|
| |
 |
Главная » Мануалы 1 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 33 Длина лент пленки будет больше длины обкладки на длину холостых витков и составит 72,5 см-. Тогда вес пленки 4,30 10~* - 4,30 X Х10~4 . 3 . 72,5 1,06 = 2,75 г. Принимаем проволочные выводы, вес которых равен 0,85 г.. Тогда вес конденсатора 0,75 + 2,75 + 0,85 = = 4,35 г. С учетом того что выводы припаяны к торцам секций припоем, можно принять округленно вес конденсатора 4,5 г.  Рис. 136. Схема намотки полистиролъного конденсатора. Объем конденсатора - 1,1 3,2 = 3,04 см; удельная емкость 1000 : 3,04 = 3300 пф/см и удельный вес 10 ООО : 4,35 2300 пф/г. Внешний вид конденсатора показан на рис. 137. Пример 2. Рассчитать конденсатор с диэлектриком из фторопласта-4 на рабочее напряжение постоянного тока 8 ке с номинальной емкостью 0,035 мкф; рабочая температура 200° С. Испытательное напряжение 12 ке постоянного тока. При-ке/мм согласно при- такого конденсатора равно 1,5 (/р, т. е. нимаем рабочую напряженность поля веденным выше данным. Тогда толщина диэлектрика будет 8 : 40 = 0,2 мм. Эта толщина относительно велика и не соответствует оптимальному значению, обеспечивающему наивысшую электрическую прочность. Выгоднее разбить конденсатор на две последовательно соединенные секции, при этом сократятся размеры закраин, расход дорогостоящего диэлектрика. £р=40 -Ж -32- Рис. 137. Внешний вид полистирольно-го конденсатора (500 в, 0,01 мкф). а следовательно, уменьшится Емкость секции 0,035 2 = 0,07 мкф; толщина диэлектрика в секции 8 : 2 : 40 = 0,1 мм, или 100 мк. Принимаем 4 слоя пленки по 25 мк. Ширину пленки берем 90 мм. Закраины надо рассчитать на половину испытательного напряжения, т. е. на 12 : 2 = 6 кв. Полагая, что конденсатор будет заполнен сжатым газом (азот при давлении 5 ата), благодаря чему принята напряженность поля 40 кв/мм, можно допустить напряженность тангенциального поля на закраине 0,7-0,8 кв/мМу что дает закраину 7,5-9,5 мм. Принимаем размер закраины с запасом 10 мм. При намотке со скрытой фольгой это соответствует ширине фольги 90 - 2 10 = 70 мм. Толщина фольги обычная, 7 мк, фольга алюминиевая. Полагаем, что секции будут наматываться одна на другую; диаметр намоточной оправки = 3 мм. Коэффициент 0.144 (4-25+ 7) 4-25 122.5; 1,8 7,0 е = 0,9 2 = 1,8. Вычисляем диаметр первой секции Di = /0.32+122.5-0,07 = 2.96.  Рис. 138. Схема намотки фторопластового конденсатора. Число витков первой секции 2.96 - 0,3 4 (100+ 7)-10-* Площадь обкладки в первой секции 7 10* 100 10-* :62. 2200 rf. 0,1768 1,8 Длина ленты фольги 2200 : 7 = 315 см. Диаметр второй секции Са = /8.66 + 8,6 = 4,15 А1Ж. Число витков второй секции 4,15 - 2.96 Е)2 : 4(100 + 7) 10* = 28. Длина ленты фольги, как и в первой секции, равна 315 см. Схема иамотки фторопластового конденсатора показана на рис. 138. Холо-стые витки наматываются в начале и конце намотки, кроме того, выдерживается расстояние между разъединенными обкладками первой и второй секций. Между этими обкладками будет полное напряжение, а потому это расстояние берется в 2 раза больше закраины, т. е. 20 мм. Длина первого холостого витка п 3= 9,5 мм, длина последнего холостого витка и-41,5= 130 мм. Если взять два холостых витка в начале и половину витка в конце намотки, то запас на перекрытие будет достаточно большим. Длина лент 2 315 + 2 315 - 2,0 = 1262 см. Вес фольги в конденсаторе 1262 7 7 10~4 2,7 = 16,6 г. Длина лент пленки 2,315 + + 2 + 2 0,95 + 2 . 130 = = 894 см (это для каждой ленты). Вес пленки в конденсаторе 2 4 25 10~4-894х Х9 . 