|
| |
 |
Главная » Мануалы 1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 33 (толщина da). Кроме того, катодная фольга, служащая выводом (толщина к). также увеличивает общую толщину обкладок. Суммарная толщина обкладки, приходящаяся на толщину оксидного слоя d с одной стороны анодной пластины, do da + 0,5 {d + d). Поскольку электролитические конденсаторы изготовляют намоткой, можно использовать выражение для k, соответствующее намотанному спиральному конденсатору. Применив формулу (1-207) и пренебрегая значением d в сравнении с dod (в данном случае d < \ мк, а do может быть порядка 50-100 мк), получаем 8.8Бе Ьуд СлтП - где Суд -в мкф/см, d и do - в мк. Толщина оксидного слоя пропорциональна формовочному напряжению d = аУф, где для алюминия а = 1,55 х X 10~мк!в и для тантала 1,68 10~з мк/в. В соответствии с этим уд =---г-(1-208) aU[d, + 0.5id+d,)]l+y где {Уф - напряжение формовки оксидного слоя. Поскольку величина Суд входит в выражения для удельной энергии и для удельной реактивной мощности, можно внести необходимые уточнения и в значения г^Ууд и Руд, чтобы отразить в них наличие в конденсаторе закраин и обкладок конечной толщины. Однако при этом ке учитывается конструктивное оформление конденсатора, которое вызывает дополнительное увеличение объема, а потому даже расчет удельных характеристик с учетом закраин и обкладок приводит к значениям, практически соответствующим не размерам конденсатора, а объему конденсаторной секции до сборки ее в корпусе или до нанесения на нее защитного покрытия того или иного типа. Правильное значение удельной.характеристики можно получить, разделив заданный параметр конденсатора (например, емкость) на значение объема, вычисленного по наружным размерам корпуса конденсатора. 8* . -ЦБ Для оценки качества электролитических конденсаторов часто применяют величину удельного заряда Q си 8.85- lO-OsSg 9уд = pr == -jT =-у-=-у-. U-jy; где Q -в мкк. С -в мкф, U - b в, d - в см, S - bcm, V-b см, Е - в в/см и <7уд - в мкк/см. Из выражения (1-209) видно, что при заданном значении объема конденсатора его удельный заряд не зависит от рабочего напряжения, а потому является удобной характеристикой для сравнения конденсаторов различных типов. После того как выполнен расчет конденсатора и установлены его наружные размеры, рекомендуется-хэпределить €го удельные характеристики и сравнить их со значениями, известными из литературы или по заводским данным. Такое сравнение прежде всего покажет, ке допущено ли при проектировании какой-либо грубой ошибки и приняты ли во внимание все возможности для улучшения удельных характеристик конденсаторов, свидетельствующие об экономии материалов, затрачиваемых на изготовление конденсатора, и о снижении его объема и веса в сравнении с ранее изготовляющейся конструкцией. ЛИТЕРАТУРА 1.БагалейЮ. В., Расчет емкости пропитанных конденсаторов, Изв. вузов СССР - Электромеханика , 1958, № 6. 2. Богородицкий Н. П., Волокобинский Ю. М., Т а и р о в В. Н., Принципы конструирования высоковольтных высо-кочастотных изоляторов. Изв. ЛЭТИ им. Ленина, 1960, вып. XI. 3. Гоголицын Л. 3., Определение потерь в конденсаторах при импульсном режиме, Электричество , 1957, № 9. 4. Д а ш у к П. Н., Расчет эквивалентных параметров высоковольтных конденсаторов, Изв. вузов СССР - Энергетика , 1961, № 3. Б. Е р ю X и н а 3. В., К вопросу повышения напряжения теп-лоюго пробоя металлобумажных конденсаторов, ЖТФ, 1957, т. 27, № 9. 6. Залесский А. М., Б а ч у р и н Н. И., Изоляция аппаратов высокого напряжения, Госэнергоиздат, 1961. 7. Зингерман А. С, Определение пробивного напряжения по испытаниям образцов, Электричество , 1950, № 3. 8. Зингерман А. С, Статистический метод определения пробивного напряжения, ЖТФ, 1948, т. 28, вып. 8. 9. К а л а н т а р о в И. Л., Ц е й т л и н Л. А., Расчет индуктивностей, Госэнергоиздат, 1955. 10. К а 3 а р н о ВС к и й Д. М., Потери в обкладках конденсаторов, Изв. вузов СССР Электромеханика , 1964, №11. 11. Куч ц некий Г. С, Иркаева К. М., Индуктивность конденсаторов с рулонными секциями, Вестник электропромышленности , 1961, № 11. 12. Лебедев Н. Н., Электрическое поле у края плоского конденсатора с диэлектрической прокладкой, ЖТФ, 1958, т. 27, № 6. 13. Л ю т о в С. А., Индустриальные помехи радиоприему и борьба с ними, Госэнергоиздат, 195 . 14. М а н т р о в М. И., Тепловой расчет бумажно-масляного конденсатора, .