатору с отрицательным температурным коэффициентом. Когда это происходит, два противоположных эффекта в конечном итоге нейтрализуют друг друга. Конденсаторы с температурным коэффициентом приложения также могут использоваться для нейтрализации влияния других компонентов, расположенных в цепи, таких как резистор или катушка индуктивности.

6) Номинальная емкость (C)

Когда дело доходит до важности, номинальное значение емкости C конденсатора всегда будет занимать первое место среди характеристик конденсатора. Это значение можно измерить тремя способами:

• мкФ , числа и цветные полосы.

  7) Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

  Эквивалентное последовательное сопротивление AKA ESR — это импеданс конденсатора по переменному току, когда он используется на более высоких частотах.Он включает сопротивление постоянному току выводных выводов, сопротивление диэлектрического материала, сопротивление пластины конденсатора и сопротивление постоянному току соединений с диэлектриком; все они измеряются при определенной температуре и частоте.

  Эквивалентное последовательное сопротивление определяет потери энергии «эквивалентного» последовательного сопротивления конденсатора. Таким образом, он должен определять общие тепловые потери I2R конденсатора. Это особенно актуально, когда задействованы силовые и коммутационные цепи.

  Конденсаторы с высоким ESR менее способны пропускать ток к пластинам и от них во внешнюю цепь. Это связано с более длительной постоянной времени заряда / разряда RC. ESR электролитических конденсаторов будет постепенно увеличиваться со временем, поскольку электролит внутри начинает высыхать. При использовании в качестве фильтра рекомендуется использовать конденсатор с низким значением ESR.

  8) Поляризация

  Конденсатор Поляризация относится к конденсаторам электролитического типа (в основном алюминиевым электролитическим конденсаторам) в отношении их электрического соединения.Подавляющее большинство электролитических конденсаторов поляризованы, а это означает, что напряжение на выводах конденсатора должно иметь правильную полярность (положительный к положительному, отрицательный к отрицательному).

  Неправильная поляризация может привести к разрушению оксидного слоя внутри конденсатора, что в конечном итоге приведет к протеканию через устройство больших токов. В результате конденсатор, скорее всего, выйдет из строя.

  Большинство электролитических конденсаторов имеют отрицательную клемму, отмеченную стрелкой, полосой, черной полосой или шевронами.Они установлены для предотвращения возможных неправильных подключений к источнику постоянного тока.

  Некоторые из более крупных электролитических конденсаторов с металлическим корпусом подключаются к отрицательной клемме. Это можно сделать, потому что металлический корпус изолирован электродами. Имейте в виду, что при использовании алюминиевых электролитов в сглаживающих цепях источника питания будьте осторожны, не позволяя пульсации переменного напряжения и сумме пикового постоянного напряжения превращаться в «обратное напряжение».

  Вывод

  Имейте в виду, что конденсаторы с небольшой емкостью (менее 0.01 мкФ) обычно не представляют опасности для людей. Однако, если емкость конденсатора превышает 0,01 мкФ, вас ждет шок! Все конденсаторы способны накапливать электрические заряды, которые принимают форму напряжения даже при отсутствии тока в цепи.

  Как правило, никогда не прикасайтесь к выводам конденсаторов с большими номиналами, если отключено напряжение питания. Некоторые конденсаторы могут накапливать смертельные заряды напряжения. Если вы не уверены в состоянии большого конденсатора, с которым пытаетесь обращаться, всегда обращайтесь за помощью к эксперту.

  Рекомендуемое изображение Кредит: Clker-Free-Vector-Images / Pixabay
  В сообщении Изображение 1 Кредит: Elcap [CC0], из Wikimedia Commons
  В сообщении Изображение 2 Кредит: Элкап [CC0], из Wikimedia Commons
  В сообщении Изображение 3 Предоставлено: Stack Exchange
  In Post Image 4 Кредит: Сакурамбо [Public domain], из Wikimedia Commons In Post Image 2
  In Post Image 5 Кредит: Jwratner1 в английской Википедии. [CC0], через Wikimedia Commons

