Condensateurs papier soviétiques. Condensateurs non polaires. Musée virtuel des anciens composants radio du XXe siècle

Est un composant électrique (électronique) constitué de deux conducteurs (plaques) séparés par une couche diélectrique. Il existe de nombreux types de condensateurs, et fondamentalement, ils sont divisés par le matériau des plaques elles-mêmes et par le type de diélectrique utilisé entre elles.

Types de condensateurs

Condensateurs papier et papier métal

Dans un condensateur en papier, le diélectrique séparant les plaques d'aluminium est un papier spécial pour condensateur. En électronique, les condensateurs en papier peuvent être utilisés à la fois dans les circuits basse fréquence et les circuits haute fréquence.

Les condensateurs métal-papier hermétiquement scellés, qui utilisent un dépôt métallique sous vide sur un diélectrique en papier au lieu d'une feuille (comme dans les condensateurs en papier), ont une isolation électrique de bonne qualité et une capacité spécifique accrue.

Un condensateur papier n'a pas une grande résistance mécanique, son remplissage est donc placé dans un boîtier métallique, qui sert de base mécanique à sa construction.

Condensateurs électrolytiques

Dans les condensateurs électrolytiques, contrairement à ceux en papier, le diélectrique est une fine couche d'oxyde métallique formée par une méthode électrochimique sur un couvercle positif fait du même métal.

Le deuxième couvercle est un électrolyte liquide ou sec. Le matériau constituant l'électrode métallique dans le condensateur électrolytique peut être notamment de l'aluminium et du tantale. Traditionnellement, dans le jargon technique, « électrolyte » fait référence à des condensateurs en aluminium avec un électrolyte liquide.

Mais, en fait, les condensateurs au tantale à électrolyte solide appartiennent également aux condensateurs électrolytiques (on les trouve moins souvent à électrolyte liquide). Presque toutes condensateurs électrolytiques sont polarisés et ne peuvent donc fonctionner que dans des circuits à tension constante par rapport à la polarité.

En cas d'inversion de polarité, irréversible réaction chimiqueà l'intérieur du condensateur, conduisant à la destruction du condensateur, jusqu'à son explosion due au gaz libéré à l'intérieur.

Les condensateurs électrolytiques comprennent également les supercondensateurs (supercondensateurs) dont la capacité électrique atteint parfois plusieurs milliers de Farads.

Condensateurs électrolytiques en aluminium

L'aluminium est utilisé comme électrode positive. Le diélectrique est une fine couche de trioxyde d'aluminium (Al 2 O 3),

Propriétés:

• ils ne fonctionnent correctement qu'aux basses fréquences
• avoir une grande capacité

Ils se caractérisent par un rapport capacité/taille élevé : les condensateurs électrolytiques sont généralement de grande taille, mais des condensateurs d'un type différent, de la même capacité et de la même tension de claquage, seraient beaucoup plus gros.

Caractérisé par des courants de fuite élevés,
ont une résistance et une inductance modérément faibles.

Condensateurs électrolytiques au tantale

Il s'agit d'une sorte de condensateur électrolytique dans lequel l'électrode métallique est en tantale et la couche diélectrique est en pentoxyde de tantale (Ta 2 O 5).

Propriétés:

• haute résistance aux influences extérieures,
• taille compacte : pour les petites (à partir de plusieurs centaines de microfarads), la taille est comparable ou inférieure à celle des condensateurs en aluminium avec la même tension de claquage maximale,
• courant de fuite inférieur par rapport aux condensateurs en aluminium.

Condensateurs polymères

Contrairement aux condensateurs électrolytiques conventionnels, les condensateurs à semi-conducteurs modernes ont un diélectrique polymère au lieu d'un film d'oxyde utilisé comme séparateur à plaques. Ce type de condensateur n'est pas sensible au gonflage et aux fuites de charge.

Les propriétés physiques du polymère contribuent au fait que ces condensateurs se distinguent par un courant d'impulsion élevé, une faible résistance équivalente et un coefficient de température stable même à basses températures.

Les condensateurs polymères peuvent remplacer les condensateurs électrolytiques ou au tantale dans de nombreux circuits, tels que les filtres pour les alimentations à découpage ou les convertisseurs DC-DC.

Condensateurs à film

Dans ce type de condensateur, le diélectrique est un film plastique, par exemple en polyester (KT, MKT, MFT), en polypropylène (KP, MKP, MFP) ou en polycarbonate (KC, MKC).

Les électrodes peuvent être pulvérisées sur ce film (MKT, MKP, MKC) ou fabriquées sous forme de feuille métallique séparée, roulée ou pressée avec un film diélectrique (KT, KP, KC). Matériel moderne pour les condensateurs à film, il s'agit du sulfure de polyphénylène (PPS).

Propriétés générales des condensateurs à film (pour tous les types de diélectriques) :

• fonctionne correctement à courant élevé
• ont une haute résistance à la traction
• ont une capacité relativement petite
• courant de fuite minimal
• utilisé dans les circuits résonants et les amortisseurs RC

Certains types de films diffèrent :

• propriétés de température (y compris le signe du coefficient de température de capacité, qui est négatif pour le polypropylène et le polystyrène, et positif pour le polyester et le polycarbonate)
• température maximale de fonctionnement (à partir de 125°C pour le polyester et le polycarbonate, jusqu'à 100°C pour le polypropylène et 70°C pour le polystyrène)
• résistance au claquage électrique, et donc la tension maximale qui peut être appliquée à une certaine épaisseur de film sans claquage.

Condensateurs céramiques

Ce type de condensateurs se présente sous la forme d'une seule plaque ou d'un paquet de plaques à partir d'un matériau céramique spécial. Des électrodes métalliques sont pulvérisées sur les plaques et connectées aux fils du condensateur. Utilisé matériaux céramiques peut avoir des propriétés très différentes.

La variété comprend tout d'abord une large gamme de valeurs de la perméabilité électrique relative (jusqu'à des dizaines de milliers, et cette valeur n'est disponible que pour les matériaux céramiques)

Une valeur de perméabilité aussi élevée permet la production de condensateurs céramiques (multicouches) petite taille, dont la capacité peut rivaliser avec la capacité des condensateurs électrolytiques, et en même temps fonctionner avec n'importe quelle polarisation et se caractérisent par moins de fuites.

Les matériaux céramiques se caractérisent par une dépendance complexe et non linéaire des paramètres vis-à-vis de la température, de la fréquence et de la tension. En raison de la petite taille du boîtier, ce type de condensateur en a un spécial.

Condensateurs diélectriques à air

Ici, le diélectrique est de l'air. De tels condensateurs fonctionnent bien à des fréquences élevées et sont souvent fabriqués comme des condensateurs variables (pour le réglage).

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Les condensateurs en papier ont du papier de condensateur spécial comme diélectrique et leurs plaques sont constituées d'une fine feuille d'aluminium. Les plus répandus sont les condensateurs en papier: KBG-I et K. BG-MP - condensateurs hermétiquement scellés avec diélectrique en papier (conception différente); BGM - condensateur papier scellé de petite taille; BM - condensateur papier de petite taille.

