Конструирование конденсаторов переменной ёмкости с механическим управлением (стр. 1 из 6)

Министерство образования Российской Федерации

Тамбовский Государственный Технический Университет

Кафедра: КРЭМС

Курсовой проект

Расчётно-пояснительная записка по

десциплине: “Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы”

на тему: “Конструирование конденсаторов переменной ёмкости с механическим управлением”

Тамбов 2007 г.

Содержание

Введение

1. Общие свойства конденсаторов

2. Анализ задания

2.1 Переменные конденсаторы

2.2 Выбор направления проектирования

2.3 Обзор и анализ аналогичных конструкций

3. Расчёт прямоёмкостного конденсатора переменной ёмкости

3.1 Теоретические данные к расчёту

3.2 Определение исходных данных и численный расчёт

4. Стабильность конденсатора

4.1 Температурная неустойчивость КПЕ

4.2 ТКЕ конденсатора переменной ёмкости с плоскими пластинами

4.3 Условие термокомпенсации

5. Производственные погрешности

5.1 Влияние погрешностей производства

5.2 Влияния способа крепления пластин

5.3 Компенсация производственного разброса характеристики С=f

КПЕ

5.4 Методы обеспечения механической устойчивости

6. Конструкция конденсаторов переменной ёмкости

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Термином радиоэлектронная аппаратура (РЭА) называют устройства или совокупности устройств, в которых исполняют полупроводниковые, электронные, газоразрядные и им аналогичные приборы.

Непременными изделиями любого устройства являются элементы. Часть этих элементов является составной частью конструкции устройства и предназначается для различных механических соединений, передачи и направления движений – различные оси и валы, колёса и шестерни, подшипники, скобы, планки.

Другая часть элементов сочетает выполнение механических операций с электрическими. Это различные переключатели, реле, электродвигатели, штепсельные разъёмы и аналогичные им электрические элементы.

И, наконец, третья часть элементов, особенно многочисленная и характерная для РЭА, образует электрическую схему. Согласно ГОСТ 2.701-68 их называют элементами схемы. К ним относят резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и различные полупроводниковые и электронные приборы. Такие элементы могут иметь достаточно сложное устройство, но не допускают разделения на части, имеющие самостоятельное функциональное назначение.

Наибольшее применение в РЭА находят резисторы, конденсаторы и некоторые моточные изделия. Их называют элементами (радиокомпонентами) общего применения. Можно указать, что на один усилительный прибор (например, трансформатор) в среднем приходится от 4 до 25 резисторов, от 2 до 15 конденсаторов и от 3 до 5 различных моточных изделий. Поэтому мировое производство резисторов и конденсаторов составляет миллиарды штук в год. В меньших количествах применяются конструктивно более сложные изделия – различные колебательные контуры и фильтры, называемые специальными элементами.

Элементы общего применения являются изделиями массового производства, поэтому они подверглись достаточно широкой нормализации и стандартизации.

Стандартами и нормами установлены технткоэкономические и качественные показатели, параметры и размеры. Такие элементы называют типовыми. Выбор типовых элементов производится по параметрам и характеристикам, которые описывают их свойства, как при нормальных условиях эксплуатации, так и при различных воздействиях (климатических, механических и др.).

Специальные элементы широкой нормализации и стандартизации не подверглись, а поэтому проектируются применительно к требованиям электрической схемы и конструкции конкретного устройства и условиями его эксплуатации.

Основными электрическими параметрами являются номинальное значение величины, характерной для данного элемента (сопротивление резисторов, ёмкость конденсаторов, индуктивность катушек и т.д.) и пределы допускаемых отклонений; параметры характеризующие электрическую прочность и способность долго выдерживать электрическую нагрузку; параметры характеризующие потери, стабильность и надёжность.

1.Общие свойства конденсаторов

Конденсаторы применяемы в РЭА, можно разделить на конденсаторы постоянной ёмкости, переменной ёмкости и подстроечные конденсаторы.

Конденсаторы постоянной ёмкости применяют в различных фильтрах, а также в колебательных контурах для получения фиксированной настройки, сопряжения, термокомпенсации и т. п.

Конденсаторы постоянной ёмкости, так же как и резисторы, являются особенно широко применяемыми элементами схемы, к которым предъявляются чрезвычайно разнообразные требования. Поэтому существует большое количество типов конденсаторов, значительная часть которых стандартизована (типовые конденсаторы) и налажено их массовое производство.

Выбор нужного типа производится на основании электрических характеристик.

Конденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) применяются для плавной настройки колебательных контуров, регулировки различных связей и т. п. Конденсаторы переменной ёмкости ещё не подверглись полной стандартизации, и их разрабатывают применительно к схемам и требованиям конкретного задания.

Подстроечные конденсаторы применяют в тех цепях, ёмкость которых должна точно устанавливаться при разовой или периодической регулировке и не изменяться в процессе эксплуатации, например для выравнивания начальных ёмкостей сопряженных контуров, для настройки контуров с фиксированной настройкой, в качестве конденсаторов связи и т. п. Некоторые типы подстроечных конденсаторов стандартизованы и производятся в установленном порядке.

В зависимости от вида применяемого диэлектрика различают конденсаторы с газообразным, жидким и твёрдым диэлектриком. Отдельную группу составляют конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические).

Конденсаторы с газообразным диэлектриком могут быть: вакуумными, газонаполненными и воздушными. Конденсаторы с твёрдым диэлектриком подразделяются на конденсаторы с органическим диэлектриком – бумажные, металлобумажные и плёночные (из органических синтетических плёнок) и на конденсаторы с неорганическим диэлектриком – керамические, слюдяные, стеклянные, стеклокерамические, стеклоэмалевые и т. п. Конденсаторы с жидким диэлектриком, а также вакуумные и газонаполненные в относительно маломощной РЭА имеют ограниченное применение.

Конденсаторы постоянной ёмкости обычно выполняются в твёрдом диэлектрике из конденсаторной керамики, слюды, бумаги, синтетических плёнок, конденсаторы переменной ёмкости – с воздушным диэлектриком.

Свойства конденсаторов характеризуются следующими основными параметрами: номинальной ёмкостью и допустимыми отклонениями от фактической ёмкости от номинальной; электрической прочностью; реактивной мощностью; сопротивлением изоляции; потерями; собственной индуктивностью и параметрами, характеризующими надёжность и стабильность ёмкости при воздействии температуры, влажности и других климатических и механических факторов, при длительном хранении, а также размером, массой и стоимостью. Конденсаторы переменной ёмкости характеризуют рядом дополнительных параметров, которые будут рассмотрены ниже.

Номинальная ёмкость типовых конденсаторов постоянной ёмкости (кроме электролитических, бумажных и плёночных) установлена ГОСТ 2519-67. Численные значения номинальных ёмкостей определяются рядами предпочтительных чисел Е6, Е12 и Е24 для допускаемых отклонений

5, 10 и 20% и более и рядами Е48, Е96 и Е192 для допускаемых отклонений меньше 5 %. Ёмкость электролитических конденсаторов (в мкФ) определяется рядом 1, 2, 5, 10, 20, и т. д.; ёмкость бумажных (в мкФ) – рядом 0,1, 0,25, 0,5, 1,2, 4,6, 8, 10, 20, 40 и т. д.

Для конденсаторов переменной ёмкости и подстроечных номинальной ёмкости не установлены.

Допускаемые отклонения фактической ёмкости от номинальной для конденсаторов постоянной ёмкости установлен ГОСТ 9661-73. Наиболее употребительными являются конденсаторы с допускаемым отклонением

5, 10, 20%. Для прецизионных установлены меньшие пределы (от 0,1%), для конденсаторов, к точности которых не предъявляется строгих требований, например для электролитических, до %.

Для оценки размеров различных конденсаторов их ёмкость относят к единице объёма и называют это отношение удельной ёмкостью (мкФ/кл³). Наибольшей удельной ёмкостью обладают электролитические конденсаторы, а наименьшей воздушные.

Электрическая прочность конденсаторов характеризуется:

a) нормальным (идеально допускаемым) напряжением – максимальным напряжением, при котором конденсатор может работать в заданном диапазоне температур в течении гарантированного срока службы. Шкала номинальных напряжений установлена ГОСТ 9665-68;