Файл: Бумажный конденсатор.docx

Алюминиевая фольга выпускается двух сортов – мягкая и твердая, различающиеся между собой по физическим свойствам. Фольга выпускается толщиной от 0,005 до 0,2 мм [9]. Фольга из чистого алюминия марки АО имеет высокую теплопроводность и электропроводность. В основном собирают конденсаторы из твердой фольги, так как прочность больше, но электропроводность меньше [8].

2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор материалов

Расчет конденсатора сводится к тому, что надо найти его размеры. Нам дано номинальное напряжение 250 В и емкость 5 мкФ. По этим данным можно выбрать аналог конденсатора из справочника [10]. Выбираем конденсаторную бумагу КОН-2 так как она имеет среднее значение плотности. Бумагу будет пропитывать нитросовол для повышения удельной емкости.

Таблица 2.1 – Размеры конденсатора КБМ-МН [10].

Номинальная емкость, мкФ	Номинальное Напряжение, В	Размеры, мм						Масса, г, не более
		L	B	H	h	A
1	200	35	19	58		15	115
2		45	25	78		20	160
4			30				200
6 8		45	35	93		35	420
10				108			560
1	400	45	25	58		20	160
2			30				250
4		65	35	93		35	420
6				108			560
8			60				750

---

Так как бумажного конденсатора нет с таким номинальным напряжением и емкостью, значит выбираем среднее значение номинального напряжения от 200 до 400В, и емкости от 4 до 6 мкФ (таблица 2.1).

Таблица 2.2 – Значения допускаемой рабочей напряженности поля [8]

Толщина бумаги, мкм	Число бумаги	Допускаемая напряженность, КВ/мм
		при 70° С	при 80° С	при 90° С
8	2	12,5	–	–
	3	16,7	12,5	8,3
	4	–	18,7	12,5
10	3	20	–	–
	4	25	25	15
	5	30	30	30
	6	–	33,4	25

Берем из таблицы 2.2 среднее значение напряжённости при температуре 90° С равное 8,3 кВ/мм при толщине 8 мкм и 3 слоев бумаги. В качестве обкладок берем алюминиевую фольгу шириной 40 мм и толщиной 5 мкм.

Пробой конденсатора может произойти не только через толщину диэлектрика, но и по поверхности закраин (расстояние от края обкладки до края диэлектрика). Поэтому величину закраины следует выбирать, исходя из испытательного напряжения, при котором не должен наблюдаться разряд по закраине, такие значения ширины закраины представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Выбор ширины закраины [8]

Испытательное напряжение, В	Ширина закраины, мм
	Намотка со скрытой фольгой	Намотка с выступающей фальгой
1500 или ниже 1600 – 2000 2100 – 3000	2 2,5 3	3 4 5

2.2 Расчет размеров бумажного конденсатора

Конденсаторная бумага КОН-2 имеет плотность 1,2 г/см3 используем формулу для расчета диэлектрической проницаемости для пропитанной бумаги нитросоволом.

---

Диэлектрическую проницаемость пропитанной бумаги вычисляют по формуле [8]:

(2.1)

где ε_к – диэлектрическая проницаемость клетчатки равная 6,6;

ε_н – диэлектрическая проницаемость нитросоволом равна 7;

ρ_б – плотность бумаги равная 1,2 г/см³;

ρ_к – плотность клетчатки равная 1,55 г/см³;

k_n – коэффициент запрессовки равен 1.

sРассчитаем диэлектрическую проницаемость по формуле 2.1.



Толщину диэлектрика в бумажном конденсаторе вычисляют по формуле [8].

(2.2)

Где U_н – номинальное напряжение равное 250 В;

Е – электрическая проницаемость равная 20 КВ/мм.

Рассчитаем толщину диэлектрика в конденсаторе по формуле 3.2.



Ширина фольги у нас 40 мм, следовательно, ширина бумаги с закраинами будет равна (таблица 2.3, рисунок 2.1).



Рисунок 2.1 – ширина бумаги и фольги
Так как у конденсатора большая емкость, разделим его на 8 секций и подключим параллельно (рисунок 2.2). Емкость одной секции будет равна 0,63 мкФ.



