Улучшение тепловых характеристик может быть достигнуто также применением диэлектриков с уменьшенными потерями и повышением уровня технологии производства конденсаторов.

Контрольные вопросы

1. Какое устройство называют электрическим конденсатором

2. Что такое электрическое поле?

3. Что такое емкость конденсатора?

4. Как определяют емкость конденсатора при параллельное последовательном и смешанном соединении секций?

5. Назовите основные виды поляризации диэлектрика. »

6. Как определяют относительную и абсолютную диэлектрнче скую проницаемость?

7. Что такое сопротивление изоляции конденсатора и как ег находят? j

8. Как определяют реактивное сопротивление и мощность кон- денсатора?

9. Укажите условия резонанса токов и напряжений.

10. Что такое коэффициент мощности (созф)?

11. Что характеризует тангенс угла потерь конденсатора?

12. Что такое электрическая прочность конденсатора н как оценивают?

13. В чем заключается старение диэлектрика конденсатора?

14. Что понимают под удельными характеристиками конденсаторов?

Глава II. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СИЛОВОМ КОНДЕНСАТОРОСТРОЕНИИ

§ 11. Общие сведения об электротехнических материалах

Применяемые в электротехнике материалы, из кото рых изготовляют активные части электрических машин аппаратов и других электротехнических устройств, назы ваются электротехническими и обладают свойст вами, отличными от свойств обычных материалов. Вс электротехнические материалы можно разделить на че тыре группы.

К первой группе относятся проводниковые материа лы {проводники), обладаюш,ие высокой электропроводностью. Проводниковые материалы служат для изготовления токоведуш,их частей электротехнических машин, аппаратов и устройств.

:Ко второй, более обширной, группе относятся непроводниковые или электроизоляционные материалы (диэлектрики), обладающие свойствами, противоположными свойствам проводников. Эти материалы применяют для изоляции токоведущих частей установок друг от друга или заземленных элементов.

К третьей группе относятся полупроводниковые материалы (полупроводники), по своей электропроводно-сти занимающие промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Ввиду особых свойств эти материалы служат для изготовления выпрямителей, усилителей, фотоэлементов н т. д.

К четвертой группе относятся магнитные материалы (железо, никель, кобальт и их сплавы). Магнитные материалы применяют для создания магнитопроводов (путей с малым магнитным сопротивлением) в электрических машинах, аппаратах и приборах.

Электротехнические материалы указанных групп обладают большим разнообразием электрических и физико-химических свойств. Знание этих свойств и правпльный выбор материалов позволяют создавать современные экономичные и надежные в работе конструкции электрических машин, аппаратов и приборов.

В силовом конденсаторостроении используют электротехнические материалы только первых двух групп - проводниковые и электроизоляционные.

§ 12. Проводниковые материалы

К группе проводниковых материалов относятся все Мч-таллы и их сплавы, которые обладают электронной проводимостью и могут быть подразделены на материалы высокой проводимости и материалы высокого сопротивления.

Основными характеристиками проводниковых материалов являются: удельное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, теплопроводность, температура плавления, механическая прочность, плотность др. Физические свойства некоторых проводниковых материалов приведены в табл. 1.

Из указанных в таблице проводниковых материалов в силовом конденсаторостроении применяют главным образом алюминий, медь, латунь и л<елезо.

2-1115 33

Таблица 1. Основные физические свойства некоторых проводниковых материалов

Ме1алл или сплав

а 1 1

Медь . . Алюминий Железо . Серебро . Олово . . Свинец . . Цинк . . . Никель . . Ртуть . .

Латунь . , Бронза . . Нихром .

Константаи

8,9 2.7 7,8

10,5 7,3

11,4 7,1 8,8

13,6

Металлы

1083

657 1535

420 1455 -39

Сплавы

93 202

66 35 111 67

0,0172 0,0280 0,0980 0,0160 0,1200 0,2100 0,0590 0,0730 0,9580

0,0043 0,0042 0,0060 0,0040 0,0044 0,0037 0,0040 0,0065 0,0009

0,0017

0,0015

0,0001-

0,0004

0,000005

Алюминий - легкий металл, обладает небольшим удельным сопротивлением, высокой теплопроводностью, хорошо обрабатывается и относительно дешев. На воздухе алюминий очень быстро покрывается тонкой пленкой окисла, которая надежно защищает металл от дальнейшей коррозии. Недостатком алюминия является сравнительно низкая прочность при разрыве и трудност пайки.

В силовом конденсаторостроении алюминий в вид тонкой фольги (ГОСТ 618-73) применяют в качеств обкладок конденсаторов. Используется главным образо! фольга толщиной 0,005-0,007 и 0,016 мм и шириной от 9. до 270 мм, поставляемая в виде рулонов.

Медь является главным проводниковым материалом вследствие высокой электропроводности, теплопроводности, пластичности и стойкости к атмосферной коррозии. 34

По электропроводности медь занимает второе место после серебра. Медь высокой степени чистоты получают электролитическим способом.

В конденсаторном производстве тонкая медная проволока служит для изготовления секционных предохранителей. Из медной фольги выполняют токоподводы сек-ний. Рулонную ленту используют для изготовления соединительных шин при сборке схемы пакетов конденсаторов. Из круглой меди различных сечений выполняют выводы конденсаторов и т. д.-

Медь - очень ценный проводниковый материал, поэтому ее необходимо расходовать экономно и, если возможно, заменять менее дефицитными материалами. Отходы меди следует тщательно собирать, не смешивая с другими материалами, переплавлять и повторно использовать в электротехнических устройствах.

