В современной технике конденсаторы находят себе исключительно широкое и разностороннее применение, прежде всего в области электроники. Основные области применения и назначение конденсаторов приведены ниже. Рассмотрим их подробнее.

1. В радиотехнической и телевизионной аппаратуре - для создания колебательных контуров, их настройки, блокировки, разделения цепей с различной частотой, в фильтрах выпрямителей и т. д.

2. В радиолокационной технике - для получения импульсов большой мощности, формирования импульсов и т. д.

3. В телефонии и телеграфии - для разделения цепей постоянного и переменного токов, разделения токов различной частоты, искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т. д.

4. В автоматике и телемеханике - для создания датчиков на емкостном принципе, разделения цепей постоянного и пульсирующего токов, искрогашения в контактах, в схемах тиратронных генераторов импульсов и т. д.

5. В технике счетно-решающих устройств - в специальных запоминающих устройствах и т. д.

6. В электроизмерительной технике - для создания образцов емкости, получения переменной емкости (магазины емкости и лабораторные переменные конденсаторы), создания измерительных приборов на емкостном принципе и т. д.

7. В лазерной технике - для получения мощных импульсов.

В современной электроэнергетике конденсатор находит себе также весьма разнообразное и ответственное применение:

Для улучшения коэффициента мощности промышленных установок (косинусные или шунтовые конденсаторы).

Для продольной емкостной компенсации дальних линий передач и для регулирования напряжения в распределительных сетях.

Для емкостного отбора энергии от линий передач высокого напряжения и для подключения к линиям передачи специальной аппаратуры связи и защитной аппаратуры (конденсаторы связи).

Для защиты от перенапряжений.

Для применения в схемах генераторов импульсов напряжения (ГИН) и генераторов мощных импульсов тока (ГИТ), используемых при испытаниях электротехнической аппаратуры.

Для электрической сварки разрядом.

Для пуска конденсаторных электродвигателей (пусковые конденсаторы) и для создания нужного сдвига фаз в дополнительной обмотке этих двигателей.

В устройствах освещения люминесцентными лампами.

Для подавления радиопомех, создаваемых электрическими машинами и подвижным составом электрифицированного транспорта.

Кроме электроники и электроэнергетики, конденсаторы применяют и в других, неэлектротехнических областях техники и промышленности для следующих основных целей:

1. В металлопромышленности - в высокочастотных установках для плавки и термической обработки металлов, в электроэрозионных (электроискровых) установках, для магнитоимпульсной обработки металлов и т. д.

2. В добывающей промышленности (угольной, металлорудной и т. п.) - в рудничном транспорте на конденсаторных электровозах нормальной и повышенной частоты (бесконтактных), в электровзрывных устройствах, в устройствах с использованием электрогидравлического эффекта и т, д.

3. В автотракторной технике - в схемах зажигания для искрогашения в контактах и для подавления радиопомех.

4. В медицинской технике - в рентгеновской аппаратуре, в устройствах электротерапии и т. д.

5. В технике использования атомной энергии для мирных целей - для изготовления дозиметров, для кратковременного получения больших токов и т. д.

6. В фотографической технике - для аэрофотосъемки, получения вспышки света при обычном фотографировании и т. д.

Разнообразие областей применения обусловливает исключительно большое разнообразие типов конденсаторов, используемых в современной технике. Поэтому наряду с миниатюрными конденсаторами, имеющими вес менее грамма и размеры порядка нескольких миллиметров, можно встретить конденсаторы с весом несколько тонн и по высоте превышающие человеческий рост. Емкость современных конденсаторов может составлять от долей пикофарады до нескольких десятков и даже сотен тысяч микрофарад в единице, а номинальное рабочее напряжение может лежать в пределах от нескольких вольт до нескольких сотен киловольт.

Список использованной литературы

1.Ренне, В. Т. Электрические конденсаторы / В. Т. Ренне. – 3-е изд., перераб. – Л. : Энергия, 1969 . – 592 с.

Надежность конденсаторов в самодельной и промышленной радиоаппаратуре определяется воздействием факторов, которые можно разделить на следующие группы:

электрические нагрузки (напряжение, ток, реактивная мощность, частота переменного тока);
климатические нагрузки (температура и влажность окружающей среды, атмосферное давление, биологические факторы и т. д.);
механические нагрузки (вибрация, удары, постоянно действующее ускорение, акустические шумы);
радиационные воздействия (поток нейтронов, гамма-лучи, солнечная радиация).

