Температурная неустойчивость КПЕ

Изменения ёмкости под влиянием температуры в основном вызываются изменением линейных размеров пластин и зазоров и изменением диэлектрической проницаемости диэлектриков (в том числе и воздуха), находящихся в электрическом поле конденсатора. Значительные изменения ёмкости чаще всего бывают также из-за коробления различных элементов конструкции. Общий температурный коэффициент конденсатора определяется совместным действием всех перечисленных факторов.

Первым условием, обеспечивающим наибольшую температурную устойчивость конструкции, является отсутствие (или минимальная величина) в её элементах таких температурных напряжений, которые могли бы вызвать перемещение одних деталей по отношению к другим и привести к необратимым деформациям, создающим температурную неустойчивость нециклического (невозвратного) характера.

Вторым условием температурной устойчивости конструкции является координация тепловых деформаций, то есть создание в конструкции таких направлений тепловых перемещений, которые максимально сокращали бы величину изменения переменной ёмкости конденсатора.

Первое условие требует конструкции, в которой температурные деформации одних частей компенсировались температурными деформациями других частей и тем самым устраняли возникновение больших напряжений.

Выполнение второго условия зависит от характера связи частей конструкции конденсатора, образующих его переменную ёмкость. Чем меньше взаимосвязь отдельных элементов конструкции, тем меньше элементы конструкции зависят друг от друга при тепловом перемещении.

Если конденсатор изготовлен из материалов, обладающими одинаковыми коэффициентами линейного расширения и одинаковой теплопроводимостью, то на лицо соблюдение обоих условий. Однако добиться такого удаётся далеко не всегда, ибо чаще всего конструкция состоит из разнообразных материалов с различными свойствами.

4.2 ТКЕ конденсатора переменной ёмкости с плоскими пластинами

Представлена схема плоского конденсатора, причём предлагается сделать пластины и втулки из материалов обладающих различными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР) и .

Полагая также, что конструкция выполнена таким образом, что при изменении температуры имеют место свободные температурные деформации.

Температурную неустойчивость ёмкости отражает следующая формула:

. (4.1)

Первое слагаемое представляет ТКПА диэлектрика, т.е. , второе – температурный коэффициент расширения площади пластин, очевидно: , третья – есть функция размеров d, k, D и ТКЛР и .

Можно записать соотношения 2d + 2k =D, откуда . Проделав несложные математические преобразования, получим:

(4.2)

Если , то , то есть определяется только свойствами материала и среды . Если , то , т.е. ТКЕ переменного конденсатора, сделанного из однородного материала, будет равен ТКЛР этого материала.