Les condensateurs en papier avec du papier imbibé d'huile de transformateur ou de sovol sont le principal type de condensateurs dits de puissance utilisés dans les centrales électriques. Les condensateurs électrolytiques ont une capacité très élevée, dans laquelle le film d'oxyde le plus mince (couche d'oxyde) d'aluminium est le diélectrique.

Un condensateur en papier se compose de deux longues bandes de papier d'aluminium ou d'étain séparées par fine couche papier spécial condenseur imprégné de paraffine. Les rubans ainsi que le papier sont enroulés et enfermés dans un tube en carton ou une boîte en métal, ou pressés dans du plastique. Les extrémités ouvertes du tube ou de la boîte métallique sont remplies d'une couche de mastic résistant à l'humidité. Les rubans ont des fils métalliques externes qui traversent la couche de mastic. Les conclusions sont utilisées pour connecter le condensateur au circuit électrique.

Les condensateurs en papier sont conçus pour fonctionner dans des circuits basse fréquence, car. Dans les circuits haute fréquence, ils ne sont utilisés que dans les cas où il est nécessaire de créer court-circuit pour ces courants. Le diélectrique dans les condensateurs en papier sont des bandes de papier imprégnées d'huile ou de substances isolantes cireuses, et des bandes de feuille métallique sont les revêtements. Parfois, une couche de métal est appliquée directement sur le papier. Structurellement, les condensateurs en papier sont conçus de différentes manières : dans des boîtiers cylindriques en carton, en céramique et en métal, ainsi que dans des boîtiers métalliques rectangulaires. Ils sont fabriqués pour une capacité de 470 pF à 30 microfarads, et dans certains cas, il y a deux ou trois condensateurs dans un boîtier.

Les condensateurs en papier sont utilisés dans les circuits courant continu ou enchaîné courant alternatif fréquence relativement basse (jusqu'à 0 5 MHz); ceci est dû à des pertes importantes dans le diélectrique utilisé pour eux aux hautes fréquences.

Les condensateurs en papier sont de qualité nettement inférieure à ceux en mica. Ils ne doivent pas être utilisés dans des circuits à haute fréquence, car les pertes dans le papier sont importantes. Ces condensateurs ne sont applicables que dans les circuits basse fréquence, ainsi que le court-circuit pour les courants haute fréquence.

Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie

Budget de l'État fédéral établissement d'enseignement formation professionnelle supérieure

Tomsk Université d'État systèmes de contrôle et électronique radio

Département d'électronique physique

TRAVAIL DE COURS

dans la discipline "Matériaux de la technologie électronique"

Condensateur papier

Groupe étudiant 311

I. V. Pilipets

Chef Bitner L.R.

Professeur agrégé de la Faculté de physique

introduction

1. Présentation des conceptions de condensateurs et choix de la direction de conception

Sélection de matériaux pour condensateur papier

2.1 Matériaux diélectriques de base

2 Constructions de protection du condenseur

2.3 Matériaux de couverture

3. Calcul du condensateur

3.1 Principes de base du calcul

3.2 Calcul du condensateur papier

Conclusion

Bibliographie

introduction

Dans la technologie moderne, les condensateurs se trouvent extrêmement larges et polyvalents, par exemple dans les équipements de radio et de télévision, dans la technologie radar, dans les équipements de mesure électriques, etc. Par conséquent, les condensateurs constituent une partie importante des équipements électroniques et ménagers. Pour cette raison, la qualité des équipements électroniques et des condensateurs sont indissociables. L'étape principale à laquelle les paramètres des condensateurs sont définis est l'étape de conception. Lors de la conception, les facteurs de conception et technologiques sont pris en compte. Vous devez choisir bonne option structures, en se mettant d'accord sur les dimensions hors tout minimales et les Caractéristiques.

Le but de ceci dissertation est le développement d'un condensateur papier avec des paramètres spécifiés, ainsi que l'acquisition expérience personnelle développement des radioéléments.

1. Présentation des conceptions de condensateurs et choix de la direction de conception

Un condensateur est un élément d'un circuit électrique constitué d'électrodes conductrices (plaques) séparées par un diélectrique et conçues pour utiliser sa capacité. La capacité d'un condensateur est le rapport de la charge du condensateur à la différence de potentiel que la charge confère au condensateur.

Les condensateurs utilisés au CEA peuvent être divisés en condensateurs fixes, condensateurs variables et condensateurs compensateurs. Dans cet article, nous considérerons des condensateurs de capacité constante. Les condensateurs constants, comme les résistances, sont des éléments de circuit particulièrement largement utilisés, qui ont des exigences extrêmement variées.

Les principaux paramètres des condensateurs: capacité nominale, écarts admissibles de la capacité réelle par rapport à la capacité nominale, Tension nominale, résistance d'isolement, tangente de perte, coéfficent de température capacité.

Les condensateurs fixes, selon le diélectrique utilisé, peuvent être divisés en condensateurs à air et à diélectrique solide. Les condensateurs à diélectrique solide peuvent être divisés en condensateurs à diélectrique inorganique - mica, céramique, verre, vitrocéramique, verre émaillé, etc. et sur les condensateurs à diélectrique organique - en papier et films en polystyrène, fluoroplastique, etc.

Les condensateurs ont différentes conceptions, par exemple, une conception de boîtier (Fig. 1.1) est utilisée dans le mica, le verre-émail, la vitrocéramique et certains types de condensateurs en céramique et est un boîtier de plaques diélectriques (1) d'une épaisseur d'environ 0,04 mm, sur lesquelles sont projetées des plaques métallisées (2), reliées en un contact commun avec des bandes de feuille (3). L'emballage assemblé est pressé avec des sertissages (4), auxquels des fils flexibles (5) sont connectés, et recouvert d'un émail résistant à l'humidité. Le nombre de plaques dans un paquet atteint 100,4

Figure 1.1 Conception de condensateur emballé

La conception tubulaire (Fig. 1.2) est typique des condensateurs tubulaires à haute fréquence et est un tube en céramique (1) avec une épaisseur de paroi d'environ 0,25 mm, sur les surfaces intérieure et extérieure duquel des plaques d'argent (2) et (3) sont licenciés. Pour connecter des fils conducteurs flexibles (4), le revêtement intérieur est amené à la surface extérieure du tube et une bande isolante (5) est créée entre celui-ci et le revêtement extérieur ; un film protecteur d'une substance isolante est appliqué à l'extérieur du tube.

Figure 1.2 Conception du condenseur tubulaire

La conception du disque (Fig. 1.3) est typique des condensateurs céramiques haute fréquence : des plaques d'argent (2) et (3) sont gravées sur le disque céramique (1) des deux côtés, auquel des fils flexibles (4) sont connectés.

Figure 1.3 Construction du disque d'un condensateur

La conception en coupe moulée (Figure 1.4) est typique des condensateurs céramiques multicouches monolithiques ; ils sont fabriqués en coulant des céramiques chaudes, ce qui donne une ébauche en céramique (1) avec une épaisseur de paroi d'environ 100 m et des fentes (rainures) (2) entre eux, dont l'épaisseur est d'environ 130-150 microns. Ensuite, ce flan est trempé dans de la pâte d'argent, qui remplit les rainures, après quoi l'argent est cuit dans la céramique.