Под воздействием указанных факторов происходит изменение параметров конденсаторов. В зависимости от вида и длительности нагрузки уходы параметров складываются из временного и необратимого изменений. Обратимые изменения параметров вызываются кратковременным воздействием нагрузок, не приводящих к изменению свойств конструкционных материалов и проявляющихся лишь в условиях воздействия нагрузок. После снятия нагрузки параметры конденсаторов принимают значения, близкие к начальным.

Климатические нагрузки . Температура и влажность окружающей среды являются важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняемость конденсаторов. Длительное воздействие повышенной температуры вызывает старение диэлектрика, в результате чего параметры конденсаторов претерпевают необратимые изменения. Предельно допустимая температура для конденсаторов ограничивается заданием максимальной положительной температуры окружающей среды и величиной электрической нагрузки.

Применение конденсаторов в условиях, превышающих эти ограничения, недопустимо, так как может вызвать резкое ухудшение параметров (снижение сопротивления изоляции и электрической прочности, уменьшение емкости, увеличение тока и тангенса угла потерь), нарушение герметичности спаев, ухудшение изоляционных и защитных свойств органических покрытий и заливочных материалов, а в ряде случаев может привести к полной потере работоспособности конденсаторов.

Кроме внешней температуры на конденсаторы может дополнительно воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изделиями. Тепловое воздействие на конденсаторы может быть как непрерывным, так и периодически изменяющимся. Резкое изменение температуры может вызвать механические напряжения в разнородных материалах, нарушение герметичности паяных соединений, появление трещин, зазоров в деталях конденсаторов.

Для многих типов конденсаторов в условиях низких температур характерно снижение емкости, особенно у оксидных и керамических конденсаторов. У оксидных конденсаторов при низких температурах увеличивается тангенс угла потерь. Все типы оксидных конденсаторов с жидким или пастообразным электролитом при температурах ниже 60° С практически неработоспособны из-за резкого снижения емкости и увеличения тангенса угла потерь. С ростом температуры окружающей среды напряжение на конденсаторе должно снижаться. Типичная зависимость номинального напряжения от температуры приведена на рисунке.

В условиях повышенной влажности на электрические характеристики конденсаторов влияет как пленка воды, образующаяся на поверхности, так и внутреннее поглощение влаги диэлектриком. Для герметизированных конденсаторов характерны только адсорбционные процессы. У конденсаторов, не имеющих вакуумноплотной герметизации, возможно также внутреннее проникновение влаги.

Длительное воздействие повышенной влажности наиболее сильно сказывается на изменении параметров не герметизированных конденсаторов. Наименьшую влагостойкость имеют негерметизированные бумажные и металлобумажные, а также слюдяные спрессованные конденсаторы. Проникновение влаги внутрь конденсаторов снижает сопротивление изоляции и электрическую прочность, увеличивает тангенс угла потерь и емкость. Особенно опасно для негерметизированных конденсаторов одновременное длительное воздействие повышенной влажности и электрической нагрузки. Кроме непосредственного влияния на электрические характеристики конденсаторов влага вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматуры конденсаторов, облегчает условия развития различных плесневых грибков. Появление плесени может вызвать обесцвечивание и разрушение защитных покрытий и маркировки, ухудшение изоляционных свойств органических материалов, способствует образованию слоя влаги на конденсаторах.

В морских районах вредное влияние влаги усиливается за счет присутствия в атмосфере солей, входящих в состав морской воды, что увеличивает электропроводность увлажненных поверхностей, изоляционных материалов, облегчает условия электролиза и коррозии металлов.

В промышленных районах конденсируемая на поверхности конденсаторов влага может содержать растворы сернистых и других агрессивных соединений, усиливающих вредное действие влаги.

