-
Основные понятия
-
Основные характериситики конденсаторов
-
Маркировка конденсаторов
-
Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости
-
Высокочастотные конденсаторы постоянной емкости
-
Подстроечные и переменные конденсаторы
-
Ремонт, проверка и взаимозаменяемость конденсаторов
Конденсатор представляет собой радиоэлемент, состоящий из двух металлических пластин (обкладок), разделенных диэлектриком, способный накапливать электрические заряды на обкладках, если к ним приложена разность потенциалов. В качестве диэлектрика применяют бумагу, слюду, стеклоэмаль, керамику, воздух и др.
Конденсаторы применяют в схемах для разделения переменной и постоянной составляющих тока и сглаживания пульсаций напряжений выпрямителей. В сочетании с катушками индуктивности они образуют резонансные контуры, широко используемые в БРЭА.
В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на контурные, разделительные, блокировочные, фильтровые и подстроечные. По характеру изменения емкости и в зависимости от конструкции они делятся на три группы: постоянной емкости, полупеременные (подстроечные) и переменной емкости. Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от конструкции, параметров и назначения в свою очередь, подразделяются на две группы: низкочастотные (бумажные, металлобумажные и электролитические) и высокочастотные (слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, пленочные и металлопленочные).
Рисунок 1 Обозначение конденсаторов на схемах электрических принципиальных: а) постоянной емкости; б) подстроечный; в) переменный; г) электролитический.
Конденсаторы независимо от группы и вида характеризуются параметрами: номинальным значением и допустимым отклонением емкости, рабочим напряжением и электрической прочностью, температурным коэффициентом емкости, допустимой реактивной мощностью и тангенсом угла потерь.
Единицей электрической емкости является фарад (Ф). Емкость конденсаторов измеряется в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ): 1 мкФ=
Ф; 1 нФ=
Ф; 1 пФ=
Ф. )Конденсаторы постоянной емкости изготовляются с номинальными значениями емкости от 1 пФ до десятков тысяч микрофарад, и эти значения указываются на конденсаторах.
На подстроечных конденсаторах и конденсаторах переменной емкости могут быть указаны минимальная и максимальная емкости или только максимальная.
Допустимое отклонение емкости конденсатора показывает отклонение в процентах от номинального значения. Конденсаторы широкого применения выпускаются с допустимым отклонением ±5 %, ±10 и ±20 %, отдельные типы — с допустимым отклонением емкости от номинального значения ±2 % и менее. У некоторых электролитических конденсаторов допустимое отклонение составляет 50 % и более. Конденсаторы с небольшим допустимым отклонением емкости от номинального значения применяются в каскадах радиочастоты, где требуется повышенная точность настройки контуров, с большим допуском — в блокировочных и развязывающих цепях.
Электрическая прочность — это способность конденсатора выдерживать приложенное к нему напряжение без пробоя диэлектрика. Она характеризуется значениями рабочего и испытательного напряжений, которые определяются свойствами и толщиной диэлектрика. Для большинства типов конденсаторов указывается рабочее напряжение постоянного тока, которое может быть от единиц вольт до десятков киловольт. При включении конденсаторов в цепь переменного тока необходимо учитывать, что амплитудное напряжение не должно превышать номинальное.
Температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) называется относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С. В зависимости от вида конденсатора ТКЕ может быть положительным или отрицательным. Положительный ТКЕ соответствует увеличению емкости при нагревании, отрицательный — уменьшению. Значения ТКЕ выражаются в миллионных долях изменения емкости, отнесенных к 1 °С. Для большинства типов конденсаторов они находятся в пределах от
до 
1/град. В зависимости от значения ТКЕ конденсаторы постоянной емкости делят на группы. У слюдяных конденсаторов группа обозначается соответствующей буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветная отметка. Кроме того, для обозначения ТКЕ используются буквы, указывающие знак ТКЕ (М — минус, П — плюс, МП — близок к нулю), и цифры, указывающие значение ТКЕ в миллионных долях. Для конденсаторов других типов ТКЕ не регламентируется. Низкочастотные керамические конденсаторы маркируются буквой Н.Конденсаторы с малым положительным ТКЕ являются термостабильными и применяются в колебательных контурах с высокой стабильностью частоты. Керамические конденсаторы с отрицательным ТКЕ являются термокомпенсирующими и применяются для компенсации изменения емкости конденсаторов колебательных контуров.
Допустимая реактивная мощность конденсатора — это наибольшая колебательная мощность, которая может быть приложена к конденсатору без разрушения его изоляции. Реактивную мощность конденсаторов учитывают в случае применения их в радиочастотных цепях и колебательных системах.