Figure 1.4 Conception du condenseur sectionnel en fonte

Construction en rouleau(Fig. 1.5) est typique des condensateurs basse fréquence à film papier à haute capacité. Structurellement, les condensateurs en papier sont constitués de deux longues bandes de feuille d'aluminium ou de plomb-étain (2), séparées par plusieurs couches de papier (1) d'une épaisseur de 4-5 à 12-15 microns et enroulées sous la forme d'un rond ou rouleau ovale.

Figure 1.5 Conception du condenseur à rouleaux

Pour augmenter la résistance électrique et la stabilité, le condensateur est imprégné de paraffine, de cérésine, de vaseline, d'huile ou de divers composés. La tâche principale de l'imprégnation est de combler les pores du papier et les vides entre les couches de papier et les couvertures.

Le nombre de couches de papier n et l'épaisseur du papier d sont déterminés par la tension de fonctionnement et les conditions de fonctionnement du condensateur. Les condensateurs à diélectrique monocouche et à plaques en feuille sont plus petits, mais n'offrent pas une rigidité diélectrique et une fiabilité élevées.

En termes de performances électriques, les condensateurs en papier sont nettement inférieurs à ceux en mica ou en céramique. Ils ont de grosses pertes ( qui augmentent rapidement avec la fréquence, et une résistance d'isolement plus faible. Leurs paramètres dépendent des conditions climatiques et évoluent dans le temps. Par conséquent, les condensateurs en papier sont généralement scellés. Pour sceller les condensateurs de capacité relativement faible (jusqu'à 0,1 F), un boîtier cylindrique en porcelaine est utilisé, à des valeurs de capacité légèrement plus élevées, un boîtier cylindrique en métal et pour les gros condensateurs, des boîtiers plats ou rectangulaires en métal.

Un inconvénient important des condensateurs en papier est leur grande auto-inductance, qui est due au fait que les plaques du condensateur sont enroulées en spirale.

Riz. 1.6 - Schémas d'enroulement des condensateurs en papier: a - avec feuille déplacée; b - avec des broches en ligne ; 1 - feuille d'aluminium; 2 - papier condensateur; 3 - extrémités saillantes de la feuille; 4 - encadré conclusions.

Les condensateurs non inductifs sont fabriqués de manière à ce que les conducteurs aient la connexion la plus courte possible avec toutes les sections des plaques (Fig. 1.6, a). Pour réduire l'inductance de manière moins coûteuse, des conducteurs sont posés dans la section lors de l'enroulement sur un certain nombre de spires, connectés ensemble à la borne commune (Fig. 1.6, b).

2. Sélection de matériaux pour condensateur papier

2.1 Matériaux diélectriques de base

Dans les condensateurs en papier de grande capacité - jusqu'à plusieurs microfarads ou les condensateurs de petite taille avec une capacité allant jusqu'à plusieurs dixièmes de microfarads, le papier condensateur (GOST 1908-88) sert de diélectrique.

Selon GOST 1908-88, 4 types de papier sont produits:

Le KOH est un papier de condensateur ordinaire, utilisé comme diélectrique dans les industries de l'ingénierie électronique et radio, principalement pour la fabrication de condensateurs électriques de petite taille pour les appareils industriels et ménagers ;

SKON - papier spécial condensateur, utilisé dans les produits où plus haut niveau rigidité diélectrique, le papier a une plus faible perte diélectrique tangente à une température de 100°C ;

MKON - le papier à faibles pertes diélectriques, destiné à l'imprégnation avec des composés d'imprégnation synthétiques, se distingue par une pureté chimique élevée et des valeurs élevées de rigidité diélectrique, de faibles pertes diélectriques;

EMKON - papier de haute résistance électrique avec de faibles pertes diélectriques, est utilisé dans la technique des courants élevés et des hautes tensions pour la fabrication de condensateurs de puissance et d'impulsions fonctionnant dans des conditions de charges électriques accrues.

Étant donné que les conditions spéciales ne sont pas spécifiées dans l'affectation, nous utilisons du papier de condensateur KOH pour le calcul. GOST 1908-88 prévoit la production de papier avec différentes densités en fonction de l'épaisseur (tableau 2.2).

Tableau 2.1

Types de qualité et épaisseur de papier correspondants

Type et type de papier Épaisseur du papier, m pour les grades 0.81233.5KON - 4-308-15-SKON-10-307-308-128-12MKON10-208-306-308-15-EMKON10-2010-306-308-12 -

Tableau 2.2

Adapter l'épaisseur et le grammage du papier

Densité de qualité de papier, g / cm 30,80.80 ± 0.0511.00 ± 0.0521.20 ± 0.0531.30 ± 0.053.5 1.35 ± 0.05

Lorsque le poids volumétrique du papier change, ses caractéristiques électriques changent. Plus le papier est épais, c'est-à-dire plus la plus grande partie de son volume est remplie de fibre, plus la constante diélectrique est élevée et résistance diélectrique... Avec une augmentation de la densité, la valeur de la tangente de perte diélectrique du papier sec augmente également.

Le papier condensateur est un diélectrique inhomogène, constitué de cellulose, selon la densité du papier, 51 à 87% de son volume. Le reste du volume est représenté par des pores contenant de l'air et partiellement remplis d'humidité. À l'état séché à l'air, la quantité d'humidité atteint 10 % du poids du papier.

Pour augmenter la rigidité diélectrique et la constante diélectrique, le papier est séché et imprégné de divers composés liquides ou durcissants polaires ou non polaires (tableau 2.3). Les composés d'imprégnation non polaires sont utilisés lorsqu'il est nécessaire d'obtenir des valeurs élevées des caractéristiques électriques du condensateur (haute et petit ) et un petit écart de capacité à des valeurs extrêmes de températures de fonctionnement. En utilisant des diélectriques polaires pour imprégner les condensateurs en papier, il est possible de réduire l'encombrement des condensateurs et donc d'économiser les matières actives. Par exemple on peut utiliser huile de castor, mais cela augmentera l'angle des pertes.

Le principal avantage des masses d'imprégnation liquide est le remplissage complet de tous les pores du papier, contrairement aux masses solides, qui ont un retrait, provoquant la formation de résidus inclusions de gaz dans le diélectrique du condensateur. En raison du retrait, la rigidité diélectrique et la constante diélectrique sont réduites. L'avantage du durcissement des masses est la possibilité d'utiliser une construction non scellée bon marché, mais uniquement à condition qu'une résistance élevée à l'humidité ne soit pas requise du condenseur. Le principal type de masse d'imprégnation utilisée dans la fabrication des condensateurs en papier est la masse liquide.

