Конденсатори (Від лат. Condenso – ущільнюю, згущую) – це радіоелементи з зосередженої електричної ємністю, утвореною двома або більшою кількістю електродів (обкладок), розділених діелектриком (спеціальною тонкою папером, слюдою, керамікою і т. д.). Ємність конденсатора залежить від розмірів (площі) обкладок, відстані між ними і властивостей діелектрика.

Важливою властивістю конденсатора є те, що для змінного струму він представляє _ собою опір, величина якого зменшується з ростом частоти.

Як і резистори, конденсатори поділяють на конденсатори постійної ємності, конденсатори змінної ємності (КПЕ), підлаштування і саморегульовані. Найбільш поширені конденсатори постійної ємності. Їх застосовують у коливальних контурах, різних фільтрах, а також для розділення ланцюгів постійного і змінного струмів і як блокувальних елементів.

Конденсатори постійної ємності. Умовне графічне позначення конденсатора постійної ємності-дві паралельні липни – символізує його основні частини: дві обкладки і діелектрик між ними (рис. 54). Близько позначення конденсатора на схемі звичайно вказують його номінальну ємність, а іноді і номінальна напруга. Основна одиниця виміру ємності – фарад (Ф) – ємність такого відокремленого провідника, потенціал якого зростає на один вольт при збільшенні заряду на один кулон. Це дуже велика величина, яка на практиці не застосовується. У радіотехніці використовують конденсатори ємністю від часток пікофарад (пФ) до десятків тисяч мікрофарад (мкФ). Нагадаємо, що 1 мкФ дорівнює одній мільйонній частці Фарада, а 1 пФ – однієї мільйонної частки мікрофарад або однієї трильйон-ної частки Фарада.

Згідно ГОСТ 2.702-75 номінальну ємність від 0 до 9 999 пФ вказують на схемах в пікофарад без позначення одиниці виміру, від 10 000 пФ до 9 999 мкФ – в мікрофарад з позначенням одиниці виміру буквами мк (рис. 55).

Номінальну ємність і допускається відхилення від неї, а в деяких випадках і номінальну напругу вказують на корпусах конденсаторів.

 

230620111200001255 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 54

 

230620111200001256 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 55

Залежно від їх розмірів номінальну місткість та допустиме відхилення вказують у повній або скороченій (кодованої) формі. Повне позначення ємності складається з відповідного числа і одиниці вимірювання, причому, як і на схемах, ємність від 0 до 9 999 пФ вказують в пікофарад (22 пФ, 3 300 пФ і т. д.), а від 0,01 до 9 999 мкФ-в мікрофарад (0,047 мкФ, 10 мкФ і т. д.). У скороченій маркуванні одиниці виміру ємності позначають буквами П (пікофарад), М (мікрофарад) і Н (нанофарадах, 1 нано-фарад = 1000 пФ = 0,001 мкФ). При цьому ємність від 0 до 100 пФ позначають у пікофарад, розміщуючи букву П або після числа (якщо воно ціле), або на місці коми (4,7 пФ – 4П7; 8,2 пФ-8П2, 22 пФ – 22П; 91 пФ – 91П і т. д.). Ємність від 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) позначають у на нофарадах, а від 0,1 мкФ і вище – в мікрофарад. У цьому випадку, якщо ємність виражена в частках нанофарадах або мікрофарад, відповідну одиницю виміру поміщають на місці нуля і коми (180 пФ = 0,18 нФ-Н18; 470 пФ = 0,47 нФ -Н47; 0,33 мкФ-МЗЗ; 0,5 мкФ-МБО і т. д.), а якщо число складається з цілої частини й дробу – на місці коми (1500 пФ = 1,5 нФ – 1Н5; 6,8 мкФ – 6М8 і т. д.). Ємності конденсаторів, виражені цілим числом відповідних одиниць виміру, вказують звичайним способом (0,01 мкФ-ЮН, 20 мкФ – 20М, 100 мкФ – 100М і т. д.). Для вказівки допустимого відхилення ємності від номінального значення використовують ті ж кодовані позначення, що і для резисторів.