2,25= 362 г. Изготовляем конденсатор по типу ФГТ-И в керамическом корпусе с коваровой арматурой, припаянной к керамике с помощью переходного слоя стекла (рис. 139, с). Выводы конденсатора привариваются к диску, укрепленному сваркой на штифте, проходящем через стальную крышку и соединенном с полым выводным болтом, приваренным к крышке (рис. 139,6). Один из штифтов сделан с осевым отверстием, на его конец одевается резиновая трубочка, превращающая его в ниппель (рис. 139, е). Полый штифт используется для наполнения конденсатора газом после того, как обе крышки приварены к арматуре корпуса. После заполнения газом отверстие заваривается. Фторопластовый конденсатор в собранном виде показан на рис. 140. Подсчитаем вес деталей конденсатора. Наружный диаметр керамического корпуса составляет 47 мм, внутренний - 43 мм, длина - 95 мм. Принимая удельный вес керамики 3,2 г/см, получаем вес корпуса 3,2=  Рис. 139. Детали конструкции фторопластового конденсатора: с - корпус из керамики с коваровыми кольцами на концах; 6 - крышка; в - ниппель.  Рис. 140. Фторопластовый конденсатор (8 кв. 0,035 мкф). ~ (4,7=4,32) 9,5 = 83,5 г. Вес арматуры (с одной стороны) с крышкой и выводным болтом 15 г, т. е. 30 г с обоих концов конденсатора. Полный вес конденсатора 16,6 + 362+ конденсатор рассчитан на + 83,5 + 30 = 392,1 и 400 г. Данный рабочее напряжение 8 кв постоянного тока. При переменном напряжении необходимо учитывать недопустимость ионизации в конденсаторе, так как фторопласт-4 обладает весьма низкой короностойкостью. При наполнении азотом, напряжение переменного тока может составлять до 1 ке на секцию. В данном случае при двух секциях для конденсатора можно установить рабочее напряжение 2 ке (эффективное значение при частоте 50 гц). При высокой частоте допустимое напряжение определяется допустимым нагревом. Боковая поверхность конденсатора, отводящая тепло, составляет примерно л 4,7 12 = 177 смК Если допустить перегрев на поверхности 10° С и принять в первом приближении коэффициент теплоотдачи равньш 1 lO~ ет/см град, то активная мощность, которую может отвести данный конденсатор, составит 177 10 1 10 = = 1,77 вт. Тангенс угла потерь политетрафторэтиленового конденсатора (фторопласт-4) при низкой частоте и температуре 200° С составляет 3 10 *; эта величина характеризует потери в диэлектрике. При высоких частотах угол потерь должен увеличиться за счет потерь в фольге. Согласно данным гл. 1, принимая удельное сопротивление алюминия равным 3 10~ ом см, находим эффективное сопротиачение обкла-ддок, соответствующее суммарной емкости конденсатора, 9 QIC 2 Y 7 . 7 10-4 3 10-= = 0.086 ом. - Учитывая наличие добавочных потерь в выводах и контактах, принимаем г^= 0,1 ом. Составляющая тангенса угла потерь, обусловленная потерями в металлических частях, может быть получена умножением на емкость и угловую частоту. Допустим, что надо вычислить tg6 для частоты 1№ гц: 0,1 . 2л . 1№ . 0,035 10-6 = 22 Ю *. Эта величина значительно превышает цифру 10 *, соответствующую диэлектрику конденсатора. В сумме получим tgB= 25 10 Допускаемое напряжение при частоте 10 гц, при котором перегрев будет не выше заданного (10° С), определится из выражения (1-121): и = У2.-- nJ .n-e nnno. = 180 в. 1.77 105 . 