  % PDF-1.5 % 186 0 obj> эндобдж xref 186 39 0000000016 00000 н. 0000001842 00000 н. 0000001981 00000 н. 0000002120 00000 н. 0000002249 00000 н. 0000002665 00000 н. 0000002699 00000 н. 0000002827 00000 н. 0000002954 00000 н. 0000003789 00000 н. 0000003825 00000 н. 0000004015 00000 н. 0000004089 00000 н. 0000004161 00000 п. 0000004234 00000 п. 0000005082 00000 н. 0000005944 00000 н. 0000006698 00000 н. 0000006893 00000 н. 0000007083 00000 н. 0000008122 00000 н. 0000009044 00000 н. 0000009342 00000 п. 0000010209 00000 п. 0000011212 00000 п. 0000011455 00000 п. 0000011785 00000 п. 0000011903 00000 п. 0000012710 00000 п. 0000012949 00000 п. 0000013038 00000 п. 0000013996 00000 н. 0000015037 00000 п. 0000015861 00000 п. 0000016823 00000 п. 0000017721 00000 п. 0000020391 00000 п. 0000023364 00000 п. 0000001101 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 224 0 obj> поток Mouv | a Ք d. TZ ‘ ) crM5Yay /] e1 ~ 뢎 J «+ S`0 & Fl!» 3t-LYUOOt.ŞYByVfdT &% Y! H̶y2u

  Система оценки температурных характеристик конденсатора

  Система оценки температурных характеристик конденсаторов автоматизирует ступенчатое регулирование температуры в стандартной испытательной системе для окружающей среды и измерение нескольких каналов электростатической емкости конденсатора, тангенса угла диэлектрических потерь (tanδ) и импеданса. Это позволяет автоматически записывать данные частотных характеристик и изменений во времени при желаемой температуре окружающей среды.Он не только оценивает характеристики конденсатора, но также может оценивать различные электронные компоненты, печатные носители и изоляционный материал, и его можно использовать в сочетании с вашей собственной стандартной системой испытаний на воздействие окружающей среды.

  Автоматическое измерение до 64 каналов

  Эта система может измерять несколько каналов электростатической емкости, тангенса угла диэлектрических потерь (tanδ) и импеданса в условиях температуры и влажности.Есть 8 стандартных каналов, и его можно расширить до 64 каналов.

  Выберите один из 3 режимов тестирования

  Выберите один из 3 режимов тестирования: тестирование характеристик температуры (и влажности), тестирование частотных характеристик и тестирование характеристик ресурса (постоянная работа) для оценки изменений во времени.

  Характеристики

  • Испытание с целью оценки температурных характеристик: Автоматически записывает характеристические данные, синхронизированные с изменениями температуры, до 20 шагов.
  • Оценочное испытание частотных характеристик: автоматически записывает характеристические данные для различных частот при изменении частоты в условиях температуры и влажности.
  • Тестирование характеристик срока службы (постоянная работа): Автоматически измеряет и записывает изменения во времени характеристик в условиях температуры и влажности.

  Метод измерения	4-контактное измерение переменного тока (наконечник измерительного кабеля)
  Диапазон измерения	Частота измерения: от 20 Гц до 1 МГц Тангенс угла диэлектрических потерь: 0.От 0001 до 10,0000 tanδ Электростатическая емкость: зависит от диапазона измерения импеданса Импеданс: от 10 мОм до 100 МОм
  Диапазон измерения	Выберите АВТО, 10 Ом, 100 Ом, 300 Ом, 1 кОм, 3 кОм, 10 кОм, 30 кОм или 100 кОм
  Интервал измерения	Мин. 1 минута. до 1500 мин. (Изменяется с шагом 1 мин.)

  Продукты, рекомендованные покупателями, просматривающими этот продукт

  Высоковольтные конденсаторы и силовые резисторы

  Введение

  Назначение:

  • Общие сведения о керамических конденсаторах для микросхем

  Цели:

  • Описать процесс производства и основную конструкцию керамических конденсаторов
  • Объясните системы материалов и основные характеристики керамических конденсаторов
  • Опишите некоторые характеристики керамических конденсаторов микросхемы

  Эта презентация представляет собой краткий обзор керамических конденсаторов для микросхем.Охватываемые предметы: базовая структура, производственный процесс, спецификации и основные характеристики.

  Основные сведения о керамических конденсаторах

  • Конденсатор — это электрическое устройство, которое накапливает энергию в электрическом поле между парой близко расположенных пластин
  • Конденсаторы используются в качестве накопителей энергии, а также могут использоваться для различения высокочастотных и низкочастотных сигналов. Это делает их полезными в электронных фильтрах
  • Значение емкости: мера того, сколько заряда конденсатор может хранить при определенном напряжении
  • MLCC: Многослойный керамический конденсатор
    • Слои керамики и металла чередуются для создания многослойной микросхемы

  Конденсаторы — это устройства, накапливающие энергию в виде электрического поля.Их также можно использовать для фильтрации сигналов разных частот. Значение емкости является показателем того, сколько электрического заряда может удерживать конденсатор.