При снижении внешней температуры внутри блоков аппаратуры могут создаваться условия, благоприятные для образования инея и выпадения росы. Воздействие инея и росы практически не сказывается на работоспособности низковольтных конденсаторов. Однако наличие влаги на поверхности конденсаторов при выпадении росы может увеличить поверхностную проводимость и привести к снижению сопротивления изоляции, а у высоковольтных конденсаторов — к снижению электрической прочности. После испарения росы электрические характеристики конденсаторов восстанавливаются. Время восстановления зависит от габаритов, конструкции, теплоемкости и других характеристик изделия. Полностью сохраняют работоспособность при воздействии инея и росы конденсаторы с оксидным диэлектриком.

При эксплуатации и транспортировании аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, одиночным и многократным ударам, линейному ускорению, акустическим нагрузкам. Наиболее опасными являются вибрационные и ударные нагрузки. Воздействие механических нагрузок, превышающих допустимые нормы, может вызвать обрывы выводов и внутренних соединений, увеличение тока утечки у оксидных конденсаторов, появление трещин в керамических корпусах и изоляторах, снижение электрической прочности, изменение установленной емкости у подстроечныч конденсаторов. Высокие уровни разрушающих усилий могут возникать при воздействии ударных нагрузок, если составляющие спектра ударного импульса совпадают с собственными резонансными частотами конденсатора.

Радиационные воздействия . Развитие атомной энергетики и освоение космоса выдвигает требование по устойчивости конденсаторов к воздействию ионизирующих излучений, глубокого вакуума и сверхнизких температур. Воздействие ионизирующих излучений может как непосредственно вызвать изменение электрических и эксплуатационных характеристик конденсаторов, так и способствовать ускоренному старению конструкционных материалов при последующем воздействии других факторов. Характер и скорость изменения параметров зависят от дозы, интенсивности и энергетического спектра излучения и в значительной мере определяются видом рабочего диэлектрика и конструкцией конденсатора.

Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздействия ионизирующих излучений, коренным образом отличаются от процессов старения в обычных условиях эксплуатации. В результате воздействия ионизирующих излучений в конденсаторах также могуг возникать явления, приводящие к обратимым или остаточным изменениям их электрических параметров. Обратимые изменения связаны с процессами ионизации диэлектрических материалов и воздуха и сопровождаются в основном резким снижением сопротивления изоляции и увеличением тока утечки вследствие образования поверхностных и внутренних объемно-распределенных зарядов. Увеличивается также тангенс угла потерь, особенно на низких частотах. После прекращения облучения сопротивление изоляции (ток утечки оксидных конденсаторов) в большинстве случаев восстанавливается. Время восстановления зависит от типа диэлектрика, дозы и мощности излучения.

Остаточные изменения параметров связаны в основном с устойчивыми нарушениями структуры рабочего диэлектрика, а также защитных и заливочных материалов. При воздействии ионизирующих излучений наиболее сильно изменяются структура и механические свойства полимерных материалов, применяемых в пленочных и комбинированных конденсаторах. Структурные изменения сопровождаются, как правило, интенсивным газовыделением. Сравнительно быстрым изменениям подвергаются пропитывающие составы и целлюлоза, являющаяся основным компонентом конденсаторной бумаги. Поэтому конденсаторы с органическим диэлектриком более чувствительны к воздействиям излучения, чем конденсаторы с неорганическим диэлектриком. Наиболее устойчивы к воздействию ионизирующих излучений керамические конденсаторы типа 1 (об основных типах читайте в ). Радиационные нарушения структуры материалов могут приводить и к ухудшению основных эксплуатационных характеристик конденсаторов — срока службы, механической и электрической прочности, влагостойкости.

Электрические нагрузки. Наибольшие необратимые изменения параметров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки, при которой происходят процессы старения, ухудшающие электрическую прочность. Это необходимо учитывать, выбирая значение рабочего напряжения, особенно при длительной эксплуатации конденсаторов. При постоянном напряжении основной причиной старения являются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действием постоянного поля и усиливающиеся с повышением температуры и влажности окружающей среды. Степень их влияния на параметры конденсаторов определяется видом диэлектрика и конструктивным исполнением конденсатора. При этом суммарное изменение параметров конденсаторов не превышает значений, гарантируемых на период минимальной наработки, приведенных в справочных данных.

