Номінальна, робоче і випробувальне напруга конденсатора

Номінальна, робоче і випробувальне напруга конденсатора.

Під номінальною напругою конденсатора розуміється гранично допустима напруга постійного струму (або сума напруг постійного і змінного струмів), при якому конденсатор може працювати протягом гарантованого терміну служби при максимально допустимій робочій температурі.

Номінальна напруга постійного струму встановлюється з необхідним запасом по відношенню до тривалої електричної міцності діелектрика, що виключає виникнення протягом гарантованого терміну служби сильного старіння конденсатора, що викликає суттєве погіршення його електричних характеристик.

Допустимі значення амплітуди змінного струму вибираються таким чином, щоб виключити можливість розвитку іонізації в конденсаторі і його нагрівання понад допустимої граничної температури.

Ці значення зазвичай наводяться в технічних умовах на конденсатор. При експлуатації конденсаторів на змінному або постійному зі змінною складової напружених слід дотримуватися наступних правил:
• Сума постійної складової і амплітуди пульсації не повинна перевищувати номінального робочої напруги.
• Амплітуда змінної напруги не повинна перевищувати величини, яка визначається формулою: U = 400 * 10 3 * √ (Pp / fC), де U - амплітуда змінної напруги, В; Pp - допустима реактивна потужність, Вар; С - ємність, пф; f - частота, гц.
• Струм, що проходить через конденсатор, не повинен перевищувати допустимої по ТУ величини. Максимальним значенням допустимого змінної напруги, рівним номінальному, мають керамічні низьковольтні високочастотні конденсатори. Обмеження напруги для цих конденсаторів обумовлюється допустимими значеннями реактивної потужності і струму.

Для слюдяних конденсаторів допустиме значення амплітуди змінної напруги в процентах від номінального відповідно до чинних ТУ наведено нижче. Для конденсаторів типів КСВ, СГМ:
• На номінальну напругу до 500 В: 100% до 500 гц, 60% від 500 до 10000 гц, 20% більше 10000 гц;
• На номінальну напругу 500 В: 50% до 500 гц, 30% від 500 до 10000 гц, 10% більше 10000 гц;
• На номінальну напругу від 1000 до 3000 в 30% до 50 гц, 20% від 500 до 10000 гц, 5% більше 10000 гц;
• На номінальну напругу 5000 в і вище: 15% до 500 гц, 20% від 500 до 10000 гц, 3% більше 10000 гц.

Термін служби конденсаторів залежить від прикладеної напруги і навколишньої температури. Отже, існує принципова можливість в залежності від часу, протягом якого буде експлуатуватися конденсатор, і навколишньої температури встановлювати допустимі значення робочої напруги, значно відрізняються від номінальних. Ця обставина, що розширює можливість застосування конденсаторів, використано в деяких металопаперові конденсаторах.

Щоб уникнути пошкодження конденсатора не можна допускати, щоб амплітудне значення змінної складової (будь-якої форми, частоти і тривалості впливу) перевищувало величину прикладеної постійної напруги, так як при цьому на аноді періодично буде створюватися негативний потенціал.

Величина допустимого значення змінної складової для електролітичних конденсаторів залежить від типу конденсатора і зменшується пропорційно частоті.

Деякі типи конденсаторів небажано використовувати при напружених, значно нижче номінального (особливо нижче 1 в), так як можуть виникнути порушення в роботі схем через нестійкість внутрішніх контактів між обкладинками та висновками, зростання втрат і розвитку окислювальних процесів, що призводять до тимчасової або постійної втрати ємності. Прикладом таких конденсаторів є конденсатори типу БМ-1.

При низькій напрузі найбільш надійними є конденсатори з припаяними або привареними, контактами: керамічні, стеклоемальовиє, стеклокерамические, паперові (БМ-2, БМТ-2, К40У-9), металопаперові (МБГ, МБГТ, МБМ, К42У-2), метало плівкові ( МПГ, МПГО, К71П-2Б), фторопластові (К72П-6).

Для відбракування конденсаторів зі свідомо низькою електричною міцністю, обумовленою грубими випадковими дефектами, заводи-виробники перевіряють конденсатори випробувальним напругою. значно перевищує номінальну. Конденсатори повинні витримувати вплив випробувального напруги протягом короткого часу (зазвичай 10 сек) НЕ пробився.

Зазвичай випробувальну напругу вибирається, виходячи із запасу короткочасної електричної міцності конденсатора.

Для слюдяних конденсаторів випробувальну напругу вибирається зазвичай в два рази більше номінального, для паперових на напругу до 1500 в 3 рази більше, а при 1500 в і вище в 2 рази більше.

Випробувальним напругою на заводах-виробниках зазвичай перевіряються всі випускаються конденсатори (випробування на електричну міцність), що дозволяє відбраковувати зразки з особливо грубими дефектами, але, проте, не забезпечує безвідмовність при подальшій експлуатації конденсаторів, витримали це випробування. У конденсаторів, справжнє пробивна напруга яких перевищував її випробувального на порівняно невелику величину, вплив випробувального напруги може викликати необоротне зміна в діелектрику, що знижує запас електричної міцності.

У разі повторного випробування на електричну міцність, такі конденсатори можуть вийти з ладу. Експерименти показують, що якщо досить велику партію конденсаторів неодноразово відчувати одним і тим же випробувальним напругою, то при наступних випробуваннях завжди буде матися кілька пробитих зразків.

Виходячи зі сказаного, перевірки конденсаторів на електричну міцність слід прагнути зменшувати до межі, наприклад до двох: 1) на заводі-виробнику конденсаторів і 2) при вхідному контролі на заводі-споживачі.

Однак при вхідному контролі рекомендується проводити випробування конденсаторів всіх типів на короткочасну електричну міцність при випробувальному напрузі не вище 1.15 * Uном.

1. Елементи радіоелектронної апаратури. Електричні конденсатори постійної ємності. В.Н. Гусєв, В.Ф.Смірнов. - М. Радянське радіо, 1968.