Конденсатор. Общие сведения

Электрический конденсатор, в простейшем случае, представляет собой систему из двух или более токопроводящих обкладок, разделённых диэлектриком, предназначенную для создания ёмкости. По конструкции и назначению радиоконденсаторы разделяют на постоянные и переменные. Ёмкость постоянных конденсаторов не меняется, а переменных - можно плавно изменять. Существуют так же полупеременные (подстроечные) конденсаторы, ёмкость которых можно менять до определённого значения, по достижению которого они работают как постоянные. Материал диэлектрика и его свойства определяют характеристики, конструкцию и область применения конденсаторов.

По типу применяемого диэлектрика конденсаторы бывают: с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные, вакуумные); с жидким диэлектриком (наполненные минеральным маслом или синтетической жидкостью); с твёрдым неорганическим диэлектриком (стеклянные, стеклоэмалевые, стеклоплёночные, слюдяные, керамические и др.); с оксидным диэлектриком - электролитические (танталовые, ниобиевые, титановые, алюминиевые).

Переменные конденсаторы имеют механическое или электрическое управление ёмкостью. Конденсаторы с механическим управлением выпускают с газообразным, жидким или твёрдым диэлектриком, а с электрическим - сигнетокирамические (вариконды) и полупроводниковые (варикапы). Основными параметрами конденсаторов являются:

Ёмкость конденсатора - способность накапливать и удерживать на своих обкладках электрические заряды под действием приложенного напряжения. Еденицей измерения ёмкости является фарада. Поскольку фарада очень большая единица, ёмкость конденсаторов принято измерять в микрофарадах (мкф), нанофарадах (нф) или пикофарадах (пф). Ёмкость, указанную на маркировке конденсатора, называют номинальной. Фактическая же ёмкость конденсатора может отличаться от номинальной на значение допустимого отклонения, которое выражается в процентах. Величина этого отклонения характеризует класс точности конденсатора. Электролитические конденсаторы могут иметь допустимое отклонение от +80% до -20%.

Конденсаторы переменной ёмкости не имеют стандартизованных значений и разделяются по минимальной и максимальной ёмкости. Номинальную ёмкость маркируют на конденсаторе полностью (может быть не обозначена лишь пикофарада). Маркировку же миниатюрных конденсаторов кодируют. Ёмкости менее 100 пФ выражают в пикофарадах и обозначают буквой П (р), от 100 до 9100 пФ - в долях нанофарады, от 0,01 до 0,091 мкФ - в нанофарадах и обозначают буквой Н; ёмкости от 0,1 мкФ и более - в микрофарадах и обозначают буквой М (мкФ). Если номинальная ёмкость выражена целым числом, обозначение единицы измерения ставят после этого числа (например, 33 пФ - 33П); если десятичной дробью, меньше единицы, нуль целых и запятая из маркировки исключается, а буквенное обозначение ставится перед числом (например, 0,15 нФ - Н15); если же целым числом и десятичной дробью, целое число ставится впереди, а десятичная дробь после буквы (например, 1,5 пФ - 1П5). Допустимое отклонение от номинальной ёмкости маркируется после её цифрового обозначения в процентах или буквенным кодом (Ж - 0,1%; У - 0,2%; Д - 0,5%; Р - 1,0%; Л - 2,0%; И - 5,0%; С - 10,0%; В - 20,0%; Ф - 30,0%; Э - от +50% до -10%; Б - от +50% до -20%; А - от +80% до -20%; Я - от +100% до -0%; Ю - от +100% до -10%)

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ) - характеризует изменение ёмкости конденсатора при изменении температуры на 1С°. ТКЕ может быть положительным и отрицательным и вычисляется по формуле: ТКЕ=(С₂-С₁)/[С₁*(Т₂-Т₁)], где С₁ и С₂ ёмкости конденсатора при температурах Т₁ и Т₂.

Сопротивление изоляции конденсатора (R_из МОм) - зависит от качества диэлектрика, определяется отношением напряжения постоянного тока U (В), приложенного к конденсатору, к току утечки I_ут (мкА) и выражается в мегаомах или гигаомах. С увеличением влажности и температуры окружающей среды сопротивление изоляции снижается.

Потери энергии в конденсаторе складываются из потерь энергии в диэлектрике и на обкладках. В процессе эксплуатации часть подводимой к конденсатору энергии переменного тока расходуется на его нагрев, сопровождаемый рассеиванием тепла в окружающую среду. Нагрев конденсатора ухудшает качество диэлектрика, что снижает электрическую прочность конденсатора, определяемую способностью диэлектрика выдерживать электрическое поле без пробоя.

Электрическая прочность оценивается пробивным, испытательным и номинальным (рабочим) напряжениями. Напряжение, при плавном подъёме которого происходит пробой конденсатора, называют пробивным. По выявленному пробивному напряжению устанавливают испытательное напряжение, которое конденсаторы выдерживают в течении определённого времени (обычно 10 с). Оно близко к пробивному и определяет электрическую прочность конденсатора. Восновном электрическая прочность конденсатора зависит от качества и толщины диэлектрика, а так же от площади обкладок и условий теплоотдачи. Проверка испытательным напряжением позволяет отбраковать конденсаторы с низкой электрической прочностью. Напряжение, при котором конденсатор может надёжно работать в течении гарантированного срока с сохранением основных параметров, называется номинальным или рабочим.

Собственная индуктивность конденсатора обусловлена индуктивностью выводов, обкладок. На высоких частотах эта индуктивность вместе с ёмкостью конденсатора может вызвать резонанс. Резонансная частота конденсатора должна быть выше рабочей частоты схемы, в которой он используется. Для снижения собственной индуктивности в конденсаторах укорачивают выводы, а в бумажных используют бифилярную намотку токопроводящей фольги.