无线电设备中的电容器

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两个导体,在它们中间隔着绝缘体(即电介质),就构成一个电容器。下面我们对电容器的性能、结构和用途等作一个简单的介绍。

电容器的参数

电容器的主要参数有下面几个:

额定直流工作电压 就是电容器在线路中能够长期可靠地工作而不致被击穿时所能承受的最大直流工作电压(又称耐压)。单位是伏(以V表示)。额定直流工作电压的大小,与介质的种类和厚度有关。

在选择电容器时,必须注意额定直流工作电压的大小。如果选得太低,电容器就容易被击穿,或者因为漏电流的增大,使电容器过热而损坏;如果选得太高,又会增大电容器的体积,因而增加无线电设备的体积和重量,同时还要增加成本。

电容量 电容量是电容器的主要特性之一。它说明电容器在外加单位电压的情况下,容纳电量的能力。

电容量常用的单位是微法,(以μF表示)和微微法(以μμF或PF表示)。它们间的关系为:1微法=10\(^{6}\)微微法。

电容量的大小和所采用介质的种类、介质的厚度、极片面积和电容器的结构形式都有关。极片的有效面积越大,电容量就越大,而两极片间的距离越大,电容量就越小。极片间采用介电系数较高的材料作介质,就能提高电容量。例如后面讲到的小型密封可变电容器,使用介电系数较高的聚苯乙烯作介质,所以尽管它的体积较小,但也能得到与体积较大的空气可变电容器一样的容量。

标称容量和容许误差范围 为了生产和选用的方便,国家规定了各种电容器电容量的一系列标准值,称为标称容量,也就是在电容器上所标出的容量。

实际生产的电容器的电容量和标称电容量之间总是会有误差的。根据不同的容许误差范围,规定电容器的精确度等级如下:

0级——±2%

Ⅰ级——±5%

Ⅱ级——±10%

 Ⅲ级——±20%

图1
图1 🔍原图 (543×276)

在选用电容器时,要注意把标称容量和容许误差范围(或精确度等级)选得合适。

绝缘电阻 电容器绝缘电阻的大小,说明其绝缘性能的好坏、当电容器加上直流电压U长时间充电之后,其电流最终仍保留一定的值,称为电容器的漏电流I,这时,绝缘电阻R为:R=\(\frac{U}{I}\)。(式中U为伏,I为微安时,R为兆欧)。

电容器的绝缘电阻的大小,和介质的体积、电阻系数、介质厚度及极片面积的大小都有关系。为了减少漏电流的影响,要求电容器具有很高的绝缘电阻,一般应在5000~10000MΩ以上。

损耗角正切值 电容器的损耗用损耗角正切值(符号为tgδ)来表示,它和电容器采用的材料及电容器的使用条件有关系。电容器的损耗是有害的,我们希望它越小越好。

电容器的种类

无线电设备中用的电容器种类很多。按照电容量是否可以调整,可以分为固定电容器、可变电容器及微调电容器(或称半可变电容器)三类。它们在线路图中的符号均为C,见图1。电解电容器有正负极之分,故用另一符号表示。

电容器按照所用介质的不同,可以分为固体有机介质电容器、固体无机介质电容器、电解电容器和气体介质电容器等类。这些电容器的一部分外形如图2所示。下面从各类电容器中选出涤纶电容器、云母电容器、陶瓷电容器、小型电解电容器、空气绝缘小型双连电容器和小型密封可变电容器,作个简要的介绍。它们的结构见图3。其中a图为多平行板式电容器(云母电容器、空气绝缘小型双连电容器属此类型)。b图为螺卷形电容器之一(涤纶电容器属此类型)。c图为螺卷形电容器之二(电解电容器属此类型)。

图2
图2 🔍原图 (693×861)
图3
图3 🔍原图 (687×464)

涤纶电容器 这是固体有机介质电容器中的一种,是用涤纶薄膜作为电容器的介质的。属于这类的电容器的还有聚苯乙烯电容器和纸介电容器等。

涤纶电容器的额定直流工作电压一般为63伏,也有160伏和400伏的;标称容量有1000、1500、2200、3300、3900、4700、5600、6800、8200微微法和0.01、0.015、0.022、0.033、0.O39、0.047、0.056、0.068、0.082、0.1、0.15、0.22、0.33、0.47、0.5微法等规格;精确度等级有Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级;绝缘电阻不小于10000MΩ;损耗角正切值不大于0.01。

涤纶电容器的体积小,容量大,耐热耐湿性能较好,绝缘电阻高。

云母电容器 这是固体无机介质电容器中的一种,是用云母片作为电容器的介质的。其结构见图3(a)。属于这类的还有陶瓷电容器和玻璃电容器等。

云母电容器的额定直流工作电压有100伏、250伏、500伏甚至更高的数值;标称容量范围可从十几个微微法到数万个微微法;精确度等级有0级,Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级;绝缘电阻一般不小于7500兆欧;损耗角正切值一般不大于0.007。云母电容器的损耗小,稳定性高,绝缘电阻大,工作电压高,可以用在高频线路中。

陶瓷电容器 是用陶瓷做介质,在陶瓷两面喷涂银层,然后加温,烧成银质薄膜做为导体,引线后,外表涂漆制成。

陶瓷电容器的体积较小,绝缘电阻高,但容量小。标称容量范围一般从几个微微法到几百微微法或更高一些。

小型电解电容器 它用经过腐蚀并生成了氧化铝薄膜的铝箔作阳极箔,上面的氧化铝薄膜作为介质,用经过腐蚀但没有氧化铝膜的铝箔作阴极箔,用浸有电解液的电容器纸把两个铝箔隔开。绕制而成。

小型电解电容器有轴向引出线和单向引出线两种形式,是有极性的电容器。单向引出线的电容器,其长引线一端为正极;轴向引出线的电容器,和外壳相通的一端为负极。在使用时,正负极不能接错。

小型电解电容器的额定直流工作电压有6.3、10、16、25、32、50、63、100、160伏等规格;标称容量有1、2、3、5、10、20、30、50、100、200微法等规格;容许误差范围为-10~+100%。

小型电解电容器的容量大、体积小,但损耗、漏电流较大,容量和损耗的变化也较大,一般只用在滤波线路中。

空气绝缘小型双连电容器 这是气体介质电容器的一种。

这种电容器是将定片组固定在身架上,将动片组固定在动片轴上装配而成。动片组可以绕轴相对于定片组旋转0—180°,从而改变容量的大小。

这种电容器可在数百伏直流电压下工作,电容量可在十几微微法到二百多或三百多微微法之间任意改变;绝缘电阻大于1000MΩ。

小型密封可变电容器 这种可变电容器装在一个小塑料盒内,由很多定片和动片组成,动片与定片之间用聚苯乙烯薄膜作为介质,组成了多平行板式电容器结构。电容量变化范围从7微微法到270微微法,或从10微微法到360微微法。

电容器的应用

电容器在无线电设备中,可以用在调谐、耦合、隔直流、滤波、交流旁路等方面。

回路的调谐用空气介质或小型密封可变电容器;谐振电路中可应用云母、陶瓷等电容器;隔直流可选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容器;滤波可选用电解电容器;旁路可选用涤纶、纸介、陶瓷等电容器。(工人吴文宝 王荣廷)