При переменном напряжении и импульсных режимах основной причиной старения являются ионизационные процессы, возникающие внутри диэлектрика или у краев обкладок, преимущественно в местах газовых включений. Данное явление характерно в основном для высоковольтных конденсаторов. Ионизация разрушает органические диэлектрики в результате бомбардировки их возникающими ионами и электронами, а также за счет агрессивного действия на диэлектрик образовавшихся озона и окислов азота. Для керамических материалов ионизация в закрытой поре вызывает сильный местный разогрев, в результате которого появляются механические напряжения, сопровождающиеся растрескиванием керамики и пробоем по трещине.

Несмотря на то что допускаемое значение напряженности электрического поля в диэлектрике конденсатора при его испытаниях выбирается с некоторым запасом, эксплуатация под электрической нагрузкой, превышающей номинальное напряжение, резко снижает надежность конденсаторов. Превышение допустимой переменной составляющей напряжения может вызвать нарушения теплового равновесия в конденсаторе, приводящего к термическому разрушению диэлектрика. Это обусловлено тем, что активная проводимость диэлектрика возрастет с повышением температуры.

Наиболее устойчивы к воздействию электрических эксплуатационных нагрузок и стабильны защищенные керамические конденсаторы типа 1. Среди оксидных конденсаторов наиболее стабильны оксидно-полупроводниковые герметизированные конденсаторы. Низкая стабильность электролитических оксидных конденсаторов объясняется наличием в них жидкого или пастообразного электролита, сопротивление которого в большей степени зависит от температуры окружающей среды, чем у оксидно-полупроводниковых конденсаторов. Длительное воздействие электрической нагрузки, особенно при повышенных температурах, вызывает испарение летучих фракций электролита, что еще больше повышает сопротивление электролита и резко ухудшает температурную и частотную зависимости емкости и тангенса угла потерь. Наиболее интенсивно этот процесс протекает у алюминиевых конденсаторов малых габаритов с электролитом на основе диметилформамида.

При длительной эксплуатации под электрической нагрузкой некоторых типов танталовых электролитических конденсаторов возможно снижение емкости за счет пассивации катода, а также возникновение отказов, связанных с разрушением серебряного корпуса и вытеканием вследствие этого электролита. Повышение амплитуды переменной составляющей напряжения ускоряет этот процесс. Новые типы конденсаторов с танталовым корпусом лишены этого недостатка и имеют повышенную стабильность параметров и более высокую долговечность,

ЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА КОНДЕНСАТОРОВ

При выборе конденсаторов для работы в цепях переменного или пульсирующего тока необходимо учитывать их частотные свойства, определяемые рядом конструктивных факторов: типом диэлектрика, значениями индуктивности и эквивалентного последовательного сопротивления, конструкцией. Работоспособность конденсаторов при переменном напряжении ограничивают в основном следующие факторы:

тепловыделение, пропорциональное средней мощности, которое может резко возрастать при превышении допустимых режимов эксплуатации и создавать условия для теплового пробоя конденсатора;
напряженность электрического поля, воздействующего на диэлектрик конденсатора и вызывающего его электрическое старение;
ток, протекающий через конденсатор, при большой плотности которого возможны локальный перегрев и разрушение контактных узлов, выгорание металлизированных обкладок;
температура окружающей среды.

Наиболее высокими частотными свойствами обладают керамические конденсаторы типа 1, слюдяные и конденсаторы из неполярных пленок (полистирольные, полипропиленовые и др.). В связи с тем что с повышением частоты растут потери энергии в конденсаторе, для сохранения теплового баланса в конденсаторе и исключения возможности возникновения пробоя с повышением частоты необходимо снижать амплитуду переменной составляющей. У ряда групп конденсаторов с повышением частоты может заметно снижаться эффективная емкость. Уменьшение емкости с ростом частоты происходит как за счет снижения диэлектрической проницаемости диэлектрика, так и за счет увеличения эквивалентного последовательного сопротивления (). Влияние ЭПС на значение эффективной емкости определяется зависимостью:

ЭПС обусловлено потерями в конденсаторе — в диэлектрике, в металлических частях, в переходных контактных сопротивлениях, в электролите у оксидных конденсаторов. В обычных конденсаторах ЭПС достаточно мало (доли ома) и снижение емкости с частотой можно заметить лишь в области высоких частот. Наиболее сильная зависимость емкости от частоты имеет место у оксидных конденсаторов (особенно с жидким электролитом) из-за большого удельного сопротивления электролита и его зависимости от частоты. Для этих конденсаторов снижение емкости с частотой наблюдается, начиная с сотен герц.

