Влияние изменения температуры на параметры конденсатора сказывается в изменении свойств и объема материалов, из которых он изготовлен.Изменение емкости под влиянием температуры в основном вызываются изменениями линейных размеров оси, пластин и, как следствие, зазоров и изменением диелектрической проницаемости диэлектрика, находящегося в электрическом поле конденсатора.
Надо иметь в виду, что емкость КПЕ состоит из двух частей: постоянной части (представляет собой минимальную емкость, величина которой не зависит от положения ротора) и переменной части, величина которой изменяется при перемещении ротора.Каждая из этих емкостей имеет определенный ТКЕ, зависящий как от материалов, так и от последней.
Температурный коефициент переменной части емкости (ТКЕ ~) конденсатора определяется по формуле:
ТКЕ ~= ТКε 
TKSA+TKd (3.7)
где ТКε - температурный коэффициент диэлектрической проницаемости диэлектрика (для керамики III-го класса группы д лежит в пределах (13 ÷ 53)*10-6, для расчетов будем брать худшее значение: 53*10-6 1/град);
TKSAи TKd – температурные коефициенты активной площади пластин и зазора, соответственно, 1/град.
Температурный коефициент активной площади пластин обулавливается температурным коефициентом линейного расширения материала αмп, из которого они изготовлены, и относительным перемещением секции ротора и статора, вызванным температурным коефициентом линейного расширения материала корпуса αмк, т.е:
TKSA = TKSS TKSL, (3.8)
где TKSS и TKSL - температурные коефициенты активной площади пластин;
TKSS = 2 αмп, (3.9)
где αмп - температурный коефициент линейного расширения материала, из которого изготовлены пластины.
TKSL= αмп - αмк, (3.10)
где αмк - температурный коефициент линейного расширения материала, из которого изготовлен корпус (основание конденсатора).Материалом для оснований конденсатора выбрал установочную керамику: тип В, класс VII, применяется для производства мелких деталей, αмк=6,5*10-6 1/град.
Ввиду того, что в конденсаторе пластины выполнены из разных материалов (роторные – из керамики, а статорные – металлические, из ковара) с неодинаковым (хоть и близким) ТКЛР, для расчетов буду брать худший вариант
Расчитаем TKSL по формуле 3.10:
TKSL= (8 - 6,5)*10-6 = 1,5*10-6 1/град
Расчитаем TKSS по формуле 3.9:
TKSS= 2*8*10-6 = 16*10-6 1/град
Подставляя полученные значения в (3.8) получим:
TKSA = 17,5*10-6 1/град
В связи с тем, что у конденсатора толщина вводимой роторной керамической пластины равна расстоянию между статорными пластинами, особенностью данного конденсатора является то, что с увеличением температуры керамика ротора будет расширяться на (8-4,8)*10-6 1/град, то есть на 3,2*10-6 1/град быстрее, чем такой же по толщине участок материала, выполненный из ковара. И наоборот – с уменьшением температуры ковар сжимается на 3,2*10-6 1/град медленнее, чем керамика, значит с колебаниями температуры будут изменяться воздушные зазоры между пластинами, которые образуются как следствие погрешостей изготовления деталей конденсатора и его сборки, что повлечет за собой незначительные изменения емкости.
Так как пластины крепятся к оси ротора и стойкам пайкой, то температурный коефициент зазора между пластинами расчитывается по следующей формуле:
ТКd = (αмо*l – 2* αмп dп)/(l – 2* dп) 
, (3.11)
где αмо - температурный коефициент линейного расширения, из которого изготовлена ось;
l – расстояние между пластинами ротора;
dп – толщина пластин.
Если αмо = αмп = αковар,то формула примет вид:
ТКd = αковар (3.12)
Рассчитаем температурный коефициент зазора между пластинами по формуле 3.12.
ТКd = 4,8*10-6 1/град
Общий ТКЕ равен:
ТКЕ = 53*10-6+ 17,5*10-6 + 4,8*10-6 = 75,3 10-6 1/град
Расчетный ТКЕ конденсатора составил 75,3 10-6 1/град, а ТКЕ конденсатора заданное в техническом задании – 80*10-6 1/град, значит параметр данного конденсатора соответствует техническому заданию.
ПАСПОРТ
1.Рабочее напряжение, В....................................... 50
2.Максимальная емкость, Пф....................................50
3.Минимальная емкость, Пф.................................... 3,5
4.Количество секций............................................ 2
5.Температурная стабильность емкости, 1/град................ 75,3*10-6
6.Среда эксплуатации............................. согласно УХЛ 4.1
7.Габаритные размеры, мм...............................30х30х36,3
7.Масса, г................................................... 24,9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном курсовом проекте был произведен расчет переменного конденсатора с нейтральным ротором и прямоемкостной зависимостью. Данный конденсатор переменной емкости предназначен для использования в качестве регулировочного, для подстройки контуров в радиоприемной аппаратуре (в УКВ диапазоне).
В техническом задании для проектирования данного конденсатора были предъявлены противоречивые требования: минимальные размеры конструкции и сравнительно низкий температурный коэффициент емкости (80*10-6 1/град), значит выбираем материалы с максимально близкими ТКЕ и конструкцию, которая бы обеспечивала и достаточно низкий ТКЕ, и малые габариты конденсатора.
В качестве материала пластин ротора была выбрана керамика с достаточно высоким значением диэлектрической проницаемости (23,5), чтобы уменьшить габаритные размеры. Ось ротора и статор будем делать из одного материала, ТКЕ которого должно быть как можно ближе по своему значению к ТКЕ керамики, чтобы улучшить общее ТКЕ конденсатора. Для керамики с ТКЕ равным 8*10-6 1/град был выбран ковар с ТКЕ 4,8*10-6 1/град.
Все предпринятые меры оправдали себя, и при проведении расчетов был определен температурный коэффициент емкости, который составил 75,3*10-6 1/град.
Для реализации прямоемкостной зависимости данного КПЕ выбираем полукруглую форму пластин.
Был рассчитан радиус пластины ротора – 8 мм.
Масса спроектированного конденсатора оставила 24,9 грамма.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Волгов В.А. Детали и узлы РЭА – М.: Энергия. 1977.- 656с.
2. Устройства функциональной радиоэлектроники и электрорадиоэлементы: Конспект лекций. Часть 1 М.Н.Мальков, В.Н. Свитенко. – Харьков: ХИРЭ 1992. – 140с.
3. Свитенко В.Н. Электрорадиоэлементы.- М.: Высшая школа, 1987.
4. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы.- М.: Советское радио, 1976.
5. Радиокерамика под. ред. Богородицкого и Пасынкова. – М.-Л.: ГосЭнергоИздат, 1963.
6. Белинский В.Т. и др. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА. – К.: Вища школа, 1992.
7. Дэммер Дж. В.А. и Норденберг Г. М. Конденсаторы постоянной и переменной емкости. – М.-Л.: ГосЭнергоИздат, 1963, 315 с.