Латунь - сплав меди с цинком. Наибольшее содержание цинка в латуни может доходить до 45%. По сравнению с медью латунь обладает меньшей электропроводностью, однако благодаря высокой пластичности имеет технологические преимущества при обработке штамповкой, глубокой вытяжкой и т. д.

В силовом конденсаторостроении применяют латуни двух марок: ЛС59-1 -для изготовления выводов изоляторов и крепежных деталей и Л63 - для выполнения корпусов конденсаторов повышенной частоты, используемых в электротермических установках. Латунь для корпусов применяют как немагнитный материал, чтобы уменьшить потери от вихревых токов, которые при повышенных частотах оказывают заметное влияние на нагрев конденсаторов в стальных корпусах.

Железо (и его сплавы) относится к магнитным материалам. В технике применяют главным образом сталь, представляющую собой сплав железа с углеродом.

Применение железа и стали в электротехнике несколько ограничивается их низкой коррозионной стойкостью (они легко окисляются на воздухе - ржавеют) и повышенным удельным электрическим сопротивлением по сравнению с медью и алюминием.

В производстве конденсаторов применяют углеродистые стали. Для изготовления щек, хомутов и корпусов конденсаторов чаще всего используют тонколистовую (1-2 мм) сталь 08кп (ГОСТ 16523-70). Толстолистовая сталь (14-16 мм) служит для производства крышек кон-

денсаторов связи. Прутковая сталь используется для изготовления крепежа.

Наряду с указанными проводниковыми материалами, применяемыми в качестве основных, в конденсаторно.м производстве используют и такие материалы, как цинк, нпкель и олово, которые применяют для гальванического покрытия различного рода деталей конденсаторов, чтобы предохранить их от коррозии.

§ 13. Электроизоляционные материалы

Электроизоляционные материалы, или диэлектрики, применяемые в конденсаторостроении, выполняют две основные функции: обеспечивают изоляцию токоведущих частей друг от друга и от корпуса и создают емкость конденсатора.

Электроизоляционные материалы разделяют на твердые, жидкие и газообразные, а по химическому составу - на органические, в состав которых входит углерод, и неорганические, не содержащие углерода. Качество электроизоляционных материалов характеризуется электрическими свойствами: электрической прочностью, электропроводностью, диэлектрической проницаемостью и диэлектрическими потерями. Кроме того, в практике для применения электроизоляционных материалов важное значение и.меют и их общие физико-химические свойства: механическая прочность, нагревостойкость, влагопогло-щаемость, химическая стойкость и др.

Твердые электроизоляционные материалы, В силовом конденсаторостроении применяют следующие электроизоляционные материалы: конденсаторную и кабельную бумагу, электроизоляционный картон, гетинакс, текстолит, установочную керамику (электрофарфор, стеатит и др.), синтетические пленки (полистирол, полипропилен, лавсан и др.).

Конденсаторная бумага - это основной вид твердого органического диэлектрика при производстве силовых конденсаторов. Сырьем для изготовления конденсаторной бумаги служит сульфатная целлюлоза, или клетчатка, получаемая из древесины химической обработкой ее в щелочной среде.

Клетчатка относится к классу углеводов и является природным высокомолекулярным веществом, состав которого выражается формулой СеНюОб. Полимерные мо-36

лекулы клетчатки представляют собой длинные цепочки, состоящие из простых молекул. Эти цепочки образуют волокна клетчатки. Для получения бумаги или картона волокна клетчатки подвергают размолу в воде. Затем бумажная масса поступает в бумагоделательные машины, на сетке которых она формуется в бумажное полотно. После сушки и каландрирования (уплотнения) бумагу разрезают и сматывают в бобины.

Конденсаторная бумага отличается малой толщиной (от 4 до 30 мкм), высокой плотностью и небольшим содержанием неорганических примесей.

При изготовлении силовых конденсаторов в настоящее время преимущественно используют бумагу толщиной 10-15 мкм. Конденсаторную бумагу выпускают трех видов: обычную КОН (конденсаторную) и с улучшенными диэлектрическими свойствами, МКОН (малопотерьную конденсаторную) по ГОСТ 1908-77 и специальную оксидную АНКОН (с активным наполнителем, конденсаторную с содержанием до 5% окиси алюминия, выпускаемую по ТУ). Окись алюминия, являясь хорошим адсорбентом, поглощает содержащиеся в пропитывающей жидкости конденсаторов ионы загрязнений, в результате чего снижается тангенс угла потерь конденсаторов. Это особенно важно при пропитке конденсаторов хлорированными ди-фенилами.

Бумагу изготовляют плотностью 0,8-10; 1 • 10 и 1,2 • 10 кг/м. Микрофотографии бумаги приведены на рис. 10.

Волокнистое строение бумаги обусловливает ее большую пористость. Объем пор в воздушно-сухой конденсаторной бумаге в зависимости от плотности составляет 15-45%. Пористостью и полярностью клетчатки объясняется высокая влагопоглощаемость бумаги. Конденсаторная бумага обычно содержит 7-10% воды по массе. В зависимости от плотности и толщины воздухопроницаемость этой бумаги 2-7 сммин. Разрывная длина в продольном направлении составляет не менее 8000 м. Зольность абсолютно сухой бумаги не превышает 0,4%.

При нормальной температуре конденсаторная бумага является химически устойчивым материалом. Однако при нагревании в ней начинаются химические процессы, приводящие к ее разрушению. При температуре 120-130° С бумага заметно окисляется и механическая прочность ее