Советские бумажные конденсаторы

Конденсаторы представляют собой электронные компоненты, используемые для хранения электрического заряда. Конденсаторы могут иметь различную форму, но всегда похожи друг на друга внутри.

Конденсатор, как правило, состоит из двух электропроводящих пластин (электродов), которые изолированы друг от друга диэлектриком.
Величина (емкость) накопленного заряда определяется поверхностью электродов и расстояния между ними. Большая площадь и меньшее расстояние обеспечивает более высокую емкость.

Для расчета емкости мы используем следующее соотношение:

С = e х A / d

• C = емкость в фарадах
• A = площадь в м2
• d = расстояние между электродами
• е = диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Единицей измерения емкости является фарад. Один фарад — это такая емкость, при которой заряд в 1 кулон создает напряжение между обкладками в 1 вольт.

Обозначение конденсатора на схемах:

Для того, чтобы лучше понять взаимосвязь между параметрами конденсатора, рассмотрим следующую упрощенную эквивалентную схему:

• Rs — последовательное сопротивление выводов и электродов, электролита, а также потери в диэлектрике.
• Ls — индуктивность выводов и электрод.
• C – емкость.
• Rр — сопротивление изоляции в диэлектрике.

Виды конденсаторов

Постоянные конденсаторы

Бумажные конденсаторы (KLMP, KSMP) в большинстве заменены пластиковыми. Несмотря на высокую диэлектрическую проницаемость бумажных конденсаторов они крупнее и дороже, чем пластиковые.

Преимущества бумажных конденсаторов — устойчивость к импульсному напряжению, низкое содержание углерода (приблизительно 3%, для сравнения у пластиковых 40…70%) приводит к хорошему самовосстановлению и небольшой риск возгорания. В настоящее время бумажные конденсаторы используются исключительно для подавления помех.

Конденсаторы полистирольные и полиэфирные (KSF, MKSE, MKSF, MKSP) конденсаторы изготавливаются из металлизированной полиэфирной пленки.

Слюдяные конденсаторы (КСО) многослойные, построены так же, как и керамические конденсаторы, электрод может быть выполнен из серебра. Слюда является минералом, добываемым в шахтах Индии, где его качество особенно высоко.

Этот материал очень твердый и прочный, отличается тем, что он разделяется на тонкие пластины, которые могут быть оснащены электродами.
Электрические свойства, например, сопротивление изоляции, потери и стабильность вполне сопоставимы с лучшими искусственными диэлектриками и керамикой.

Слюдяные конденсаторы, тем не менее, являются относительно крупными и дорогими, в результате чего в значительной степени подлежат замене полипропиленовыми конденсаторами. Слюдяные конденсаторы часто используется в высокочастотных схемах, которые требуют не только низкие потери, но и высокую стабильность частоты и температуры. Они изготавливаются емкостью от 1 пФ и до 0,1 мкФ.

Керамические конденсаторы (KCP, КФП, КЧР, KFR) производятся из одной или нескольких керамических пластин с нанесением металлического напыления (электроды). Керамический конденсатор с одним слоем диэлектрика называется «однослойным». Когда конденсатор состоит из нескольких слоев диэлектрика, его называют многослойный. Керамические конденсаторы изготавливаются емкостью от 0,5 пФ и до нескольких сотен микрофарад. Конденсаторы емкостью больше чем 10 мкФ достаточно редки из-за высокой цены.

Электролитические конденсаторы (KEN, KEO, SME, T, UL, KERMS) имеют алюминиевые или танталовые электроды. Поверхность анода (положительный полюс) покрыт очень тонким слоем оксида, который действует в качестве диэлектрика. Для того чтобы уменьшить расстояние между оксидным слоем и катодом (отрицательный полюс) используют электролит с низким сопротивлением.

Алюминиевые влажные электролитические конденсаторы . Они содержат электролит, состоящий из борной кислоты, этиленгликоля, соли и растворителя. Электроды вытравливаются в кислотной ванне, чтобы получить пористую поверхность. Таким образом, поверхность возрастает до 300 раз.

Танталовые конденсаторы . Они имеют в качестве диэлектрика оксид тантала с превосходными электрическими свойствами. Анод конденсатора выполнен путем спеканием порошка тантала. Около 50% объема состоит из пор, в результате чего внутренняя поверхность в 100 раз больше, чем внешняя.

После нанесения покрытия на слой оксида тантала, образующегося в кислотной ванне, конденсатор погружают в раствор диоксида марганца, заполняющий все поры. Контакт с катодом, который состоит из электропроводной серебряной краски, получается путем покрытия слоем углерода в виде графита.

