Ток утечки плоского конденсатора

Ток утечки плоского конденсатора

Запись от AZM на субдомене electronics-and-mechanics
Все записи на субдомене: Электроника и механика (записки от AZM)

О конденсаторах — дополнительные и паразитные параметры и свойства конденсаторов: ESR, ТКЕ, рассеиваемая мощность ВАр (кВАр)
С конденсаторами всё плохо, в отличие от резисторов, нет сколь ни будь универсальной марки (типа) конденсаторов, собственно по этой причине о конденсаторах написаны весьма объёмные справочники.
Например, если один и тот же SMD резистор будет хорошо работать и в задающем генераторе трансивера (радиостанции) на 27 мегагерц и в импульсном блоке питания в цепи затвора MOSFET и в УНЧ и в качестве ограничителя тока светодиода, то вот один и тот же конденсатор не будет хорошо работать, даже будет работать так плохо, что устройство вообще не заработает!
Индуктивность выводов и обкладок конденсаторов

Конденсаторы, как правило, это рулон или пачка (стопка) фольги (токопроводящей плёнки) разделённой диэлектриком.
Соответственно, для случая с рулоном, если выводы конденсаторы подключены только к одному концу фольги в рулоне, то сама фольга является катушкой индуктивности.
Для случая с пачкой пластин, тоже важно, куда подключены выводы и как соединены между собой пластины пачки.

Омическое сопротивление выводов и обкладок конденсаторов

Обкладки и вывода конденсатора изготовлены из материалов, удельное сопротивление которых не равно нулю (не из сверхпроводников), соответственно конденсаторы имеют паразитное сопротивление, которое как бы подключено последовательно с ним.

Индуктивность выводов и обкладок вместе с паразитным сопротивлением выводов и обкладок конденсатора складываются в "Эквивалентное последовательное сопротивление" или ESR.
На постоянном токе и низких частотах без крутых фронтов и спадов этот параметр не заметен, в случае работы конденсатора в импульсных цепях и с повышением частоты качество работы конденсатора с высоким (большим) ESR ухудшается.

Величина ESR и паразитных параметров вносящих вклад в него сильно разнится между типами конденсаторов и марками конденсаторов в рамках одного типа.
Например, взять электролитические конденсаторы, выпускаются как варианты с большей величиной ESR (более дешевые), обычно ставятся в УНЧ как разделительные на выходе и как блокировочные, там же, в питание:

так и с меньшей величиной ESR (обычно более дорогие, раза в 2 дороже), предназначенные для работы в импульсных устройствах:

можно видеть, что при практически одинаковых габаритах и одинаковом рабочем напряжении конденсатор с низким ESR имеет почти в 2 раза меньшую ёмкость:

Низким ESR при относительно большой удельной ёмкости обладают танталовые конденсаторы, например старый добрый "тантал" марок К52-1, К52-2, К52-9, К53-1 , ЭТО, есть и импортные танталовые конденсаторы в том числе и в SMD исполнении:

Как есть разные по ESR типы электролитических конденсаторов, так имеются и различные плёночные конденсаторы, например серия K78-2 (импортный аналог CBB 81) предназначена для работы в импульсных цепях, на переменном напряжении в том числе и достаточно высокой частоты, так есть и плёночные конденсаторы, которые окажись в этих цепях будут "пухнуть и дохнуть", но хорошо будет работать на низких частотах, например серия К73-17.

Если у вас по какой то причине нет электролитического конденсатора с низким ESR, то допустимо установить самый обычный электролит, но зашунтировать его хорошим плёночным или керамическим конденсатором как можно большей ёмкости.