  Многослойные керамические конденсаторы состоят из чередующихся слоев керамики и металла.

  Рисунок 1
  

  Процесс изготовления керамических конденсаторов состоит из множества этапов.

  • Смешивание: Керамический порошок смешивают со связующим и растворителями для создания суспензии, что упрощает обработку материала.
  • Литье ленты: суспензия выливается на конвейерную ленту внутри сушильной печи, в результате получается сухая керамическая лента. Затем его разрезают на квадратные кусочки, называемые листами. Толщина листа определяет номинальное напряжение конденсатора.
  • Трафаретная печать и укладка: электродные чернила изготавливаются из металлического порошка, который смешивается с растворителями и керамическим материалом для изготовления электродных чернил. Теперь электроды напечатаны на керамических листах с использованием процесса трафаретной печати.Это похоже на процесс печати на футболке. После этого листы складываются в многослойную структуру.
  • Ламинирование: К стопке прилагается давление для сплавления всех отдельных слоев, в результате чего создается монолитная структура. Это называется баром.
  • Резка: полоса разрезается на все отдельные конденсаторы. Теперь детали находятся в так называемом «зеленом» состоянии. Чем меньше размер, тем больше деталей в баре.
  • Обжиг: детали обжигаются в печах с медленно движущимися ленточными конвейерами.Температурный профиль очень важен для характеристик конденсаторов.
  • Оконечная нагрузка: Оконечная нагрузка обеспечивает первый уровень электрического и механического соединения с конденсатором. Металлический порошок смешивают с растворителями и стеклянной фриттой для создания концевой краски. Затем каждый вывод конденсатора погружается в чернила, и детали обжигаются в печах.
  • Гальваника: с помощью процесса гальваники на оконечность наносится слой никеля, а затем слой олова.Никель — это барьерный слой между выводом и лужением. Олово используется для предотвращения окисления никеля.
  • Тестирование: Детали проверяются и сортируются в соответствии с их правильными допусками по емкости.
  • На этом изготовление конденсатора завершено. Детали могут быть упакованы на ленту и катушку после этого процесса или отправлены навалом.

  
  Базовый металл по сравнению с системами из драгоценных металлов

  
  Сегодня для изготовления керамических конденсаторов используются две системы материалов: электрод из драгоценных металлов и электрод из недрагоценных металлов.Система из драгоценных металлов представляет собой более старую технологию, в которой используются электроды из серебра из палладия и серебра, а затем никелирование и олово. Сегодня эта система материалов в основном используется для деталей высокого напряжения с номинальным напряжением 500 В и выше. Система из основного металла представляет собой более новую технологию и использует никелевые электроды, никелевые или медные муфты, а также никелирование и лужение. Эта система материалов обычно используется для деталей с номинальным напряжением ниже 500 В постоянного тока.

  Основные сведения о MLCC

  Величина емкости конденсатора определяется четырьмя факторами.Количество слоев в детали, диэлектрическая проницаемость и активная площадь напрямую связаны со значением емкости. Диэлектрическая проницаемость определяется керамическим материалом (NP0, X7R, X5R или Y5V). Активная область — это просто перекрытие двух противоположных электродов.

  Толщина диэлектрика обратно пропорциональна значению емкости, поэтому чем толще диэлектрик, тем ниже значение емкости. Это также определяет номинальное напряжение детали, причем более толстый диэлектрик имеет более высокое номинальное напряжение, чем более тонкий.Вот почему основной компромисс в MLCC заключается между напряжением и емкостью.

  Критические характеристики

  Материал	Диэлектрическая постоянная	% Изменение емкости	DF
  NP0	15-100	<0,4% (от -55 до 125 ° C)	0,1%
  X7R	2000-4000	+/- 15% (от -55 до 125 ° C)	3.5%
  Y5V	> 16000	До 82% (от -30 до 85 ° C)	9%

  • Коэффициент рассеяния:% энергии, теряемой в виде тепла в конденсаторе
  • Выдерживаемое напряжение диэлектрика: напряжение выше номинального, которое конденсатор может выдерживать в течение коротких периодов времени
  • Сопротивление изоляции: относится к току утечки детали (также известному как сопротивление постоянному току)

  Критическими характеристиками конденсатора являются диэлектрическая проницаемость, коэффициент рассеяния, выдерживаемое диэлектрическое напряжение и сопротивление изоляции.

