Главная · Электрооборудование · Какие электрические параметры определяют габариты постоянных конденсаторов. Типы конденсаторов

Какие электрические параметры определяют габариты постоянных конденсаторов. Типы конденсаторов

Конденсатором называют элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости. Конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, и обладает способностью накапливать электрическую энергию.

Приложенное переменное напряжение к конденсатору отстает от протекающего в нем переменного тока на угол сдвига фаз равный 90 0 .

Условно-графические обозначения конденсаторов приведены на рис 2.1.

2.1. Классификация конденсаторов

Конденсаторы классифицируются по следующим признакам:

В зависимости от характера изменения емкости конденсаторы подразделяются на:

    постоянные – емкость конденсатора постоянна и не может быть изменена в процессе эксплуатации;

    переменные - емкость конденсатора может изменяться механически в любое время в определенных пределах многократно;

    подстроечные – емкость конденсатора может изменяться в любое время в ограниченных пределах и ограниченное число раз. Такие конденсаторы применяются для регулировки и подстройки РЭА;

    термоконденсаторы – емкость конденсатора резко меняется под воздействием температуры;

    вариконды – емкость конденсатора резко меняется в зависимости от приложенного напряжения.

В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на:

    конденсаторы общего назначения - диапазон номинальной емкости таких конденсаторов от 10 пФ до 10 000 мкФ, рабочее напряжение до 1000 В, допустимое отклонение от номинального от ±5% до ±30);

    высокочастотные – такие конденсаторы имеют малую индуктивность выводов и предназначены для работы в высокочастотных цепях;

    высоковольтные – такие конденсаторы имеют рабочее напряжение от 1 кВ до 50 кВ и предназначены для работы в высоковольтных цепях;

    импульсные – это конденсаторы, предназначенные для работы в импульсных цепях;

    пусковые – это конденсаторы,допускающие работу при больших кратковременных токах. Они предназначены для работы с электродвигателями;

    помехоподавляющие – это конденсаторы, предназначенные для подавления импульсных помех по цепям питания. К ним относятся опорны и проходные конденсаторы.

В зависимости от способа защиты от внешних факторов конденсаторы разделяются на:

    неизолированные - которые не допускают соприкосновения с корпусом РЭА;

    изолированные - которые допускают соприкосновения с корпусом РЭА;

    герметизированные – которые имеют герметичную конструкцию корпуса;

    незащищенные – конденсаторы, не имеющие защитный корпус;

    защищенные – конденсаторы, имеющие защитный корпус;

    уплотненные – конденсаторы, имеющие уплотненную органическими веществами конструкцию корпуса.

По материалу используемого диэлектрика конденсаторы разделяются на:

Конденсаторы с органическим, неорганическим газообразным и оксидным диэлектриками. Вид диэлектрика определяет основные параметры конденсаторов и входит в обозначение конденсаторов.

    1. Постоянные конденсаторы

Постоянным конденсатором называют конденсатор,емкость которого постоянна и не может быть изменена в процессе эксплуатации.

      1. Параметры постоянных конденсаторов

К основным параметрам конденсатора относятся:

    Номинальное значение емкости , которое указывается на корпусе конденсатора. Согласно ГОСТ 2825-67 конденсаторы имеют шесть рядов номинального сопротивления: Е3, Е6, Е12, Е24, Е48, Е96. Числа указывают количество номинальных значений в каждой декаде. Так ряд Е6 имеет 6 значений емкости в пределах декады: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; а ряд Е24 – 24 значения емкости в пределах декады: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3;4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.

Номинальное значение сопротивления резистора может быть получено

умножением указанных в ряде чисел на 10 n .

    Допуск – максимально допустимое отклонение номинальной емкости в %. Согласно ГОСТ 9661-73 допуск для конденсаторов до 10 пФ указывается в пикофарадах, а для конденсаторов с емкостью более 10 пФ в процентах. Ряд допусков для конденсаторов и их кодированные обозначения приведены в таблице 2.1.