собранного в металлическом баке, Вестник электропромышленности , 1953, № 3. 15. М а н тр,о в М. И., Расчет пробивного напряжения бумажно-масляного конденсатора при тепловом пробое, Вестник электропромышленности , 1953, № 8. 16. Р е н н е В. Т., Электрические конденсаторы, Госэнергоиздат, 1959. 17. Р у с и н Ю. С, Метод приближенного расчета емкости, Электричество , 1960, № 11. 18. С а ч к о в Д. Д., Э й д л и н Е. К-, Расчет и конструирование радиоаппаратуры, Госэнергоиздат, 1957. 19. Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Корицкого Ю. В. и Тареева Б. М., том I, ч. II, Госэнергоиздат, 1959. 20. Техника высоких напряжений. Под ред. Сиротинского Л. И., Госэнергоиздат, 1953. 21. В rooks Н., The probable breakdown voltage of paper dielectric capacitors, Trans. Amer. Inst. El. Eng. , 1947, v. 66. 22. Epstein В., Brooks H., The theory of extreme values and its implications in the study of the dielectric strength of paper capacitors, J. Appl. Phisics , 1948, v. 19, № 6. 23. Gross В., Uber dielectrische Verluste bei Periodischen Rech-teckspannung, Frequenz , 1958, Bd. 12, № 7. 24. Peyssou J., Condensateurs soumis a des impulsions de tension Prevision du echauffement, Ann. Radio electr , 1956, v. 11, № 46. 25. binder L., Schniedermann J., Eeinfluss der Eigen-induktiviat von Wickelkondensatoren auf ihrem Scheinwiderstand, ETZ , 1939, № 29. 26. R e i t e П D. K., Accurate determination of the capacitance of rectangular parallel - plate capacitors, J. Appl. Phisics , 1959, v. 30, № 2. 27. W h i t m a n L. C, W h i f m a n n W. W., Mathematics of insulation ageing calculation, Communication Elecfronics , 1959, № 44. 28. Z a b о к 1 i с к i E., Przyblizona metoda obliczania mocy wyd-dzielanej w kondensatorach linii sztucznych, Przeglad Telekomunika-cyiny , 1962, 34, № 4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ С НЕОРГАНИЧЕСКИМ ТВЕРДЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ § 9. СЛЮДЯНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ МАЛОЙ МОЩНОСТИ , Слюда представляет собой природный неорганический диэлектрик, удобный для изготовления конденсатора благодаря способности легко расщепляться на тонкие слои, обладающие достаточно высокой электрической прочностью. При использовании калийной слюды мусковит - основного сорта применяемой в конденсаторостроении слюды - можно получать малые значения угла потерь [tg6=(lH-2) 10~*], относительно высокую диэлектрическую проницаемость (s = 7) и малое изменение s с температурой [TKs = (Ю -т-Ч-20) 10~ град~]. Поэтому слюду мусковит широко применяют для изготовления конденсаторов, несмотря на дороговизну, относительную дефицитность и необходимость применять ее в виде пластинок небольшой площади, что усложняет технологию изготовления слюдяных конденсаторов. В современной технике в основном применяются слюдяные конденсаторы с малой реактивной мощностью, не превышающей 100-150 вар и с номинальной емкостью от нескольких десятков пикофарад до 0,05-0,1 мкф. В СССР подобные конденсаторы выпускаются в двух конструктивных оформлениях: опрессовакные (тип КСО), рассчитанные на длительную работу при влажности до 80%, и герметизи-ровандь1е (тип КСГ), рассчитанные на длительную работу и хранение при влажности 100%. - Конденсаторы КСО опрессовываются пластмассой типа фенопласт, а конденсаторы КСГ собираются в металлических паяных корпусах, с использованием стеклянных изоляторов, впаянных в крышку. При малых емкостях применяется измененный вариант герметизации (тип СГМ): сборка в керамической овальной трубке с. припайкой к ее торцам металлических колпачков. Все три типа конденсаторов изготовляются односекционными, а поэтому не могут применяться при высоких напряжениях переменного тока, хотя номинальные значения напряжения постоянного тока могут доходить у некоторых конденсаторов до нескольких киловольт. Для изготовления слюдяных конденсаторов слюда мусковит нарезается в.виде прямоугольных пластинок (слюда-шаблонка). Обычные размеры таких пластинок: 4x9, 7 X 14, 8 X 16, 12 X 20, 14 X 14, 10 X 20, 12 X 20, 19 X 25, 25 X 25, 10 X 30, 30 X 40, 38 X 38 и 40 X 50 мм. Толщина пластинок составляет от 20 до 60 мк; пластинки толщиной 10 - 300 мк применяются для изоляции от корпуса. При повышенных напряжениях иногда заменяют одну пластинку большей толщины 2-3 пластинками меньшей толщины для повышения электрической прочности за счет ослабления влияния слабых мест в отдельных пластинках. Допускаемые значения напряженности электрического поля в слюдяных конденсаторах рассматриваемого типа (постоянное напряжение, длительная работа при температуре окружающей среды до 70° С) приведены в табл. 8. Таблица 8 Рабочее номинальное напряжение постоянного тока и допускаемая напряженность в слюдяных конденсаторах при разной толщине и числе пластинок слюды между обкладками
