Курсовая работа (т): Бумажный конденсатор

После определения величины d необходимо выбрать конструкцию конденсаторной секции - основы конденсатора, что обычно определяется заданным или выбранным типом диэлектрика, а также номинальными параметрами конденсатора, указанными в расчетном задании. В соответствии с конструкцией выбирается расчетная формула, связывающая емкость с толщиной диэлектрика и основными размерами обкладок. Используя выбранную формулу емкости, заданное значение номинальной емкости , и найденное значение d, а также выбирая из конструктивных соображений соотношение ширины и длины обкладок, в случае плоского или спирального конденсатора, и задаваясь длиной обкладки или диаметром цилиндрического конденсатора, можно найти размеры активной части диэлектрика. Для установления размеров конденсаторной секции приходится дополнительно выбирать размеры закраин (расстояние от края обкладки до края диэлектрика), исходя из расчета на отсутствие перекрытия или основываясь на технологических соображениях и толщину обкладок из соображения механической прочности, т.е. из технологических соображений или на основе расчета величины потерь в обкладках (для конденсаторов повышенной или высокой частоты). [4]

3.2    Расчет бумажного конденсатора

Выбираем плотню бумагу КОН-3 (1,30 г/см³) и пропитку соволом для повышения диэлектрической проницаемости, так как конденсатор рассчитан на работу при постоянном напряжении. Используем формулу для расчета диэлектрической проницаемости пропитанной бумаги:

где - диэлектрическая проницаемость клетчатки (;

- диэлектрическая проницаемость пропитки;

- коэффициент запрессовки диэлектрика (можно принять равным 1);

- плотность сухой бумаги, ;

- плотность клетчатки ().

Принимаем электрическую прочность  из таблицы 2.4, в этом случае толщина диэлектрика будет равна:  Берем диэлектрик из трех слоев бумаги по 10 мк.

Принимаем намотку со скрытой фольгой (рис. 3.1), находим по таблице 2.5 величину закраины 2 мм. В качестве обкладок берем алюминиевую фольгу шириной b = 40 мм и толщиной 5 мк. Тогда ширина бумаги с учетом закраин . Диаметр намоточной оправки выбираем .

Так как по условию конденсатор имеет большую емкость, сделаем расчет для 9 цилиндрических конденсаторных секций, соединенных параллельно в едином корпусе (рис. 3.2). Если емкость одной секции 0.22 мкФ, то определим ее наружный диаметр:

где ;

- номинальная емкость, мкФ;

- диаметр, при котором начинается намотка активных витков, см;

 - толщина диэлектрика, мкм;

 - толщина обкладки, мкм;

 - активная ширина обкладок, см;

Число витков секции находим по формуле:

Рисунок 3.1 Размеры одной конденсаторной секции

Используем стальной корпус для размещения в нем девяти конденсаторных секций. Принимая толщину стенок корпуса 0.3 мм и толщину изоляции секций 0.3 мм, получаем необходимую ширину корпуса , округлим значение до см. Выберем стандартную высоту корпуса 54 мм, на 10 мм больше высоты конденсаторной секции для размещения обкладок и изоляции под крышкой. Крышка крепится к корпусу с помощью пайки, для изоляции выводов используем опрессовку пластмассой (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 Корпус конденсатора

Для расчета токов утечки необходимо найти площадь обкладок и удельное сопротивление диэлектрика. Примем за удельное сопротивление пропитанной бумаги среднее значение между удельным сопротивлением сухой бумаги и совола . Для нахождения сопротивления диэлектрика в одной секции воспользуемся формулой:

где ;

- номинальная емкость, мкФ;

 - толщина диэлектрика, мкм;

 - удельное сопротивление пропитанной бумаги .

Найдем сопротивление для всех секций, так как они все одинаковые и соединены параллельно, то сопротивление будет в 9 раз меньше и равно

 Ом. Найдем ток утечки:

Вес бумаги:

Свободный объем корпуса конденсатора, заполняемый пропиточной массой, примерно равен , плотность пропитки , получаем примерный вес пропиточной массы . Вес корпуса и крышки (сталь, удельный вес ) равен:

.

Принимая ориентировочно вес одного изолированного вывода 10 г, получаем вес выводов 20 г. Тогда примерный общий вес конденсатора составит .

Объем конденсатора равен .

Сравнение рассчитанного конденсатора с реальными аналогами представлено в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Сравнение характеристик конденсаторов

Заключение

Произведен расчет бумажного конденсатора и получены следующие его габариты: ширина квадратного основания 40 мм, высота 54 мм. Масса конденсатора 132.2 г, объем . В качестве диэлектрика использована конденсаторная бумага КОН-3, материал обкладок - алюминиевая фольга. Емкость конденсатора 2 мкФ, рабочее напряжение 500 В, токи утечки не превышают . Данный конденсатор имеет реальные аналоги типа КБГ-МН.

Бумажные конденсаторы в основном применяются в цепях, где повышенные потери и низкая стабильность не имеют существенного значения.

Список литературы

1. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие. - СПб.: Питер, 2003. - 506 с.

2.      Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1977. - 656 с.

.        ГОСТ 1908-88 Бумага конденсаторная. Общие технические условия

.        Ренне В.Т., Багалей Ю.В., Фридберг И.Д. Расчет и конструирование конденсаторов: Учебное пособие для вузов - К.: Техника, 1966. - 324 с.

.        Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. - Л.: Энергия, 1969. - 592 с.

.        Бодиловский В.Г. Справочник молодого радиста. - М.: Высшая школа, 1983. - 322 с.

.        ГОСТ 618-73* Фольга алюминиевая для технических целей. Технические условия