    Номинальное напряжение . Это значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течении срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Значения ряда номинальных напряжений установлены ГОСТ 9665-77 и приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Допускаемые отклонения емкости от номинального значения и номинальные напряжения постоянных конденсаторов, а также их кодированные обозначения

Допуск, %

Кодированное

обозначение

Номинальное напряжение, В

Кодированное

обозначение

Латиница

Кириллица

Латиница

Кириллица

Кодированное

обозначение

Латиница

Кириллица

    Тангенс угла диэлектрических потерь. Это относительная доля активных потерь в диэлектрике и для постоянных конденсаторов <<1.

    Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) – это относительное изменение емкости конденсатора. при изменении температуры на 1 градус. Все постоянные конденсаторы по ТКЕ разделяются на две группы. Для слюдяных, полистирольных, фторопластовых, керамических, поликарбонатных и некоторых других конденсаторов зависимость емкости от температуры практически линейна. В этой группе конденсаторы в зависимости от температурной зависимости емкости разделяются на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ. Характеристика и маркировка таких конденсаторов приведена в таблице 2.2. Если зависимость емкости от температуры нелинейная, то температурную стабильность таких конденсаторов характеризуют относительным изменением емкости при переходе от комнатной температуры (20 О С) к предельным значениям рабочей температуры. Характеристика и маркировка таких конденсаторов приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.2 – Характеристики температурной стабильности емкости постоянных

конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры

Обозначение ТКЕ

Номинальное значение ТКЕ

(10 -6 ,К -1)

Цветовой код (полоска или точка).

Буквенное

кодирование

Красный +фиолетовый

Коричневый

Голубой+красный

Оранжевый

Фиолетовый

Оранжевый+оранжевый

Желтый+оранжевый

Таблица 2.3 – Характеристики температурной стабильности емкости постоянных конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры

Обозначение

группы ТКЕ

Допустимое изменение

емкости в %

в интервале температур от -60 до +85 О С

Цветовой код

(полоска или точка).

В качестве второго цвета может использоваться цвет корпуса

Буквенное кодирование

Оранжевый+черный

Оранжевый+красный

Оранжевый+зеленый

Оранжевый+голубой

Оранжевый+фиолетовый

Оранжевый+белый

Узнав, что же такое конденсатор, рассмотрим, какие бывают виды конденсаторов .

Итак, виды конденсаторов можно классифицировать по нескольким признакам:

  • по назначению;
  • по характеру изменения емкости;
  • по способу монтажа;
  • по характеру защиты от внешних воздействий.

Иногда в литературе термин «виды конденсаторов » меняют на «группы конденсаторов », что одинаково по своему смысловому значению.

Классификация видов конденсаторов показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Виды конденсаторов.

Рассмотрим более подробно виды конденсаторов, а точнее характеристики видов конденсаторов.

Конденсаторы общего назначения – конденсаторы, применяемые в большинстве видов радиоэлектронной аппаратуры. К конденсаторам этого вида не применяются особые требования.

Конденсаторы специального назначения – конденсаторы, к которым предъявляются особые требования (по напряжению, частоте, виду действующих сигналов и т.д.) в зависимости от той цепи, где они установлены. Например к данному виду конденсаторов относятся: импульсные, высоковольтные, пусковые, помехоподавляющие, а так же и другие конденсаторы.

Конденсаторы постоянной емкости – это конденсаторы, чья емкость является фиксированной и в процессе эксплуатации аппаратуры не меняется.

Конденсаторы переменной емкости – применяются в цепях, где требуется изменение емкости в процессе эксплуатации. При этом изменение емкости может производится различными способами: механически, путем изменения управляющего напряжения, изменением температуры окружающей среды.

Подстроечные конденсаторы – не применяются в цепях с оперативным изменением емкости. В основном их используют для первоначальной настройки аппаратуры или периодической подстройки цепей, где требуется малый диапазон изменения емкости.

