ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

До сравнительно недавнего времени отечественные высокочастотные керамические конденсаторы были пред­ставлены ограниченным числом видов — КВКБ, КВКТ и КВКГ по ГОСТ 7160-54 и КБЭ, а низкочастотные — КОБ и -КВДС. Характеристики этих конденсаторов в свое время соответствовали уровню характеристик лучших зарубежных образцов. Применение перечислен­ных конденсаторов позволило решить ряд проблем оте­чественной высоковольтной радиотехники. Однако уже в конце 50-х годов возникла необходимость в расшире­нии номинальных значений емкости, рабочих напряже­ний и допустимой реактивной мощности высоковольтных керамических конденсаторов. К этому времени был по­лучен ряд новых керамических материалов с высокими электрическими характеристиками, что определило воз­можность разработки конденсаторов с улучшенными па­раметрами.

Удельные характеристики высоковольтных конденса­торов определяются не только характеристиками диэлек­трика, но и в значительной степени зависят от конструк­ции конденсатора (форма конденсатора, конфигурация межэлектродного промежутка, арматура и т. д.). Так, для достижения повышенных значений удельной реак­тивной мощности конденсаторов необходима конструк­ция, обеспечивающая наилучшие условия охлаждения. Конфигурация края электродов должна обеспечивать возможно более высокое значение разрядного напряже­ния, отнесенного к длине межэлектродного промежутка. Конструкция арматуры конденсаторов должна не только допускать необходимую нагрузку по

гоку, но и удовлетворять требованиям условий монтажа в аппаратуре.

Создать оптимальную конструкцию конденсатора не­возможно без разработки методики выбора и расчета отдельных его элементов.

Помимо решения конструктивных элементов от­дельных конденсаторов необходимо правильно опреде­лить конкретные характеристики конденсаторов в уста­новленном диапазоне значений емкости, рабочего на­пряжения и т. д. Набор характеристик конденсаторов должен способствовать получению оптимального реше­ния при конструировании разнообразной радиоаппа­ратуры. Для обеспечения этого требования разрабаты­ваемые конденсаторы должны быть сгруппированы та­ким образом, чтобы при переходе от одного номинала к другому, внутри каждой серии, характеристики кон­денсаторов изменялись по определенному закону.

В настоящей главе приводятся результаты исследо­ваний, позволивших разработать методы конструирова­ния отдельных высоковольтных конденсаторов, а так­же и принципы построения серий конденсаторов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ. ВЫБОР ДИЭЛЕКТРИКА

По назначению керамические высоковольтные кон­денсаторы разделяют на высокочастотные и низкоча­стотные.

Высокочастотные конденсаторы предназначены для универсального применения в мощной радиоаппаратуре. В основном они применяются в условиях непрерывного высокочастотного режима. Эти конденсаторы могут с успехом использоваться также в импульсном режиме (радио- и видеоимпульсы) и на постоянном напряже­нии. Одной из основных характеристик высокочастот­ных конденсаторов является реактивная мощность. В связи с этим диэлектрические потери керамики, из которой изготавливаются конденсаторы, должны быть минимальными. Конструкция высокочастотных конден­саторов должна обеспечивать наилучшие условия охлаждения.

В отечественной и зарубежной практике конденсато- ростроения приняты три основные формы кера.мическо- 126

го высокочастотного высоковольтного конденсатора: пло­ская (боченочная и дисковая), трубчатая, горшковая.

Конденсаторные керамические материалы должны обладать повышенной электрической прочностью, так как толщина диэлектрика при заданном рабочем на­пряжении определяется рабочей напряженностью элек­трического поля. Таким образом, толщина диэлектрика обусловливает в конечном счете габаритные размеры конденсатора, рассчитанного на определенную емкость. Как будет показано ниже, величина диэлектрической проницаемости высокочастотной керамики влияет су­щественным образом на число видоразмеров внутри одной серии конденсаторов, определяет оптимальный диапазон частот, в котором может быть применен кон­денсатор, и т. д.

Помимо требований к электрическим характеристи­кам керамического материала существенное значение имеют его технологические свойства и стоимость. Необ­ходимо, чтобы свойства материала позволяли оформ­лять заготовки методом прессования, протяжкой, лить­ем. Стоимость сырьевых материалов должна быть невы­сокой, так как габаритные размеры высоковольтных конденсаторов обусловливают значительный расход ма­териала.

В табл. 5.1 приведены характеристики некоторых новых высокочастотных керамических материалов. Эти материалы обладают высокими электрическими харак­теристиками, могут оформляться в заготовки относи­тельно несложными технологическими приемами и сравнительно дешевы. В связи с этим они могут быть применены при производстве высокочастотных высоко­вольтных конденсаторов.

Низкочастотные конденсаторы в значительной мере характеризуются удельной энергией (дж/см3) или удельной весовой характеристикой (г!дж). В связи с этим низкочастотные керамические материалы, имею­щие электрическую прочность одного порядка -с высоко­частотными материалами, должны иметь возможно бо­лее высокие значения диэлектрической проницаемости.

К низкочастотным можно отнести и импульсные конденсаторы (режим видеоимпульсов). Импульсные конденсаторы отличаются сравнительно высокими зна­чениями допустимой реактивной мощности.

Некоторые конденсаторы помимо электрических функций могут выполнять в аппаратуре роль конструк­тивных элементов. К ним можно отнести блокировочные или анодно-разделительные конденсаторы, предназна­ченные для использования в генераторах метрового и дециметрового диапазонов волн. В качестве диэлектри­ка таких конденсаторов, в связи с высокой частотой ге­нерируемых колебаний, применяется высокочастотная керамика.