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЖИМ

В импульсных режимах могут быть использованы конденсаторы, специально сконструированные для этих целей и общего применения. Однако в любом случае при выборе конденсаторов должны быть учтены особенности их работы при импульсных нагрузках. При оценке возможности работы конденсаторов в импульсном режиме необходимо учитывать, что при малых длительностях формируемых импульсов даже малая собственная индуктивность конденсатора представляет большое индуктивное сопротивление, что сказывается на форме импульса.

Влияние на форму импульса, а также на коэффициент полезного действия устройства, в котором установлен конденсатор, могут оказывать потери энергии в диэлектрике и арматуре конденсатора. Поэтому при выборе конденсаторов для импульсных режимов следует учитывать их температурно-частотные зависимости емкости, тангенса угла потерь и полного сопротивления. Для решения вопроса о том, не является ли данный импульсный режим разрушающим для конденсаторов, необходимо учитывать явления, связанные с нагревом конденсатора за счет импульсных токов, с ионизационным старением диэлектриков и пр. Указанные явления могут привести к нарушению электрической прочности конденсатора и выходу его из строя. Поэтому допустимая импульсная нагрузка на конденсаторе определяется исходя из следующих параметров импульсного режима: значений положительных и отрицательных пиков напряжения и тока, размаха переменного напряжения на конденсаторе, длительности нарастания и спада напряжения, периода и частоты следования импульсов, наличия постоянной составляющей.

При применении полярных конденсаторов с оксидным диэлектриком в импульсных режимах и при пульсирующем напряжении необходимо учитывать, что постоянная составляющая напряжения должна иметь значение, исключающее возможность появления на конденсаторе напряжения обратной полярности, а сумма постоянного и амплитуды переменного или импульсного напряжения не должна превышать номинального напряжения.

Эксплуатационная надежность конденсаторов во многом определяется правильным выбором типов конденсаторов при проектировании аппаратуры использовании их в режимах, не превышающих допустимые. Для правильного выбора конденсаторов необходимо на основе анализа требований к аппаратуре определить:

значения номинальных параметров и допустимые их изменения в процессе эксплуатации (емкость, напряжение, сопротивление изоляции и др.);
допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (диапазон рабочих частот, амплитуда и частота переменной составляющей напряжения, реактивная мощность, параметры импульсного режима);
эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, величины механических нагрузок и относительной влажности окружающей среды);
показатели надежности, долговечности и сохраняемости конденсаторов;
конструкцию конденсаторов, способы монтажа, габариты и массу.

В целях повышения надежности и долговечности конденсаторов во всех возможных случаях следует использовать их при менее жестких нагрузках и в облегченных режимах по сравнению с допустимыми.

Монтаж и крепление конденсаторов . Применяемые способы монтажа и крепления конденсаторов должны обеспечивать необходимую механическую прочность, надежный электрическим контакт и исключение резонансных явлений во время воздействии вибрационных нагрузок. В зависимости от конструкции крепление конденсаторов к шасси, панелям и платам аппаратуры производится за крепежные устройства (фланцы, резьбовые соединения), с помощью скоб, хомутов, заклепок или приклейкой, заливкой и пайкой за выводы. Крепежные приспособления не должны повреждать корпус и защитные покрытия конденсаторов. Устройства для крепления не должны ухудшать условий отвода теплоты от конденсаторов. Не разрешается использовать лепестковые выводы конденсаторов для припайки к ним других деталей.

Крепления вакуумных конденсаторов, являющиеся одновременно контактными устройствами, должны выполняться из материалов с высокой теплопроводностью и обеспечивать хороший тепловой и электрический контакт с выводами конденсаторов. Поверхности креплений, сопрягаемые с выводами конденсаторов, должны быть посеребрены. Крепить конденсаторы при установке в аппаратуру следует без перекосов, так как наличие последних создает механические напряжения в баллоне и может привести к потере герметичности и выходу конденсатора из строя. Выводы наружных электродов конденсаторов следует подсоединять к низкопотенциальной точке устройства или заземлять. У конденсаторов переменной емкости рекомендуется заземлять вывод подвижного электрода. При сопряжении регулировочного винта конденсатора переменной емкости с выводом привода следует обращать внимание на обеспечение соосности указанных элементов или предусматривать гибкое их соединение.