Переменные конденсаторы

Эти конденсаторы имеют переменную емкость с воздушным диэлектриком (AM, FM) или керамические оборотные конденсаторы.
Воздушный конденсатор выполнен из двух параллельных сборок пластин (ротора и статора), которые изменяют свое положение из-за чего меняется и емкость такого конденсатора.

Параметры конденсаторов

• Номинальная емкость — значение емкости. Фактическая емкость на практике равна номинальной емкости с учетом допусков связанных с изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие изменения окружающей температуры. Значения допусков зависят от типа диэлектрика.
• Номинальное напряжение — максимально допустимое напряжение, которое может быть на конденсаторе. Это напряжение, как правило, является суммой постоянного напряжения и пикового значения переменного напряжения.
• Сопротивление изоляции конденсатора — это электрическое сопротивление конденсатора постоянному току определенного напряжения. Оно характеризует качество диэлектрика и качество его изготовления.

— это электрический (электронный) компонент, построенный из двух проводников (обкладок), разделенные между собой слоем диэлектрика. Различают много видов конденсаторов и в основном они делятся по материалу самих обкладок и по виду используемого диэлектрика между ними.

Виды конденсаторов

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

У бумажного конденсатора диэлектриком, разделяющим фольгированные обкладки, является специальная конденсаторная бумага. В электронике бумажные конденсаторы могут применяться как в цепях низкой частоты, так и в высокочастотных цепях.

Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах, в отличии от бумажных, диэлектриком является тонкий слой оксида металла, образованный электрохимическим способом на положительной обложке из того же металла.

Вторую обложку представляет собой жидкий или сухой электролит. Материалом, создающим металлический электрод в электролитическом конденсаторе, может быть, в частности, алюминий и тантал. Традиционно, на техническом жаргоне «электролитом» называют алюминиевые конденсаторы с жидким электролитом.

Но, на самом деле, к электролитическим так же относятся и танталовые конденсаторы с твердым электролитом (реже встречаются с жидким электролитом). Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

В случае инверсии полярности, может произойти необратимая химическая реакция внутри конденсатора, ведущая к разрушению конденсатора, вплоть до его взрыва по причине выделяемого внутри него газа.

К электролитическим конденсаторам так же относится, так называемые, суперконденсаторы (ионисторы) обладающие электроемкостью, доходящей порой до нескольких тысяч Фарад.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al 2 O 3),

Свойства:

• они работают корректно только на малых частотах
• имеют большую емкость

Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

Характеризуются высокими токами утечки,
имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

Танталовые электролитические конденсаторы

Это вид электролитического конденсатора, в которых металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta 2 O 5).

Свойства:

• высокая устойчивость к внешнему воздействию,
• компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя,
• меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Полимерные конденсаторы

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечки заряда.

Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах.

Полимерные конденсаторы могут заменять электролитические или танталовые конденсаторы во многих схемах, например, в фильтрах для импульсных блоков питания, или в преобразователях DC-DC.

Пленочные конденсаторы

В данном виде конденсатора диэлектриком является пленка из пластика, например, полиэстер (KT, MKT, MFT), полипропилен (KP, MKP, MFP) или поликарбонат (KC, MKC).

Электроды могут быть напыленными на эту пленку (MKT, MKP, MKC) или изготовлены в виде отдельной металлической фольги, сматывающейся в рулон или спрессованной вместе с пленкой диэлектрика (KT, KP, KC). Современным материалом для пленки конденсаторов является полифениленсульфид (PPS).

Общие свойства пленочных конденсаторов (для всех видов диэлектриков):

• работают исправно при большом токе
• имеют высокую прочность на растяжение
• имеют относительно небольшую емкость
• минимальный ток утечки
• используется в резонансных цепях и в RC-снабберах

Отдельные виды пленки отличаются:

• температурными свойствами (в том числе со знаком температурного коэффициента емкости, который является отрицательным для полипропилена и полистирола, и положительным для полиэстера и поликарбоната)
• максимальной рабочей температурой (от 125 °C, для полиэстера и поликарбоната, до 100 °C для полипропилена и 70 °С для полистирола)
• устойчивостью к электрическому пробою, и следовательно максимальным напряжением, которое можно приложить к определенной толщине пленки без пробоя.

Конденсаторы керамические

Этот вид конденсаторов изготавливают в виде одной пластины или пачки пластин из специального керамического материала. Металлические электроды напыляют на пластины и соединяют с выводами конденсатора. Используемые керамические материалы могут иметь очень разные свойства.