Читайте также:  Фитнес трекер для мужчин
Ток утечки конденсаторов

Проявляется так, словно параллельно конденсатору подключен некий резистор с сопротивлением R.
Ток утечки зависит от типа конденсатора и качества диэлектрика.
Например, при одной и той же ёмкости и рабочем напряжении, у электролитических конденсаторов ток утечки больше, чем у плёночных, а у плёночных больше чем у керамических.
Естественно ток утечки зависит и от типа корпуса и степени его загрязнённости.
У конденсаторов, конструкция которых не герметична со временем ток утечки может возрасти в связи с тем, что они "напитаются" влагой из воздуха, особенно это справедливо для конденсаторов с диэлектриком бумага-масло.
Большой ток утечки (малое электрическое сопротивление изоляции конденсатора) чревато тем, что конденсатор теряет способность выполнять свою главную функцию — пропускать переменный ток и не пропускать постоянное напряжение.
Чем это грозит?
— Конденсатор с большим током утечки установленный в качестве разделительного анод-сетка в схеме на лампах откроет лампу на сетку которой приходит, током, который будет течь с анода предыдущей лампы, соответственно режим работы схемы нарушиться.
— Электролитический конденсатор с большим током утечки включенный параллельно к источнику постоянного тока, в цепь фильтрации, будет нагреваться и выйдет из строя (взорвётся).
— Постоянный ток протекающий через конденсатор с большим током утечки будет создавать шум в цепи в которую этот конденсатор включен.

Паразитная ёмкость конденсаторов

Как и у резисторов у конденсаторов имеется паразитная ёмкость, это ёмкость обкладок конденсатора к окружающим его деталям, обкладок к корпусу, его выводов к окружающим деталям и проводникам.
Как правило эта величина мала в сравнении с ёмкостью самого конденсатора, но для конденсаторов малой ёмкости (1 . 20 пф) в ВЧ (мегагерцы, гигагерцы) устройствах о ней не стоит забывать, особенно если конденсатор имеет большие габариты, например:

ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости)

Параметр, определяющий на сколько ёмкость конденсатора изменяется от его температуры. Возникновение данного эффекта всецело связано с расширением материалов из которых изготовлен конденсатор под влиянием температуры.
Это очень важный параметр для ВЧ устройств и конденсаторов малой ёмкости.
Обычно этот параметр не нормируется для электролитических конденсаторов, которые заведомо не предназначены для работы в цепях высокой частоты и нормируется у конденсаторов которые предназначены для работы в ВЧ цепях (керамические конденсаторы).
Положительный ТКЕ — ёмкость увеличивается с повышением температуры и отрицательный ТКЕ — ёмкость уменьшается с повышением температуры.

Реактивная мощность конденсаторов

Параметр настолько же важный, как и рабочее напряжение конденсатора, если речь заходит о применении конденсатора в мощном высокочастотном (сотни килогерц — мегагерцы) устройстве.
Реактивная мощность конденсаторов измеряется в ВАр (Вольт-Ампер реактивных).
Реактивная мощность которую способен "пропустить через себя" конденсатор зависит от типа его диэлектрика (тангенс потерь диэлектрика) и габаритов конденсатора.
Обычно никто ни где и никогда не указывает в схемах и описаниях к ним реактивную мощность, на которую должны быть рассчитаны конденсаторы в той или иной схеме, надеясь на опыт того, кто будет собирать схему, а этот параметр действительно важен.
Например, возьмём П-контур транзисторного усилителя мощности с выходной мощностью 100 ватт на 28 мегагерц с 50-ти омным выходом и питанием от 13 вольт (автомобильный усилитель). Реактивная мощность, на которую должен быть рассчитан выходной конденсатор (со стороны 50 ом) будет порядка 978 ВАр.
Чем чревата установка конденсатора с низкой реактивной мощностью в узел, где требуется высокая реактивная мощность конденсатора?
— Нагрев конденсатора, его вспучивание и поломка, отпайка выводов конденсатора.
Для конденсаторов, которые рассчитаны на работу в цепях с большими токами и напряжениями высоких частот есть данные об их реактивной мощности, например такие керамические конденсаторы КВИ и К15-У:

