Обзор и анализ аналогичных конструкций. Кроме рассмотренных прямоёмкостных конденсаторов есть ещё множество других, отличающихся по своим характеристикам друг от друга приборов.
Само различие конденсаторов может заключаться в методе изменения ёмкости. Наиболее целесообразным в настоящий момент остаётся метод управления ёмкостью через геометрические параметры, определяющие взаимодействующую поверхность электродов конденсатора. Управление ёмкостью через изменение проницаемости трудно и к тому же чревато изменением других важных параметров конденсатора.
Остальные способы, так или иначе, связаны с напряженностью поля конденсатора, что влияет на электрическую прочность. Сохранить постоянство расстояний между поверхностями электродов конденсатора, изменяя его ёмкость при помощи того или иного перемещения электродов, приводящего лишь к изменению взаимодействующей поверхности их, можно лишь при наличии таких, цилиндрических или сферических конденсаторов (при неполных сферах). Конденсаторы с плоскими пластинами и вращательным перемещением одних пластин относительно других: - прямоёмкостные (см. выше). - прямоволновые – дают линейное изменение длины волны контура. Ёмкость конденсатора при этом должна изменяться не линейно: . Такие конденсаторы имеют ограниченное применение: преимущественно в некоторых измерительных приборах. - прямочастотные конденсаторы дают линейную зависимость частоты контура от угла поворота ротора, что обеспечивает постоянную - плотность настройки по диапазону.
Функциональная характеристика ёмкости при этом имеет вид: , т. е. ёмкость должна убывать при увеличении угла поворота.
Более привычны прямочастотные конденсаторы с так называемым “обратным вращением”, у которых при увеличении угла поворота ёмкость возрастает, а частота контура убывает: . Прямочастотные конденсаторы имеют широкое применение в РЭА. - логарифмические конденсаторы характеризуется постоянным, в пределах диапазона, относительным изменением ёмкости или частоты.
В первом случае конденсаторы называют ёмкостно-логарифмическими - , а во втором частотно-логарифмическими По характеру изменения частоты логарифмические конденсаторы приближаются к прямочастотным, но обеспечивают одинаковую точность отсчёта по всему диапазону, поэтому широкое применение в различной РЭА. Другие виды конденсаторов имеют ограниченное применение, поэтому мы их не рассматриваем. В приведённых формулах а и b – постоянные, неодинаковые для разных типов конденсаторов. (Определяются по начальным условиям, т. е. при ). Графики изменения ёмкости и частоты контура с различными конденсаторами приведены на рисунке 2.3. С, пФ f, кГц 1300 500 1200 1 1100 400 1000 2 3 900 4 3 300 800 2 700 200 600 1 500 4 400 100 300 200 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 рис 2.3 Требуемая функциональная характеристика может быть получена приданием специального очертания роторным пластинам или при помощи выреза на статоре, а также всевозможных изломов контурах пластин, ступенчатых радиусов, подключением дополнительной ёмкости и т. д. На рисунке 2.4 изображены очертания пластин различных конденсаторов.
Из них следует, что роторные пластины прямочастотных КПЕ имеют чрезвычайно вытянутую форму.
Это понижает механическую жёсткость ротора и увеличивает объём конденсатора. Для устранения этого форму пластин изменяют, получая её очертания при помощи 2-х и 3-х сопрягаемых поверхностей (окружностей различного радиуса); площадь такой упрощённой пластины выбирается равной площади пластины правильной формы (очертание показано пунктиром). Удовлетворительную линейную зависимость частоты от угла поворота можно получить и при полукруглом роторе, сместив центр его вращения относительно центра пластины.
В этих случаях линейность изменения частоты несколько нарушается, но общая погрешность не превышает 6-8%. При малых коэффициентах перекрытия диапазона форма роторных пластин КПЕ всех типов приближается к полукруглой.
Более жесткой конструкцией обладают конденсаторы с полукруглым ротором и специальным статором. Статор при этом снабжается вырезом с переменным радиусом, форма которого определяет требуемый закон изменения ёмкости. а) б) в) г) д) рис.2.4. Конденсаторы с плоскими пластинами и поступательным перемещением: вращательное перемещение заменяется на поступательное перемещение с предельной длинной L. КПЕ с плоскими пластинами и поступательным перемещением не находят широкого применения.
Возможны две конструкции КПЕ с цилиндрическими пластинами: 1) с поступательным перемещением одного цилиндра относительно другого; 2) с вращательным перемещением одного цилиндра вокруг другого. Способы изменения ёмкости при поступательном перемещении изображены на рисунке 2.5. а) б) в) Рис 2.5 3. Расчет прямоёмкостного конденсатора переменной ёмкости 3.1