 Испытательная напряженность поля при кратковременном испытании конденсаторов на пробой обычно равна удвоенной номинальной рабочей напряженности (испытательное напряжение берется равным двойному номинальному рабочему). При выборе закраин следует ориентироваться ка величину испытательного напряжения. Учитывая, что для пропитки рассматриваемого типа конденсаторов обычно применяется твердая пропиточная масса церезин, обладающая значительной усадкой при застывании и склонная к образованию раковин, закраины следует рассчитывать с учетом возможности перекрытия закраины в воздушной среде. Ориентировочно величину закраины можно найти по формуле (1-15), где коэффициент закраины /гз = (1,5-ь 2) 10-3 Имеется в виду закраина Д/, прилегающая к выводу от обкладки (рис. 57). В этом случае путь разряда определяется шириной закраины. Закраину АЬ можно взять меньшей, так как путь разряда в этом случае определяется примерно двойной шириной закраины. Обычно принимают АЬ порядка (0,6-ь0,7) Al. При малых значениях рабочего (и испытательного) напряжения расчет по формуле (1-15) может дать такую .малую закраину, что ее будет трудно осуществить технологически. В этом случае минимальное значение АЬ и Al принимается равньш0,5-0,7 мм. При расчете конденсатора исходят из выбранного размера площади пластинок, определяя толщину пластинки по заданному номинальному рабочему напряжению постоянного тока. Установив размер закраин по величине испытательного напряжения, находят активную площадь одной пластинки и вычисляют ее емкость по формуле (1-44). Для посеребренной слюды можно принять s7, так как между диэлектриком и обкладкой отсутствует воздушный зазор. При использовании обкладок из металлической фольги необходимо учитывать наличие воздушного зазора между слюдой и обкладкой, снижающего емкость. В зависимости от степени сжатия конденсаторной секции для расчета принимается эффективное значение е 6 6,5. Рис. 57. Элементарная секция слюдяного конденсатора: обкладка зачернена, выводы заштрихованы. Определив емкость одной пластинки слюды, находим число параллельно включенных пластинок, разделив заданное значение номинальной емкости конденсатора на емкость Таблица 9  Основные размеры конденсаторов типа СГМ Рис. 58. Слюдяной опрессованный конденсатор типа КСО-8. 24Hfi  Рис. 59. Слюдяные герметизированные конденсаторы типа КСГ.
-а; - Л Рис. 60. Слюдяные герметизированные конденсаторы типа СГМ. одной пластинки. Слюдяные конденсаторы малой реактивной мощности стандартизированы и при расчете надо ориентироваться на один из типоразмеров, предусмотренных соответствующим ГОСТ. На рис. 58, 59 и 60 и в табл. 9 показаны наиболее распространенные типы слюдяных конденсаторов малой мощности. Если слюдяной конденсатор с заданным номинальным напряжением постоянного тока надо применять при переменном напряжении заданной частоты, то величину допус-. каемого напряжения можно определить из следующих соображений. Прежде всего это напряжение должно быть таким, чтобы реактивная мощность конденсатора не превосходила допускаемого по ГОСТ значения, т. е. должно соблюдаться соотношение Рр = [/>С < Pp. ом. tuC . . , или амплитудное значение f/д = 565 103 У^Ь^ (2-1) где t/д -в е, Pp. ном - в вар, f - в гц. С -в пф. При таком напряжении отсутствует опасный перегрев сонденсатора, обусловленный диэлектрическими потерями. При высокой частоте возникает опасность нагрева конденсатора вследствие потерь в металлических частях, которые могут дополнительно возрасти за счет поверхностного эффекта. Поскольку потери в металлических частях определяются квадратом тока, потребляемого конденсатором, в ГОСТ предусмотрено определенное ограничение тока, допускаемого для конденсатора при высоких частотах, /.i. (2-2) где / - В а, / - в Мгц. Коэффициент К=2 для КСО-1, КСО-2 и КСО-5;/С = 4 для КСО-6, КСО-7, КСО-8, КСО-11 и для КСГ-1 и КСГ-2; /( = 8 для КСО-10, КСО-12 и КСО-13. Для конденсаторов СГМ такое ограничение не вводится в связи с тем, что они не