Конденсатор слюдяной: описание, устройство и характеристики

Слюдяные конденсаторы - это один из старейших известных типов конденсаторов с твердым диэлектриком. Они используют уникальные свойства минерала слюды, позволяющие накапливать электрическую энергию.

Конструкция слюдяных конденсаторов

По своей конструкции слюдяные конденсаторы состоят из чередующихся металлических пластин (меди или олова) и тонких (около 15 мкм) прокладок из слюды. Вся эта конструкция пропитывается уникальным специальным составом для защиты от внешних воздействий, а затем либо обжимается, либо запрессовывается в пластмассу.

Слюдяные конденсаторы могут иметь пластины из фольги или металлизированные пластины с напылением серебра непосредственно на поверхность слюды.

Области применения

Благодаря своим высоким электрическим и механическим характеристикам, слюдяные конденсаторы находят очень широкое применение в самых различных областях:

• Цепи постоянного тока
• Цепи переменного тока
• Импульсные и высокочастотные цепи

Конкретные типы слюдяных конденсаторов включают:

1. KCO - Конденсатор Слюдяной Опрессованный
2. KCOT - Конденсатор Слюдяной Опрессованный Теплостойкий
3. КСГ - Конденсатор Слюдяной Герметизированный
4. СГМ - Конденсатор Слюдяной Герметизированный Малогабаритный
5. ССГ - Конденсатор Слюдяной Герметизированный с Серебряными обкладками

Слюдяные конденсаторы обширно применяют как переходные, разделительные, блокировочные и в различных фильтрах.

Параметры и характеристики

Основные параметры слюдяных конденсаторов таковы:

• Емкость
• Максимальное рабочее напряжение
• Температурный коэффициент емкости

Рассмотрим их более подробно.

Емкость слюдяного конденсатора

Емкость любого плоского конденсатора рассчитывается по следующей формуле:

C = ε S/d

где:

• C - емкость конденсатора, Ф
• ε - диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика
• S - площадь обкладок, м²
• d - расстояние между обкладками (толщина диэлектрика), м

Максимальное рабочее напряжение

Максимальное рабочее напряжение определяет предельные значения напряжения, которые допустимо прикладывать к конденсатору в рабочем режиме. Этот параметр в целом зависит от свойств материала диэлектрика.

Для слюдяных конденсаторов максимальное рабочее напряжение составляет от единиц до десятков киловольт в зависимости от их типа и конструкции.

Температурный коэффициент емкости

Этот параметр показывает, как изменяется емкость конденсатора при изменении температуры. Для абсолютного большинства типов слюдяных конденсаторов температурный коэффициент емкости будет положителен.

Площадь пластины слюдяного конденсатора 36 см2 и расчет параметров

Рассмотрим здесь пример расчета для слюдяного конденсатора, у которого площадь пластины 36 см², а толщина слоя слюды составляет 0,1 мм или 10^-4 м.

1. Вычисляем емкость по формуле:

   C = ε S/d = 6·0.036/10^-4 = 2,16 нФ

2. Определим теперь и заряд такого конденсатора при напряжении 100 В:

   q = CU = 2,16·10^-9 · 100 = 0,216 мкКл

Применение слюдяных конденсаторов

К основным областям применения слюдяных конденсаторов относятся:

• Источники питания
• Измерительные приборы и устройства
• Радиотехнические устройтсва
• Аппаратура связи

Применение в источниках питания

Слюдяные конденсаторы очень часто используются в блоках питания самой различной аппаратуры для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, фильтрации и других целей.

Применение в измерительных приборах

Благодаря своим уникальным стабильным параметрам при изменении температуры, слюдяные конденсаторы применяются в составе различных измерительных мостов и другой высокоточной измерительной аппаратуры.В этих областях они совершенно незаменимы.

Применение в радиотехнических устройствах

Слюдяные конденсаторы используются для перестройки частоты генераторов, в резонансных контурах, высокочастотных фильтрах и других узлах радиоаппаратуры.

Определить параметры слюдяных конденсаторов

Для того, чтобы сделать выбор в пользу конкретного слюдяного конденсатора под конкретное применение, необходимо определить все изначально требуемые параметры - емкость, напряжение, допустимый ток утечки.

