Ìèíèñòåðñòâî îáðàçîâàíèÿ è íàóêè Óêðàèíû
Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò ðàäèîýëåêòðîíèêè
Êàôåäðà ÏÝÝÀ
Êóðñîâîé ïðîåêò
Äèñöèïëèíà: “Ýëåìåíòíàÿ áàçà ÝÀ”
Òåìà ïðîåêòà: “Êîíäåíñàòîð ïåðåìåííîé ¸ìêîñòè (ìèíèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmin
-10 ïÔ; ìàêñèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmax
– 225 ïÔ; ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå, Uðàá
– 150 Â; çàêîí èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè – ïðÿìîâîëíîâîé)”
Ðàçðàáîòàë: Ðóêîâîäèòåëü ïðîåêòà
ñò. ãð. ÒÇÒì
-05-1 Ãðèãîðüåâà Î.Â.
2009
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
Ââåäåíèå
1. Àíàëèç òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ
1.1 Èñõîäíûå äàííûå
1.2 Âûáîð êîíñòðóêöèè ÊÏÅ
2. Àíàëèç àíàëîãè÷íûõ êîíñòðóêöèé
3. Ýëåêòðè÷åñêèé è êîíñòðóêòèâíûé ðàñ÷¸ò
3.1 Âûáîð ÷èñëà è ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ ïëàñòèí
3.2 Îïðåäåëåíèå ôîðìû è ðàçìåðîâ ïëàñòèí
3.3 Âû÷èñëåíèå òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà ¸ìêîñòè
4. Ðàñ÷¸ò êîíòàêòíîé ïðóæèíû
Ïàñïîðò
Çàêëþ÷åíèå
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
Ïðèëîæåíèÿ
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ñîâðåìåííàÿ ðàäèîýëåêòðîíèêà ÿâëÿåòñÿ ìîùíûì ñðåäñòâîì íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà. Ìåòîäû è ñðåäñòâà ðàäèîýëåêòðîíèêè ïðîíèêëè âî âñå îòðàñëè íàóêè è òåõíèêè, îíè íàõîäÿò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà, â âîåííîì äåëå, â êóëüòóðå è â áûòó. Ñîâðåìåííàÿ ðàäèîýëåêòðîíèêà – ýòî êîìïëåêñ îáëàñòåé íàóêè è òåõíèêè, âêëþ÷àþùèé íàðÿäó ñ ðàäèîòåõíèêîé è ýëåêòðîííîé òåõíèêîé îïòîýëåêòðîíèêó, ðåíòãåíîýëåêòðîíèêó, ãàììà – ýëåêòðîíèêó è äðóãèå.
ÕÕ ñòîëåòèå, è îñîáåííî åãî âòîðàÿ ïîëîâèíà, îçíàìåíîâàëàñü äëÿ ðàäèîòåõíèêè áóðíûì å¸ ðàçâèòèåì êàê ïî êîëè÷åñòâó, òàê è ïî êà÷åñòâó è ñëîæíîñòè ôóíêöèé, âûïîëíÿåìûõ ðàäèîòåõíè÷åñêèìè ñèñòåìàìè è ñðåäñòâàìè. Ïîòðåáíîñòè ðàçâèâàþùåéñÿ ðàäèîòåõíèêè ñïîñîáñòâîâàëè ðàçâèòèþ ýëåêòðîííîé òåõíèêè, è íàïðîòèâ, ïîÿâëåíèå íîâûõ ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ, â îñîáåííîñòè ñâåðõâûñîêî÷àñòîòíûõ è êâàíòîâûõ ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ: ìàãíåòðîíîâ è êëèñòðîíîâ, ëàìï áåãóùåé è îáðàòíîé âîëíû, ëàçåðîâ, ìàçåðîâ è äð., ïðèâåëî ê ðåçêîìó ðàñøèðåíèþ âîçìîæíîñòåé ðàäèîòåõíèêè, ê îñâîåíèþ ÑÂ× – äèàïàçîíîâ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Âñ¸ øèðå ïðèìåíÿþòñÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèå ìåòîäû äëÿ çàäà÷, íå ñâÿçàííûõ ñ èçëó÷åíèåì ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Ïîýòîìó ïîíÿòèå «ðàäèîòåõíèêà» ñòàëî çàìåíÿòüñÿ áîëåå øèðîêèì ïîíÿòèåì «ðàäèîýëåêòðîíèêà».
Èç âñåãî ðàçíîîáðàçèÿ ðàäèîýëåêòðîííûõ ñðåäñòâ (ÐÝÑ) â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â ýëåìåíòàõ, ñïîñîáíûõ èçìåíÿòü ñâîþ ¸ìêîñòü â çàâèñèìîñòè îò êàêîãî-òî âíåøíåãî ïàðàìåòðà. Íàèáîëåå ÷àñòî èçìåíåíèå ¸ìêîñòè íåîáõîäèìî äëÿ èçìåíåíèÿ ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû êîíòóðà, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîäèò ýëåìåíò. Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî òèïîâ òàêèõ ýëåìåíòîâ, îäíèì èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ êîíäåíñàòîð ïåðåìåííîé ¸ìêîñòè (ÊÏÅ), ðàññìàòðèâàåìûé â äàííîé ðàáîòå.