Рисунок 2.2 – Бумажный конденсатор с большой емкостью разделенный на 8 секций вид сбоку

Найдем диаметр каждой секции по формуле [8]:

(2.3)

Где D₀ – диаметр намоточной оправки равный 2 мм;

k_h – коэффициент диаметра секции;

С – номинальная емкость секции, мкФ.

Найдем коэффициент диаметра секции по формуле [8]:

(2.4)

Где d_ф – толщина фольги равная 5 мкм;

d – толщина диэлектрика равная 30,1 мкм;

b – активная ширина обкладок равная 4 см.

Рассчитаем коэффициент диаметра по формуле 2.4



Рассчитаем по формуле 2.3 диаметр одной секции (рисунок 2.3).

---

Рисунок 2.3 – Диаметр одной секции в мм

Найдем длину и высоту конденсатора, умножим диаметр одной секции на количество секций в строке (рисунок 2.4). Высота будет равна . Длина будет равна . Ширина равна 44 мм.



Рисунок 2.4 – Размеры конденсатора из 8 секций в мм вид сбоку
Выберем стальной корпус для нашего конденсатора. Принимаем толщину стенок 0,3 мм, высоту 7,5 см, шириной 4,5 см и длиной 3,5 см. (рисунок 2.5). 8 секции конденсатора можно сжать и поместить в корпус. Крышка корпуса крепиться с помощью пайки. Внутри корпуса 8 секций изолированы от стенок стали.

На рисунке 2.5 изображен рассчитанный конденсатор в корпусе.



Рисунок 2.5 – Бумажный конденсатор в корпусе вид спереди и сбоку

Сравним получившийся конденсатор в корпусе с аналогами КБГ-МН взятый с емкостью 4 мкФ при напряжении 200 В и КБГ-МН с емкостью 6 мкФ при напряжении 400 В (таблица 2.4).

Таблица 2.4

Параметры	Рассчитанный конденсатор	КБГ-МН
Емкость, мкФ	5	4	6
Номинальное напряжение, В	250	200	400
Ширина длина высота, мм	45 35 75	45 30 78	65 35 108

---

Заключение

Произведен расчет бумажного конденсатора и получены следующие данные: длина 50 мм, ширина 50 мм, высота, 54 мм. В качестве диэлектрика использовалась бумага КОН-2 и пропитка нитросовол. В качестве обкладок использовалась алюминиевая фольга. Емкость конденсатора 5 мкФ, номинальное напряжение 250 В. Данный конденсатор имеет реальные аналоги типа КБГ-МН.

Список используемой литературы

1. Ревич Ю. В. Занимательная электроника. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 720 с.

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

3. Петров К. С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника. СПб.; Питер, 2003. 512 с

4. Горячева Г. А., Добромыслов Е. Р. Конденсаторы (справочник). М.: Радио и связь, 1984. 88 с.

5. Михайлов И.В., Пропошин А.И. Конденсаторы М.: Энергия, 1973. 54 с.

6. ГОСТ 1908-88 бумага конденсаторная. общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1990. 35 с.

7. Хайкин С.Э., Словарь радиолюбителя. М.: Государственное энергетическое издательство 1959. 607 с.

8. Ренне В. Т. Расчет и конструирование конденсаторов. К.: Техника, 1966. 325 с.

9. ГОСТ 618-73 Фольга алюминиевая для технических целей. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1975. 12 с.

10. Справочник по электрическим конденсаторам / М. Н. Дьяконов [и др.]. М.: Радио и связь, 1983. 576 с.

11. Ренне В. Т. Электрические конденсаторы. М.: Государственное энергетическое издательство, 1947. 193 с.

12. ГОСТ ОС ТУСУР 01-2021 Работы студенческое по направлениям подготовки и специальностям технического профиля. Общие требования и правила оформления. Т.: ТУСУР, 2021. 52 с.

13. Ломанович В. А. Справочник по радиодеталям (сопротивления и конденсаторы). М.: ДОСААФ, 1966. 61 с.

---