Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

распространены ниобиевые. Алюминиевые конденсаторы дешевле танта вых и ниобиевых, но имеют большие токи утечки и поэтому применяют ограниченно.

Электролитические алюминиевые фольговы конденсаторы (рис. 55,а-г) в зависимости от конструкции могут име разнонаправленные (К50-12, К50-15, К50-24, К50-29) и однонаправленньи (К50-6, К50-7, К50-16, К50-35) выводы и по количеству секций делятся односекционные и многосекционные (блоки).

Эти конденсаторы состоят из алюминиевого корпуса цилиндрическо] формы, секции, проволочных или фольговых внутренних выводов, ушют няюшего элемента, выполненного в виде резиновой шайбы или крышки полимерного материала, и внешних проволочных, лепестковых или резьбо вых выводов. Для фиксации секции ее торцы обжимают имеющимися дне корпуса и торце крышки специальными ребрами.

Основой алюминиевого конденсатора является секция, которая намо тана с двух или более бумажных лент, пропитанных электролитом, катод, ной неоксидированной травленой фольги, являющейся токоотводом электролита, и анодной оксидированной фольги. К лентам анодной фоль приваривают выводы из алюминиевой фольги толщиной 0,1-0,15 мм или проволоки диаметром 0,8; 1,2; 1,6 и 2 мм. Конец проволочного вывода, прикрепляемый к фольге, как правило, предварительно плющат до толщины 0,1-0,3 мм.

Конденсаторы К50-6 выпускаются трех вариантов исполнений. Первые два варианта, предназначенные для схем с печатным монтажом, имеют проволочные выводы и крепятся за них, а третий вариант с лепестковыми выводами имеет большие габариты и крепится в аппаратуре специальным xoMjTOM. Конденсаторы К50-6 выпускаются 62 номиналов емкостью от 1 до 1000 мкФ на номинальные напряжения от 6,3 до 160В. Диаметр этих конденсаторов от 4 до 34 мм, а высота от 13 до 75 мм; диапазон рабочих температур от -10 до +70°С.

Конденсаторы К50-7 являются продолжением серии конденсаторов К50-6 в сторону высоких напряжений и выпускаются 38 номинало? (26 односекционные и 12 двухсекционные) емкостью от 5 до 500 мкФ на номинальные напряжения от 160 до 450 В (односекционные) и от 50 до 450 В (двухсекционные). Эти конденсаторы крепят гайкой, навинчт»аемой на резьбовую часть их крышки.

Конденсаторы К50-12 выпускаются 67 номиналов (3 двухсекционные) емкостью от 1 до 5000 мкФ на номинальные напряжения от 6,3 до 450 В. Конденсаторы диаметром от 4,5 до 8,5 мм имеют проволочные разнонаправленные выводы диаметром от 12 до 17 мм и крепятся в аппаратуре специальной шайбой с тремя выступами, а конденсаторы диаметром от 25 до 32 мм со стержневым выводом - гайкой.

Конденсаторы К50-16, как и конденсаторы К50-6, выпускаются трех вариантов исполнения, не отличаются от конденсаторов К50-6 шкалой но минальных емкостей, но имеют меньшие габариты для равной емкости

Электролитические танталов ые объемн о-п о р и с-тые конденсаторы имеют наибольшую среди всех электролитических конденсаторов удельную емкость. Применение в качестве анодов по-70


Рис. 56. Электролитический танталовый конденсатор ЭТО: 1 - анодная таблетка, 2 - танталовая крышка, 3, 10 - анодный и катодный выводы, 4 - эпоксидная смола, 5 - электролит, 6, 9 - серебряный и стальной корпуса, 7, 8 - упругие изоляционные прокладки

ристых таблеток позволяет получать в них поверхности площадью до 1000 см, что в сочетании с высокими диэлектрическими свойствами оксидной пленки обусловливает наименьшие размеры этих конденсаторов.

Жидкостные танталовые конденсаторы ЭТО-1 и ЭТО-2 изготовляются на рабочие напряжения до 90 В, ЭТО-3 - на напряжения 150-400 В, а ЭТ04 - на напряжения 150-600 В. Рабочие емкости конденсаторов ЭТО-1 - от 10 до 80 мкФ, ЭТО-2 - от 100 до 1000 мкФ, ЭТО-3 - от 2 до 5 мкФ и ЭТ04 - от 10 до 50 мкФ.