маломощные керамические конденсаторы предназначенные для работы в ВЧ цепях, например К10-47 тоже имеют нормированную реактивную мощность, правда малую 1 . 40 ВАр, даже керамические подстроечные конденсаторы, например для подстроечных конденсаторов КТ4-23 эта мощность 25 ВАр.
Реактивная мощность конденсатора далеко не всегда зависит от его габаритов!
Например, реактивная мощность слюдяных конденсаторов КСО-13 всего 150 ВАр, хотя они имеет внушительные габариты, конденсатор 1500пф на 5000 вольт — 65х40х14 мм (без выводов).
Мала и реактивная мощность конденсаторов К15-5, причина тому плохая керамика, применяемая в них в качестве диэлектрика (они не рассчитаны на работу в ВЧ цепях).

Читайте также:  Сяоми редми ноут 5 про фото
Какие конденсаторы где уместно применять?
Простые электролитические (К50-35, . ) Линейные аналоговые УНЧ (разделительные, фильтры по питанию).
Электролитические с низким ESR (импорт, серии: "SC", "SX"), Танталовые Импульсные устройства (фильтрация питания).
Плёночные K78-2 (CBB 81) Импульсные устройства (в силовых цепях), "низкое" ВЧ (до единиц мегагерц, но не в частотозадающих цепях).
Керамические ВЧ устройства (в том числе и в частотозадающих цепях, справедливо для конденсаторов с нормированным ТКЕ, не группы Н70), импульсные устройства.
КВИ (КВИ-1, КВИ-2, КВИ-3) ВЧ цепи с большими ВЧ напряжениями и токами (но не в частотозадающих цепях), импульсные устройства
К15-У ВЧ цепи с большими ВЧ напряжениями и токами (в том числе и в частотозадающих цепях), импульсные устройства.
Вакуумные (КВН, КВК, КП1) ВЧ цепи с большими ВЧ напряжениями и токами (в том числе и в частотозадающих цепях), импульсные устройства.

Общие правила, которым стоит придерживаться при выборе конденсатора в ту или иную цепь:
— Если ТКЕ не нормирован, не нужно ставить такой конденсатор в частотозадающую цепь.
— Если реактивная мощность конденсатора не нормирована, не нужно ставить такой конденсатор в мощную ВЧ цепь.
— Если вы не знаете с низким ESR электролитический конденсатор или самый дешевый, зашунтируете его керамикой или хорошей плёнкой, например К78-2 как можно большей ёмкости.

2018-05-14
Зазор между обкладками плоского конденсатора заполнен стеклом с удельным сопротивлением $
ho = 100 ГОм cdot м$. Емкость конденсатора $C = 4,0 нФ$. Найти ток утечки через конденсатор при подаче на него напряжения $U = 2,0 кВ$.

Мысленно передаем заряды $+ q$ и $- q$ пластинам конденсатора. Тогда емкость системы,

Тогда электрический ток,

$i = int vec cdot d vec = int sigma E_ dS$ при $vec uparrow uparrow vec$.

Следовательно, используя (1) в (2), получим,

Ток — утечка — электролитический конденсатор

Ток утечки электролитических конденсаторов устанавливается примерно через 1 5 — 2 мин после включения их под напряжение. В момент включения он может быть значительно больше. [1]

Читайте также:  Разветвитель для тв антенны на 2 телевизора

Ток утечки электролитического конденсатора сильно зависит от времени с момента приложения напряжения до момента измерения ( рис. 280); обычно измерение тока утечки при проверке качества электролитических конденсаторов производят через 5 мин после включения под напряжение. Ток утечки также зависит от приложенного напряжения увеличиваясь с ростом напряжения сначала медленно, а затем быстро ( рис. 282); переход к напряжениям выше t / ф дает резкое возрастание тока. [3]