Залежно від того, в якій ланцюга використовують конденсатори, до них пред'являють і різні вимоги. Так, конденсатор, що працює в коливальному контурі, повинен мати малі втрати на робочій частоті, високу стабільність ємності в часі і при зміні температури, вологості, тиску і т. д.

Втрати в конденсаторах, що визначаються в основному втратами в діелектрику, зростають при підвищенні температури, вологості і частоти. Найменшими втратами мають конденсатори з діелектриком з високочастотної кераміки, зі слюдяними і плівковими діелектриками, найбільшими – конденсатори з паперовим діелектриком і з сегнетокераміки. Цю обставину необхідно враховувати при заміні конденсаторів в радіоапаратурі. Зміна ємності конденсатора під впливом навколишнього середовища (в основному, її температури) відбувається через зміну розмірів обкладок, зазорів між ними і властивостей діелектрика. Залежно від конструкції та застосованого діелектрика конденсатори характеризуються різним температурним коефіцієнтом ємності (ТКЕ), який показує відносну зміну ємності при зміні температури на один градус; ТКЕ може бути позитивним і негативним. За значенням і знаку цього параметра конденсатори поділяються на групи, яким присвоєні відповідні літерні позначення та колір забарвлення корпусу.

Для збереження настройки коливальних контурів при роботі в широкому 'інтервалі температур часто використовують послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів, у яких ТКЕ мають різні знаки. Завдяки цьому при зміні температури частота настройки такого термокомпенсірованного контуру залишається практично незмінною.

Як і будь-які провідники, конденсатори володіють деякою індуктивністю. Вона тим більше, чим довше і тонше висновки конденсатора, чим більше розміри його обкладок і внутрішніх з'єднувальних провідників. Наи

більшою індуктивністю володіють паперові конденсатори, у яких обкладки виконані у вигляді довгих стрічок із фольги, згорнутих разом з діелектриком в рулон круглої або іншої форми. Якщо не прийнято спеціальних заходів, такі конденсатори погано працюють на частотах вище декількох мегагерц. Тому на практиці для забезпечення роботи блокувального конденсатора в широкому діапазоні частот паралельно паперовому підключають керамічний або слюдяної конденсатор невеликої ємності.

Однак існують паперові конденсатори і з малою власною індуктивністю. У них смуги фольги з'єднані з висновками не в одному, а в багатьох місцях. Досягається це або смужками фольги, що вкладаються в рулон при намотуванні, або зсувом смуг (обкладок) до протилежних кінцях рулону і пропайкой їх (рис. 54).

Для захисту від перешкод, які можуть проникнути в прилад через ланцюги живлення і навпаки, а також для різних блокувань використовують так звані прохідні конденсатори. Такий конденсатор має три висновки, два з. яких є суцільним токонесущій стрижень, що проходить через корпус конденсатора. До цього стрижня приєднана одна з обкладок конденсатора. Третім висновком є ??металевий корпус, до якого з'єднати другий обкладка. Корпус прохідного конденсатора закріплюють безпосередньо на шасі або екрані, а токоподводящіе провід (ланцюг живлення) припаюють до його середньому висновку. Завдяки такої конструкції струми високої частоти замикаються на шасі або екран пристрою, в той час як постійні струми проходять безперешкодно. На; високих частотах застосовують керамічні прохідні конденсатори, в яких роль однієї з обкладок грає сам центральний провідник, а інший – шар металізації, нанесений на керамічну трубку. Ці особливості конструкції відображає і умовне графічне позначення прохідного конденсатора (рис. 56). Зовнішню обкладку позначають або у вигляді короткої дуги (а), або у вигляді одного (б) або двох (в) відрізків прямих ліній з висновками від середини. Останнє позначення використовують при зображенні прохідного конденсатора в стінці екрану.

З тією ж метою, що і прохідні, застосовують опорні конденсатори, що представляють собою свого роду монтажні стійки, що встановлюються на металевому шасі. Обкладку, з'єднується з ним, виділяють в позначенні такого конденсатора трьома похилими лініями, що символізують «заземлення» (рис. 56, г).

