Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По дисциплине ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ А) Бумажные Конденсаторы (Например, Тип...
А) Бумажные конденсаторы(например, типа КБГ)
Бумажные конденсаторы состоят из двух длинных полос алюминиевой или свинцово-оловянной фольги, разделенных несколькими слоями специальной бумаги и свернуты в виде рулона. Для придания конденсатору формы рулон в специальных приспособлениях под давлением сжимают.
В зависимости от конструкции выводов различают конденсаторы с вкладными выводами и конденсаторы с выступающей фольгой.
В первом случае собственная индуктивность конденсатора значительно больше, чем во втором.
Увеличение рабочего напряжения конденсатора достигается за счет применения нескольких слоев бумаги. Обычно число слоев бумаги в конденсаторе бывает не меньше двух, чтобы слабые места перекрывались нормальными.
Основные параметры бумажных конденсаторов определяются свойствами бумаги, пропиточного состава, конструкцией выводов и герметичных швов корпуса.
Для улучшения электрических свойств конденсатора необходимо производить сушку бумаги для удаления воды и пропитку.
Для пропитанной бумаги: e = 7…10; tg d от 10-3 до 2,5·10-3
Параметры конденсаторов:
- рабочее напряжение – от 200 до 4000 В;
- номинальные величины емкостей – от 0,00047 до 10 мкФ;
- температурный диапазон -40…+60 0С или -60…+70 0С, а для некоторых теплостойких типов конденсаторов верхний предел температуры может быть повышен до +100 0С;
- tg d сильно зависит от частоты (для f = 1 кГц tg d < 0,01, а для f < 100 Гц и f > 1 МГц tg d > 0,1) и температуры (при температуре выше +60 0С величина tg d возрастает в 5-6 раз, при температуре ниже нуля потери конденсаторов растут и меют максимум при – (50-60) 0С.
Длительная работа конденсатора при повышенной температуре вызывает старение диэлектрика, снижая электрическую прочность. В таком режиме целесообразно уменьшать рабочее напряжение в 1,5-2 раза.
Бумажные конденсаторы применяются в цепях с частотой до 1МГц.
Б) Металлобумажные конденсаторы(например, типа МБ) имеют конструкцию, аналогичную бумажным конденсаторам, с той разницей, что вместо ленточных металлических электродов и бумаги в них используется бумажная лента, покрытая тонким слоем металла (алюминия или цинка) методом испарения в вакууме.
Достоинства металлобумажных конденсаторов по сравнению бумажными являются более высокая удельная емкость и возможность к восстановлению.
Первое объясняется тем, что переход от двух слоев бумаги Минимально допустимое число слоев у бумажных конденсаторов) к одному позволяет увеличить удельную емкость в 4 раза. Дополнительное уменьшение объема обеспечивается за счет уменьшения толщины обкладок от 6-7 до 0,1 мкм. При этом рабочее напряжение конденсаторов типа МБ меньше, чем конденсаторов типа КБГ.
Второе обусловлено особенностями процесса пробоя. При пробое выгорание тонкого металлического слоя значительно быстрее, чем бумаги. В момент времени, когда площадь выгоревшего слоя металла увеличивает расстояние между электродами до размеров, при которых существование активной ионизации возможно, процесс пробоя прекращается. После прекращения процесса пробоя некоторое время оплавление тонкого слоя металла еще продолжается. При этом расстояние между электродами увеличивается настолько, что для его дальнейшего пробоя требуется увеличение напряжения в несколько раз.
Способность металлобумажных конденсаторов самовосстанавливаться при пробое не оказывает существенного влияния на параметры конденсатора в случае, когда пробой происходит от кратковременного превышения номинальной величины заданного напряжения. При длительном и значительном превышении номинального напряжения от выгорания металлических электродов заметно уменьшается емкость конденсатора.
Выход из строя бумажных конденсаторов происходит вследствие короткого замыкания. Для металлобумажных конденсаторов характерен выход из строя вследствие обрыва (выгорание электродов у выводов). Эта особенность позволяет включать последние параллельно, увеличивая тем самым надежность цепи.
Электрические параметры металлобумажных конденсаторов близки к параметрам бумажных конденсаторов, заметно различаясь лишь на частотах 5…10 кГц, где потери у металлобумажных конденсаторов в несколько раз больше, чем у бумажных.
Металлобумажные конденсаторы применяются как в цепях постоянного так и переменного тока. В последнем случае амплитуда переменного напряжения не должна превышать 10-15% допустимого номинального напряжения. Для работы при переменном напряжении до 50…100% от номинального предназначены частотные конденсаторы МБГЧ.