Tableau 2.3

Caractéristiques des compositions d'imprégnation pour condensateurs papier

Caractéristiques Huile condenseur Sel Condenseur Vaseline Huile de ricin Densité, g/cm3, à t = 20 0,86-0,891,51-1,560,83-0,880,95-0,97 Point d'écoulement, 0 -45+5 - +6+30 - +40-15 -17 Conductivité thermique, 0.00130.00101 - Chaleur spécifique à 20 - 100 , kcal/kg deg 0,43 -0,580,36 - Coefficient de température de dilatation volumétrique, 0.0006-0.00070.001 - Résistance volumique spécifique à 20 , Rigidité diélectrique à 50 Hz, 20 , kv / cm 200 170> 200 200 Constante diélectrique à 50 Hz, 20 2.1-2.34.6-5.22.1-2.24.2-4.7 Perte diélectrique tangente à 50 Hz, 90 0,0050,03-0,003<0,002>0,01

Tout condensateur a une durée de vie limitée. En règle générale, les condensateurs de radiotype sont évalués pour une limite de température supérieure de 70 et pour une durée de vie avec un fonctionnement continu de l'ordre de 5000-10000 heures.Le tableau 2.4 indique les valeurs de la tension de fonctionnement admissible pour les modes de fonctionnement spécifiés à différentes significations l'épaisseur du papier et le nombre différent de couches entre les plaques.

Tableau 2.4

Valeurs de l'intensité du champ de fonctionnement admissible

Épaisseur de couche et nombre de couches de papier Contrainte admissible kV / mm À 70 À 85 ans À 100 8 mk 212,5-8 microns 316.712.58.310 mk 320-8 microns 4-18 712 510 mk 425251510 mk 530302010 mk 6-33,425

Le claquage d'un condensateur peut se produire non seulement à travers l'épaisseur du diélectrique, mais également le long de la surface des jantes (la distance entre le bord de la plaque et le bord du diélectrique). Par conséquent, la valeur de la bride doit être sélectionnée en fonction de la tension d'essai à laquelle aucune décharge le long de la bride ne doit être observée ; ces valeurs de la largeur de la bride sont présentées dans le tableau 2.5.

Tableau 2.5

Choix de la largeur de bride

Tension d'essai (CC), V Largeur de bride, mm Enroulement avec feuille cachée Enroulement avec feuille en saillie 1500 ou moins 231600-2000 2,54 2100-300035

Lors de la charge d'un vrai condensateur, le courant au fil du temps ne tombe pas à zéro, mais à une certaine valeur finale - le courant de fuite Plus la résistance d'isolement est élevée, plus les courants de fuite sont faibles. La résistance d'isolement des gros condensateurs est déterminée principalement par le courant de fuite à travers l'épaisseur du diélectrique et dépend donc de la résistance volumique spécifique du diélectrique. , sur la surface de la plaque et sur l'épaisseur du diélectrique. La résistivité volumique spécifique du papier

2.2 Constructions de protection du condenseur

Il existe différents moyens de protéger les condensateurs de l'humidité, qui sont divisés en deux types : la protection contre l'humidité à l'aide de diélectriques organiques (étanchéité de la structure) et la protection contre l'humidité à l'aide de diélectriques inorganiques et de métal (étanchéité de la structure du condensateur).

Le moyen le plus simple de protéger contre l'humidité une section de condenseur imprégnée est de la recouvrir d'une couche de vernis isolant. Un pas en avant dans le sens de l'amélioration de la résistance à l'humidité des condensateurs a été le remplissage des sections de condensateurs imprégnées avec un composé résistant à l'humidité, placé dans un boîtier métallique ou isolant. L'inconvénient de telles structures est leur résistance au gel réduite, car à basse température, la fissuration de la masse de coulée est possible. Une amélioration spectaculaire de la fiabilité a été obtenue lors de l'utilisation de composés à base d'époxyde pour le coulage.

Le sertissage du plastique est largement utilisé pour les condensateurs au mica.

Pour les condensateurs en papier, cette méthode de protection contre l'humidité est rarement utilisée, car la nécessité d'utiliser relativement forte fièvre un ajustement serré et une pression spécifique élevée peuvent endommager l'intégrité de la section du condenseur. Pour protéger les condensateurs en papier, la méthode de revêtement avec un composé résistant à l'humidité ("pupation") est utilisée (Fig. 2.1). Le garnissage peut être réalisé en immergeant la section du condenseur dans un composé fondu ou en versant le composé dans un moule démontable.

Figure 2.1 Revêtement avec composé résistant à l'humidité

L'une des options pour utiliser des plastiques thermodurcissables dans la conception des condensateurs est le sertissage en plastique des contacts de sortie dans le capuchon métallique du condensateur (Fig. 2.2), qui est ensuite soudé dans le boîtier métallique. De plus, au lieu de sertir en plastique, la cosse est remplie de composé époxy.

Figure 2.2 Sertissage plastique des contacts de sortie dans le capot métallique du condensateur

Dans un certain nombre de cas, des isolants en céramique solide (Fig. 2.3, a) ou composite (Fig. 2.3, b) sont également utilisés, scellés avec des joints élastiques en caoutchouc spécial.

Figure 2.3 Isolateurs scellés en céramique : a - solide, b - composite

Certains matériaux résistants à l'humidité sont présentés dans le tableau 2.6. (Р - coefficient de perméabilité à l'humidité matière organique, h - solubilité, D - coefficient de diffusion)

Tableau 2.6

Constantes de certains matériaux organiques résistants à l'humidité

Nom du matériau g/cm h mmh g/cm 3mm D , cm 2/ h Polytétrafluorochloroéthylène (fluoroplaste-3) Polytétrafluoroéthylène (fluoroplaste-4) Paraffine Cérésine Polyamide-68 Polyéthylène Polyuréthane Une résine époxy Polychlorure de vinyle Polystyrène Composés bitumineux Polyméthacrylate de méthyle Bakélite Benzyl cellulose Acétyl cellulose Caoutchouc polysiloxane 0,6 4,5 4-6 6 21 30 50 50-80 33-110 100-200 100-200 360 500 800-1600 1000-1600 24001 1,5 - - 7 15 50 10 55 2 - 12 - - - 800,6 3 - - 3 2 1 5-8 0,6-2 50-100 - 30 - - - 30

L'inconvénient de la protection contre l'humidité basée sur l'utilisation de matériaux organiques est qu'ils ont une valeur finie de perméabilité à l'humidité. Les structures scellées, qui sont une combinaison de métal avec de la céramique ou du verre, avec l'utilisation de coutures reliées à des soudures tendres, sont très répandues ; ce système de protection contre l'humidité est connu sous le nom d'étanchéité sous vide (fig. 2.4).

Figure 2.4 Etanchéité étanche au vide

a - isolant en céramique soudé dans un couvercle métallique ; b - isolant en verre soudé dans un tube métallique; d - disque isolant en céramique soudé dans un tube métallique ; e - capuchon métallique soudé au tube en céramique, f - capuchon en céramique soudé au corps en céramique

Pour les condensateurs de grande capacité, des boîtiers métalliques sont utilisés avec des capuchons soudés, dans lesquels sont soudés des isolateurs métallisés en céramique (Fig. 2.4, a) ou des isolateurs à douille en verre spéciaux (Fig. 2.4, b).

Pour les condensateurs conçus pour une température de fonctionnement augmentée de l'ordre de 100 , on utilise des corps en acier sans joint, qui sont reliés au couvercle par soudage.