Конденсаторы, используемые для печатного монтажа – это конденсаторы которые применяются в аппаратуре с обычными печатными платами с отверстиями для выводов радиокомпонентов. У таких конденсатов выводы изготовлены из проволоки круглого сечения.

Конденсаторы, используемые для навесного монтажа . Этот вид конденсаторов очень многообразен по исполнению выводов. Здесь могут использоваться мягкие и жесткие выводы, радиальные или аксиальные выводы, выводы, изготовленные из ленты или проволоки круглого сечения, а так же с выводами в виде опорных винтов и проходных шпилек (проходные конденсаторы). К конденсаторам для навесного монтажа можно отнести более современные конденсаторы с выводами под винт.

Конденсаторы, используемые для поверхностного монтажа(SDM-конденсаторы) . Отдельно необходимо выделить SDM-конденсаторы, так как они находят все большее и большее применение в современной радиоэлектронной аппаратуре. Другое название таких конденсаторов – безвыводные. У этого вида конденсаторов в качестве выводов используются части его копруса.

Конденсаторы с защёлкивающимися выводами (Snap in) . Вид современных конденсаторов, в которых выводы изготовлены таким образом, что при установки в отверстия платы они жестко «защелкиваются», это позволяет качественно и с удобствами осуществить их пайку.

Конденсаторы с выводами под винт . Интересный вид конденсаторов для поверхностного монтажа. В выводах конденсаторов этого вида нарезана резьба. В основном эти конденсаторы применяются в блоках питания, где преобладает ток большой величины и необходимо надежно подключить выводы к силовым проводам. Использование выводов под винт так же делает возможным установку конденсатора на радиатор.

Незащищенные конденсаторы – вид конденсаторов, который не допускают к работе в условиях повышенной влажности. Возможно эксплуатация этих конденсаторов в составе герметизированной аппаратуры.

Защищенные конденсаторы – могут работать в условия повышенной влажности.

Неизолированные конденсаторы – при использовании этого вида конденсаторов не допускается касания их корпусом шасси аппаратуры.

Изолированные конденсаторы – имеют хорошо изолированный корпус, что делает возможным касания шасси аппаратуры или ее токоведущих поверхностей.

Уплотненные конденсаторы – в конденсаторах этого вида используется корпус, уплотненный органическими материалами.

Герметизированные конденсаторы – эти конденсаторы имеют герметизированный корпус, что исключает взаимодействие внутренней конструкции конденсатора с окружающей средой.

Конденсатор – устройство, способное накапливать электрический заряд. В зависимости от назначения и конструкции конденсаторы делятся на ряд видов.В статье рассмотрим основные электрические параметры конденсаторов.

Электрические параметры конденсаторов

Основные характеристики и единицы их измерения приведены в таблице

Фарада – физическая величина, названная в честь английского физика Майкла Фарадея. Она слишком велика для использования в электротехнике. На практике емкость измеряют в микрофарадах (1мкФ = 10 -6 Ф), нанофарадах (1нФ = 10 -9 Ф) или пикофарадах (1пФ=10 -12 Ф)

При нанесении величины емкости на корпус конденсатора для обозначения «нФ» дополнительно используют символы «nF», «пФ» — «рФ», а микрофараду обозначают сокращением «мкФ» или «μФ».


Емкость конденсаторов не может принимать произвольные значения. Они унифицированы и выбираются из стандартных рядов емкостей.

Допустимое отклонение емкости указывает, с какой точностью изготовлен конденсатор. Она указывает, в каком допустимом диапазоне может находиться величина емкости в процентах от номинала. Для измерительных устройств этот параметр выбирается как можно меньшим.

Номинальное напряжение – это напряжение, которое выдерживают обкладки конденсатора длительное время. При превышении этого параметра конденсатор выйдет из строя. Для переменного тока руководствуются не действующим, а амплитудным значением напряжения. Например, при выборе конденсатора для пуска электродвигателя на номинальное напряжение 380 В нужно использовать конденсатор на рабочее напряжение U>380∙√2=537, то есть, на 600 В.