Тангенсом угла потерь (tg
) называется отношение мощности потерь к реактивной мощности, запасаемой конденсатором при работе. Когда через конденсатор проходит переменный ток, то напряжение и ток оказываются сдвинутыми по фазе, но меньше, чем на 90° (фазовый угол 
). Угол, дополняющий фазовый до 90°, называется углом потерь ?. В идеальном конденсаторе, не имеющем диэлектрических потерь, = 0.На корпусах конденсаторов обычно указываются их основные характеристики: тип, номинальное значение емкости, допустимое отклонение емкости от номинального значения, номинальное рабочее напряжение.
|
Допустимое отклонение емкости и сопротивления от номинальных величин, % |
Кодированные обозначения |
|
± 0,1 |
Ж или латинской буквой В |
|
± 0,25 |
У или латинской буквой С |
|
±0,5 |
Д или латинской буквой D |
|
±1 |
Р или латинской буквой F |
|
±2 |
Л или латинской буквой G |
|
±5 |
И или латинской буквой J |
|
±10 |
C или латинской буквой К |
|
±20 |
В или латинской буквой M |
|
±30 |
Ф или латинской буквой N |
Что бы не возникла путаница при расшифровке маркировок, следует учитывать, что в большинстве БРЭА процент отклонения резисторов и конденсаторов составляет ±5, ±10, реже ±20. Редко встречается ±2 и очень редко все что ниже этого значения.
Так же следует иметь в виду что, буква С и латинская С ничем не отличаются внешне, хотя обозначают разные величины, поэтому следует обратить внимание какой буквой маркируется единица измерения емкости или сопротивления. Например: конденсатор с маркировкой n10С обозначает 100 пФ процент отклонения ± 0,25, а Н10С - 100 пФ ±10, т.к. в первом случае единица измерения емкости обозначена латинской буквой, то при кодировке процента отклонения так же используется латинская буква, во втором случае же случае, используются буквы русского алфавита. В кодировке резисторов обозначение К10С, на первый взгляд довольно сложно правильно определить процент отклонения, но если предположить что в маркировке используются буквы латинского алфавита, то процент отклонения будет равен ± 0,25. Как уже упоминалось выше, в радиоэлектронной аппаратуре бытового назначения крайне редко используются резисторы такого класса точности, поэтому, с большой долей вероятности, процент отклонения для этого резистора будет равен ±10.
Далее рассмотрим примеры маркировки конденсаторов:
Конденсаторы с номинальным значением до 100 пикофорад маркируются буквой П или латинской P, например:
- 1пФ - 1П0 или 1Р0
- 1,5 пФ - 1П5 или 1Р5
- 15 пФ - 15П или 15 Р
- 15,2 пФ - 15П2
Конденсаторы с номинальным значением от 100 пикофарад до 0,1микроофарад маркируются в нанофарадах буквой Н или латинской n, например:
- 100 пФ (0,1нФ) - Н10 или n10
- 150 пФ(0,15 нФ)- Н15
- 1000 пФ(1нФ) - 1Н0 или 1n0
- 1500 пФ(1,5 нФ)- 1Н5
- 0,01 мкФ (10 нФ) - 10Н или 10n
- 0,068 мкФ (68 пФ) - 68Н
Конденсаторы с номинальным значением от 0,1микрофарад и выше маркируются буквой М, например
0,1 мкФ - М10 (на некоторых видах конденсаторов такая емкость может обозначаться и в нанофарадах латинской буквой n, например 100 n=100 нФ=0,1 мкФ и т.д.)
- 0,15 мкФ - М15
- 0,22 мкФ - М22
- 1мкФ - 1М0
- 1,5 мкФ - 1М5
- 15 мкФ - 15М
- 150 мкФ - 150М
4. Низкочастотные конденсаторы постоянной емкости
Бумажные конденсаторы. В качестве обкладок у таких конденсаторов применяется лента из алюминиевой фольги толщиной менее 10 мкм а диэлектриком служит лента из конденсаторной бумаги толщиной 5—10 мкм. Число бумажных лент, как правило, берется не менее двух. Это объясняется тем, что в конденсаторной бумаге могут быть сквозные отверстия, что может явиться причиной короткого замыкания между обкладками конденсатора. Толщина бумажных лент и количество слоев зависят от рабочего напряжения конденсатора. Для увеличения электрической прочности бумажные ленты пропитываются воскообразными изолирующими веществами. Обкладки и бумажные ленты свертывают в рулон и заключают в корпус из картона, керамики или металла. Выводы обкладок изготовляют из тонкой медной луженой или посеребренной проволоки. Выводы присоединяются к фольговым обкладкам путем сварки.
Пленочные конденсаторы. По конструкции и технологии изготовления эти конденсаторы аналогичны бумажным и металлобумажным. В качестве диэлектрика в них применяется органическая пленка толщиной 5—20 мкм из полистирола, фторопласта или лавсана. Для обкладок используют алюминиевую фольгу. Обкладки с диэлектриком свертываются в рулон. Расплющенные концы выводов из тонкой проволоки закладываются между диэлектриком и обкладками.