0 035 10- -0,0025 т. е. рабочее напряжение такого конденсатора при частоте 10 гц будет много ниже, чем при 50 гц. Если бы при расчете учитывалась работа конденсатора при частоте 10 гц, то следовало бы выполнить намотку с выступающей фольгой, что резко снизило бы потери в обкладках. При этом уже надо было бы изменить конструкцию секций: вместо двух намотанных одна на другую секций взять две секции, намотанные из пленки вдвое меньше ширины, и поставить их одна на другую коаксиально. Если бы конденсатор имел намотку с выступающей фольгой и ширина фольги составляла бы не 7, а 3,5сж, то, согласноданным § 1, эффективное сопротивление снизилось бы до значения 2 630Пo= °- = °-- При частоте 10 гц это дает значение тангенса угла потерь 3,2 X X 10-4 . 2л . 106 . 0,035 10-6 = 7 . 10-е, т. е. значительно меньше, чем для угла потерь диэлектрика, - Если принять для данного случая суммарный тангенс угла потерь с запасом (tgB 4 Ю *), то допускаемое напряжение Отсюда следует, что в этом случае существенное повышение рабочего напряжения может быть достигнуто только за счет форсированного охлаждения. Если бы заданная рабочая температура была не столь высока, (200° С), то повышение напряжения можно было достигнуть повышением допустимой температуры перегрева. Пример 3. Рассчитать конденсатор с комбинированным бумажно-полистирольным диэлектриком на рабочее напряжение 4 кв постоянного тока емкостью 0,5 мкф. Примем условно рабочую напряженность 50 ке/мм. Тогда толщина комбинированного диэлектрика будет d = 4/50 = 0,08 мм, или 80 мк. Составляем диэлектрик из трех слоев полистирольной пленки по 20 мк и двух слоев бумаги по 10 мк, располагая их так, как показано на рис. 133. По формуле (4-1) находим эффективную диэлектрическую' проницаемость, полагая, что конденсатор пропитан неполярной жидкостью (маслом) и что взята бумага типа КОН-1, 2,2-3.5(60 + 20) ~ 2,2 20 + 3.5 -60 Принимаем ширину пленки и бумаги 125 мм. При испытательном напряжении 1,5 4 = 6 ке принимаем закраину 10 мм и намотку со скрытой фольгой. Тогда ширина фольги 125 - 2 10 = 105 мм., толщина фольги - 7 ж/с (алюминий). Выбираем диаметр оправки 30 мм. Вычисляем по формуле (1-55) коэффициент . 0,144 (80+ 7) 80 ~ 2.4 10,5 ~ В процессе намотки наружный диаметр секции D = V32 + 39.7 0,5 = 5,4 см. Число витков секции 5-4-3 -4(80 + 7)10-4-6- Подвергая секцию прессовке, получаем толщину секции Дс = 4 69 (80 + 7) 10-4 2,4 см. Ширина секции при прессовке без ограничения а = + 1.2 2,4 = 7,58 сж. Секция получилась недостаточно удобной для изготовления из-за большой толщины, а потому удобнее разбить конденсатор на 2 параллельно соединяемые секции, емкостью по 0,25 мкф. Сохраняя тот же диаметр оправки, получим D = 4.35 см, W = 39, Дс = 1,36 еж и а = 6,53 см.  Рис. 141. Схема на.мотки секции конденсатора с комбинирован- ным диэлектриком: I - пленка 2С л(к; 2 - бумага 10 лк; 3-фольга алюминиевая 7 мк: 4 ~ фольга медная луженая 25 мк. Учитывая небольшие смещения при намотке, увеличивающие длину секции по сравнению с шириной лент диэлектрика, получаем габаритные размеры секции 126 X 65 X 14 мм. Схема намотки секции конденсатора показана на рис. 141, а размеры пакета из двух секций с изоляцией от корпуса - на рис. 142. Наружные размеры корпуса, в котором можно разместить этот пакет, составляют 135 X 70 X 35 мм. Объем корпуса составляет 330 см, удельный объем 330 : 0,5=660 ш^/жк. Аналогичный конденсатор типа КБГ-П, бумажный, на 4 кб и 0,5 мкф, имеет размеры 78 X 58 X 135 жл и удельный объем 1220 смЧмкф, т. е. в 1,83 раза больше, чем рассчитанный Рис. 142. Пакет секций конденсатор с комбинированным ди-комбинированного кон- электриком. Надо, однако, иметь денсатора. В виду, ЧТО ДЛЯ расчета принята напря-  женность поля 50 кв/мм, возможность использования которой при длительной работе требует еще экспериментальной проверки. Внешнее оформление конденсатора с комбинированным диэлектриком не отличается от оформления обычных бумажных конденсаторов. Вес конденсатора можно подсчитать аналогично бумажным. Подсчитаем тангенс угла потерь диэлектрика в комбинированном варианте и сравним с данными для обычного бумажного конденсатора. Используя формулу (4-2) и приняв для полистирола tg о„ = 2,5 10~*, а для бумаги при частоте Ю^гц (по рис. 134) tgSg = 50 10~*, получаем. tg Ь =. -1 +- =2,06 . 