Конденсаторы ЭТО (рис. 56) состоят из пористой танталовой анодной таблетки 1, в которую одним концом впрессован танталовый проволочный анодный вывод 3, приваренный другим концом к танталовой крышке 2. С внешней стороны к танталовой крышке приварен танталовый вывод, а к нему медный вывод (за пределами корпуса). Анодная таблетка 1 конденсаторов ЭТО-1 и ЭТО-2 толщиной 3 мм имеет соответственно диаметр 4,5 и 14,5 мм и погружена в рабочий электролит 5, залитый в тонкостенный серебряный корпус 6. В качестве электролита применяется 35-38%-ный раствор серной кислоты. Внутреннюю поверхность корпуса протравливают и покрывают проводящими мелкодисперсными материалами и металлами. Серебряный корпус имеет в верхней части фланец под упругую герметизирующую прокладку 7, на которую монтируется танталовая крышка. Этот корпус, прокладка 7 и танталовая крышка для придания конденсатору механической прочности монтируются в стальной корпус 9. Предварительно на внешнюю поверхность танталовой крышки укладывают изоляционную прокладку 8.

Соединяя последовательно в батареи конденсаторы ЭТО-1 и ЭТО-2, получают конденсаторы ЭТО-3 и ЭТ04.

Оксидно-полупроводниковые электролитические конденсаторы являются сравнительно новым типом конденсаторов с объемно-пористым анодом, в которых жидкий электролит заменен твердым электронным полупроводником. Анод, как уже отмечалось, изготовляют из порошков тантала, ниобия или алюминия, а в качестве электролита используют диоксид марганца.

Оксидно-полупроводниковый конденсатор (рис. 57) состоит из анодной таблетки 1, изоляционной шайбы 3 и стеклянного изолятора 4, встав-




Рис. 57. Оксидно-полупроводниковый конденсатор К53-4: 1 - анодная таблетка, 2 - корпус, 3 - изоляционная шайба, 4 -стеклянный изолятор, 5,6,9- припой, 7, S, 70-внешние ианодные

вьшоды

ленных в стальной луженый корпус 2. На анодную таблетку из порошка тантала, ниобия или алюминия последовательно нанесены образующие катодный вьшод слои диоксида марганца и аквадага (раствора графита в воде), а также контактный слой металла (серебра). Катодный вывод соединяется с корпусом 2 припоем 9. Анодный вьшод 8 проходит через стеклянный изолятор 4, впаянный в корпус. Трубочка 5 этого изолятора, через которую проходит один внешний медный луженый вьшод 7, запаяна припоем 6. Другой внешний вьшод 10 приваривается к дну корпуса.

Ниобиевые конденсаторы К534 выпускаются пяти габаритов 39 номиналов емкостью от 47 до 100 мкФ на номинальные напряжения 6, 15 и 20 В. Допустимые отклонения емкости ±10%, ±20% и ±30%. Эти конденсаторы имеют диаметр от 3,2 до 7,2 мм и длину от 7,5 до 16 мм.

§ 33. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В производстве алюминиевых электролитических конденсаторов используют большую номенклатуру материалов высокой химической чистоты, что обеспечивает надежную работу конденсаторов в течение всего срока службы при самых тяжелых температурных и климатических условиях.

Следует отметить, что все используемые материалы должны иметь паспорта, гарантирующие качество. При наличии отклонений необходимо сО общать об этом мастеру и до получения разрешения не применять ма териал.

Прокладочные материалы - бумага и ткани. В электролитических кон денсаторах с ленточными анодом и катодом важную роль вьшолняют эл менты из волокнистых прокладочных материалов - специальных сортов бумаги, а в отдельных случаях - из хлопчатобумажных тканей и шелка.

К прокладочным материалам предъявляют жесткие требования на отсутствие в них примесей, загрязняющих электролит, особенно ионов СГ и SO4. Как правило, количество хлоридов и сульфатов в пересчете на Cl и SO4 не должно, соответственно, превышать 0,0025-0,003 и 0,004-0,005%. Количество примесей определяют при входном контроле, перед запуском партии прокладочных материалов в производстве. В производстве электролитических конденсаторов наиболее широко используюг бумагу КЭ-10, 72

КЭ-13, КЭ-27, КЭ-35, КЭ-55, КЭ-75, КЭ-95 (где буквы обозначают: К-конденсаторная бумага, Э - для электролитических конденсаторов, а цифры 10-95 - толщину бумаги, мкм).