 

230620111200001257 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 56

Для роботи в діапазоні звукових частот, а також для фільтрації випрямлених напруг харчування необхідні конденсатори, ємність яких вимірюється десятками, сотнями і навіть тисячами мікрофарад. Таку ємність при досить малих розмірах мають оксидні конденсатори (стара назва – електролітичні). У них роль однієї обкладки (анода) грає алюмінієвий або танталовий електрод, роль діелектрика – тонкий оксидний шар, нанесений на нього, а роль другого сбкладкі (катода) – спеціальний електроліт, висновком якого часто служить металевий корпус конденсатора. На відміну від інших, упіх більшість типів оксидних конденсаторів полярні, тобто вимагають для нормальної роботи поляризующего напруги. Це означає, що включати їх можна тільки в ланцюзі постійного або пульсуючого напруги і тільки в тій полярності (Катод – до мінуса, анод – до плюса), яка вказана на корпусі. Невиконання цієї умови призводить до виходу конденсатора з ладу, що іноді супроводжується вибухом.

Полярність включення оксидного конденсатора показують на схемах знаком «+», зображуваним у тій обкладки, яка символізує анод (мал. 57, а). Це Загальне позначення поляризованого конденсатора. Поряд з них спеціально для оксидних конденсаторів ГОСТ 2.728-74 встановив символ, в якому Позитивна обкладка зображується вузьким прямокутником (рис. 57,6), причому знак? + »в цьому випадку можна не вказувати.

У схемах радіоелектронних приладів іноді можна зустріти позначення оксидного конденсатора у вигляді двох вузьких прямокутників (рис. 57, в). Це символ неполярного оксидного конденсатора, який може працювати в ланцюгах змінного струму (тобто без поляризующего напруги).

Оксидні конденсатори дуже чутливі до перенапряжениям, тому на схемах часто вказують не тільки їх номінальну ємність, а й номінальну напругу.

З метою зменшення розмірів в один корпус іноді укладають два конденсатори, але висновків роблять тільки три (один – загальний). Умовне позначення здвоєного конденсатора наочно передає цю ідею (рис. 57, г).

   Конденсатори змінної ємності (КПЕ). Конденсатор змінної ємності складається з двох груп металевих пластин, одна з яких може плавно переміщатися по відношенню до іншої. При цьому русі пластини рухомої частини (ротора) зазвичай вводяться в зазори між пластинами нерухомої частини (статора), в результаті чого площа перекриття одних пластин іншими, а отже, і ємність змінюються. Діелектриком в КПЕ найчастіше служить повітря. У малогабаритній апаратурі, наприклад в транзисторних кишенькових приймачах, широке застосування знайшли КПЕ з твердим діелектриком, в якості якого використовують плівки з зносостійких високочастотних діелектриків (Фторопласта, поліетилену і т. п.). Параметри КПЕ з твердим діелектриком дещо гірше, але зате вони значно

 

230620111200001258 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 57

 

дешевше у виробництві та розміри їх набагато менше, ніж КПБ з повітряним діелектриком.

З умовним позначенням КПЕ ми вже зустрічалися (див. рис. 2 і 29) – це символ конденсатора постійної ємності, перекреслений знаком регулювання. Проте з цього позначення не видно, яка з обкладок символізує ротор, а яка – статор. Щоб показати це на схемі, ротор зображують у вигляді дуги (рис. 58).

Основними параметрами КПЕ, що дозволяють оцінити його можливості при роботі в коливальному контурі, є мінімальна та максимальна ємність, які, як правило, вказують на схемі поряд з символом КПЕ.

У більшості радіоприймачів і радіопередавачів для одночасної настройки кількох коливальних контурів застосовують блоки КПЕ, що складаються з двох, трьох і більше секцій. Ротори в таких блоках закріплені на одному загальному валу, обертаючи який можна одночасно змінювати ємність всіх секцйй. Крайні пластини роторів часто роблять розрізними (по радіусу). Це дозволяє ще на заводі відрегулювати блок так, щоб ємності всіх секцій були однаковими в будь-якому положенні ротора.