Температурная стабильность характеризует диапазон, в котором изменяется емкость при изменении температуры окружающей среды. Для устройств, сохраняющих работоспособность в широком диапазоне температур, значение этого параметра выбирается более низким.

Конструктивные исполнения конденсаторов

Конденсаторы, емкость которых не может изменяться, называются конденсаторами постоянной емкости .

Но в некоторых цепях для обеспечения возможности регулировки работы схемы и установки точных параметров ее работы применяются подстроечные конденсаторы . Емкость их изменяется при помощи отвертки.

В отличие от них конденсаторы переменной емкости применяются для выполнения пользовательских регулировок, например, для настройки радиоприемника на нужную волну.


Существуют конденсаторы специального назначения. Например, конденсаторы для защиты от радиопомех и сглаживающих фильтров, располагающихся парами в одном корпусе.


Отдельно выделяются конденсаторы для поверхностного монтажа или . Они технологичны для монтажа на автоматических конвейерных линиях, а размеры позволяют минимизировать габаритные размеры устройств.

Классификация конденсаторов по виду диэлектрика

Воздух в качестве диэлектрика использовался только для конденсаторов переменной емкости старого образца. Чем меньше материал между обкладками конденсатора проводит электрический ток, тем меньших размеров может быть изготовлен этот элемент на то же рабочее напряжение. При использовании определенных материалов можно получить конденсаторы с необходимыми свойствами.

В зависимости от материала диэлектрика между обкладками выпускаются конденсаторы:

Из всего этого перечня самыми распространенными в электротехнике являются бумажные и металлобумажные конденсаторы, использующиеся для схем запуска однофазных двигателей и для компенсации реактивной мощности. Всем известны электролитические конденсаторы, используемые в выпрямителях для сглаживающих фильтров. Их главная особенность – невозможность работы на переменном токе.


При ошибках в полярности подключения электролитических конденсаторов они выходят из строя, иногда – со взрывом. То же произойдет при превышении номинального напряжения электролитического и металлобумажного конденсатора, так как они выпускаются в герметичных корпусах.

Металлобумажный оксидный конденсатор в герметичном корпусе

На сегодняшний день существует множество типов конденсаторов и каждый из них обладает своими преимуществам и недостатками.
Одни могут работать при высоких напряжениях, другие обладают большой ёмкостью, третьи малой утечкой, четвёртые малой индуктивностью - эти факторы определяют область применения конденсаторов конкретного типа.
В этой статье будут рассмотрены основные, но далеко не все типы конденсаторов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы .

Алюминиевые электролитические конденсаторы, состоят из двух скрученных тонких алюминиевых полосок, между которыми помещается бумага, пропитанная электролитом. Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 0.1uF до 100 000uF, что является их главным преимуществом перед другими типами, а максимальное рабочее напряжение может доходить до 500V. Максимальное рабочее напряжение и ёмкость обычно указываются на конденсаторе, максимальное рабочее напряжение конденсатора, изображенного на картинке, составляет 35 вольт , а ёмкость или заряд приходящийся на 1 вольт, составляет 680uF . Недостатком этого типа конденсаторов является относительно высокий ток утечки и то, что ёмкость их уменьшается с ростом частоты, именно поэтому на платах часто можно встретить алюминиевый электролитический конденсатор, параллельно которому ставят керамический или как горят “шунтируют керамикой”. Также надо сказать, что этот тип конденсаторов имеет полярность, это значит, что вывод конденсатора, обозначенный минусом на корпусе, должен всегда находиться под более отрицательным напряжением, чем другой вывод конденсатора. При несоблюдении этого правила конденсатор скорее всего взорвётся и именно поэтому применять их можно только в цепях с постоянным и пульсирующим током, но не переменным.

Танталовые конденсаторы .

