Методические указания по лабораторным работам “Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы”, “Электроэлементы ЭВА”, страница 6

Приступая к выполнению данной работы, следует знать, что широко используемые в радиоэлектронной технике конденсаторы пе­ременной емкости (КПЕ) являются такими элементами, в которых прак­тически все параметры определяются конструктивными решениями и технологией изготовления (точностные параметры). Однако суще­ствующая методика расчета конденсаторов переменной емкости не является оптимальной, так как содержит много чисто эмпирических решений. Кроме того, большинство конструкций КПЕ - это, по сути, механические элементы, поэтому при их конструировании приходит­ся решать' и такие задачи, как обеспечение необходимого момента вращения, жесткости, виброустойчивости и т.п. Поэтому разработ­ка конденсаторов переменной емкости с высокими электрическими параметрами предполагает хорошее понимание зависимости последних от конструктивного исполнения всех элементов, знание методики расчета и умение проводить необходимые измерения параметров.

КПЕ имеют следующие электрические параметры: максимальная емкость ; минимальная емкость изменения ;  закон изменения емкости ;  рабочее, испытательное, пробивное напряжения ; температурный коэффициент емкости (TКE); температурный коэффициент нецикличности емкости (ТКНЕ); электри­ческий угол поворота ротора (рабочий угол) ; число секций; потери (характеризуются  или добротностью Q). Указыва­ется момент вращения . Конструктивными параметрами КПЕ являются: число пластин ротора и статора; толщина пластин; рабо­чий зазор; форма пластин ротора и статора; диаметр оси ротора; число секций; тип токосъема.

В данной работе выполняется расчет формы пластины ротора при заданных значениях:, , , числа пластин, их толщины и рабочего зазора. Расчет может быть выполнен с исполь­зованием типовой программы на ЭВМ "Наири-4" или с помощью микрокалькулятора. Графическую зависимость, полученную в результате расчета, сравнивают с экспериментальной для пластины данной фор­мы.

Следует иметь в виду, что из известных способов получения переменной емкости (изменение диэлектрической проницаемости, площади перекрытия пластин и зазора) наиболее часто используется второй, который реализуется конструктивно путем введения подвиж­ной системы пластин (ротора) в неподвижную (статор). В качестве диэлектрика обычно используется воздух, который, хотя и имеет малое значение   и низкую электрическую прочность, но обладает хорошим постоянством , имеет малые потери, хорошую влагостой­кость и способность восстанавливаться после пробоя. Для малога­баритной и неответственной аппаратуры могут разрабатываться КПЕ с твердым диэлектриком, а для особо точной и прецизионной аппара­туры применяют вакуумные конденсаторы переменной емкости.

При любом конструктивном решении емкость конденсатора пере­менной емкости состоит из двух составляющих: начальной  и переменной ,причем:

      .                                                               (2.1)

          Начальная емкость конденсатора определяется его конструкцией, составляет 2-5 % от  и обусловлена емкостью через воздух и диэлектрик между ротором и статором. В зависимости от величины (т.е. фактически от габаритов) значение   может лежать в диапазоне 5-25  пФ.

Величина  (а значит и ) зависит от диапазона рабочих частот и схемы колебательного контура. Например, для радиовещательных диапазонов  равна, пФ: для ДВ и СВ-300-650; для КВ 120-250 и для

ДЦВ 10-30.

         Значение  изменяется по следующим основным зависимо­стям: прямочастотной (1), прямоволновой (2), логарифмической (3) и прямоемкостной (рис.2.1 а, б), причем по названию этих зави­симостей именуются и сами КПЕ.

Зависимости  могут быть реализованы изменением ра­диуса пластин ротора или выреза статора.

Формулы для расчета пластин ротора КПЕ приведены в табл.2.I.

Расчет может быть выполнен с использованием ЭВМ "Наирй-4" или микрокалькулятора. Исходные данные для расчета задаются препода­вателем.

а                                  б
                  Рис.2.1. Изменение емкости КПЕ и частоты колебательного  контура

Для обеспечения необходимой точности изменения  (обычно 0,5-1,5 %) и обеспечения сопряжения многосекционных конденсаторов крайние пластины роторов имеют радиальные прорези (до 7 и более) (рис.2.2). Подгибая эти пластины, можно достаточ­но просто обеспечить требуемую точности при хорошей технологич­ности процесса изготовления КПЕ.