Контактирование выводов конденсаторов с другими элементами производится обычно пайкой или сваркой. Пайку следует производить бескислотными флюсами; при этом не должно происходить опасного перегрева выводных узлов конденсатора. Допускается пайка выводов на расстояниях от корпуса меньших, чем указано в нормашиной документации, при защите контактного узла от перегрева и повреждений с помощью термоэкранов и теплоотводов, а также одноразовый изгиб проволочных и лепестковых выводов конденсаторов при условии защиты контактного узла от повреждений в момент изгиба. Радиус изгиба выводов должен быть не менее полуторного диаметра проволочного вывода или полуторной толщины ленточного вывода. При монтаже неполярных конденсаторов с оксидным диэлектриком необходимо обеспечить изоляцию их корпусов от других элементов, шасси и друг от друга.

ПЛАНАРНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ

Монтаж конденсаторов безвыводного типа (SMD) производится пайкой к плате за контактные площадки или с помощью проволочных выводов диаметром не более 0,15 мм. В последнем случае конденсаторы должны приклеиваться к плате или заливаться эпоксидным компаундом. Перед пайкой безвыводные конденсаторы следует нагревать. При монтаже на плате распайкой за контактные поверхности необходимо, чтобы плата была жесткой и не коробилась в процессе сборки и эксплуатации. Расстояние между контактными площадками на плате должно быть таким, чтобы нижние поверхности конденсатора ложились на контактные площадки платы. При установке конденсаторов на плату не допускаются перекосы. Для пайки следует использовать паяльник мощностью не более 25 Вт. Время пайки не должно превышать 3 секунды.

В случае заливки смонтированных микросхем и плат с безвыводными конденсаторами эпоксидным компаундом и при опрессовке пластмассой конденсаторы должны защищаться от воздействия механических напряжений буферными эластичными покрытиями (например, компаундами КЛТ-30, КТ-102, «Эластосил»).

Клеи, компаунды, лаки и другие материалы, используемые для приклеивания, заливки и дополнительной защиты конденсаторов от влаги, должны обеспечивать хорошую теплопроводность, адгезию, высокую электрическую прочность и не должны нарушать защитных покрытий конденсаторов и ухудшать их характеристик. Не допускается погружение подстроечных конденсаторов в моечные составы и покрытие их защитными компаундами, лаками и другими материалами без дополнительной защиты от попадания указанных составов и материалов внутрь конденсаторов.

Защита конденсаторов от воздействия механических нагрузок. Максимальная нагрузка на конденсатор достигается при резонансе, когда частота вибрации равна частоте собственных колебаний конденсатора. Собственная резонансная частота зависит от размеров и массы конденсатора, диаметра и рабочей длины выводов, способов крепления. Чтобы избежать резонансных явлений, целесообразно верхнюю границу диапазона частот вибрации ограничивать значениями частоты, рапными половине собственной резонансной частоты конденсатора, Если за счет изменения длины выводов невозможно избежать резонансных явлений, то следует применить дополнительные способы крепления.

Для уменьшения воздействия механических нагрузок на изменение емкости вакуумных переменных конденсаторов рекомендуется располагать их в аппаратуре таким образом, чтобы направление максимального ускорения совпадало с осью конденсаторов. При необходимости применения конденсаторов в аппаратуре, подвергающейся воздействию механических нагрузок, превышающих допустимые по ТУ, следует применять амортизирующие устройства.

Защита конденсаторов от воздействия повышенной влажности. Наиболее эффективным способом защить конденсаторов от влаги является герметизация в металлическом или керамическом корпусах. Другие способы защиты (покрытие эпоксидными компаундами, опрессовка пластмассами и др.) менее эффективны. У негерметизированных конденсаторов обычно наиболее слабо защищены места пыхода выводов из корпуса. Загрязнение конденсаторов при монтаже и эксплуатации, а также наличие в атмосфере сернистых и других агрессивных соединений резко усиливают влияние влаги на элдектрические характеристики конденсаторов.

При недостаточной собственной защите конденсаторов от влаги применяется дополнительная защита в составе аппаратуры: герметизация блоков или всей аппаратуры, заливка конденсаторов в блоках влагозащитными компаундами, снижение относительной влажности в помещениях, где находится и работает аппаратура.

