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 конденсаторы представляют 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.