Разнообразие включает в себя, прежде всего, широкий диапазон значений относительной электрической проницаемости (до десятков тысяч, и такая величина имеется только у керамических материалов)

Столь высокое значение проницаемости позволяет производить керамические конденсаторы (многослойные) небольших размеров, емкость которых может конкурировать с емкостью электролитических конденсаторов, и при этом работающих с любой поляризацией и характеризующихся меньшими утечками.

Керамические материалы характеризуются сложной и нелинейной зависимостью параметров от температуры, частоты, напряжения. В виду малого размера корпуса — данный вид конденсаторов имеет особую .

Конденсаторы с воздушным диэлектриком

Здесь диэлектриком является воздух. Такие конденсаторы отлично работают на высоких частотах, и часто выполняются как конденсаторы переменной емкости (для настройки).

Cтраница 1

Бумажные конденсаторы имеют в качестве диэлектрика специальную конденсаторную бумагу, а их обкладки выполнены из тонкой алюминиевой фольги. Наиболее широко распространены бумажные конденсаторы: КБГ-И и К. БГ-МП - конденсаторы с бумажным диэлектриком герметические (различаются оформлением); БГМ - конденсатор бумажный герметизированный малогабаритный; БМ - конденсатор бумажный малогабаритный.  

Бумажные конденсаторы с бумагой, пропитанной трансформаторным маслом или соволом, являются основным типом так называемых силовых конденсаторов, применяемых в электроэнергетических установках. Очень большой емкостью обладают электролитические конденсаторы, в которых диэлектриком является тончайшая оксидная пленка (слой окиси) алюминия.  

Бумажный конденсатор состоит из двух длинных лент алюминиевой или оловянной фольги, разделенных между собой тонким слоем специальной конденсаторной бумаги, пропитанной парафином. Ленты вместе с бумагой свернуты в рулон и заключены в картонную трубку или металлическую коробочку либо запрессованы в пластмассу. Открытые концы трубки или металлической коробочки залиты слоем влагонепроницаемой мастики. Ленты имеют наружные металлические выводы, которые проходят через мастичный слой. Выводы служат для включения конденсатора в электрическую цепь.  

Бумажные конденсаторы предназначены для работы в низкочастотных цепях, так как. В цепях токов высокой частоты они используются только в случаях, когда нужно создать короткое замыкание для этих токов. Диэлектриком в бумажных конденсаторах служат полосы бумаги, пропитанной маслом или воскообразными изолирующими веществами, а обкладками - полосы металлической фольги. Иногда слой металла наносят прямо на бумагу. Конструктивно бумажные конденсаторы оформляются различно: в цилиндрических картонных, керамических и металлических корпусах, а также в металлических прямоугольных корпусах. Они изготовляются на емкость от 470 пф до 30 мкф, причем в некоторых случаях в одном корпусе находятся два или три конденсатора.  

Бумажные конденсаторы применяют в цепях постоянного тока или в цепях переменного тока сравнительно низкой частоты (до 0 5 Мгц); это связано со значительными потерями в используемом для них диэлектрике на высоких частотах.  

Бумажные конденсаторы по качеству значительно хуже слюдяных. В высокочастотных контурах их применять не следует, так как потери в бумаге велики. Эти конденсаторы применимы лишь в цепях низкой частоты, а также в качестве короткоэамыкающих для токов высокой частоты.  

Э лектрические конденсаторы служат для накопления электроэнергии. Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластин - обкладок и диэлектрика находящегося между ними. Если к конденсатору подключить источник питания, то на обкладках возникнут разноименные заряды и появится электрическое поле притягивающее их на встречу, друг к другу. Эти заряды остаются после отключения источника питания, энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

В керамических конденсаторах диэлектриком является высококачественная керамика: ультрафарфор,тиконд,ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность. Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях усилителей высокой частоты.

В электролитических полярных конденсаторах диэлектриком служит слой оксида, нанесенный на металлическую фольгу. Другая обкладка образуется из пропитанной электролитом бумажной ленты.

В твердотельных оксидных конденсаторах жидкий диэлектрик заменен специальным токопроводящим полимером. Это позволяет увеличить срок службы(и надежность). Недостатками твердотельных оксидных конденсаторов являются более высокая цена и ограничения по напряжению(до 35 в).

Оксидные электролитические и твердотельные конденсаторы отличаются большой емкостью, при относительно малых размерах. Эта их особенность определяется тем, что толщина оксида - диэлектрика очень мала.

При включении оксидных конденсаторов в цепь, необходимо соблюдать полярность. В случае нарушения полярности, электролитические конденсаторы взрываются, твердотельные - просто выходят из строя. Что бы полностью избежать возможности взрыва(у электролитических конденсаторов), некоторые модели снабжаются предохранительными клапанами(отсутствуют у твердотельных). Область применения оксидных (электролитических и твердотельных) конденсаторов - разделительные цепи усилителей звуковой частоты, сглаживающие фильтры источников питания постоянного тока.

Конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Таблица 2.
Характеристики слюдяных конденсаторов и конденсаторов на основе полиэстера и полипропилена.

Слюдяные конденсаторы изготавливаются путем прокладывания между обкладками из фольги слюдяных пластин, или наоборот - металлизацией слюдяных пластин. Слюдяные конденсаторы находят применение в звуковоспроизводящих устройствах, фильтрах высокочастотных помех и генераторах. Конденсаторы на основе полиэстера - это конденсаторы общего назначения, а конденсаторы на основе полипропилена применяются в высоковольтных цепях постоянного тока.

Таблица 3.
Характеристики слюдяных конденсаторов на основе поликарбоната, полистирена и тантала.

Конденсаторы на основе поликарбоната используются в фильтрах, генераторах и времязадающих цепях. Конденсаторы на основе полистирена и тантала используются тоже, во времязадающих и разделительных цепях. Они считаются конденсаторами общего назначения.
В металлобумажных конденсаторах общего назначения, обкладки изготавливаются путем напыления металла на бумагу пропитанную специальным составом и покрытые тонким слоем лака.

2. Второй вариант - маркировка производится не в пико, а в микрофарадах, причем вместо десятичной точки ставиться буква µ.

3.Третий вариант.

У советских конденсаторов вместо латинской "р" ставилось "п".

Допустимое отклонение номинальной емкости маркируется буквенно, часто буква следует за кодом определяющим емкость(той же строкой).

Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры.

Далее следует напряжение в вольтах, чаще всего - в виде обычного числа.
Например, конденсатор на этой картинке промаркирован двумя строчками. Первая(104J) - означает, что его емкость составляет 0,1мкФ(104), допустимое отклонение емкости не превышает ± 5%(J). Вторая(100V) - напряжение в вольтах.

Маркировка СМД (SMD) конденсаторов.

Размеры СМД конденсаторов невелики, поэтому маркировка их производится весьма лаконично. Рабочее напряжение нередко кодируется буквой(2-й и 3-й варианты на рисунке ниже) в соответствии с (вариант 2 на рисунке), либо с использованием двухзначного буквенно-цифровой кода(вариант 1 на рисунке). При использовании последнего, на корпусе можно обнаружить таки две(а не одну букву) с одной цифрой(вариант 3 на рисунке).

Первая буква может является как кодом изготовителя(что не всегда интересно), так и указываеть на номинальное рабочее напряжение(более полезная информация), вторая - закодированным значением в пикоФарадах(мантиссой). Цифра - показатель степени(указывает сколько нулей необходимо добавить к мантиссе).
Например EA3 может означать, что номинальное напряжение конденсатора 16в(E) а емкость - 1,0 *1000 = 1 нанофарада, BF5 соответсвенно, напряжение 6,3в(В), емкость - 1,6* 100000 = 0,1 микрофарад и.т.д.

Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Бумажные конденсаторы являются наиболее распространённой разновидностью конденсаторов постоянной ёмкости, содержат одну или несколько секций из двух металлических лент (как правило, из алюминиевой фольги), служащих обкладками. Последние разделены двумя или более лентами конденсаторной бумаги, являющейся диэлектриком. Секции помещают в цилиндрический или прямоугольный корпус. В корпусе вмонтированы элементы герметизации (проходные стеклянные или керамические изоляторы, резиновые шайбы или детали из эпоксидных композиций), через которые проходят внешние проволочные или лепестковые токоотводы.

Бумажные конденсаторы преимущественно применяют в цепях постоянного тока. В последнее время их начали применять в импульсных режимах при ограниченной частоте следования импульсов, при небольших напряжениях, когда мощность потерь невелика и при повышенных частотах (до 1 мгц).

По конструкции различают бумажные конденсаторы цилиндрической (БМ, БМТ, КБГ-М, КБГ-И, К40П-1, К40П-2, К40У-9 и др.) и прямоугольной (КБГ-МП, КБГ-МН, БГТ, К40У-9 и др.) формы. Они характеризуются широким интервалом ёмкостей (от тысячных долей до десятков микрафарад), номинальных напряжений и диапазоном рабочих температур (от -60 до +125). В зависимости от номинального напряжения их подразделяют на низковольтные (К40) - до 1600 В и высоковольтные (К41) - от 1600 и выше.