Конденсатори, що входять в блок КПЕ, на схемах зображують кожен окремо. Щоб показати, що вони об'єднані в блок, тобто управляються однією загальною ручкою, стрілки, що позначають регулювання, з'єднують штриховою лінією механічного зв'язку, як показано на рис. 59. При зображенні КПЕ блоку в різних, далеко віддалених одна від одної частини схеми механічний зв'язок не показують, обмежуючись тЬлько відповідної нумерацією секцій в позиційному позначенні (рис. 59, секції З 1.1, 1.2 З і С 1.3).

У вимірювальній апаратурі, наприклад в плечах ємнісних мостів, знаходять застосування так звані диференційні (від лат. Differentia – відмінність) конденсатори. У них дві групи статорних і одна – роторних пластин, розташовані так, що коли роторні пластини виходять із зазорів між пластинами однієї групи статора, вони в той же час входять між пластинами інший. При цьому ємність між пластинами перших статора і пластинами ротора зменшується, а між пластинами ротора і другого статора збільшується. Сумарна ж ємність між ротором і обома статорами залишається незмінною. Такі "конденсатори зображують на схемах, як показано на рис 60.

 

230620111200001259 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 58

 

230620111200001260 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 59

 

 

230620111200001261 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 60

 

230620111200001262 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 61

   Конденсатори підлаштування. Для установки початкової ємності коливального контуру, що визначає максимальну частоту його налаштування, застосовують Конденсатори підлаштування, ємність яких можна змінювати від одиниць пікофарад до декількох десятків пікофарад (іноді і більше). Основна вимога до них – плавність зміни ємності і надійність фіксації ротора в установленому при налаштуванні положенні. Осі підлаштування конденсаторів (зазвичай короткі) мають шліц, тому регулювання їх ємності можливе тільки із застосуванням інструмента (викрутки). У радіомовної апаратури найбільш широко застосовують конденсатори з твердим діелектриком.

Конструкція керамічного підлаштування конденсатора (КПК) одного з найбільш поширених типів показана на рис. 61, а. Він складається з керамічної підстави (статора) і рухливо закріпленого на ньому керамічного диска (ротора). Обкладки конденсатора-тонкі шари срібла – нанесені методом вжигания на статор і зовнішню сторону ротора. Ємність змінюють обертанням ротора. У простій апаратурі застосовують іноді дротові Конденсатори підлаштування. Такий елемент складається з відрізка мідного дроту діаметром 1 … 2 і довжиною 15 … 20 мм, на який щільно, виток до витка, намотаний ізольований провід діаметром-0, 2 … 0,3 мм (рис. 61,6). Ємність змінюють відмотування дроти, а щоб обмотка не сповзла, її просочують яких-небудь ізоляційним складом (лаком, клеєм і т. п.).

   Конденсатори підлаштування позначають на схемах основним символом, перекресленим знаком підлаштування регулювання (рис. 61, в).

Саморегулівні конденсатори. Використовуючи в якості діелектрика спеціальну кераміку, діелектрична проникність якої сильно залежить від напруженості електричного поля, можна отримати конденсатор, ємність якого залежить від напруги на його обкладках. Такі конденсатори отримали назву варікондамі (від англійських слів vari (able) – змінний і cond (enser)-конденсатор). При зміні напруги від декількох вольт до номінального ємність варікондамі змінюється в 3-6 разів.

 

230620111200001263 min vs Що таке конденсатор

 

Рис. 62

  Варікондамі можна використовувати в різних пристроях автоматики, в генераторах хитається частоти, модулятори, для електричної налаштування коливальних контурів і т. д.

   Умовне позначення варікондамі – Символ конденсатора зі знаком нелінійного саморегулювання і латинською літерою U (рис. 62, о).

Аналогічно побудовано позначення термоконденсаторов, що застосовуються в електронних наручних годинниках. Фактор, що змінює ємність такого конденсатора-температуру середовища – позначають символом t ° (pіс. 62, б).

 

Література:
В.В. Фролов, Мова радіосхем, Москва, 1998