2.3 Matériaux de couverture

Les plaques du condensateur sont chauffées par le courant qui les traverse et en même temps évacuent la chaleur du diélectrique vers le corps du condensateur. Pendant le fonctionnement du condensateur, les plaques en feuille sont soumises à des contraintes mécaniques causées par des forces électrodynamiques résultant de la circulation de courants dans des électrodes étroitement espacées. Les matériaux des plaques sont également soumis à des contraintes mécaniques lors du bobinage et de l'assemblage des tronçons de condensateur. Ces conditions déterminent les exigences pour le matériau des plaques : il doit avoir une conductivité électrique, une conductivité thermique et une résistance mécanique élevées. Le plus souvent, du papier d'aluminium est utilisé pour les couvertures. La construction moderne de condensateur est utilisée pour la fabrication de plaques différents types condensateurs un grand nombre de métaux différents. Les caractéristiques de certains métaux sont présentées dans le tableau 2.7.

plaque diélectrique de capacité de condensateur

Tableau 2.7

Caractéristiques de certains matériaux conducteurs

CaractéristiquesArgentCuivreOrAluminiumÉtainTantale Résistivité, μOhm cm 1 621 752 42 813 414,6 Coefficient de température de résistance, 364438424435 Densité, g / cm310.58.919.32.77.416.6 Coefficient de dilatation linéaire, 19 716 514 223 826 76,5 Capacité calorifique (0-100 ) kcal / deg · h 0.0560.1000.0620.1680.5590.036 Conductivité thermique, W / cm · deg 4.203.93-2.220.630.54

Le cuivre a une faible résistivité, une résistance mécanique élevée, une résistance à la corrosion satisfaisante, est facilement soudé, soudé et bien traité, ce qui lui permet d'être roulé en feuilles, en ruban et en fil. En règle générale, une feuille de cuivre est utilisée dans la fabrication de condensateurs bobinés de petite capacité, lorsqu'une résistance accrue des plaques est requise. Cette feuille est parfois également utilisée dans la fabrication de condensateurs en mica, lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des plaques à résistivité réduite.

Le principal type de feuille métallique utilisé dans la construction de condensateurs est la feuille d'aluminium. L'aluminium est environ 3,5 fois plus léger que le cuivre, a une faible résistivité, une conductivité thermique élevée, est facile à rouler jusqu'à de petites épaisseurs et est relativement bon marché. À des fins électriques, de l'aluminium de qualité technique est utilisé, contenant jusqu'à 0,5% d'impuretés. L'aluminium de haute pureté (impuretés jusqu'à 0,03 %) est utilisé pour la fabrication de feuilles minces (jusqu'à 6 microns), d'électrodes et de boîtiers de condensateur électrolytique.

Parfois, au lieu d'une fine feuille d'aluminium, l'étain (plus précisément l'étain-plomb additionné d'antimoine) est utilisé comme matériau qui peut être facilement soudé et, en raison de sa douceur, adhère plus étroitement au diélectrique. Une telle feuille est produite en petits lots d'une épaisseur allant jusqu'à 7 microns. L'inconvénient de cette feuille, en plus du coût accru et de la résistivité accrue, est la plus mauvaise conductivité thermique et l'augmentation de la densité.

L'or possède une ductilité élevée (résistance à la traction 150 MPa, allongement à la rupture d'environ 40 %) et est utilisé en génie électronique pour appliquer des revêtements résistants à la corrosion sur les résonateurs micro-ondes, les surfaces internes des guides d'ondes, les électrodes des lampes, etc.

L'argent est un métal résistant à l'oxydation (à température normale) avec la plus faible résistance spécifique (tableau 2.7). Il est utilisé pour la fabrication d'électrodes et de contacts pour les courants faibles, pour le dépôt direct sur des diélectriques, ainsi que dans la fabrication de condensateurs en céramique et en mica.

Une fine feuille de tantale de 10 à 15 microns d'épaisseur est utilisée dans la production de condensateurs électrolytiques, tout comme la feuille d'aluminium est le support d'une couche d'oxyde (diélectrique).

En raison de son faible coût, le matériau à haute conductivité électrique le plus courant est l'aluminium. Conformément à GOST 618-73 * "Feuille d'aluminium laminée à des fins électriques", la feuille est produite avec une épaisseur de 0,005 à 0,2 mm avec une largeur de rouleau de 10 à 200 mm. Les tolérances d'épaisseur vont de ± 10 à ± 20%, ce qui, lors de la conception, peut entraîner un écart notable de l'épaisseur et du poids réels de la section par rapport aux valeurs calculées obtenues aux dimensions nominales.

3. Calcul de condensateur

.1 Principes de base du calcul

Le calcul du condensateur se réduit à trouver tailles optimales, garantissant l'obtention des valeurs spécifiées des caractéristiques électriques du condensateur et la fiabilité de fonctionnement au coût le plus bas de sa production. Dans des cas particuliers, si le condensateur est utilisé dans des équipements particulièrement critiques, son coût peut être d'une importance secondaire, et l'attention principale doit être portée à l'obtention des caractéristiques les plus élevées possibles ou du plus petit volume et poids.

Dans la plupart des cas, le type de construction du condensateur - la section du condensateur - est également déterminé par le type de diélectrique : plat, cylindrique ou en spirale (enroulé). Avec un même diélectrique, plusieurs conceptions peuvent être utilisées : en l'absence de considérations particulières pour choisir une option de conception, il est nécessaire de calculer plusieurs options et de choisir celle qui est optimale.

L'essentiel lors du calcul d'un condensateur est bon choixépaisseur diélectrique d, car à la fois les dimensions du condensateur et la fiabilité de son fonctionnement en dépendent. Pour l'essentiel, il faut à chaque fois faire un compromis entre deux exigences opposées : offrir une fiabilité accrue, ce qui nécessite d'augmenter d, ou fournir plus petites valeurs poids, volume et coût du condenseur, pour lesquels il est nécessaire de réduire d.

En première approximation, le volume du condensateur change proportionnellement au carré de l'épaisseur diélectrique, par conséquent, réduire l'épaisseur d est un moyen essentiel de réduire le coût du condensateur et de réduire ses dimensions globales.

Pour les condensateurs CC et basse fréquence, d est généralement défini en fonction du calcul de la rigidité diélectrique du condensateur ; pour un certain nombre de types de condensateurs haute fréquence, la valeur de d est trouvée à partir d'un calcul thermique puis vérifiée uniquement par rapport à la marge de rigidité diélectrique.

Après avoir déterminé la valeur de d, il est nécessaire de choisir la conception de la section du condensateur - la base du condensateur, qui est généralement déterminée par le type de diélectrique donné ou sélectionné, ainsi que les paramètres nominaux du condensateur spécifiés dans le tâche de conception. Conformément à la conception, une formule de calcul est sélectionnée qui relie la capacité à l'épaisseur diélectrique et aux dimensions principales des plaques. En utilisant la formule de puissance sélectionnée, la consigne de puissance nominale , et la valeur trouvée de d, ainsi qu'en choisissant parmi les considérations de conception le rapport entre la largeur et la longueur des plaques, dans le cas d'un condensateur plat ou en spirale, et en spécifiant la longueur de la plaque ou le diamètre du condensateur cylindrique , on peut trouver les dimensions de la partie active du diélectrique. Pour établir les dimensions de la section du condensateur, il est nécessaire de sélectionner en plus les dimensions des jantes (la distance du bord de la plaque au bord du diélectrique), sur la base du calcul de l'absence de chevauchement ou sur la base de technologies considérations et l'épaisseur des plaques pour des raisons de résistance mécanique, c'est-à-dire à partir de considérations technologiques ou sur la base du calcul de l'ampleur des pertes dans les plaques (pour les condensateurs de fréquence augmentée ou élevée).