Полярные конденсаторы с оксидным диэлектриком могут работать только в цепях постоянного или пульсирующего тока, при этом амплитуда напряжения переменной составляющей должна быть меньше напряжения постоянного тока. Недопустимо подавать на полярные конденсаторы постоянное напряжение обратной полярности.

При эксплуатации оксидных конденсаторов при малых напряжениях необходимо учитывать наличие у них собственной электродвижущей силы (ЭДС) до 1 В. У большинства образцов полярность ЭДС совпадает с полярностью конденсатора, а у отдельных образцов наблюдается несоответствие полярности, а также изменение полярности с течением времени. Собственная ЭДС может возникать даже у керамических конденсаторов типа 2 при воздействии ударных и вибрационных нагрузок и при резкой смене температур.

При работе с высоковольтными конденсаторами необходимо учитывать явление абсорбции электрических зарядов в диэлектрике, обусловливающей неполную отдачу энергии при быстром разряде конденсатора на нагрузку. У различных типов конденсаторов отношение остаточного напряжения на конденсаторе к величине зарядного напряжения колеблется от 5 до 15%, вследствие чего остаточное напряжение может быть опасным.

Как было показано выше, конденсаторы способны накапливать электрическую энергию, что, собственно и предопределило их использование в широчайшем классе устройств, связанных с применением электрической энергии.
Практически невозможно найти область деятельности современного человека, а уж электронное устройство тем более, в которых бы не использовались конденсаторы. Конденсаторы нашли применение в электроэнергетике, во всех видах наземного, воздушного, морского и речного транспорта, во всех, включая мобильную, видах связи, телевидении, радиовещании, локации, акустике, компьютерных технологиях, измерительной и вычислительной технике, средствах автоматики и телемеханики и в других многообразных областях, где люди пытаются использовать энергетические возможности окружающего их пространства.

Рис. 1.60. Фрагмент электронной платы
Другое дело, что часто при реализации своих энергетических притязаний человек теряет чувство собственной перспективной безопасности, но такова уж его суть - как пока единственного известного преобразователя энергии.
На рис. 1.60 приведён фрагмент электронной платы современного персонального компьютера, красными звёздочками и точками помечены впаянные в плату конденсаторы
Кроме способности накапливать электрическую энергию, конденсаторы, будучи нелинейными элементами, могут менять своё сопротивление в зависимости от параметров питающего их напряжения, т. е. могут выполнять некие управляющие функции. Но об этом свойстве конденсаторов поговорим позже, при рассмотрении цепей переменного тока.

Конденсаторы в отличие от механических накопителей энергии, например, вращающихся маховиков, накапливают энергию несравненно быстрее, потому что, сравнительно без инерционны, это делает возможным использование конденсаторов в различных импульсных процессах, например во вспышках (рис. 1.61), применяемых при фотографировании.
В фотовспышках конденсаторы большой электрической ёмкости посредствам специального зарядного устройства в течение нескольких секунд накапливают электрический заряд, создавая на обкладках разность потенциалов в несколько тысяч вольт.
Далее конденсатор посредствам затвора фотоаппарата подключается к электродам импульсной лампы, заполненной парами одного их химических элементов: ксенона, ёда, ртути и т.п.
В течение сотых долей секунды за счёт высокой разно- Рис. 1.61. Фотовспышка сти потенциалов газовый промежуток между электродами становится проводящим, образуется кратковременный газовый разряд, сопровождающийся сильной световой вспышкой. По такому же принципу работают и проблесковые маяки.
Основой всех этих устройств, основное назначение которых - вспыхивать, являются накопители электрической энергии, конденсаторы, способные генерировать как единичные импульсы тока малой длительности, так и последовательность импульсов.