Танталовые конденсаторы изготавливаются из пентаоксида тантала и схожи по свойствам с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, но обладают некоторыми особенностями. Они меньшего размера, максимальное рабочее напряжение до 100V, ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 47nF до 1000uF, обладают меньшей индуктивностью и могут применяться в более высокочастотных схемах, работающих на частотах в сотни Khz. К недостаткам можно отнести чувствительность к превышению рабочего напряжения. Надо отметить, что в отличии от алюминиевых электролитических конденсаторов, линией на корпусе помечают плюсовой вывод.

Керамические однослойные дисковые конденсаторы .

Дисковые керамические конденсаторы обладают достаточно большой ёмкостью при их размерах, она может быть от 1pF до 220nF, а максимальное рабочее напряжение не должно превышать 50V. Значение ёмкости на данном типе конденсаторов указывается в pF, например ёмкость конденсатора изображенного на картинке равна 100 000 pF или 100nF или 0.1uF, данное значение получается следующим образом, первые две цифры надо умножить на 10, возведенную в степень третьей цифры, в нашем случае надо 10 х 10^4 = 10^5 или 100 000pF. К достоинствам можно отнести, незначительные токи утечки, небольшие габаритные размеры, низкую индуктивность и способность работать на высоких частотах, а также высокую температурную стабильность ёмкости. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические многослойные конденсаторы

Керамические многослойные конденсаторы представляет собой структуру с чередующимися тонкими слоями керамики и металла.
Этот тип конденсаторов схож по свойствам с однослойными дисковыми, но обладает в несколько раз большей ёмкостью, достигающей нескольких uF. Максимальное рабочее напряжение на корпусе этих конденсаторов не указывается и так же как для однослойных дисковых, не должно превышать 50V. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Керамические высоковольтные конденсаторы

Преимущество этого типа конденсаторов понятно из названия, их отличительной особенностью является способность работать под высоким напряжением. Диапазон рабочих напряжений от 50 до 15000V, а ёмкость может 68pF до 150nF. Максимальное напряжение конденсатора, изображенного на картинке конденсатора равно 1000V, а ёмкость 100nF, выше описывалось как её узнать. Могут работать в цепях постоянного, переменного, пульсирующего тока.

Полиэстеровые конденсаторы .

Ёмкость этого типа конденсаторов может быть от 1nF до 15uF, диапазон рабочих напряжений от 50 до 1500V. Они изготавливаются с разными допуском(допустимое отклонение номинальной ёмкости), 5%, 10% и 20%, обладают высокой температурной стабильностью, достаточно большой ёмкостью при их размерах, низкой ценой и как следствие находят широкое применение. Ёмкость конденсатора, изображенного на картинке равна 150 000pF или 150nF, буква К после числа 154 означает допуск, то есть на сколько реальное значение ёмкости может отличаться от указанной на конденсаторе. В данном случае допуск составляет 10%, подробнее об этом будет написано ниже. Нас больше интересует, что в маркировке этого конденсатора означает 2J и чему равно его максимальное рабочее напряжение. Для того чтобы ответить на два эти вопроса можно воспользоваться таблицей, буквенной маркировки напряжения.



Из таблицы становится понятно, что максимальное рабочее напряжение конденсатора равно 630V

Полипропиленовые конденсаторы .

В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика применяется полипропиленовая плёнка, а их ёмкость может быть от 100pF до 10uF. Одним из главных преимуществ этого типа конденсаторов является высокое рабочее напряжение, которое может достигать 3000V, также преимуществом является возможность изготовления этого типа конденсаторов с допуском в 1%. На картинке изображён конденсатор ёмкость которого 5600pF, а максимальное рабочее напряжение равно 630V. Буква J после числа 562 обозначает допуск и в данном случае он равен 5%. Допуск можно определить, пользуясь таблицей, изображенной ниже.



То есть реальное значение ёмкости может отличаться на 5% той, что указана на конденсаторе. Могут работать на частотах до 100KHz.