Ток утечки электролитических конденсаторов возрастает по мере увеличения температуры и может вызывать сильный разогрев конденсатора. [4]

Поскольку ток утечки электролитических конденсаторов сильно зависит от времени, прошедшего с момента наложения напряжения и величины наложенного напряжения, для получения сравнимых результатов следует производить измерения при вполне определенных условиях. [5]

Погрешность измерения тока утечки электролитических конденсаторов не превышает 1 5 % от номинала шкалы миллиамперметра. [6]

По мере повышения температуры ток утечки электролитических конденсаторов резко возрастает и может, в свою очередь, вызвать сильный разогрев конденсатора. [7]

Ток, протекающий через индикаторную лампу в этот момент, определяется током утечки электролитического конденсатора С14 ( 10 — 20 лиса), и поэтому лампа Л не светится. [9]

Специфические особенности электролитических конденсаторов, отличающие их от конденсаторов других типов, требуют особого подхода к измерению этих величин. Поскольку ток утечки электролитических конденсаторов сильно зависит от времени, прошедшего с момента наложения напряжения и величины наложенного напряжения, для получения сравнимых результатов следует производить измерения при вполне определенных условиях. [10]

Замеры производят как между самими выводами, так и между каждым из выводов и корпусом конденсатора. Для проверки тока утечки электролитических конденсаторов составляют цепь из источника напряжения постоянного тока ( равного рабочему напряжению конденсатора), миллиамперметра, ограничительного сопротивления и испытуемого конденсатора. Отсчет производят после зарядки конденсатора, который должен быть включен с соблюдением полярности. Так, например, для алюминиевых сухих электролитических конденсаторов он должен находиться в пределах 0 025 — ь 0 05 ма / мкф, у ЭТО-1 не более 2 — 3 мка, а у ЭМИ не более 0 5 ч — 3 мка. [11]

Предназначен для измерения емкости и тангенса угла потерь бумажных и электролитических конденсаторов, а также для измерения тока утечки электролитических конденсаторов . [12]

Чувствительность прибора с течением времени может измениться ( уменьшиться) главным образом вследствие частичной потери эмиссии ламп. Кроме того, могут оказывать влияние колебания напряжения сети и режима ламп из-за непостоянства величины сопротивлений анодных нагрузок и токов утечки электролитических конденсаторов . Поэтому периодически чувствительность прибора следует проверять и, если нужно, соответствующим образом корректировать. При смене ламп чувствительность регулируется обязательно. [13]

Чувствительность прибора с течением времени может измениться ( уменьшиться) главным образом за счет частичной потери эмиссии ламп. Кроме того, могут оказывать влияния колебания напряжения сети и режима ламп вследствие непостоянства величины сопротивлений анодных нагрузок и токов утечки электролитических конденсаторов . Поэтому периодически чувствительность прибора нужно проверять и, если нужно, соответствующим образом корректировать. При смене ламп чувствительность регулируется обязательно. [14]

Электролитические конденсаторы выпускаются на рабочее напряжение 8 — 500 в. Они имеют относительно большой тангенс угла диэлектрических потерь ( у лучших из них он составляет 0 05 — 0 1) — Ток утечки электролитических конденсаторов обычно не превышает 1 — 2 ма. [15]

Ссылка на основную публикацию
Технология etth что это
ETTH — Ethernet To The Home (ETTH) is a specific application of Fiber to the premises (FTTP) that first emerged...
Схема бп fsp350 60evf
Внимание! Все работы с силовыми цепями необходимо проводить соблюдая технику безопасности! В сети интернет можно найти очень много описаний и...
Схема включения синхронного генератора
Цель работы: целью лабораторной работы является изучение методов подключения генератора к системе методом точной синхронизации в ручном режиме. При подключении...
Технология nfc в наушниках что это
NFC — это аббревиатура от английского Near Field Communication. С помощью этой технологии становится возможным обмен данными между различными устройствами,...
Adblock detector