  Диэлектрическая проницаемость: зависит от используемого керамического материала. В таблице показаны различные диэлектрики и некоторые их характеристики. Как вы можете видеть, NP0 имеет самую низкую диэлектрическую проницаемость, за ним следует X7R, который имеет значительно более высокую постоянную, и Y5V, который еще выше. Вот почему значения емкости для конденсаторов X7R намного выше, чем для конденсаторов NP0, а Y5V имеет более высокую емкость, чем X7R. Изменение емкости в зависимости от температуры очень мало для деталей NP0 от -55 ° C до 125 ° C и становится больше для X7R и даже больше для Y5V.Таким образом, чем большую емкость обеспечивает материал, тем ниже стабильность емкости при изменении температуры.

  Коэффициент рассеяния: это процент энергии, теряемой в конденсаторе в виде тепла. Как вы можете видеть, материал NP0 очень эффективен, за ним следует X7R, затем Y5V, который является наименее эффективным из трех материалов.

  Выдерживаемое напряжение диэлектрика: это относится к кратковременному перенапряжению, которое конденсатор способен выдержать без повреждений.

  Сопротивление изоляции: это сопротивление конденсатора постоянному току, оно тесно связано с током утечки.

  Характеристики керамических конденсаторов

  Низкое сопротивление, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и эквивалентная последовательная индуктивность (ESL). По мере увеличения частот керамика имеет большее преимущество перед электролитическими.

  В заключительной части этой презентации будут рассмотрены характеристики керамических конденсаторов. MLCC имеют низкий импеданс по сравнению с танталом и другими электролитическими конденсаторами. Это включает более низкую индуктивность и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).Это позволяет использовать керамические конденсаторы на гораздо более высоких частотах, чем электролитические конденсаторы.

  Характеристики керамических конденсаторов

  Температурный коэффициент: описывает изменение емкости в зависимости от температуры. Керамические материалы определяются их температурным коэффициентом

  .

  Температурный коэффициент емкости: описывает изменение емкости в зависимости от температуры. Керамические материалы определяются их температурным коэффициентом.Например, X7R означает, что емкость может изменяться на +/- 15% в диапазоне температур от -55 ° C до 125 ° C. На графике показан температурный коэффициент материалов NP0, X7R и Y5V.

  Коэффициент напряжения: описывает изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения. Потеря емкости может достигать 80% при номинальном напряжении. Это свойство керамических материалов распространяется на всех производителей

  .

  Коэффициент емкости напряжения: описывает изменение емкости в зависимости от приложенного постоянного напряжения.Это свойство керамических материалов распространяется на всех производителей. На графике показаны типичные кривые коэффициента напряжения для конденсаторов X7R и NP0 с номинальным напряжением 500 В постоянного тока. Обратите внимание, что емкость NP0 остается стабильной при подаче напряжения, в то время как материал X7R может иметь потери емкости 80% при номинальном напряжении.

  Старение: X7R, X5R и Y5V испытывают уменьшение емкости с течением времени, вызванное релаксацией или перестройкой электрических диполей внутри конденсатора.

  Для X7R и X5R потеря 2.5% за декаду в час, а для Y5V это 7% за декаду в час, диэлектрик NP0 не проявляет этого явления

  De-Aging: старение обратимо путем нагрева конденсаторов до точки CuriePoint (примерно 125 ° C), кристаллическая структура конденсатора возвращается в исходное состояние и значение емкости, наблюдаемое после изготовления.

  Старение: X7R, X5R и Y5V испытывают уменьшение емкости с течением времени, вызванное релаксацией или перестройкой электрических диполей внутри конденсатора.Для X7R и X5R потери составляют 2,5% за декаду в час, а для Y5V — 7% за декаду в час, диэлектрик NP0 не подвержен старению.

  Старение обратимо за счет нагрева конденсаторов до «точки Кюри» (около 125 ° C), кристаллическая структура конденсатора возвращается в исходное состояние, а значение емкости наблюдается после изготовления.

  
  Этот слайд предназначен для справки и показывает разбивку номеров деталей Johanson Dielectrics.

  Сводка

  • Процесс изготовления и основная конструкция керамических конденсаторов
  • Системы материалов и основные характеристики керамических конденсаторов
    • Драгоценный металл против основного металла
    • Критические характеристики MLCC
  • Характеристики керамических чип-конденсаторов
    • Низкое сопротивление, температурный коэффициент, коэффициент напряжения, старение
  .

  No related posts.