10- + 8,7 . 10- + + §hfo l+grfS +8.7-10-=11. 10- Таким образом, угол потерь комбинированного конденсатора снижен в сравнении с бумажным примерно в 5 раз. В этом расчете не учтены потери в обкладках, которые при частоте 10* гц могут быть уже достаточно заметны. Если надо полностью использовать преимущество комбинированного конденсатора в отношении снижения tgS, то следует использовать намотку с выступающей фольгой, чтобы свести к минимуму потери в обкладках. Максимальная рабочая температура для полистирола принимается равной 60-70° С. Для jiOM6HHHpoBaHHoro диэлектрика ее можно повысить до 85° С, что является преимуществом такого диэлектрика перед обычным полистиролом. § 21. ПЛЕНОЧНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ С ДИЭЛЕКТРИКОМ ИЗ ПОЛЯРНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПЛЕНОК Недостатком неполярных пленок является низкая диэлектрическая проницаемость (ниже 2,5), что увеличивает удельный объем конденсаторов. Поэтому для конденсаторостроения представляет интерес применение полярных пленок с более высокой е. Обычно повышение е у таких пленок связано с увеличением tgS, а потому конденсаторы с диэлектриком из полярных пленок рассчитываются на использование при постоянном токе или в цепях тока низкой частоты. ь В СССР полярные пленки еще не нашли себе широкого применения в конденсаторном производстве, а потому в этом параграфе используются лишь некоторые зарубежные данные, недостаточно полные и нуждающиеся в проверке применительно к нашим условиям. Некоторые характеристики полярных синтетических пленок, применяемых в современном конденсаторостроении, по данным США и ФРГ, приведены в табл. 37. Таблица 37 Свойства полярных синтетических пленок
По данным табл. 37 видно, что все полярные пленки, которые до сих пор известны в конденсаторном производстве, обладают относительно небольшой диэлектрической проницаемостью- от 3 до 4-, т. е. всего лишь в 1,5-2 раза выше, чем у неполярных пленок и ниже, чем у пропитанной бумаги. Поэтому пленочные конденсаторы данного типа могут конкурировать с бумажными только в том случае, если пленка обеспечивает получение более высокой рабочей температуры или допускает применение более высокой напряженности поля, чем для пропитанной бумаги. Ацетатная пленка применяется в США (пластикой А) и в ФРГ (триафоль). Точный состав ее неизвестен; юзможно это триацетат целлюлозы, но может быть и более сложное соединение, например типа ацетобутирата целлюлозы. Свободная пленка изготовляется с относительно большим нижним пределом толщины - не ниже 20 мк*, поэтому применение ее для конденсаторов низкого напряжения невыгодно. Хотя в США конденсаторы из такой пленки изготовляются с номинальным напряжением от 600 в, но * На подложке, в производстве лакопленочных конденсаторов, можно получать толщину триацетатной пленки порядка 2-3 мк. наилучшие результаты в отношении удельного объема получаются при номинальных напряжениях от 2-3 ке. Допускаемая напряженность постоянного поля составляет 60-65 кб/жж, что дает повышение удельного запаса энергии примерно в 2 раза по сравнению с обычными бумажными конденсаторами. Однако указанное