Электролитические конденсаторы обладают большой удельной емкостью (десятки и сотни микрофарад) при сравнительно небольших габаритах. Однако для этого типа конденсаторов характерен ряд недостатков: нестабильность параметров; большой ток утечки, который при нагреве конденсатора может достигать значительной величины и вывести его из строя; сильная зависимость значения емкости от температуры; сравнительно небольшой срок службы. Они используются в цепях с пульсирующим током для отфильтровывания переменных напряжений.
Электролитические конденсаторы имеют рулонную конструкцию. Они состоят из двух лент фольги (оксидированной и неоксидированнои), между которыми помещена бумага или ткань, пропитанная электролитом (концентрированными растворами кислот или щелочей). Эти конденсаторы имеют полярность: положительным электродом является вывод из оксидированной фольги, а отрицательным — вывод из неоксидированнои фольги. При включении их в электри-.ческую цепь положительный полюс источника питания всегда должен подключаться к положительному выводу конденсатора. Выпускаются и неполярные типы электролитических конденсаторов. В БРЭА они используются редко.
В зависимости от характера изменения емкости с поворотом оси ротора на угол 1° различают следующие виды конденсаторов: прямоемкостный — с линейной зависимостью между углом поворота и емкостью; прямоволновый — с линейной зависимостью между углом поворота и резонансной длиной волны; прямочастотный — с линейной зависимостью между углом поворота ротора и резонансной частотой; логарифмический (средневолновый) — с постоянным по всей шкале изменением емкости, приходящейся на 1° угла поворота ротора.
7. Ремонт, проверка и взамозаменяемость конденсаторов
Для проверки на пробой диэлектрика необходимо отпаять хотя бы один из выводов проверяемого конденсатора. Если при подключении омметра к выводам неэлектролитического конденсатора емкостью менее 0,05 мкФ стрелка прибора отклонится, значит, произошел пробой диэлектрика. Если проверяемый конденсатор имеет емкость более 0,05 мкФ, то при подключении омметра стрелка прибора после небольшого толчка (зарядка конденсатора от батарей омметра) должна вновь вернуться в положение, помеченное на шкале прибора знаком «Бесконечность». В противном случае это указывает на то, что ухудшилась изоляция диэлектрика. Конденсаторы с указанным дефектом необходимо заменить исправными. Следует отметить, что проверка исправности неэлектролитических конденсаторов небольшой емкости при помощи омметра не всегда бывает достаточной, так как при внутреннем обрыве выводов стрелка прибора будет оставаться на месте.
У электролитических конденсаторов, кроме вышеперечисленных дефектов, происходит высыхание электролита и вследствие этого уменьшается емкость. Пробой или снижение сопротивления изоляции (утечка) вызывают сильный нагрев такого конденсатора. Проверку его на пробой или утечку производят омметром. При этом переключатель шкал омметра устанавливают в положение X 1000, соответствующее измерению наибольших значений сопротивлений. Прибор подключают к конденсатору параллельно с соблюдением полярности включения. Если конденсатор исправен, то стрелка прибора должна резко отклониться в сторону нулевого показания (зарядка), а затем возвратиться в положение, соответствующее большему сопротивлению. Если стрелка прибора перемещается до значения 50—100 кОм, это указывает на пониженное сопротивление изоляции. Отсутствие показаний прибора при зарядке-разрядке конденсатора свидетельствует о наличии обрыва. Проверку обрыва или уменьшения емкости можно также производить путем параллельного подключения в схему проверяемого конденсатора заведомо исправного конденсатора такой же емкости и с таким же рабочим напряжением. Если работоспособность радиоаппарата восстановится, то проверяемый конденсатор неисправен и его следует заменить.
В процессе ремонта БРЭА часто приходится заменять один тип конденсатора другим. В таких случаях следует руководствоваться условиями работы и назначением заменяемого конденсатора в том или ином каскаде. Так, например, можно заменить бумажный конденсатор в УЗЧ слюдяным такого же номинала. В развязывающих фильтрах, блокирующих цепях можно производить замену другими конденсаторами емкостью в 2—3 раза большей, если позволяют габариты. При замене конденсаторов в колебательных контурах обязательно нужно учитывать не только значения номинальной емкости и допустимого отклонения, но и ТКЕ.
При отсутствии конденсатора соответствующей емкости можно произвести замену двумя (или несколькими) последовательно или параллельно соединенными конденсаторами. При последовательном соединении общая емкость конденсаторов будет меньше емкости самого малого из них и может быть подсчитана по формуле:
Литература: С.С. Боровик, М.А. Бродский. «Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры». Минск; «Вышэйшая школа», 1989г.
