Лабораторная работа № 2 исследование основных характеристик конденсаторов постоянной емкости

Целью работы является экспериментальные исследования основных характеристик конденсаторов и переходных процессов про­исходящих в них.

Общие сведения о конденсаторах.

Конденсатор - это устройство, состоящее из двух или более проводников (пластин), разделенных диэлектриком, предназначенное для использования его электрической емкости.

Конденсаторы постоянной емкости применяют для разделения электрических цепей (переменной составляющей от постоянной), в сглаживающих фильтрах и контурах, в качестве накопителей энергии и делителях напряжений, для подавления помех, запуска электричес­ких двигателей и для других целей. Конденсаторы постоянной емко­сти очень разнообразны как по исполнению, так и по свойствам, которые зависят в основном от материала диэлектрика.

Номинальное значение емкости конденсатора и класс точности определяют среднее значение и допустимое отклонение емкости кон­денсатора от его номинального значения. Конденсаторы постоянной емкости, выпускаемые промышленностью, стандартизованы.

Для конденсатора, обкладки которого представляют собой плос­кие пластины одинакового размера, разделенные диэлектриком, ем­кость определяется следующей формулой

1

где электрическая постоянная вакуума, ф/м;

относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

S площадь пластины, м²;

d толщина диэлектрика, м

Электрическая прочность конденсаторов оценивается допустимым рабочим напряжением, приложенным к конденсатору, при котором он может работать достаточно долго (до 5000 часов), не пробиваясь испытательным напряжением. Испытательное напряжение определяется максимально возможным напряжением, которое может быть приложено к обкладкам конденсатора на небольшой промежуток времени (до 5 се­кунд) , не вызывая его разрушения. Электрическая прочность конден­сатора в значительной степени зависит от внешних условий работы: при изменении температуры, влажности, при понижении атмосферного давления электрическая прочность падает.

Сопротивление изоляции есть отношение напряжения постоянного тока, приложенного к конденсатору, к току утечки. Величина сопро­тивления изоляции определяется качеством диэлектрика, его разме­рами, условиями и длительностью эксплуатации и хранения; для доб­рокачественных конденсаторов имеет порядок тысяч мегом. Наиболь­шее значение имеет этот параметр при выборе разделительных кон­денсаторов. Для электролитических конденсаторов пользуются поня­тием тока утечки из-за малой величины сопротивления изоляции.

Потери в конденсаторе характеризуются тангенсом угла потерь или добротностью и зависят в основном от материала диэлект­рика. Добротность определяется зависимостью

2

При воздействии температуры, влажности, давления, механичес­ких воздействий, а также в течение времени величина емкости кон­денсатора меняется. Особенно сильное воздействие оказывает тем­пература окружающей среды. Изменение емкости под действием темпе­ратуры характеризуется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ). ТКЕ - это относительное изменение емкости конденсатора от её но­минального значения при изменении температуры окружающей среды на один градус. ТКЕ конденсатора определяется по формуле

3

где изменение емкости, соответствующее изменению температуры на

Данные по ТКЕ ряда стандарных конденсатороЕ постоянной емкости приведены в табл.1,2.

Таблица I

Значение ТКЕ слюдяных конденсаторов

Обозначение группы по ТКЕ	Номинальное значение ТКЕ. (ТКЕ х 10^-6, )
А	не нормируется
Б	± 200
В	± 100
Г	± 50

Таблица 2

Значение ТКЕ керамических конденсаторов

Обозначение группы по ТКЕ	Номиналь­ное зна­чение ТКЕ при +20 .. +85, (ТКЕ х 10^-6, )	Отклонение емкости от -60 до +20,%	Обозначе­ние груп­пы по ТКЕ	Номиналь­ное значе­ние ТКЕ при +20 .. +85 (ТКЕ х 10^-6, )	Отклонение емкости от -60 до +20^оС, %
П 120	+(120±30)	+2,0	М 470	-(470±100)	-8
П 100	+(100±30)	+2,0	М 700	-(700±100)	-12
П 33	+(33±30)	+1,0	М 750	-(750±100)	-12
МП 0	0 ± 30	±1,0	M I300	-(1300±200)	-25
М 33	-(33±30)	-1,0	M I500	-(1500±200)	-25
М 47	-(47±30)	-1,5	М 2200	-(2200 )	-40
М 75	-(75±30)	-2,0	Н 20		±20
M I50	-(150±40)	-3,0	Н 30		±30
М 220	-(220±40)	-4,0	Н 90		от -90 до +50
М 330	-(330±100)	-6,0