изготовляются с большими значениями емкости. Д^я конденсаторов КСГ дополнительно указывается, что ток не должен превосходить 0,05 а на 100 пф емкости конденсатора. Если известен допускаемый ток /, то допускаемое напряжение конденсатора при высокой частоте {/д== = 1.59.10ь1. (2-3) где t/д -в в, / - в а, f~b Мгц, С - впф. Устанавливая допускаемое напряжение при повышенной или высокой частотах, надо ориентироваться на устранение возможности развития ионизации в конденсаторе, а также учитывать наличие эффекта мерцания в конденсаторах из посеребренной слюды, вследствие которого могут возникнуть дополнительные потери у края обкладок, а также небольшие колебания Таблица 10 Допускаемые значения амплитуды переменного напряжения для слюдяных конденсаторов типа КСО
емкости. В связи с этим в ГОСТ предусмотрено дополнительное ограничение величины допускаемого переменного напряжения. Для конденсаторов типа КСО оно характеризуется данными табл. 10. Для конденсаторов типа КСГ допускается переменная составляющая при работе в цепях высокой частоты, амплитудное значение которой не превышает 10% номинального рабочего постоянного напряжения при емкостях до 910 пф включительно и 5% - при емкостях до 1000 пф и более. Для конденсаторов типа СМГ допускаются следующие значения амплитуды переменного напряжения: при частоте до 500 гц - 250 е, 500 гц ч- 10 кгц - 150 е и свыше 10 кгц - 50 в. При установлении допускаемого значения переменного напряжения для проектируемого слюдяного конденсатора, основываясь на указанных ограничениях, приходится выбирать наименьшее из найденных значений напряжения. Оно может быть много меньше номинального напряжения постоянного тока, на которое был рассчитан конденсатор. Пример. Рассчитать слюдяной конденсатор типа КСО-8 со следующими номинальными дарнымн: номинальная емкость 4000 пф, номинальное напряжение 2000 в постоянного тока. Обкладки - серебро, нанесенное испарением в вакууме. Толщина таких обкладок не Примечание. В таблице указаны проценты от соответствующего значения номинального рабочего напряжения постоянного тока. При работе в цепи пульсирующего напряжения сумма постоянной составляющей и амплитуды пульсации не должна превышать номинального рабочего напряжения постоянного тока. более 1 мк. По данным табл. 8 выбираем толщину слюдяных пластинок 2 X 0,04 мм. Габаритные размеры конденсатора КСО-8 по рис. 58 32 X 33 мм. Размер слюды-шаблонки 25 X 25 мм. Испытательное напряжение 2 Х 2000 = 4000 в. Принимая коэффициент закраины равным 2-10 8, получаем размер закраины Д/ = 2 10 X 4000 = = 8 мм; закраина ЛЬ = 0,6 8 = 4,8 к; 5 мм. Активная площадь пластинки слюды равна (25 - 16) (25 - 10) = 9 15 = 135 мм = = 1,35 см\ При использовании двух- пластинок, сложенных вместе, с односторонним серебрением каждой, появляется зазор между непосеребрен- ными сторонами пластинок. Поэтому принимаем е = 6,75. По формуле (1-43) емкость пластинки  С„ =0.0885 1,35 0,08 10 Рис. 61. Конструкция секции слюдяного конденсатора. Число параллельно включенных единичных емкостей в конденсаторе 4000 М= = 40. Конструкция секции конденсатора показана на рис. 61. Принимая толщину контактных полосок медной фольги 0,025 мм и толщину латунной обжимки, используемой для получения вывода, равной 0,5 мм, получаем общую толщину собранной секции 0,025 + 41 - 0,001 + 2 0,5 = 5,266 . ft = 40 . 0,08 + 41 т. е. размеры секции будут 25 X 25 X 6 мм. Такая секция свободно умещается в габаритные размеры конденсатора КСО-8 (32Х28х 11 мм) и слой опрессовочной пластмассы будет вполне достаточен для обеспечения требуемой степени влагозащиты. Внешний вид и размеры конденсатора показаны на рис. 58. Рассчитаем для данного конденсатора допускаемое значение рабочего напряжения переменного тока в диапазоне частот от 1 кгц до 10 Мгц, используя формулы (2-1) - (2-3) и табл. 10. Номинальная активная мощность для конденсатора КСО-8 составляет 50 вар. Результаты расчета приведены в табл. 11. В области частот до 300 кгц допускаемое напряжение определяется результатами, указанными в табл. 10, т. е. соображениями о необходимости предупреждения ионизации. В диапазоне от 300 кгц до 3 Мгц напряжение ограничивается результатами расчета по формуле (2-1), т. е. номинальной допускаемой реактивной мощностью, а при частотах 3 Мгц - ре- 1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 33 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||