3.2 Calcul d'un condensateur papier

Nous choisissons le papier dense KON-3 (1,30 g/cm 3) et l'imprégnation avec chouette pour augmenter la constante diélectrique, puisque le condensateur est conçu pour fonctionner à tension constante. On utilise la formule pour calculer la constante diélectrique du papier imprégné :

où - constante diélectrique de la cellulose ( ;

Constante diélectrique d'imprégnation ;

Facteur de pressage diélectrique (peut être pris égal à 1);

Grammage papier sec, ;

Densité des fibres ( ).

Accepter la force électrique du tableau 2.4, dans ce cas l'épaisseur diélectrique sera égale à : Nous prenons un diélectrique à partir de trois couches de papier de 10 microns chacune.

On accepte un bobinage avec une feuille cachée (Fig. 3.1), on trouve d'après le tableau 2.5 la valeur du bord est de 2 mm. Nous prenons des feuilles d'aluminium d'une largeur de b = 40 mm et d'une épaisseur de 5 microns comme plaques. Puis la largeur du papier, en tenant compte des bords ... On choisit le diamètre du mandrin d'enroulement .

où ;

Capacité nominale, F ;

Diamètre auquel commence le bobinage des spires actives, cm;

Épaisseur de la couverture, microns;

Largeur active des plaques, cm;

Le nombre de tours de la section se trouve par la formule :

Figure 3.1 Dimensions d'une section de condenseur

Nous utilisons un boîtier en acier pour accueillir neuf sections de condenseur. En supposant que l'épaisseur des parois du boîtier est de 0,3 mm et que l'épaisseur de l'isolant des sections est de 0,3 mm, on obtient la largeur requise du boîtier. , arrondissons la valeur à cm Choisissons une hauteur de boîtier standard de 54 mm, soit 10 mm de plus que la hauteur de la section du condenseur pour placer les plaques et l'isolant sous le couvercle. Le couvercle est fixé au corps par soudure, pour isoler les cosses, on utilise un sertissage plastique (Fig. 3.2).

Figure 3.2 Boîtier du condenseur

Pour calculer les courants de fuite, il faut trouver l'aire des plaques et la résistivité du diélectrique. Prenons comme résistivité du papier imprégné la valeur moyenne entre la résistivité du papier sec et sovol ... Pour trouver la résistance d'un diélectrique dans une section, nous utilisons la formule :

où ;

Capacité nominale, F ;

Épaisseur diélectrique, microns;

Résistivité du papier imprégné .

On retrouve la résistance pour toutes les sections, puisqu'elles sont toutes identiques et connectées en parallèle, la résistance sera 9 fois moindre et égale

Ohm. Trouver le courant de fuite :

Calculons le poids du condensateur. Poids de la couverture :

Grammage du papier :

Le volume libre du corps du condenseur rempli du composé d'imprégnation est approximativement égal à , densité d'imprégnation , on obtient le poids approximatif de la masse d'imprégnation ... Poids du corps et du couvercle (acier, densité ) est égal à:

.

En prenant le poids approximatif d'une borne isolée 10 g, on obtient le poids des bornes 20 g. Ensuite, le poids total approximatif du condensateur sera .

Le volume du condenseur est .

La comparaison du condensateur calculé avec des analogues réels est présentée dans le tableau 3.1.

Tableau 3.1

Comparaison des caractéristiques des condensateurs

Paramètre Condensateur calculé KBG-MNKBG-MNE Capacité, μF 222 Tension nominale, V 500 400 600 Volume, 86.478.3145.3 Poids, g 132250360

Conclusion

Le condensateur papier a été calculé et ses dimensions suivantes ont été obtenues : la largeur de la base carrée est de 40 mm, la hauteur est de 54 mm. Poids du condenseur 132,2 g, volume ... Le papier pour condensateur KON-3 a été utilisé comme diélectrique ; le matériau des plaques était une feuille d'aluminium. Capacité du condensateur 2 F, tension de fonctionnement 500 V, les courants de fuite ne dépassent pas ... Ce condensateur a de vrais analogues du type KBG-MN.

Les condensateurs en papier sont principalement utilisés dans les circuits où des pertes plus élevées et une mauvaise stabilité ne sont pas critiques.

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.GOST 618-73 * Feuille d'aluminium à des fins techniques. Conditions techniques

Le condensateur de démarrage Cn doit être 1,5 à 2 fois plus grand que le Cp de travail. La tension de fonctionnement des condensateurs doit être 1,5 fois la tension du secteur, et le condensateur doit être en papier, par exemple, tel que MBGO, MBGP, etc.

Diélectriques passifs

Lorsque le papier est imprégné, la constante diélectrique et la rigidité diélectrique augmentent, les dimensions, le poids et le coût du condensateur diminuent. Les huiles pour câbles sont utilisées pour imprégner l'isolation en papier des câbles d'alimentation.

Les condensateurs sont des composants électroniques utilisés pour stocker la charge électrique. Les condensateurs peuvent avoir forme différente mais se ressemblent toujours à l'intérieur.

Un condensateur se compose généralement de deux plaques électriquement conductrices (électrodes) isolées l'une de l'autre par un diélectrique.
La quantité (capacité) de la charge accumulée est déterminée par la surface des électrodes et la distance entre elles. Grand carré et une distance plus courte offre une capacité plus élevée.

Pour calculer la capacité, nous utilisons le rapport suivant :

C = e x A / d

• C = capacité en farads
• A = surface en m2
• d = distance entre les électrodes
• e = constante diélectrique du diélectrique

L'unité de mesure de la capacité est le farad. Un farad est une telle capacité à laquelle une charge de 1 coulomb crée une tension entre les plaques de 1 volt.

Désignation du condensateur dans les schémas :

Afin de mieux comprendre la relation entre les paramètres des condensateurs, considérons le circuit équivalent simplifié suivant :

• Rs - résistance série conducteurs et électrodes, électrolyte, ainsi que les pertes diélectriques.
• Ls - inductance de plomb et électrode.
• C - capacité.
• Rр est la résistance d'isolement dans le diélectrique.

Types de condensateurs

Condensateurs fixes

Condensateurs papier(KLMP, KSMP) sont pour la plupart remplacés par des plastiques. Malgré la constante diélectrique élevée des condensateurs en papier, ils sont plus gros et plus chers que les condensateurs en plastique.

Avantages des condensateurs papier - résistance à tension de choc, une faible teneur en carbone (environ 3%, pour comparaison avec le plastique 40 ... 70%) conduit à une bonne auto-cicatrisation et à un faible risque d'incendie. Actuellement, les condensateurs en papier sont utilisés exclusivement pour la suppression du bruit.

