Слюдяные конденсаторы. Конденсаторная слюда

Конденсаторная слюда.

Слюда – это природный материал, способный расщепляться на тонкие пластинки с высокой механической и электрической прочностью, обладающей высокой (от 5-40) и удобный для использования в качестве диэлектрика в конденсаторах.

Слюда относится к группе алюмосиликатов, т.е содержит и , кроме того еще и воду в виде групп OH, а также окислы металлов, по наличию которых различаются сорта слюды.

Основное применение в конденсаторостроении нашла слюда мусковит. Ее состав можно выразить формулой: .

Свойства слюды мусковит: , , =100-250 , С, Ом×м.

Для изоляции секций от корпуса применяют слюду флогопит, более нагревостойкий, чем мусковит.

Средний состав флогопита: .

Свойства: , , =70-150 , С Ом×м.

Синтетическая слюда или фтор-флогопит – в ее составе гидроксильные группы ОН заменены фтором, полученным при расплавлении специально подобранной шихты и ее кристаллизации при медленном охлаждении. Синтетическая слюда дороже природной, но в ней нет значительных посторонних примесей, как в природной. Фтор-флогопит химически устойчивее обычного флогопита, что обуславливает и повышает нагревостойкость. Он не разрушается, не вспучивается. Синтетическая слюда стоит дороже природной.

Мусковит это основной вид слюды, применяемый в конденсаторостроении. Из слюды-сырца после очистки вырубают при помощи штампа прямоугольные пластинки, называемые шаблонкой. Толщина пластинок – 0,02-0,01 мм. Легкость расщепления слюды объясняется слоистой структурой этого минерала. В тонких пластинках слюда мусковит бесцветна, но толстые пластинки имеют различную окраску. Наименьший имеет розовый, золотистый и коричневый мусковит. У серебристого мусковита в 1,5 раза выше, а у зеленого – в 2,5-3 раза выше. Окраска слюды зависит от присутствия небольшого количества окислов Fe, Cr или Ti. Слюда легко смачивается водой, поэтому с повышением влажности воздуха ее резко падает. Теплостойкость слюды мусковит высока: она выдерживает кратковременный нагрев до 500 С без каких-либо внешних изменений. При дальнейшем повышении температуры начинается выделение кристаллизационной воды и происходит вспучивание слюды (рис.67). При длительном воздействии температуры структурные изменения в слюде мусковит можно заметить и при температуре 600-700 С. После нагрева до 1000 С мусковит приобретает сильную хрупкость, а при С начинает сплавляться в непрозрачное стекло. Разновидности флогопита, отличающиеся по характеру вспучивания, в большинстве случаев отличаются и по внешнему виду и по механическим свойствам. Менее нагревостойкие разновидности имеют меньшую твердость, более темный цвет и «жирный», а не стеклянный блеск.

Зависимость электрической прочности слюды при испытании под маслом при f=50 Гц от толщины пластинок имеют вид (рис.68):

При испытании слюды в однородном поле можно устранить зависимость и получать , а при электродах малой площади – даже до 700 . Но на эти значения нельзя ориентироваться при расчете слюдяных конденсаторов, в которых диэлектрик работает в резко неоднородном поле и при увеличенной площади электродов.

При увеличении площади обкладок возрастает вероятность нахождения между обкладками слабых мест, как природных связанных с наличием в слюде вкраплений кварца и других дефектов, так и вызванных механическим повреждением пластинок при их расщипке царапины, проколы, поэтому приходится снижать .

Влияние слабых мест можно уменьшить, применяя между обкладками по несколько пластинок, что позволяет повышать .

В слюдяном конденсаторе электрическое поле направлено перпендикулярно слоям слюды. Однако при наличии в слюде посторонних включений, прежде всего воздушных, может появляться местное искажение поля, в результате чего возникает тангенциальная составляющая напряженности , направленная по плоскостям спайности и вызывающая заметное ухудшение электрических свойств, в первую очередь проводимости и .

Воздушные включения при высоком напряжении могут вызвать рост за счет развития ионизации. Возникающие при этом потери обусловлены проводимостью, поэтому с ростом частоты уменьшается и при радиочастотах имеет то же значение, как и у чистой слюды (рис.69).

На величине воздушные включения практически не сказываются, но могут вызвать увеличение ТК и ухудшение стабильности емкости. При наличии воздуха в слюде ТК может изменить свой знак и увеличить абсолютное значение более чем в 10 раз.

Одновременно появляются необратимые изменения емкости слюдяной пластинки после прогрева за счет необратимых изменений размера воздушных включений. Поэтому при изготовлении слюдяных конденсаторов желательно применять совершенно чистую слюду.

Пятнистость слюды характеризуется присутствием в слюдяных пластинках пятен различного цвета и формы, которые представляют собой инородные включения, чаще всего полупроводящие окислы железа. Обычно пятна сопровождаются воздушными включениями. Они повышают .

Поверхностные загрязнения слюды в процессе ее обработки (грязь, отпечатки пальцев и др.) приводят к увеличению , поэтому часто применяют промывку слюды перед сборкой спиртом или другим растворителем.

Конденсаторная слюда выпускается по ГОСТ 7134-64 и представляет собой прямоугольные пластинки мусковита (в марке С3 – флогопита), применяемые при изготовлении слюдяных конденсаторов в качестве диэлектрика, обуславливающего емкость (только мусковит), и для защитных наружных обкладок (мусковит и флогопит). В зависимости от электрических свойств и назначения конденсаторная слюда делится на марки:

Образцовая – СО – для образцовых конденсаторов и эталонов емкости;

Фильтровая – СФ – для конденсаторов аппаратуры дальней связи;

Низкочастотная – CНЧ –для конденсаторов НЧ и мощных контурных конденсаторов;

Высокочастотная – СВЧ – для конденсаторов малой реактивной мощности;

Защитная мусковит СЗМ и флогопит СЗФ – для защитных прокладок в конденсаторах.

Размеры пластинок: длина от 7 до 60 мм, ширина от 4 до 50 мм, толщина (кроме С3) от 20 до 55 мкм, толщина С3 от 100 до 300 мкм.

Конденсаторная слюда, кроме С3, должна рассортироваться по толщине на группы: 20-25, 25-35, 35-45, 45-55 мкм.

Конденсаторная слюда должна быть ровной или маловолнистой. Ограничиваться наличие пятен минерального происхождения и воздушных включений.

Конденсаторная слюда применяется для изготовления конденсаторов постоянной емкости типов:

КЗ1 - конденсаторы слюдяные, малой мощности;

КЗ2 – большой мощности.

Используются конденсаторы старой маркировки:

КСО – конденсаторы слюдяные, опрессованные пластмассой.

КСГ - конденсаторы слюдяные, герметизированные.

СГМ, СГМЗ - конденсаторы слюдяные, герметизированные, малогабаритные в керамическом корпусе.

Слюдяные конденсаторы используются в качестве контурных, разделительных, блокированных, фильтровых эталонов емкости.

ССГ, СГО, КСГ –в металлическом корпусе герметизированные.