значение Яр соответствует температуре до 65° С. В рекламе указывается, что при пропитке маслом конденсаторы могут работать при температуре до 100° С, а при пропитке жидким полисилок-саном - до 125° G, однако при этом резко снижается номинальное напряжение, т. е. значение Яр. Так, при 85° С допускается 70% от номинального напряжения при 65° g, при 105° G -55%. а при 125° G -40%. Таким образом, при 125° G Яр р; 24 -f- 26 кв1мм. При этом особого выигрыша по сравнению с пропитанной бумагой уже не наблюдается. При расчете ацетатных конденсаторов значение е, взятое из табл. 37, для учета влияния зазоров между слоями пленки в конденсаторах надо снижать примерно на 10%. Пленки из полиэтилентерефталата начали широко применяться за рубежом (майлар - в США, хостафан - в ФРГ, мелинекс - в Англии и т. д.). Преимуществом их является большая механическая прочность - можно получать толщины до 6 жк и даже до 3,5 мк. Пленки имеют высокое удельное сопротивление и высокую электрическую прочность. Учитывая малую толщину того же порядка, как у конденсаторной бумаги, эти пленки можно применять как в конденсаторах низкого, так и высокого напряжения. Их можно также металлизировать, а при высоком напряжении целесообразно использовать в комбинации с бумагой и применять пропитку маслом или полисилоксаном. В таком комбинированном диэлектрике бумага играет роль фитиля , всасывающего пропиточную массу в зазоры между слоями пленки, так как сама пленка плохо смачивается пропиточными жидкостями. Вопрос о максимальной температуре для конденсаторов из полиэтилентерефталатовой пленки еще не решен окончательно: разные фирмы указывают разные значения: от 125 до 150° С. По-видимому, без сильного снижения Яр можно работать до температуры порядка 125° С. По американским данным для конденсаторов низкого напряжения, изготовляемых без пропитки, при 125 - 130° С допускается Яр = 15 -н 30 кв1мм (постоянного тока) в зависимости от толщины пленки и числа слоев. При толщинах порядка 15-20 мк можно изготовлять однослойные конденсаторы с обкладками из фольги, так как пленка имеет сильно сниженное число токопроводящих включений по сравнению с бумагой. Пленку толщиной 6 мк применять в один слой можно только при использовании металлизации. Для конденсаторов с комбинированным диэлектриком при высоком  0.0060 0.DDZ5 Рис. 143. Развернутая секция лакофольгового конденсатора. напряжении и наличии пропитки можно применять значения Яр более высокие, чем для бумажных конденсаторов, , вероятно, не меньше 60-65 кв/мм. Эти данные требуют уточнения. В СССР полиэтилентерефталатовая пленка разработана под названием лавсан. Поликарбонатовая пленка выпускается в ФРГ под названием макрофоль. Вопрос о применении ее для конденсаторов - еще в начальной стадии. Преимуществом ее перед пленкой из полиэтилен--/,?- терефталата является не- сколько повышенна Я'рабочая температура (до 140° Q и заметно сниженный tgS и малый ТКЕ, меньше, чем у полистирольных конденсаторов. По удельному сопротивлению она не уступает полиэтилентерефталатоюй пленке, но имеет большую толщину (минимум 10 мк), хотя с применением подложки можно получать пленки толщиной до 2 мк. Пленка из полиуретана применяется не в сюбодном виде, а в виде тонкой пленки (2-3 мк), нанесенной на алюминиевую фольгу, в ФРГ она известна под названием дес-мофен. Из лакированной (т. е. покрытой этой пленкой) фольги изготовляют малогабаритные конденсаторы на  Рис. 144. Лакофольговый (металлола-ковый) конденсатор (75 в, 0,5 мкф). 1 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 33 |