Большая площадь - обкладка
Cтраница 1
 |
Зависимость электрической прочности бумажномасляных конденсаторов от суммарной толщины диэлектрика между обкладками. [1] |
Большая площадь обкладок приводит к снижению электрической прочности секций ( рис. 85, § 21) и к опасности появления отдельных секций с особо сниженным пробивным напряжением. [2]
Механическая прочность органических диэлектриков в тонких слоях часто превышает 1000 кГ / см2, а кратковременная электрическая прочность при нескольких слоях и большой площади обкладок, порядка тысяч квадратных сантиметров, может достигать значений порядка 300 кв / мм. [3]
Как отмечалось выше ( § 56), неизбежное наличие в конденсаторной бумаге токопроводящих частиц не позволяет изготовлять бумажные конденсаторы с обкладками из фольги, имеющие лишь один слой бумаги между обкладками; необходимо разделять обкладки минимум двумя слоями бумаги, чтобы избежать короткого замыкания через токопроводящую частицу, пронизывающую насквозь бумажную ленту; при тонких бумагах, когда число токопроводящих частиц особенно велико и доходит до нескольких сотен ( а иногда даже тысяч) на 1 лг2 при достаточно большой площади обкладок, даже при двух слоях бумаги могут быть случаи короткого замыкания обкладок, обусловленные совпадением сквозных частиц в обоих слоях. [4]
При снижении толщины бумаги количество проводящих частиц, размеры которых соизмеримы с толщиной бумаги ( что позволяет выявлять их на специальном приборе для регистрации этих частиц при пропускании ленты бумаги между двумя проводящими валиками, на которые подано напряжение), резко возрастает; число проводящих частиц примерно обратно пропорционально кубу; толщины бумаги; поэтому, несмотря на повышение средней величины пробивной напряженности конденсаторной бумаги ( определяемой на электродах малой площади; рис. 240) при снижении ее толщины, рабочая напряженность поля в конденсаторах, изготовляемых из особо тонких бумаг, берется ниже, чем в случае бумаг большей толщины; увеличение числа частиц увеличивает вероятность пробоя при большой площади обкладок и снижает среднее значение Еп в конденсаторе, изготовленном из бумаги пониженной толщины. [5]
Конденсаторы с бумагой в качестве диэлектрика имеют емкость от сотен пикофарад до единиц микрофарад. Для получения таких значений емкости при малом значении е бумаги необходимо иметь большую площадь обкладок. Поэтому бумажные конденсаторы изготавливают из двух длинных, свернутых в рулон лент фольги, изолированных специальной конденсаторной бумагой. Применяемая для изготовления конденсаторов бумага имеет толщину до 25 мкм. Чтобы устранить опасность пробоя из-за наличия в бумаге посторонних включений, обычно между фольгой прокладывают несколько слоев бумаги. При этом увеличивается надежность конденсатора, так как ВерОЯТНОСТЬ СОВПаДеНИЯ Включений В разных слоях ничтожно мала. [6]
При использовании обкладок из фольги при малых толщинах диэлектрика обычно оказывается практически невозможным использовать диэлектрик в один слой, так как вероятность попадания проводящей частицы или грубого дефекта структуры ( например сквозного отверстия) между обкладками делается недопустимо большой. В этом случае применяют не менее двух слоев диэлектрика между обкладками, а при большой площади обкладок и необходимости обеспечить повышенную надежность конденсатора - не менее трех слоев. [7]
Это обусловлено малой толщиной диэлектрика, его относительно большой диэлектрической проницаемостью ( 10 - 100) и возможностью осуществления больших площадей обкладок. Но это важное свойство реализуется при небольших рабочих напряжениях, составляющих десятки вольт и ниже: обычно верхний предел рабочего напряжения не превышает 450 - 600 В. [8]
С точки зрения повышения кратковременной электрической прочности конденсатора, выгоднее снижать толщину диэлектрика между обкладками, применяя ряд секций с тонким диэлектриком, соединенных последовательно, чтобы обеспечить нужную величину рабочего напряжения. Однако при снижении толщины диэлектрика до малых значений возникает опасность появления в нем слабых мест - участков с резко сниженной электрической прочностью. При толщине диэлектрика порядка нескольких микрон попадание в него металлической или угольной пылинки может уже создать сквозное короткое замыкание. Это обстоятельство мало заметно при испытании образцов диэлектрика малой площади, но в конденсаторах, при большой площади обкладок, оказывается весьма существенным. [9]
 |
Зависимость пробивного напряжения и пробивной напряженности твердого диэлектрика от толщины. а - однородное поле. б - неоднородное поле. [10] |
Однако при снижении толщины диэлектрика до очень малых значений возникает опасность появления в нем слабых мест - участков с резко сниженной электрической прочностью. При толщине диэлектрика порядка нескольких микрон попадание в него металлической или угольной пылинки может уже создать сквозное короткое замыкание. Слабыми местами могут также являться сквозные отверстия в тонком диэлектрике. Наличие слабых мест мало заметно при испытании образцов диэлектрика малой площади, особенно при небольшом числе испытуемых образцов, но в конденсаторах при большой площади обкладок оказывается весьма опасным. [11]
Конденсаторы такого типа получили название оксидно металлических. При использовании электролита эти дефекты могли залечиваться дополнительным созданием оксидного слоя в дефектном участке за счет выделения кислорода из электролита; в меньшей степени можно ожидать выделения некоторого количества кислорода и из полупроводника типа двуокиси марганца; при второй металлической обкладке эта возможность отпадает. Однако в танталовом конденсаторе благодаря большей однородности слоя окиси тантала и малому числу дефектов в оксидном слое удалось избежать неизбежного короткого замыкания обкладок, применив вторую металлическую обкладку малой толщины, нанесенную испарением в вакууме. Все же, даже в случае использования тантала, изготовлять конденсаторы такого типа с большой площадью обкладок не представляется возможным, так как возрастает вероятность появления таких дефектов, которые не дают проявиться эффекту самовосстановления; поэтому оксиднометаллические конденсаторы применяют в виде малогабаритных конденсаторов с емкостью порядка десятков или сотен тысяч пикофарад в плоских схемах или в микромодулях. Характеристики таких конденсаторов целиком определяются свойствами оксида. Эффект униполярности в оксид-нометаллических конденсаторах проявляется очень слабо, а иногда практически отсутствует. [12]
Страницы: 1