Одним из показателей чистоты бумаги является зольность, определяющая наличие загрязнений в виде металлов и их солей. Содержание железа и его солей в бумаге не должно превышать 0,025%, а меди и ее солей - 0,005%; присутствие водорастворимых солей других тяжелых металлов должно быть минимально.

Проницаемость прокладочных материалов, особенно бумаги, контролируют по косвенным характеристикам, которыми являются плотность и впитываемость.

Алюминиевая фольга. От качества анодной и катодной фольги практически зависят все параметры алюминиевых фольговых конденсаторов, поэтому к химической чистоте фольговых материалов предъявляют повышенные требования. Наиболее вредными примесями являются примеси железа, кремния, меди и других металлов. В настоящее время промьппленностью вьшускается особо чистая алюминиевая фольга нескольких марок.

Электролиты. В производстве электролитических конденсаторов используются три вида электролитов: травильные, формовочные и рабочие. В травильных электролитах обрабатьшают алюминиевую фольгу для образования пористой поверхности. Формовочные электролиты применяют при электрохимическом оксидировании (формовке) фольги для создания на ее поверхности алюминиевой оксидной пленки. Рабочие электролиты обеспечивают нормальную работу конденсатора после сборки. К химической чистоте материалов, применяемых для приготовления электролитов, предъявляют очень жесткие требования.

Основными материалами для приготовления электролитов служат борная кислота Н3ВО3, бура N2B4O7 • lOHjO, пентаборат аммония (NH4)2 • BioOie • 8Н2О, гидроокись аммония NH4OH, этиленгликоль С2Н2 (ОН) 2, этиленовый спирт С2Н5 ОН, вода Н2 О и др.

Наиболее опасно присутствие в электролитах ионов СГ и SO4, являющихся анионами. Наличие в электролите хлора в количестве 0,003% прекращает процесс формовки фольги. Если в рабочем электролите присутствует СГ в количество 0,0005%, срок службы конденсаторов сокращается в десятки раз по сравнению с конденсаторами, в электролите которых количество ионов СГ не превьппаег 0,0001%. Ионы SO4 при прохождении тока образуют на поверхности анода пористый слой проводящего оксида алюминия, что существенно уменьшает срок службы конденсаторов.

Подобные требования по предельному содержанию примесей предъявляют также к буре, пентаборату аммония, аммиаку и другим компонентам, используемым для приготовления электролитов.

Поскольку этиленгликоль входит в состав рабочих электролитов, требования к его чистоте очень жесткие. В этиленгликоле, используемом для приготовления рабочих электролитов, вредные примеси (%) должны составлять не более:

Хлор (ионы и связанный в соединениях)..... 0,0001

Сульфаты......................... 0,0005



Железо.......................... 0,0005

Зольность....................... . 0,003

При этом удельная масса этиленгликоля должна лежать в пределах от 1,09 до 1,11.

Вода. В состав формовочных и рабочих электролитов входит вода, которая используется также при всевозможных промывках в производстве конденсаторов. Поэтому к чистоте воды, содержанию в ней хлоридов и сульфидов предъявляют жесткие требования. В производстве конденсаторов используют воду двукратной дистилляции или деионизованную воду, очищаемую с помощью ионообменных смол. Чистота деионизованной воды составляет 99,99999%, или 2,6 • 10" ионов/см При анионном и катион-ном обмене ионы металлоидов извлекаются с помощью смол.

Проводимость или электрическое сопротивление воды характеризует степень ее очистки: чем меньше ионных примесей, тем электрическое сопротивление вьппе. Ионообменную очистку воды вьшолняют на установках централизованных станций в две стадии. На первой стадии вода очищается до удельного сопротивления 2-3 МОм • см, а на второй - до необходимого удельного сопротивления.

Металлические порошки. При изготовлении танталовых, ниобиевых и алюминиевых конденсаторов с объемно-пористым анодом применяют соответственно порошки тантала, ниобия или алюминия.

Для изготовления анодов танталовых конденсаторов использую! различные материалы: фольгу, проволоку, порошки. Так как примес оказьшают влияние на токи утечки, тангенс угла потерь и емкость к( денсаторов, чистота танталовых материалов должна быть высокой. Кач< ство анода зависит от содержания в танталовом порошке примесей ж< леэа, меди, кремния, кальция, алюминия, магния, олова, хрома, никеле ниобия, титана, а также углерода, кислорода и азота. Для изготовления анодов конденсаторов применяют материалы, содержащие 99,92-99,94% тантала.