В) Пленочные конденсаторыпредставляют собой конденсаторы с диэлектриком из синтетических пленок.
Конструкция пленочных конденсаторов аналогична конструкции бумажных.
Электрические параметры пленочных конденсаторов зависят от свойств используемой пленки. Для изготовления пленочных конденсаторов используются неполярные и полярные пленки.
Неполярные пленки характеризуются небольшой величиной диэлектрической проницаемости (2-2,5), малым tg d (5·10-4…6·10-4) практически независящим от частоты и высоким удельным сопротивлением.
К неполярным пленкам относятся пленки полистирол, полиэтилена, политетрафторэтилена (фторопласта).
Полистирольные конденсаторы.
Достоинства:
- малая величина коэффициента абсорбции (поэтому находят широкое применение в специальных электроизмерительных и счетно-решающих устройствах);
- линейная зависимость емкости от температуры (ТКЕ от -75 до -150·10-6 1/0С)
Недостатки:
- небольшой допустимый температурный диапазон (от -40 до +500С);
- малая допустимая влажность воздуха (-80%);
- небольшая удельная емкость.
Фторопластовые конденсаторы.
Достоинства:
- высокая теплостойкость;
- высокая влагостойкость;
- высокая добротность.
Недостатки:
- небольшая удельная емкость;
- относительно высокая стоимость.
Полярные синтетические пленки
Полярные синтетические пленки характеризуются повышенной величиной диэлектрической проницаемости, но при этом имеют большие потери. К ним относятся ацетат целлюлозы, политрифторхлорэтилен, полиэтилентерефталат (лавсан).
Большой удельной мощностью обладают лакопленочные конденсаторы. Они изготавливаются на основе тонких диэлектрических пленок, получаемых отливкой из раствора (лака). Существующие технологии позволяют получать пленки толщиной до 3 мкм. Удельная емкость таких конденсаторов примерно в 3 раза больше, чем у металлобумажных.
Эксплуатационные требования
Качество выполнения электронным устройством основных функций, для которых оно предназначено, определяется основными техническими параметрами, указанными в соответствующих документах (
Конструкторско-технологические требования
Защита от воздействия внешних факторов (влага, температура, вибрация и удары, микроорганизмы и др.) необходима не только для обеспечения нормальной работы ЭУ при эксплуатации, но и пр
Экономические требования
Экономичность конструкции в значительной степени закладывается на этапе разработки и определяется затратами на разработку, производство и эксплуатацию.
По уровню затрат времени и средств Э
Работа трансформатора в режиме холостого хода
При работе трансформатора в режиме холостого хода вторичная обмотка его разомкнута, а первичная потребляет из питающей сети относительно небольшой ток холостого хода. В этом случае приложенное к эт
Работа трансформатора под нагрузкой
При включении нагрузки во вторичную обмотку трансформатора в ней появится ток I2 , который создает намагничивающую силу этой обмотки
Согласующие трансформаторы
Трансформаторы применяются в различных усилительных и измерительных устройствах для согласования электрических сигналов. По месту расположения в схеме трансформаторы согласования делятся на вход
Надежность.
Около четвертой части всех отказов ЭА происходит из-за отказов резисторов. Это объясняется тем, что резисторы составляют около половины общего числа элементов схем ЭА.
Статистика отказов с
Система условных обозначений и маркировка резисторов
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
Резисторы постоянного сопротивления
А) Углеродистые резисторы(тип С1) –резисторы поверхностного типа, проводящим элементом которых является пиролитический углерод.
Пленку пиролитического угл
Резисторы переменного сопротивления
Подгонка или периодическая регулировка некоторых параметров электрической цепи осуществляется с помощью резисторов переменного сопротивления. Например, резистор переменного сопротивления должен с з
Основные параметры конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости характеризуются такими параметрами, как номинальной емкостью, электрической прочностью, реактивной мощностью, качеством изоляции, потерями, коэффициентом абсорбции,
Надежность
Современные конденсаторы характеризуютcя следующими средними значениями интенсивности отказов для конденсаторов постоянной емкости от 1,0×10-6 1/ч до 4×10-6 1/ч и
Постоянной емкости
Конденсаторы разделяются на различные группы.
По назначению - общего назначения, специального назначения.
По характеру изменения емкости
Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком
А) Слюдяные конденсаторы.
