Конденсатор переменной емкости

ротора его пластины входят в зазоры между пластинами статора.

В зависимости от угла поворота различают:

Конденсаторы с нормальным угловым диапазоном, при котором угол поворота равен 180°;

Конденсаторы с расширенным угловым диапазоном, при котором угол поворота ротора больше 180°;

Конденсаторы с уменьшенным угловым диапазоном, например равным 90°.

В зависимости от величины пр

иложенного напряжения конденсаторы переменной емкости рассчитывают:

для электрических цепей с малым напряжением (менее 200в);

для электрических цепей с повышенным напряжением (более 200в);

для электрических цепей с большим напряжением (более 1000в);

По закону изменения емкости конденсаторы подразделяют на прямоемкостные, прямоволновые, прямочастотные и логарифмические.

По типу диэлектрика конденсаторы различают на:

конденсаторы с воздушным диэлектриком;

конденсаторы заполненные сжатым газом;

вакуумные конденсаторы;

конденсаторы с жидким диэлектриком;

конденсаторы с твердым диэлектриком.

Газонаполненные, вакуумные конденсаторы и конденсаторы с жидким диэлектриком отличаются сложностью конструкции, поэтому имеют очень ограниченное применение, преимущественно в мощном радиостроении.

По способу выполнения электрического контакта с подвижной частью конденсаторы разделяют на конденсаторы с трущимся, гибким и емкостным токосъемами.

По типам аппаратуры, в которой используются конденсаторы, они разделяются на конденсаторы для массовой радиовещательной аппаратуры и конденсаторы для профессиональной радиоаппаратуры.

По числу секций конденсаторов, одновременно изменяющих свою емкость, конденсаторы делят на односекционные и многосекционные.

Для одновременной настойки нескольких контуров применяются многосекционные конденсаторы. В зависимости от того, какие из блоков этого рода применены в аппаратуре, к схеме соединения отдельных секций предъявляют различные требования. Например, в тех случаях, когда блок конденсаторов должен быть проще и дешевле, используют схемы, в которых все роторы гальванически соединены между собой общей металлической осью. Однако при этом между отдельными секциями конденсатора возникает электрическая связь, объясняемая электрической проводимостью оси, соединяющей роторы.

В других случаях, когда существенно важно как можно больше уменьшить связь между настраиваемыми контурами, применяют блоки, у которых и статоры и роторы изолированы друг от друга, а ось соединяющая роторы, сделана из изоляционного материала.

В соответствии с техническим заданием объем конструкции конденсатора переменной емкости должен быть минимальным. Рабочее напряжение 100в, число секций - 1, закон изменения емкости - прямоемкостной.

За основу конструкции выбираем штампованный конденсатор с полукруглыми пластинами ротора.

Кроме КПЕ, плавное изменение емкости обеспечивают такие элементы, как варикапы и вариконды. Это так называемые конденсаторы переменной емкости с электрически управляемой емкостью.

Варикапы изменяют свою емкость в зависимости от приложенного обратного смещения р-n перехода. Они обладают массой полезных свойств, таких как малые размеры, высокая добротность и стабильность, но при этом обеспечивают требуемый в некоторых случаях диапазон изменения емкости, в результате чего применяются в основном в диапазоне УКВ и на более высоких частотах, а также в схемах, где не требуется большое изменение емкости.

В варикондах под действием приложенного постоянного смешения изменяется диэлектрическая проницаемость материала между обкладками. Они имеют коэффициент перекрытия по емкости от 2 до 5, но обладают низкой температурной стабильностью емкости и не обеспечивают требуемый закон ее изменения.

3. Электрический и конструкторский расчеты

Величина зазора d выбирается исходя из размеров конденсаторов, требуемой точности, необходимой стабильности и электрической прочности и производственно - технологических соображений. Чем больше зазор тем выше электрическая прочность, стабильность, надежность и точность закона изменения емкости. Следует также учесть, что при увеличении зазора увеличивается объем конденсатора.

Для приближенного, но удовлетворяющего практическим требованиям расчета можно исходить из того, что при нормальном давлении допустимая напряженность поля между пластинами составляет 650 - 700 в/мм. Тогда величина зазора будет равна:

d = Uр / 500 - 700, мм (3.1), где Uр - рабочее напряжение

d = 100/650 = 0,15 мм

Если рабочее напряжение конденсатора мало (Uр " 250 в), то из технических соображений диаметр принимают: d = 0,25 - 0,3 мм.

С точки зрения объема конденсатора величина зазора должна быть малой.

Но при малых зазорах понижается надежность. Считается, что конденсаторы с зазором меньше 0,15мм вызывают чрезмерное усложнение производства. В конденсаторах повышенной точности применяют большие зазоры, порядка 1,0 - 1,5 мм. Выбираю величину зазора 0,25мм.

Радиус выреза в статорных пластинах r0 определяется радиусом оси и зазором между роторными и статорными пластинами:

r0 = r0с + (2 ÷ 3) d, (3.2), где r0с - радиус оси.

r0 = 3 + 2 · 0,25 = 3,25 мм.

Закон изменения радиусов контура пластины

Rф = 02, мм (3.3)

где n - число пластин,

dC / dф - производная зависимости емкости контура от угла поворота.

Зависимость емкости от угла поворота ротора:

C = , мм (3.4)

где Cmin - начальная емкость контура, пФ,

Cmax - максимальная емкость контура или номинальная, пФ

Из формулы (3.4) имеем:

(3.5)

Подставляя (3.5) в (3.4) получим:

Rф = r0 2, мм, (3.6)

Длинна конденсаторной секции вычисляется по формуле:

L = h ž d + d ž (n - 1), (3.7), где h - толщина пластин;

h = 2žd = 2 ž 0,25 = 0,50 мм, (3.8)

Общее количество пластин выбираю следующим образом: при большом числе пластин длинна конденсатора получается чрезмерной, при малом - возрастают размеры каждой пластины, что понижает их жесткость.

Поэтому выбираю количество пластин таким образом, чтобы длинна конденсаторной секции примерно была равна радиусу ротора.

Количество пластин n = 5. При n = 5 имеем:

Rф = 3,25 2 = 8,4 мм,

L == 0,50ž5 + 0,25 (5 - 1) = 3,5 мм

Влияние изменения температуры на параметры конденсатора сказывается в изменении свойств и объема материалов, из которых он изготовлен.

Изменение емкости под влиянием температуры в основном вызываются изменением линейным размеров пластин и зазоров и изменением диэлектрической проницаемости воздуха (диэлектрика), находящегося в электрическом поле конденсатора. Надо иметь в виду, что емкость КПЕ состоит из двух частей:

 Скачать реферат