Пример расчета пленочных конденсаторов
Исходными для определения геометрических размеров конденсатора являются:
схемотехнические данные (из принципиальной электрической схемы) - номинал конденсатора С, пФ; допуск на номинал Yс, %; рабочее напряжение Up, В; тангенс угла диэлектрических потерь tgβ или добротность Q (Q=1/tgβ);
технологические данные и ограничения;
эксплуатационные данные - диапазон рабочих температур, рабочая частота fpи др.
Расчет пленочных конденсаторов начинают с выбора материала обкладок и материала диэлектрика (см. табл. 1). Чтобы конденсатор занимал как можно меньшую площадь, нужно выбирать материал диэлектрика с максимальной диэлектрической проницаемостью Ɛ, с высокой электрической прочностью Е, а также с малыми значениями ТКЕ и tgβ. Для обеспечения высокой добротности конденсатора необходимо, чтобы материал обкладок имел малое удельное поверхностное сопротивление.
Емкость конденсаторов, состоящих из двух обкладок, разделенных диэлектриком (см. рис. 1):
С=С0
S
,
где С0 - удельная емкость; S=Sв - площадь взаимного перекрытия обкладок (площадь верхней обкладки конденсатора).
Удельная емкость, исходя из условий электрической прочности, определяется из соотношения:
C
0
U
=
Ɛ
0
Ɛ
/
d
,
где Ɛ0=0,0885 пФ/см2 - относительная диэлектрическая проницаемость; Ɛ - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика; d - толщина диэлектрика.
Минимальную толщину диэлектрика выбирают таким образом, чтобы конденсатор надежно выдерживал заданное рабочее напряжение:
d
≥
UpK
3
/
E
,
где К3 - коэффициент запаса по напряжению (К3=2-3).
Если необходимо обеспечить заданную погрешность емкости, тогда удельная емкость конденсатора определяется из соотношения:
С0 точн=С(ү
s
/∆
L
)2(Кф/(1+Кф))2,
где үs - относительная погрешность площади конденсатора; ∆L=∆B - абсолютные погрешности размеров обкладки конденсатора; Кф=L/B - коэффициент формы конденсатора.
Максимально допустимая относительная погрешность площади конденсатора:
Ү
s
=ү
c
-ү
c
0
-ү
Cc
т
-үС1,
где үС0 - относительная погрешность удельной емкости, характеризующая воспроизводимость удельной емкости в условиях данного производства (зависит от материала и погрешности толщины диэлектрика и составляет 3-5%); үСст - относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора (зависит от материала и метода защиты и обычно не превышает 2-3%); үС1 - относительная температурная погрешность, которая определяется выражением:
үС1
=α
С
(Тмакс-200С),
где αС - температурный коэффициент емкости (ТКЕ).
После расчета удельной емкости конденсатора выбирают меньшее из двух полученных значений:
С0≤
min
{
C
0
u
, С0точн}.
Затем определяют площадь верхней обкладки:
S
в
=С/С0.
Размеры верхней обкладки рассчитывают согласно следующим соотношениям:
L
в
=
;
B
в
=
L
в
/Кф.
Размеры нижней обкладки:
L
н
=
L
в
+2
q
;
Вн=Вв+2
q
,
где q - размер перекрытия нижней и верхней обкладки конденсатора. Размеры диэлектрика:
L
д
=
L
н
+2
f
;
B
д
=
B
н
+2
f
,
где f - размер перекрытия нижней обкладки и диэлектрика. Затем определяют площадь, занимаемую конденсатором:
S
д
=
L
д
В.
При расчете конденсаторов малой площади (S=1-5мм2) необходимо учитывать увеличение емкости конденсатора, обусловленное влиянием краевого эффекта (увеличением напряженности электрического поля на краях обкладок). Площадь конденсатора должна быть уменьшена:
Статья в тему
Устройства контроля прозрачности жидкости
На
сегодняшний день качество выпускаемой продукции выступает как важнейшая
характеристика производства, которая определяет эффективность технологии и
оборудования, структуру и организацию управления. Создание качества продукции
осуществляется на стадиях всего производственного пр ...