2-19. Конденсаторы
Своеобразная область применения изоляционных материалов — это конденсаторы. Толща изоляции, находящаяся между двумя металлическими обкладками, — это резервуар, в котором накапливается запас электрической энергии.
В разных схемах конденсаторы работают по-разному. В высокочастотных установках — в радиопередатчиках, в установках для нагрева — энергия подается в конденсатор на стотысячные или миллионные доли секунды, а затем энергия нацело уходит из конденсатора. Конденсаторы, предназначенные работать в таком режиме быстрого накопления и быстрой же отдачи энергии, называются контурными. Они составляют часть колебательного высокочастотного контура. Контурные конденсаторы должны иметь самую высококачественную изоляцию. В них часто применяется керамика — например, одна из разновидностей фарфора — стеатит. Диэлектрическая проницаемость этого материала около 6. Стеатитовые конденсаторы прекрасно работают на частотах от 100 тыс. до 1 млн. Гц.
Другой распространенный для контурных конденсаторов керамический материал составляется из двуокиси титана. Его диэлектрическая проницаемость бывает 50—60, т. е. в 10 раз больше, нежели у стеатита. Титановые конденсаторы выгодно использовать и на более низких частотах (до 10 тыс. Гц).
В последние годы ведутся исследования конденсаторов, изоляция которых имеет диэлектрическую проницаемость в несколько тысяч. Такими свойствами обладают виннокаменная соль, титанат бария. В материале с такой диэлектрической проницаемостью можно накапливать большие количества электрической энергии. Но эти материалы очень капризны, с изменением температуры их диэлектрическая проницаемость также сильно меняется. Диэлектрическая проницаемость меняется и с величиной приложенного к конденсатору напряжения. Форма кривой напряжения сильно искажается. Иногда это свойство может иметь полезные применения. Колебательный контур с таким конденсатором может умножать частоту подводимого к нему тока. Но часто искажения кривых токов и напряжений недопустимы.
Во многих установках напряжение на конденсаторах почти совершенно постоянное. Назначение этих конденсаторов — только пропустить через себя небольшую переменную составляющую тока. В таком режиме работают фильтровые конденсаторы, сглаживающие выпрямленный ток, и разделительные конденсаторы в генераторах с электронными лампами. Электрическая энергия в этих конденсаторах находится на долгосрочном хранении. К изоляции этих конденсаторов можно предъявлять менее строгие требования, нежели к изоляции контурных конденсаторов.
В фильтровых и разделительных конденсаторах часто применяют изоляцию из бумаги, пропитанной парафином или маслом. Обкладку делают из алюминиевой фольги. Если к такому конденсатору приложить слишком высокое напряжение, бумажная изоляция пробивается и конденсатор выходит из строя.
Интересны конденсаторы с цинковыми обкладками. Цинк испаряют, и пары его оседают тончайшим слоем на бумагу. Получаются непробиваемые конденсаторы. Если к ним приложить слишком высокое напряжение, то в каком-то месте слой бумаги прожжет искра. Но эта же искра разовьет столько тепла, что вызовет испарение цинковых обкладок. Цинк—металл с низкой температурой кипения. Когда цинк испарится вокруг пробитого места, пробой прекратится. Конденсатор с цинковыми обкладками — это самозалечивающийся конденсатор.
Для боевых самолетов делают бензобаки, обложенные слоем резины. Когда такой бак пронизывает пуля, то отверстия затягиваются резиновым слоем. Есть нечто общее между этими самозалечивающимися баками и конденсаторами с цинковыми обкладками.