Condensateurs polystyrène et polyester Les condensateurs (KSF, MKSE, MKSF, MKSP) sont constitués d'un film polyester métallisé.

Condensateurs au mica(CSO) multicouche, construit de la même manière que les condensateurs céramiques, l'électrode peut être en argent. Le mica est un minéral que l'on trouve dans les mines de l'Inde, où sa qualité est particulièrement élevée.

Ce matériau est très dur et durable, diffère en ce qu'il est divisé en plaques minces pouvant être équipées d'électrodes.
Les propriétés électriques telles que la résistance d'isolement, la perte et la stabilité sont tout à fait comparables aux meilleurs diélectriques et céramiques artificiels.

Les condensateurs au mica, cependant, sont relativement volumineux et coûteux, de sorte qu'ils doivent être largement remplacés par des condensateurs au polypropylène. Les condensateurs au mica sont souvent utilisés dans les circuits haute fréquence qui nécessitent non seulement de faibles pertes, mais également une stabilité à haute fréquence et à la température. Ils sont fabriqués dans des capacités de 1 pF à 0,1 F.

Condensateurs céramiques (KCP, KFP, KCHR, KFR) sont constitués d'une ou plusieurs plaques en céramique avec projection de métal (électrodes). Un condensateur céramique avec une couche diélectrique est appelé un condensateur « monocouche ». Lorsqu'un condensateur a plusieurs couches diélectriques, il est appelé condensateur multicouche. Les condensateurs céramiques sont disponibles dans des capacités allant de 0,5 pF à plusieurs centaines de microfarads. Les condensateurs supérieurs à 10 F sont rares en raison de leur prix élevé.

Condensateurs électrolytiques(KEN, KEO, SME, T, UL, KERMS) ont des électrodes en aluminium ou en tantale. La surface de l'anode (pôle positif) est recouverte d'une très fine couche d'oxyde, qui agit comme un diélectrique. Afin de réduire la distance entre la couche d'oxyde et la cathode (pôle négatif), un électrolyte à faible résistance est utilisé.

Condensateurs électrolytiques humides en aluminium... Ils contiennent un électrolyte composé d'acide borique, d'éthylène glycol, de sel et de solvant. Les électrodes sont gravées dans un bain d'acide pour créer une surface poreuse. Ainsi, la surface grandit jusqu'à 300 fois.

Condensateurs au tantale... Ils ont de l'oxyde de tantale comme diélectrique avec d'excellentes propriétés électriques. L'anode du condensateur est fabriquée par frittage de poudre de tantale. Environ 50% du volume est constitué de pores, ce qui entraîne surface intérieure 100 fois plus que l'externe.

Après avoir enduit la couche d'oxyde de tantale formée dans le bain acide, le condenseur est plongé dans une solution de dioxyde de manganèse qui remplit tous les pores. Le contact avec la cathode, constituée d'une peinture à l'argent électriquement conductrice, est obtenu par revêtement d'une couche de carbone sous forme de graphite.

Condensateurs variables

Ces condensateurs ont une capacité variable avec des condensateurs à air diélectrique (AM, FM) ou à recirculation céramique.
Le condenseur à air est constitué de deux ensembles parallèles de plaques (rotor et stator), qui changent de position en raison de laquelle la capacité d'un tel condensateur change également.

Paramètres du condensateur

• Capacité nominale- valeur de capacité. La capacité réelle est en pratique égale à la capacité nominale, compte tenu des tolérances liées aux variations de la constante diélectrique du diélectrique dues aux variations de température ambiante. Les valeurs de tolérance dépendent du type de diélectrique.
• Tension nominale- la tension maximale admissible qui peut être sur le condensateur. Cette tension est généralement la somme courant continu et la valeur de crête de la tension alternative.
• Résistance d'isolement du condensateur- ce résistance électrique condensateur au courant continu d'une certaine tension. Il caractérise la qualité du diélectrique et la qualité de sa fabrication.

Un condensateur est un appareil capable de stocker des charges électriques. Le condensateur le plus simple est constitué de deux plaques métalliques (électrodes) séparées par une sorte de diélectrique. Le condensateur 2 peut être chargé si vous connectez ses électrodes à la source 1 d'énergie électrique en courant continu (Fig. 181, a).

Lorsqu'un condensateur est chargé, les électrons libres de l'une de ses électrodes se précipitent vers le pôle positif de la source, à la suite de quoi cette électrode se charge positivement. Les électrons du pôle négatif de la source se précipitent vers la deuxième électrode et créent un excès d'électrons dessus, de sorte qu'elle se charge négativement. En raison du flux du courant de charge i3, des charges égales mais opposées se forment sur les deux électrodes du condensateur, et entre elles il y a champ électrique, ce qui crée une certaine différence de potentiel entre les électrodes du condensateur. Lorsque cette différence de potentiel devient égale à la tension de la source de courant, le mouvement des électrons dans le circuit du condensateur, c'est-à-dire le passage du courant i3 à travers celui-ci s'arrête. Ce moment correspond à la fin du processus de charge du condensateur.

Lorsqu'il est déconnecté de la source (Fig. 181, b), le condensateur est capable de longue duréeéconomiser les charges électriques accumulées. Un condensateur chargé est une source d'énergie électrique qui a une certaine force électromotrice. etc. avec. UE. Si vous connectez les électrodes d'un condensateur chargé avec n'importe quel conducteur (Fig. 181, c), le condensateur commencera à se décharger. Dans ce cas, le courant de décharge du condensateur iр traversera le circuit. La différence de potentiel entre les électrodes commencera également à diminuer, c'est-à-dire que le condensateur donnera l'énergie électrique accumulée au circuit externe. Au moment où le nombre d'électrons libres sur chaque électrode du condensateur devient le même, le champ électrique entre les électrodes va disparaître et le courant va devenir nul. Cela signifie qu'une décharge complète du condensateur s'est produite, c'est-à-dire qu'il a abandonné l'énergie électrique accumulée.

Capacité du condensateur. La propriété d'un condensateur d'accumuler et de retenir des charges électriques est caractérisée par sa capacité. Plus la capacité du condensateur est grande, plus la charge accumulée par celui-ci est grande, tout comme avec une augmentation de la capacité d'un récipient ou d'une bouteille de gaz, le volume de liquide ou de gaz qu'il contient augmente.

La capacité C d'un condensateur est définie comme le rapport de la charge q accumulée dans le condensateur à la différence de potentiel entre ses électrodes (tension appliquée) U :

C = q / U (69)

La capacité d'un condensateur se mesure en farads (F). Un condensateur de 1 F a un condensateur, dans lequel, lorsqu'une charge est transmise

en 1 C, la différence de potentiel augmente de 1 V. En pratique, on utilise principalement des unités plus petites : microfarad (1 F = 10 -6 F), picofarad (1 pF = 10 -12 F).

La capacité d'un condensateur dépend de la forme et de la taille de ses électrodes, de leur disposition mutuelle et les propriétés du diélectrique séparant les électrodes. Il existe des condensateurs plats dont les électrodes sont des plaques parallèles plates (Fig. 182, a) et cylindriques (Fig. 182, b).

