2.3. Основные характеристики конденсаторов

Основной характеристикой конденсатора является его электрическая емкость (С), определяемая отношением накапливаемого на обкладках электрического заряда (Q) к приложенному к обкладкам напряжению (U):

С = ke,                                                  (2.1)

где k – постоянный коэффициент, S – площадь обкладок, n – число обкладок, d – расстояние между обкладками, e – диэлектрическая проницаемость.

Если конденсатор выполнен на основе комбинированной изоляции, то диэлектрическая проницаемость может быть дополнительно определяемой в зависимости от состава ингредиентов. В частности, для комбинированной бумажно-пленочной изоляции диэлектрическая проницаемость может быть определена по формуле:

e=,

где e1 – диэлектрическая проницаемость материала, используемого в качестве пленки толщиной d1; e2 – диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги с толщиной слоя d2.

Конденсаторы постоянной емкости характеризуются номинальным значением емкости; конденсаторы переменной емкости характеризуются диапазоном емкостей СminСmax.

Сопротивление изоляции конденсатора (Rиз) определяется свойствами диэлектрика и конструкционными особенностями конденсатора. Это сопротивление зависит от температуры и влажности окружающей среды и лежит в пределах от 1 · 109 Ом для сегнетокерамических конденсаторов до 1 · 1012 Ом для пленочных конденсаторов.

Сопротивление комбинированной бумажно-пленочной изоляции определяется по формуле:

R = .

Добротность (Q) конденсатора определяется потерями энергии в диэлектрике и металлических обкладках и выражается отношением:

Q = PR/PA,                                                         (2.2)

где PR – реактивная мощность; PA – полные потери энергии в конденсаторе.

Так как полные потери энергии в конденсаторе в единицу времени (активная мощность) определяются суммой потерь энергии в диэлектрике конденсатора (Pд) и потерь энергии в металлических обкладках (Pм), то добротность конденсатора определяется выражением:

Q = PR /( Pд + Pм ).                                                 (2.3)

Добротность различных типов конденсаторов изменяется от нескольких процентов до 10 раз.

Потери конденсатора часто характеризуют тангенсом угла потерь (tg dC):

tg dC = 1/Q,                                                        (2.4)

и определяются, главным образом, потерями в диэлектрике, величина которых зависит от влажности и температуры. В современных конденсаторах наибольшее влияние на потери оказывает температура.

Потери в комбинированном бумажно-пленочном диэлектрике определяются соотношением ингредиентов:

tg,

где  – тангенс угла диэлектрических потерь материала, используемого в качестве пленки толщиной d1 и диэлектрической проницаемостью e1;  – тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторной бумаги с толщиной слоя d2 и диэлектрической проницаемостью e2.

Реактивная мощность конденсаторов, предназначенных для работы в цепях переменного тока, может быть представлена в виде:

PR = UI sinj.                                                        (2.5)

Потери большинства конденсаторов незначительны, и сдвиг фаз между током и напряжением близок к 90о. Поэтому справедливо выражение:

PR = UI,

где U – эффективное значение напряжения на конденсаторе, I – ток, проходящий через конденсатор. Так как I = UwC, то PR = U2 wC.

Стандартные низковольтные конденсаторы имеют реактивную мощность от 25 до 75 вар.

Электрическая прочность конденсатора характеризует зависимость напряжения, приложенного к его зажимам, от времени, в течение которого не произойдет пробоя.

Время работы, на которое рассчитывается конденсатор, обычно исчисляется де