Вопрос 3. Конденсаторы. Назначение, классификация и основные параметры.

Тангенс угла потерь tgδ, характеризующий рассеяние электри ческой энергии в конденсаторе, связанное с переходом этой энергии в тепловую (нагревом конденсатора) и рассеянием в окружающей среде. Напомним, что δ - угол потерь, дополняющий до 90о.

Сопротивление изоляции конденсатора Rиз – сопротивление конденсатора постоянному току определенного напряжения. Данный параметр измеряется при напряжениях 10, 100 и 500 В соответственно для конденсаторов с номинальным напряжением до 100 В, 100 - 500 В и свыше 500 В. Величина сопротивления изоляции конденсатора определяется, главным образом, электроизоляционными свойствами ра- бочего диэлектрика (его удельным сопротивлением). Для ряда конденсаторов сопротивление постоянному току харак- теризуют другим, сопряженным с Rиз параметром, - током утечки Iут, т.е. током, проходящим через конденсатор при постоянном напряже- нии на его обкладках. Измерение тока утечки проводят через 1 - 5 ми- нут после подачи на конденсатор номинального напряжения. Как и сопротивление изоляции, этот параметр определяется, главным обра- зом, изоляционными свойствами рабочего диэлектрика в приборной структуре.

Коэффициент абсорбции.

Диэлектрической абсорбцией называют явление восстановления напряжения на обкладках после кратко- временной разрядки конденсатора и обусловленное рядом физических процессов - накоплением и релаксацией заряда, релаксационной поляризацией в диэлектрике. Коэффициент абсорбции определяется как отношение остаточного напряжения к напряжению зарядки при оговоренных условиях измерения: времени зарядки, времени, в течение которого конденсатор был закорочен, и времени, прошедшего после этого. Величина зависит от свойств диэлектрика и конструктивных особенностей конденсатора и должна учитываться в связи с функционированием конденсаторов в качестве накопителей энергии в импульсных режимах, а также электро безопасностью в случае применения высоковольтных конденсаторов, отключенных от источников питания.

Реактивная мощность конденсатора Pр, используемая для характеристики высокочастотных высоковольтных конденсаторов. Полагая, что угол сдвига фаз между током и напряжением близок к 90о, т.е. полное сопротивление конденсатора имеет емкостный характер, величина реактивной мощности :

Pp = 2πfC U 2 .

Величина Pр служит для определения допустимых электрических режимов эксплуатации высокочастотных высоковольтных конденсаторов. Так, амплитуда переменного напряжения не должна превышать значения напряжения, рассчитанного исходя из допустимой реактив- ной мощности. Энергия W, запасаемая конденсатором при приложении постоянного напряжения.

Этот параметр используется для характеристики энергонакопительных конденсаторов. Вопрос о применении конденсатора решается исходя из его электрических параметров и массогабаритных показателей. В этой связи для сравнения конденсаторов используют удельные характеристики, представляющие собой отношение основных параметров конденсатора к его объему V (или массе m).

Основными удельными параметрами низкочастотных конденсаторов являются удельная емкость и удельный заряд, а высоковольтных конденсаторов - удельная реактивная мощность.

Для характеристики энергоемких накопительных конденсаторов используется удельная энергия. Для конденсаторов, предназначенных для использования в резонансных колебательных контурах устройств радиосвязи, принципиальное значение имеет малость тангенса угла потерь высокая добротность контура и высокая стабильность емкости в рабочем диапазоне температур и частот.

Исходя из сказанного, можно сформулировать требования к используемым в конденсаторостроении диэлектрическим материалам.

Основными из них являются следующие:

1. Большая величина диэлектрической проницаемости ε;

2. Малая величина тангенса угла диэлектрических потерь tgδ;

3. Высокое сопротивление изоляции (малая величина тока утечки);

4. Высокая электрическая прочность - кратковременная, определяемая

Епр = Uпр/d (Uпр - напряжение пробоя) и долговременная, определяемая с учетом снижения Епр диэлектрика вследствие деградационных процессов в течение гарантированного срока службы;

5. Высокая стабильность свойств диэлектриков в рабочем диапазоне температур и частот конденсатора;

6. Высокая временная стабильность функциональных свойств диэлектрика.

Кроме того, при конструировании энергонакопительных конденсаторов необходимо предусмотреть возможность импульсного прохождения через конденсатор большого тока (как говорят, высокого токоотбора). На все это накладывается стремление к миниатюризации элементной базы радиоэлектронной аппаратуры, что применительно к конденсаторам означает необходимость в первую очередь достижения заданной не только номинальной, но и удельной емкости (заряда).