Выбор слюдяных конденсаторов

При выборе слюдяного конденсатора необходимо учитывать следующее:

• Требуемую емкость
• Максимальное рабочее напряжение
• Допустимые токи утечки
• Диапазон рабочих температур

Расчет требуемой емкости

Емкость слюдяного конденсатора как правило все выбирают исходя из требований к конкретному узлу электрической схемы с учетом всех возможных отклонений.

Выбор по максимальному напряжению

Максимальное допустимое напряжение должно быть выше рабочего напряжения цепи с запасом не менее 10-15%.

Допустимый ток утечки

Выбирая слюдяный конденсатор нужно учитывать допустимые значения токов утечки для данного применения.

Температурный диапазон эксплуатации

Необходимо выбирать конденсаторы с рабочим температурным диапазоном, соответствующим условиям эксплуатации на месте применения.

Особенности монтажа слюдяных конденсаторов

При монтаже слюдяных конденсаторов необходимо соблюдать определенные стогие правила для обеспечения надежности и долговечности аппаратуы:

Защита от перегрева

Слюдяные конденсаторы следует размещать на достаточном расстоянии от источников тепла или применять радиаторы для отвода избыточного тепла.

Защита от перенапряжений

Обязательно необходимо предусмотреть элементы защиты от возможных импульсных перенапряжений, превышающих максимально допустимое.

Крепление конденсаторов

Крепление обязательно должно быть надежным, исключающим любые механические нагрузки на выводы и корпус конденсатора.

Пайка выводов

Пайка выводов должна производиться быстро, с использованием теплоотводящих зажимов. Длительный нагрев недопустим.

Проверка слюдяных конденсаторов

Для определения пригодности слюдяных конденсаторов проводят следующие виды проверок:

Проверка емкости

Измеряют значение емкости конденсатора и сравнивают с паспортными данными или расчетным значением.

Проверка токов утечки

Измеряют токи утечки при максимальном рабочем напряжении и сравнивают с допустимым уровнем.

Испытание повышенным напряжением

Конденсатор в течение определенного времени подвергают воздействию напряжения повышенного уровня для проверки электрической прочности.

Проверка на нагревостойкость

Выдерживание конденсатора в течение длительного времени при повышенной температуре для контроля тепловых характеристик.

Типичные неисправности слюдяных конденсаторов

За время эксплуатации в слюдяных конденсаторах могут возникнуть следующие характерные неисправности:

Снижение емкости

Происходит вследствие старения диэлектрика, увлажнения, термических или электрических перегрузок.

Увеличение токов утечки

Вызвано повреждениями диэлектрика или нарушением герметичности корпуса конденсатора.

Обрыв внутренних соединений

Происходит из-за механических воздействий, деформации корпуса, усталостных процессов в материале выводов.

Пробой изоляции

Является следствием электрических или термических перегрузок конденсатора, превышающих допустимые значения.

Ремонт слюдяных конденсаторов

Возможность ремонта слюдяных конденсаторов зависит от типа неисправности и конструкции:

Замена вышедших из строя элементов

Для многих моделей возможна замена отдельных элементов - слюдяных пластин, выводов, герметизирующих уплотнений.

Устранение трещин и сколов

Небольшие повреждения корпуса конденсатора можно устранить с помощью клея или герметика.

Ремонт контактных соединений

Окислившиеся контактные поверхности зачищают и восстанавливают электрический контакт пайкой или сваркой.

Зачистка и восстановление пластин

Загрязненные электроды очищают и в необходимых случаях наносят новое покрытие металлизацией.

Замена слюдяных конденсаторов

При невозможности или нецелесообразности ремонта производят замену слюдяных конденсаторов:

Подбор конденсатора по параметрам

Выбирают новый конденсатор с аналогичными или близкими значениям емкости, напряжения, габаритами, допустимыми токами и температурой.

Пайка выводов конденсатора

При монтаже нового конденсатора особое внимание уделяют качеству паек, применению теплоотводов, исключению перегрева.

Проверка после замены

После установки нового конденсатора проводят измерение параметров и тестирование работы устройства.

Меры безопасности

При хранении, монтаже и эксплуатации слюдяных конденсаторов должны соблюдаться правила электробезопасности, пожарной безопасности.