При спекании прессованной таблетки в вакуумных печах происходит дальнейшая очистка тантала, причем чем выше температура и степень откачки печи, тем меньше остается примесей. Обычно спекание проводят при 2000°С и давлении 1,33 • 10"* 1,33- 10" Па.

Углерод оказьшает существенное влияние на ток утечки и срок службы конденсаторов, а кислород влияет на механические характеристики танталовых анодов. Избыток кислорода увеличивает хрупкость таблеток. При 1емпературе порядка 1600 С углерод и кислород вступают в реакцию с образованием СО.

При повышенном содержании углерода в танталовых порошках в них добавляют кислород в виде легко летучих окислов металлов, испаряющихся при термической обработке, а при повышенном содержании кислорода -сажу или карбиды. Добавки следует вводить с таким расчетом, чтобы содержание углерода не оказывало более вредного влияния на параметры будущего конденсатора. В порошках, применяемых для изготовления анодов, содержание примесей металлов не должно превышать 0,001% по массе, углерода - 0,002, кислорода и азота - 0,02%. 74

Существенное влияние на параметры конденсаторов оказьшают размеры зерен порошка. Танталовые порошки, используемые для анодов конденсаторов, имеют сложный фракционный состав. Наиболее часто применяют порошки, 40-45% зерен которых имеют размеры от 3 до ЗОмкм,45-55% -от 30 до 60 мкм и 60-90 мкм и 10-5% - от 60 до 90 мкм, а в отдельных случаях порошки с размером зерен от 60 до 100 мкм.

Связующие вещества и химические реактивы. При изготовлении анодов конденсаторов из танталовых порошков используют связуюшце вещества в виде камфоры, раствора парафина в бензине, растворов серной кислоты. Концентрация кислоты в формовочном электролите составляет 70%. Кроме серной кислоты в качестве формовочных электролитов применяют раствор ортофосфорной кислоты. Все кислоты и растворы для электролитов приготавливают из химически чистых соединений.

Герметизируют жидкостные конденсаторы деталями, изготовляемыми из фторопласта-4 и других химически- и термостойких материалов.

При изготовлении конденсаторов с оксидно-полупроводниковым катодом используют такие же материалы, и такой же чистоты, что и при изготовлении конденсаторов с объемно-пористым анодом. Жидкий электролит в этом случае заменяется слоем электронного диоксида марганца MnOj, получаемого пиролитическим разложением раствора азотнокислого марганца, нанесенного на пористый анод. К растворам азотнокислого марганца предъявляют более высокие требования по чистоте, чем к кислотам, применяемым в качестве рабочих электролитов.

Конструкционные материалы. В производстве электролитических конденсаторов используют медь, а также оловянно-свинцовые припои для соединения катода с внешним вьшодом при достаточно низком переходном сопротивлении. Чтобы обеспечить достаточную герметичность конденсаторов, используют детали из резины или пластмасс. В отдельных случаях (конденсаторы К50-6) герметичность обеспечивают дополнительной заливкой на резиновую прокладку эпоксидной смолы. В некоторых конструкциях роль крьппки вьшолняет резиновая букса, армированная фторопластовыми шайбами, или резиновая втулка, монтируемая на внешний алюминиевый анодный вьшод.

Внешние вьшоды конденсаторов изготовляются из медной облуженной проволоки или сталемедного провода ПБВ. Примерами могут служить конденсаторы К50-15, К50-24 и К50-6 III.

Следовательно, требования к химической чистоте конструкционных материалов, применяемых при изготовлении деталей конденсаторов и их очистке, такие же как к материалам для изготовления секций.

Обычно перед сборкой детали тщательно промьшают в горячей обессоленной воде в ультразвуковых ваннах. Детали, вьшолненные из резин различных марок, очищают кипячением в обессоленной воде либо в слабых растворах буры или аммиака. При этом воду и растворы следует заменять и Контролировать на наличие ионов СГ и SO4. Детали считаются очищенными, если в растворе после последнего кипячения содержание ионов С1 и SO4 не превьппает соответственно 0,0003 и 0,001%). После кипячения детали промьшают холодной деионизованной водой.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31