Слюдяные конденсаторы представляют собой конструкции, состоящие из металлических обкладок и слюдяных пластин, выполняющих ро
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы отличаются высокой удельной емкостью, обусловленной использованием в качестве диэлектрика тонкой оксидной пленки, образованной из вентильного металла электродов (алюм
Резонаторы
Необходимость применения вместо широко используемых колебательных контуров с электрическими индуктивностями и конденсаторами пьезоэлектрических и механических резонаторов вызвана тем, что с их помо
Пьезотрансформаторы
В конструкциях преобразования энергии, устройства питания источников света широко используются классические электромагнитные трансформаторы. Создание миниатюрного электромагнитного трансформатора с
Фильтры
Частотным фильтром называется устройство (четырехполюсник), обладающее различной величиной затухания для разных
Сравнение аналоговых фильтров с цифровыми.
С распространением цифровой техники аналоговые фильтры активно вытеснялись цифровыми фильтрами, однако существуют приложения, в которых использование цифровых фильтров нецелесообразно.
Паразитные связи на печатных платах
Паразитные связи на печатных платах возникают вследствие наличия паразитной емкости С и паразитной взаимоиндуктивности М между печатными прово
Механическая обработка печатных плат
Механическая обработка печатных плат включает:
-раскрой листового материала на полосы
-получение заготовок ПП;
-выполнение фиксирующих технологических, переходных и монта
Установка навесных изделий на печатной плате
Размещение навесных элементов на печатной плате согласовывается с конструктивными требованиями на печатный узел, блок и прибор в целом. При расположении элементов необходимо предусматривать необход
Способы охлаждения электронных устройств
В процессе переноса тепловой энергии в аппаратуре участвуют все три механизма теплопередачи
В зависимости от конкретных режимов работы и условий эксплуатации относительный вклад каждого из
Предварительный выбор системы охлаждения
Предварительный выбор системы охлаждения производится на ранней стадии конструирования. Для этого используются графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлажде
Охлаждающие устройства современных компьютеров
Производители компьютеров ограничивают рабочую температуру процессоров: компания Intel - +66…780С, AMD - +85…900C. Считается, что при температуре в помещении +230C
Защита с помощью изоляционных материалов
Защита с помощью изоляционных материалов применяется для изделий или его частей наиболее уязвимых для влаги.
В настоящее время известны следующие способы защиты: пропитка, заливка, обволак
Защита электронных устройств от механических воздействий
Механические воздействия на электронные устройства в общем случае имеют случайный характер. Для упрощения расчетов при оценке влияния реальных воздействий используют упрощенные модели, называемые
Понятие, основные термины и определения
Надежностью называют свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных режимах и условиях в течение требуемого интерв
Показатели надежности
6.2.1 Показатели безотказности.
Вероятность безотказной работы.
Под вероятностью безотказной работы (ВБР) элеме
Оценка надежности по внезапным эксплуатационным отказам
Внезапные эксплуатационные отказы (ВЭО) представляют собой внезапные отказы полноценной по надежности электронной системы, возникающие в период нормальной эксплуатации, когда приработка устройства
Оценка надежности по износовым отказам
Износовые отказы и отказы старения (ИСО) представляют частный случай постепенных отказов, вызванных процессами электрического и механического износа и старения и появляются в третий период эксплуат
Оценка надежности по приработочным отказам
Приработочные отказы (ПРО) представляют внезапные отказы, возникающие в период приработки, предшествующий периоду нормальной эксплуатации.
ПРО возникают вследствие
- ошибок, допущ
Способы обнаружения неисправностей
В связи с тем, что основное время ремонта составляет поиск неисправностей, рассмотрим способы их обнаружения. Следует отметить, что в общем случае выбор способа обнаружения неисправности определяет
Способы обеспечения ремонтопригодности
Ремонтопригодность в общем случае определяется применением стандартных и унифицированных сменных составных частей, ограничением их номенклатуры, легкосъемностью, взаимозаменяемостью, отсутствием сл
Методы анализа производственных погрешностей
Для анализа производственных погрешностей используется два основных метода: статистический и расчетно-аналитический.
Статистический
Статистический метод анализа производственных погрешностей.
Статистический метод можно разделить на ряд действий:
1) собственно наблюдения изучаемого узла (измерение параметров, определение свойств и т.п.);
2) группировка полученного при н
Экспериментальный метод.
При использовании этого метода данные получаются по результатам эксперимента. Сущность метода вытекает из рассмотрения уравнения погрешности выходного параметра
Расчетный метод.
Метод частных производных. Этот метод предполагает наличие аналитического выражения, связывающего выходной параметр с производственными погрешностями. Разложив уравнение (4) в ряд
Точность и устойчивость технологических процессов
Оценка точности ТП основывается на определении погрешности соответствующих параметров, а точнее характера его распределения, которое наиболее полно может быть представлено в виде кривой распределен
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов