§11. Некоторые данные о диэлектриках.

В табл. /./ даны некоторые значения диэлектрической проницаемости, измеренной при низких частотах.

Материалы е

Эбонит ..........2,5-7-3,5

Эбонит при частоте 4- 10 гц 1,9 Стекло плотностью 2,5н-4,5 5-т-10 То же стекло при частоте

5- 10 гч ........ 2,7

БаккеЛит ......... 5-f-6

Гуттаперча.........3,3-7-4,9

Слюда...........4,6-7-8

Парафин ......... 2-7-2,5

Фарфор.......... 4,3

Таблица 1.1

Материалы е

Кварц............4,5

Камедь........... 2,5

Шеллак...........З-т-З,

Касторовое масло ..... 4,7

Олифа ...... . . . . 3,1

Минеральное масло.....2,1

Вазелин..........* 2,2

Чистая вода при О.....83

Чистая вода при 95°С ... .57

В табл. Приведены некоторые ориентировочные данные относительно угла потерь различных материалов при частоте 50 кгц и комнатной температуре.

Табл. /. / показывает зависимость е и tg (S) от частоты для некоторых материалов.

Материалы

Таблица LII tg8

Миканит............0,019

от 0,004

до 0,015

Стекло различных сортов Бумага............ . 0,02

*арФ Р..........-о Г

Хорошие смолы.........0,007

Эбонит.............0,01

Плавленый кварц.......0,0007

Материалы

Таблица I.IU

Частота s tg S в кгц

295 5,9 0,050

Баккелитовая бумага { 670 5,7 0,052

1040 5,6 0,058

210 3,0 0,008

Эбонит.......\ 710 3,0 0,008

1126 3,0 0,0010

500 7,0 0,0045

800 7,0 0,0045 Кварцевое стекло

(пайрекс) .... 500 4,9 0,0045

Стекло флинтглас

За последние годы появился целый ряд новых изоляционных материалов, обладающих особенно ценными свойствами для высокочастотной техники вследствие высокой диэлектрической проницаемости и весьма малых диэлектрических потерь.

Значительное большинство этих материалов относится к керамикам и получается путем обжига различных пород.

Наиболее распространенными исходными веществами являются так называемые жировики , белая глина и некоторые горючие сланцы.

Изоляционные материалы получаются путем обработки этих исходных веществ, причем одной из существенных операций обычно является обжиг, при котором происходит спекание частиц вещества, происходящее ниже точки его плавления.

К группе изоляционных материалов, изготовляемых на основе жировиков относятся: стеатит , фреквентит , фреквента . На основе талька:- калит , калан и др. На основе глинозема: синтер-карунд и др.

В табл. I.IV приведены данные относительно угла потерь и диэлектрической проницаемости для различных материалов.

Из этой таблицы видно, что, например, по сравнению с фарфором применение высококачественных изолирующих материалов дает огромные выгоды в отношении потерь.

К недостаткам этих материалов принадлежит некоторая трудность их механической обработки. Обработка обычно должна производиться рйнее окончательного обжига вещества, после которого последнее уже не поддается обработке.

В табл. I.V приведены данные относительно механических свойств и электрической прочности различных материалов.

Таблица I.V

§ 12. Нагрузка конденсаторов.

Результат произведения EI, где Ей/ - среднеквадратичные значения тока и напряжения, дает вольтамперы .

Произведение -sin9, где ср-угол сдвига между током и напряжением, дает среднее количество реактивной энергии, отнесенное к единице времени. Оно называется реактивной мощностью (Рг) в конденсаторе.

Часто термин реактивная мощность относят к энергии, которая циркулирует через цепь конденсатора в прямом и обратном направлении. В этом случае одна и та же энергия учитывается дважды, и реактивная мощность принимается равной

Р = Е1 sin ср. (1.71)

В случае малости угла ср можно положить sin(p = l и тогда

(1.72)

т. е. реактивная мощность равна вольтамперам.

Произведение Я/coscp определяет активную мощность. Так как угол ш

близок к ~, то взамен coscp можно писать tg (S), где S-угол потерь,

равный --Поэтому угол потерь дает отнощение активной мощности

к реактивной.

в радиотехнических устройствах очень часто роль емкости заключается в создании определенной реактивной мощности, В этом случае емкость играет в электрических цепях ту же роль, которую играет в механических устройствах пружина. Если определенные вольтамперы заданы, то очевидно, что мощность, выделяемая в конденсаторе при определенном угле потерь, также задана.

Ясно, однако, что чем меньще объем конденсатора, тем выше будет его температура при той же выделяемой мощности, при прочих равных условиях.

Чем выше частота, тем больше выделяемая мощность и, следовательно тем больше должен быть объем диэлектрика при одинаковых условиях охлаждения во избежание перегрева.

Конденсаторы с твердым диэлектриком особенно опасны в отношении перегрева, так как потери в них после некоторого нагревания растут с температурой и, следовательно, выделяемая мощность с течением времени все более и более увеличивается.

Поэтому для каждого типа конденсаторов существует предельная тепловая нагрузка или, иначе говоря, предельные вольтамперы при данной частоте. . При высоких частотах предел возможному исполь-

зованию конденсатора часто ставит, именно, величина вольтампер.

; Для того чтобы понизить темперГатуру, приме-

няют групповое соединение, показанное на фиг. 1.29. При таком соединении емкость не изменяется по сравнению с одним конденсатором, но количество выделяемого в каждом конденсаторе тепла уменьшается в четыре раза. Фиг. 1.29. При очень низких частотах тепловые потери

обычно не играют роли, и предел нагрузки конденсатора определяется допустимым напряжением, которое он может выдержать.

В этом случае для каждого диэлектрика, помещенного в равномерное поле, существует некоторый предельный градиент, после чего поле его разрушает.

Рабочее напряжение следует выбирать таким образом, чтобы градиент достигал во всяком случае не более половины предельной величины.

Таким образом для высоких частот надо выбирать диэлектрик с малыми потерями. Для низких частот при высоком напряжении - диэлектрик с большой диэлектрической прочностью. Для низких частот и низких напряжений выгоднее выбирать диэлектрик с возможно большей диэлектрической проницаемостью.

При техническом выполнении конденсаторов принимаются меры к тому, чтобы поле было по возможности равномерно во всей массе диэлектрика. Достичь этого можно только отчасти. Поэтому в действительности предел возможного использования конденсаторов ниже, чем тот, который мог бы быть достигнут при равномерной нагрузке диэлектрика.

В этом отношении конденсатор характеризуется коэфициентом использования , который показывает отношение допустимой нагрузки (в вольт-амперах или эргах) данного образца к той нагрузке, которая могла бы быть допущена для данного диэлектрика при равномерном поле.

Коэфициент использования в технических конденсаторах бывает обычно ниже 707о.

§ 13. Некоторые употребительные типы кояденсаторов.

Для отфильтрования переменного тока в выпрямительных устройствах применяются конденсаторы, примерно, того же типа, что и в высоковольтной технике 50-герцного тока.