иділяти отриманню найвищих можливих характеристик або найменшого об'єму і ваги.
У більшості випадків за типом діелектрика визначається і тип конструкції конденсатора - конденсаторного секції: плоска, циліндрична або спіральна (намотана). При одному і тому ж діелектрику можна застосувати кілька конструкцій: при відсутності спеціальних міркувань за вибором варіанти конструкції необхідно розрахувати кілька варіантів і вибрати оптимальний.
Основним при розрахунку конденсатора є правильний вибір товщини діелектрика d, оскільки від неї залежать як розміри конденсатора, так і надійність його роботи. По суті, кожен раз доводиться йти на компроміс між двома протилежними вимогами: забезпечити підвищену надійність, для чого потрібно збільшити d, або забезпечити найменші значення ваги, обсягу та вартості конденсатора, для чого потрібно зменшувати d.
У першому наближенні обсяг конденсатора змінюється пропорційно квадрату товщини діелектрика, тому зниження товщини d є істотним способом здешевлення конденсатора і зниження його габаритних розмірів.
Для конденсаторів постійного струму і низької частоти величина d зазвичай встановлюється на основі розрахунку електричної міцності конденсатора; для ряду типів високочастотних конденсаторів величина d знаходиться з теплового розрахунку і потім тільки перевіряється відносно запасу електричної міцності.
Після визначення величини d необхідно вибрати конструкцію конденсаторної секції - основи конденсатора, що зазвичай визначається заданим або вибраним типом діелектрика, а також номінальними параметрами конденсатора, зазначеними в розрахунковому завданні. У відповідності з конструкцією вибирається розрахункова формула, що зв'язує ємність з товщиною діелектрика і основними розмірами обкладок. Використовуючи вибрану формулу ємності, задане значення номінальної ємності, і знайдене значення d, а також вибираючи з конструктивних міркувань співвідношення ширини і довжини обкладок, у разі плоского або спірального конденсатора, і здався довжиною обкладки або діаметром циліндричного конденсатора, можна знайти розміри активної частини діелектрика. Для встановлення розмірів конденсаторної секції доводиться додатково вибирати розміри закраин (відстань від краю обкладки до краю діелектрика), виходячи з розрахунку на відсутність перекриття або ґрунтуючись на технологічних міркуваннях і товщину обкладок з міркування механічної міцності, тобто з технологічних міркувань або на основі розрахунку величини втрат в обкладках (для конденсаторів підвищеної або високої частоти). [4]
3.2 Розрахунок паперового конденсатора
Вибираємо щільного паперу КОН - 3 (1,30 г/см 3) і просочення совол для підвищення діелектричної проникності, так як конденсатор розрахований на роботу при постійній напрузі. Використовуємо формулу для розрахунку діелектричної проникності просоченого паперу:
де - діелектрична проникність клітковини (;
- діелектрична проникність просочення;
- коефіцієнт запресовування діелектрика (можна прийняти рівним 1);
- щільність сухого паперу,;
- щільність клітковини ().
Приймаємо електричну міцність з таблиці 2.4, в цьому випадку товщина діелектрика буде дорівнює: Беремо діелектрик з трьох шарів паперу по 10 мк.
Приймаємо намотування з прихованою фольгою (рис. 3.1), знаходимо за таблицею 2.5 величину закраїни 2 мм. В якості обкладок беремо алюмінієву фольгу шириною b=40 мм і товщиною 5 мк. Тоді ширина паперу з урахуванням закраин. Діаметр намотувальними оправки вибираємо.
Оскільки за умовою конденсатор має велику ємність, зробимо розрахунок для 9 циліндричних конденсаторних секцій, з'єднаних паралельно в єдиному корпусі (рис. 3.2). Якщо ємність однієї секції 0.22 мкФ, то визначимо її зовнішній діаметр:
де;
- номінальна ємність, мкФ;
- діаметр, при якому починається намотування активних витків, см;
- товщина діелектрика, мкм;
- товщина обкладки, мкм;
- активна ширина обкладок, см;
Число витків секції знаходимо за формулою:
Малюнок 3.1 Розміри однієї конденсаторної секції
Використовуємо сталевий корпус для розміщення в ньому дев'яти конденсаторних секцій. Беручи товщину стінок корпусу 0.3 мм і товщину ізоляції секцій 0.3 мм, отримуємо необхідну ширину корпусу, округлимо значення до см. Виберемо стандартну висоту корпусу 54 мм, на 10 мм більше висо...