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество типов конденсаторов, характеристики, габариты и стоимость определяются областью их использования.
Большинство моделей выпускаются практически без непосредственного участия людей, в автоматическом режиме, поэтому их себестоимость невелика. На рис. 1.62 показаны некоторые из распространённых в современной радиоэлектронной технике типов конденсаторов.
Конденсаторы достаточно многообразно применяются в Рис. 1.62. Многообразие типов и размеров измерительных системах, яв
ляясь чувствительными датчиками разного рода перемещений. В простейшем случае плоского конденсатора, его электрическая ёмкость определяется как
C ssos d ’
где s - площадь обкладок конденсатора, d - расстояние между обкладками, s - диэлектрическая проницаемость среды. Из этого уравнения видно, что ёмкость можно изменять тремя величинами: диэлектрической проницаемостью, площадью пластин и расстоянием между ними
Технологически проще всего изменение ёмкости организовать, изменяя расстояние между обкладками. Этот принцип используется в конструкциях многих датчиков. Типичным представителем преобразовательного устройства является

Рис. 1.63. Конденсаторные микрофоны
конденсаторный микрофон.
Они являются самыми дешёвыми и самыми дорогими среди устройств аналогичного назначения. В конденсаторном микрофоне одна из обкладок конденсатора выполняется в виде мембраны, которая совершая механические колебания изменяет ёмкость конденсатора по закону падающей упругой волны. Качество и цена микрофона зависит от точности изготовления такого ёмкостного датчика. На рис. 1.63 приведены некоторые виды микрофонов: 1 - микрофон начала прошлого века; 2 - современный высококачественный «сольный» микрофон с, практически, идеальными акустическими характеристиками, 3 - самые распространённые бюджетные микрофоны для массовой бытовой техники.

Еще по теме Применение конденсаторов:

§ Г.21. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И ПРОВОДНИКОВ. ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

Презентация по физике п о теме: «Применение конденсаторов» Ученика 10 класса ГБОУ СОШ №1465 Туманова Павла Учитель физики Круглова Л.Ю.

Применение конденсаторов

В современной технике конденсаторы находят себе исключительно широкое и разностороннее применение, прежде всего в областях электроники. В радиотехнической и телевизионной аппаратуре В радиолокационной технике В телефонии и телеграфии В автоматике и телемеханике В технике счетно-решающих устройств В электроизмерительной технике В лазерной технике

1 . В радиотехнической и телевизионной аппаратуре – для создания колебательных контуров, их настройки, блокировки, разделения цепей с различной частотой, в фильтрах выпрямителей и т.д.

2.В радиолокационной технике – для получения импульсов большей мощности, формирования импульсов и т.д.

3.В телефонии и телеграфии – для разделения цепей переменного и постоянного токов, разделения токов различной частоты, искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т.д.

4. В автоматике и телемеханике – для создания датчиков на емкостном принципе, разделения цепей постоянного и пульсирующего токов, искрогашения в контактах, в схемах тиратронных генераторов импульсов и т.д.

5. В технике счетно-решающих устройств – в специальных запоминающих устройствах и т.д.

6. В электроизмерительной технике – для создания образцов емкости, получения переменной емкости (магазины емкости и лабораторные переменные конденсаторы), создания измерительных приборов на емкостном принципе и т. д.

7. В лазерной технике

В современной электроэнергетике конденсаторы находят себе также весьма разнообразное и ответственное применение: 1. Д ля улучшения коэффициента мощности и промышленных установок (косинусные или шунтовые конденсаторы); 2.Для продольной емкости компенсации дальних линий передач и для регулирования напряжения в распределительных сетях (серийные конденсаторы); 3.Для емкостного отбора энергии от линий передач высокого напряжения и для подключения к линиям передач специальной аппаратуры связи и защитной аппаратуры (конденсаторы связи); 4.Для защиты от перенапряжений.

К онденсаторы применяют и в других неэлектротехнических областях техники и промышленности для следующих основных целей В металлопромышленности В добывающей промышленности В автотракторной технике В медицинской технике

1 . В металлопромышленности - в высокочастотных установках для плавки и термической обработки металлов, в электроэрозионных (электроискровых) установках, для магнитоимпульсной обработки металлов и т.д.

2 . В добывающей промышленности (угольной, металлорудной и т.п.) – в рудничном транспорте на конденсаторных электровозах нормальной и повышенной частоты (бесконтактных), в электровзрывных устройствах с использованием электрогидравлического эффекта и т.д.

3 . В автотракторной технике – в схемах зажигания для искрогашения в контактах и для подавления радиопомех

4 . В медицинской технике – в рентгеновской аппаратуре, в устройствах электротерапии и т.д.