|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы  Рис. 2. Кривая зависимости средней пробивной напряженности от толщины диэлектрика при кратковременном воздействии напряжения. ленного минимального значения яр, например 1 или 0,1% и т. п. При этом пользоваться средним значением £пр и вю-дить коэффициент запаса для учета разброса от средних значений уже не требуется. Однако необходимо учесть, что величина £пр при кратковременном испытании существенно зависит от толщины диэлектрика и от площади электродов. Технология изготовления образцов, на которых производится определение Е„р, должна быть возможно ближе к технологии изготовления рассчитываемого конденсатора. Предположим, что имеется неравномерное электрическое поле, характерное для конденсаторов плоского или намотанного типа, а также для обычных трубчатых конденсаторов, причем характер картины поля у испытуемых образцов, используемых для нахождения £пр, такой же, как и для рассчитываемого конденсатора. В этом случае кривая зависимости кратковременной электрической прочности от толщины диэлектрика в общем виде показана на рис. 2. В области небольших толщин наблюдается снижение Ещ, с уменьшением толщины за счет усиливающегося влияния слабых мест в диэлектрике; в области больших толщин £пр снижается с ростом толщины за счет влияния краеюго эффекта (в этой области пробой происходит преимущественно только у краев обкладки). Значения £пр. по которым выбирается £исп, должны быть получены при той же толщине, которая будет использована в рассчитываемом конденсаторе. Практически желательно иметь кривую £пр = f((I) для выбранного типа диэлектрика в том интервале толшдн, которые могут быть использованы в конденсаторостроении. Пр криюй из рис. 2 видно, что при некотором значении толщины donx значение Епр достигает максимума fnp. макс-Такой же характер кривой будет получен, если применить слоистый диэлектрик (бумажный, пленочный и другие конденсаторы), а по оси абсцисс отложить число слоев тонкого диэлектрика, разделяющих обкладки. При этом максимальное значение £пр будет соответствовать некоторому оптимальному числу слоев Попт. Необходимо иметь в виду, что 14 это оптимальное значение может несколько изменяться при изменении толщины отдельного слоя. В дальнейшем будем пользоваться значением опт. полагая, что в случае слоистого диэлектрика опт = Попть (1-7) где - толщина единичного слоя. Максимальному значению Епр при толщине dom соответствует и максимально возможное значение Есп, т. е. используется наилучшим образом диэлектрик в отношении кратковременной электрической прочности. В связи с этим при расчете конденсаторов с высоким испытательным напряжением выгодно разбивать их на последовательно соединяемых секций, выбирая толщину диэлектрика в каждой секции равной оптимальной или близкую к ней. В этом случае выбирается исп. макс В соответствии С £пр. макс И НахОДИТСЯ испытательное напряжение отдельной секции исп. секц - "пр. макс опт - Д исп. макс "опт (1-8) Затем по заданному значению испытательного напряжения конденсатора в целом {7исп находится число секций, включаемых последовательно. (1-9)  исп. секц Надо иметь в виду, что в данном случае емкость каждой секции будет в N раз больше номинальной емкости конденсатора: Се = (1-10) Для конденсаторов с небольшим напряжением толщина диэлектрика выбирается меньше опт» поэтому материал используется менее выгодно. Для таких толщин удобнее вместо кривой Епр = / (d) иметь кривую Unp = / (d), по которой построить кривую допустимых значений [/исп = ~ f (ф (рис. 3). Пользуясь этой кривой, по заданному значению /7исп можно сразу найти необходимую толщину диэлектрика d. Кривые, показанные на рис. 2 и 3, обычно строятся по результатам испытания образцов конденсаторов небольшой Рис. 3. Кривая зависимости испытательного напряжения от толщины диэлектрика. емкости с небольшой площадью обкладок (электродов). При расчете конденсатора относительно большой емкости . необходимо учесть, что с увеличением площади электродов электрическая прочность диэлектрика снижается, так как увеличивается вероятность попадания под электроды слабых мест с особо сниженной прочностью. При относительно больших толщинах диэлектрика, когда распределение значений £пр (дифференциальная вероятность) имеет вид симметричной криюй (рис. 4), подчиняющейся закону Гаусса, для пересчета можно воспользоваться обычными методами математической статистики. При малых толщинах диэлектрика распределение значений Ер может резко отличаться от нормального распределения, поэтому обычный статистический метод применить нельзя. Для этого случая А. С. Зин-герман предложил метод пересчета, использующий в качестве основы для вычисления среднего значения Ej,p, соответствующего большой площади электродов, экспериментально найденную форму кривой распределения при малой площади электродов. Этот метод неудобен тем, что если отношение большой площади к малой велико (порядка 100), то для получения достаточной точности расчета необходимо иметь очень большое число образцов малой площади для построения исходной криюй распределения (порядка 1000 при = 100). При небольших толщинах диэлектрика (например, двух-трех слоях конденсаторной бумаги) зависимость среднего значения Е„р от логарифма емкости конденсатора (от логарифма площади обкладок) выражается падающей прямой линией, что соответствует эмпирическому уравнению Enp = a-b\gC, (1-11) E.p = a~b\gS, (1-12) где С - емкость; S - площадь обкладок; а (или а) и b ~ постоянные коэффициенты для данного типа конденсатора с заданным диэлектриком определенной толщины. Рис. 4. Кривая зависимости дифференциальной вероятности пробоя от напряженности поля (при соблюдении закона Гаусса). 0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 |