Бумажные конденсаторы применяют в схемах, рассчитанных на длительную работу при заданном напряжении, допускающих невысокую точность и стабильность ёмкости. Кроме того, их можно использовать в качестве блокировочных, развязывающих, разделительных и фильтрующих элементов в цепях с постоянным и переменным напряжением и в импульсных режимах.

Конденсатор КБГ - Конденсатор Бумажный Герметизированный. Конденсаторы КБГ изготовляют в нескольких конструктивных вариантах (рисунок 1): КБГ-И - Конденсатор Бумажный Герметизированный в цилиндрическом керамическом корпусе. КБГ-М - Конденсатор Бумажный Герметизированный в Металлическом цилиндрическом корпусе. Он имеет разновидности КБГ-М1 и КБГ-М2 (конденсатор КБГ-М2 в качестве переходного применять не следует, так как у него одна из обкладок соединена с корпусом). КБГ-МП - Конденсатор Бумажный Герметизированный в Металлическом Прямоугольном корпусе плоский со стеклянными или керамическими изоляторами. Изготавливают с двумя и тремя выводами. В зависимости от расположения выводов конденсаторы КБГ-МП разделены на три варианта: В - с выводами сверху, Б - сбоку, Н - снизу.

Конденсаторы КБГ-МП выпускают также сдвоенными блоками в одном корпусе с теми же вариантами крепления и расположения выводов. Кроме того, их выпускают следующих конструкций: с одним и двумя изолированными выводами на корпус; с тремя изолированными выводами и выводом на корпус, выводы могут быть расположены сверху, сбоку и снизу корпуса.

КБГ-МП - Конденсатор Бумажный Герметический в Металлическом прямоугольном корпусе Нормальный со стеклянными или керамическими изоляторами, выпускают в нескольких вариантах с различными способами крепления корпуса и расположения выводов.

Для работы при повышенной температуре выпускают конденсаторы БГТ - Бумажные Герметизированные Термостойкие в корпусах двух размеров, а также в виде сдвоенных блоков в одном корпусе с общим выводом, соединенным с корпусом.

Наряду с герметизированными бумажными конденсаторами выпускают также конденсаторы уплотненной конструкции. Кроме устаревших типов КБ (в картонных корпусах, залитых битумом) и БПП (в прямоугольном металлическом корпусе открытого типа) выпускают новые типы малогабаритных конденсаторов БМ и БМТ. У этих конденсаторов в качестве корпуса использована алюминиевая трубка.

Конденсаторы БМ и БМТ имеются двух разновидностей: БМ-1, БМТ-1 и БМ-2, БМТ-2. БМ-1 и БМТ-1 изготовляют с вкладными контактными узлами, а БМ-2 и БМТ-2 (рисунок 2) с паяными контактными узлами. Размеры их не превышают: диаметр 5 - 7,5 мм, длина 11 - 14.5 мм.

Конденсаторы БМ-1 КБГ-М, КБГ-МН, КБГ-МП в цепях с очень низкими напряжениями применять не рекомендуется. В таких цепях применяют только конденсаторы, в которых выводы припаяиы или привалены к обкладкам (например, БМ-2).

Конденсатор БГМ - Бумажный Герметизированный Малогабаритный имеет разновидность БГМ-1 с одним изолированным выводом и БГМ-2 с двумя изолированными выводами (рисунок 3). Размеры БГМ: диаметр 6 - 11 мм, длина 18 мм.

Из новых типов бумажных конденсаторов следует выделить К40П (К40П-1, К40П-2, К40П-3) и К40У-9.

Конденсатор К40П-1 - Малогабаритный Опрессованный в пластмассовом корпусе с проволочными торцевыми выводами. Конденсатор К40П-2 заключен в металлический корпус, герметизированный; выпускается двух видов К40П-2а и К40П-26. Разница между ними заключается в том, что у конденсаторов К40П-2а одна из обкладок соединена с корпусом, а другая имеет изолированный от корпуса проволочный вывод. У конденсатора К40П-2б оба вывода изолированы. Его размеры: диаметр 6 и 11 мм в зависимости от емкости, длина 19 мм.

Конденсаторы К40У-9 (рисунок 4) разработаны для более тяжелых условий эксплуатации (высокаи влажность, верхний предел температуры до +125°С): это цилиндрические герметизированные конденсаторы в стальных корпусах со стеклоопрессованными изоляторами.

Список использованной литературы

1. Бодиловский В.Г. Справочник молодого радиста. Издание четвертое, переработанное и дополненное. Москва: Издательство «Высшая школа», 1983. - Серия «Профтехобразование».
2. Конденсаторы. Справочник. Михайлов И.В., Пропошин А.И., 1965 год (Массовая радиобиблиотека №0573).