Les propriétés d'un condensateur sont possédées non seulement par des dispositifs spécialement fabriqués en usine, mais également par deux conducteurs quelconques séparés par un diélectrique. Leur capacité a un impact important sur le fonctionnement des installations électriques à courant alternatif. Par exemple, les condensateurs d'une certaine capacité sont deux fils électriques, fil et terre (Fig. 183, a), conducteurs d'un câble électrique, conducteurs et gaine métallique du câble (Fig. 183.6).

Le dispositif des condensateurs et leur application en technologie. Selon le diélectrique utilisé, les condensateurs sont au papier, au mica, à l'air (Fig. 184). En utilisant du mica, du papier, de la céramique et d'autres matériaux à constante diélectrique élevée comme diélectrique à la place de l'air, il est possible d'augmenter sa capacité plusieurs fois avec les mêmes dimensions d'un condensateur. Afin d'augmenter la surface des électrodes du condensateur, il est généralement réalisé en multicouche.

Les condensateurs de puissance sont généralement utilisés dans les installations électriques à courant alternatif. Dans ceux-ci, de longues bandes de feuilles d'aluminium, de plomb ou de cuivre servent d'électrodes, séparées par plusieurs couches de papier spécial (condensateur) imbibé d'huiles de pétrole ou de liquides d'imprégnation synthétique. Les bandes d'aluminium 2 et le papier 1 sont enroulés en rouleaux (Fig. 185), séchés, imprégnés de paraffine et placés sous forme d'un ou plusieurs tronçons dans un étui en métal ou en carton. La tension de fonctionnement requise du condensateur est fournie par des connexions série, parallèle ou série-parallèle de sections individuelles.

Tout condensateur est caractérisé non seulement par la valeur de capacité, mais également par la valeur de tension que peut supporter son diélectrique. A des tensions trop élevées, les électrons du diélectrique se détachent des atomes, le diélectrique commence à conduire le courant et les électrodes métalliques du condensateur sont court-circuitées (le condensateur se brise). La tension à laquelle cela se produit est appelée tension de claquage. La tension à laquelle le condensateur peut fonctionner de manière fiable pendant une durée indéfinie est appelée tension de fonctionnement. Il est plusieurs fois moins pénétrant.

Les condensateurs sont largement utilisés dans les systèmes d'alimentation entreprises industrielles et électrifié les chemins de fer améliorer l'utilisation de l'énergie électrique en courant alternatif. Un. p. de. et locomotives diesel, les condensateurs sont utilisés pour lisser le courant pulsé reçu des redresseurs et des interrupteurs à impulsions, pour lutter contre les étincelles des contacts des appareils électriques et les interférences radio, dans les systèmes de contrôle des convertisseurs à semi-conducteurs, ainsi que pour créer

symétrique tension triphasée nécessaires pour alimenter les moteurs électriques des machines auxiliaires. En ingénierie radio, les condensateurs sont utilisés pour créer des oscillations électromagnétiques à haute fréquence, pour séparer les circuits électriques DC et AC, etc.

Dans les circuits à courant continu, des condensateurs électrolytiques sont souvent installés. Ils sont constitués de deux fines bandes d'aluminium 3 et 5 enroulées en un rouleau (Fig. 185, b), entre lesquelles est posé du papier 4, imprégné d'un électrolyte spécial (solution d'acide borique avec de l'ammoniac dans de la glycérine). Le ruban d'aluminium 3 est recouvert d'un film mince d'alumine ; ce film forme un diélectrique à constante diélectrique élevée. Les électrodes du condensateur sont du ruban 3, recouvert d'un film d'oxyde, et d'un électrolyte ; le deuxième ruban 5 est uniquement destiné à créer un contact électrique avec l'électrolyte. Le condensateur est logé dans un boîtier cylindrique en aluminium.

Lorsqu'un condensateur électrolytique est connecté à un circuit continu, il est nécessaire de respecter strictement la polarité de ses pôles ; l'électrode recouverte d'un film d'oxyde doit être reliée au pôle positif de la source de courant. S'il est mal allumé, le diélectrique se brise. Pour cette raison, les condensateurs électrolytiques ne peuvent pas être connectés à des circuits à courant alternatif. Ils ne peuvent pas non plus être utilisés dans des dispositifs fonctionnant à des tensions élevées, car le film d'oxyde a une rigidité diélectrique relativement faible.

Les condensateurs variables sont également utilisés dans les dispositifs d'ingénierie radio (Fig. 186). Un tel condensateur est constitué de deux groupes de plaques : fixe 2 et mobile 3, séparées par des entrefers. Les plaques mobiles peuvent se déplacer par rapport aux plaques fixes ; lorsque l'axe 1 du condensateur est tourné, la zone de chevauchement mutuel des plaques change et, par conséquent, la capacité du condensateur.

Méthodes de connexion des condensateurs... Les condensateurs peuvent être connectés en série et en parallèle. Avec cohérent

connecter plusieurs (par exemple, trois) condensateurs (Fig. 187, a) capacité équivalente

1 / C éq = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3

capacité équivalente

X C éq = X C 1 + X C 2 + X C 3

capacité résultante

C éq = C 1 + C 2 + C 3

À connexion parallèle condensateurs (Fig. 187, b) leur capacité résultante

1 /X C éq = 1 /X C 1 + 1 /XC 2 + 1 /X C 3

Allumer et éteindre des circuits CC avec un condensateur. Une fois connecté chaînes R-Cà une source de courant continu et lorsque le condensateur est déchargé vers une résistance, un processus transitoire se produit également avec un changement apériodique du courant i et de la tension u c. Lorsqu'il est connecté à une source de courant continu du circuit Interrupteur R-C B1 (Fig. 188, a) le condensateur est chargé. Au moment initial, le courant de charge I start = U / R. Mais à mesure que les charges s'accumulent sur les électrodes du condensateur, sa tension et c augmenteront et le courant diminuera (Fig. 188, b). Si la résistance R est petite, alors au moment initial de la connexion du condensateur, une forte surtension se produit, dépassant de manière significative le courant nominal de ce circuit. Lorsque le condensateur se décharge sur la résistance R (l'interrupteur B1 s'ouvre sur la figure 189, a), la tension aux bornes du condensateur u c et le courant i diminuent progressivement jusqu'à zéro (figure 189, b).

Le taux de variation du courant i et de la tension isc pendant le processus transitoire est séparé par une constante de temps

Plus il y a de R et C, plus le condensateur se charge lentement.

Les processus de charge et de décharge des condensateurs sont largement utilisés dans l'électronique et l'automatisation. Avec leur aide, des oscillations périodiques non sinusoïdales sont obtenues, appelées relaxation, et, en particulier, la tension en dents de scie nécessaire au fonctionnement des systèmes de commande à thyristors, oscilloscopes et autres appareils. Pour obtenir une tension en dents de scie (Fig. 190), un condensateur est périodiquement connecté à une source d'alimentation, puis à une résistance de décharge. Les périodes T 1 et T 2 , correspondant à la charge et à la décharge du condensateur, sont déterminées par les constantes de temps des circuits de charge et de décharge T 3 , c'est-à-dire par les résistances des résistances comprises dans ces circuits.