1. ÀÍÀËÈÇ ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÇÀÄÀÍÈß
1.1 Èñõîäíûå äàííûå
Ìèíèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmin
, ïÔ 10
Ìàêñèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmax
, ïÔ 225
Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå, Uðàá
, Â 150
Òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ¸ìêîñòè, ºÑ-1
45·10-6°ñ
Ðàáî÷èé óãîë, 180
Çàêîí èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè ïðÿìîâîëíîâûé
Ïðîãðàììà, øò. 50000
Óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè ïî ÃÎÑÒ 15150-69
Ïî óñëîâèÿì ÒÇ ïðîåêòèðóåìûé êîíäåíñàòîð ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ðàáîòû â ÐÝÀ, îòíîñÿùèõñÿ ïî ÃÎÑÒ 15150-69 êî âòîðîé ãðóïïå. Ýòî ñòàöèîíàðíàÿ àïïàðàòóðà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ðàáîòû íà îòêðûòîì âîçäóõå èëè â îòàïëèâàåìûõ íàçåìíûõ èëè ïîäçåìíûõ ñîîðóæåíèÿõ. Çíà÷åíèÿ äåñòàáèëèçèðóþùèõ ôàêòîðîâ äëÿ ÐÝÀ ýòîé ãðóïïû ïðèâåäåíû â òàáëèöå (3. òàáë 3.11).
1.2 Âûáîð êîíñòðóêöèè ÊÏÅ
 ÒÇ íå îáãîâîðåíû òðåáîâàíèÿ ê ãàáàðèòàì è ìàññå ïðåäëîæåííîãî ê ðàçðàáîòêå ÊÏÅ. Îá îòñóòñòâèè æåñòêèõ òðåáîâàíèé ãîâîðèò è ìåñòî åãî óñòàíîâêè – ñòàöèîíàðíàÿ àïïàðàòóðà.  ñâÿçè ñ ýòèì ìîæíî ïðèìåíèòü âîçäóõ â êà÷åñòâå äèýëåêòðèêà, ÷òî ïîçâîëèò ñêîíñòðóèðîâàòü êîíäåíñàòîð ñ áîëåå âûñîêèìè êà÷åñòâåííûìè ïîêàçàòåëÿìè ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíäåíñàòîðàìè ñ òâ¸ðäûì äèýëåêòðèêîì.  ñëåäóþùåì ðàçäåëå áóäóò ðàññìîòðåíû ðàçíîîáðàçíûå âàðèàíòû êîíñòðóêöèé ÊÏÅ è âûáðàíû íàèáîëåå ïîäõîäÿùèå äëÿ ïîëó÷åíèÿ îãîâîðåííûõ â ÒÇ õàðàêòåðèñòèê.
2. ÀÍÀËÈÇ ÀÍÀËÎÃÈ×ÍÛÕ ÊÎÍÑÒÐÓÊÖÈÉ
Êðîìå ÊÏÅ, ïëàâíîå èçìåíåíèå ¸ìêîñòè îáåñïå÷èâàþò òàêèå ýëåìåíòû, êàê âàðèêàïû è âàðèêîíäû. Ýòî òàê íàçûâàåìûå êîíäåíñàòîðû ïåðåìåííîé ¸ìêîñòè ñ ýëåêòðè÷åñêè óïðàâëÿåìîé ¸ìêîñòüþ.
Âàðèêàïû èçìåíÿþò ñâîþ ¸ìêîñòü â çàâèñèìîñòè îò ïðèëîæåííîãî îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ p-n ïåðåõîäà. Îíè îáëàäàþò ìàññîé ïîëåçíûõ ñâîéñòâ, òàêèõ, êàê ìàëûå ðàçìåðû, âûñîêàÿ äîáðîòíîñòü è ñòàáèëüíîñòü, íî ïðè ýòîì íå îáåñïå÷èâàþò òðåáóåìûé â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè (òî÷íåå êîýôôèöèåíò ïåðåêðûòèÿ ïî ¸ìêîñòè) .  ðåçóëüòàòå ÷åãî ïðèìåíÿþòñÿ â îñíîâíîì â äèàïàçîíå ÓÊ è íà áîëåå âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, à òàêæå â ñõåìàõ, ãäå íå òðåáóåòñÿ áîëüøîå èçìåíåíèå ¸ìêîñòè.
 âàðèêîíäàõ ïîä äåéñòâèåì ïðèëîæåííîãî ïîñòîÿííîãî ñìåùåíèÿ èçìåíÿåòñÿ äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ìàòåðèàëà ìåæäó îáêëàäêàìè. Îíè èìåþò êîýôôèöèåíò ïåðåêðûòèÿ ïî ¸ìêîñòè îò 2 äî 5, íî îáëàäàþò íèçêîé òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëüíîñòüþ ¸ìêîñòè è íå îáåñïå÷èâàþò òðåáóåìûé çàêîí å¸ èçìåíåíèÿ.
Êîíäåíñàòîðû ïåðåìåííîé ¸ìêîñòè ñ ìåõàíè÷åñêèì óïðàâëåíèåì ìåæäó ñîáîé ðàçëè÷àþòñÿ âèäîì äèýëåêòðèêà (òâ¸ðäûé, æèäêèé èëè ãàçîîáðàçíûé) è ñïîñîáîì çàäàíèÿ ôóíêöèîíàëüíîé çàâèñèìîñòè èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè îò óãëà ïîâîðîòà (êîíäåíñàòîðû ñ ôèãóðíûìè ïëàñòèíàìè ðîòîðà èëè ñ âûðåçîì â ñòàòîðíûõ ïëàñòèíàõ).
Âîçäóõ ïî ñðàâíåíèþ ñ òâ¸ðäûìè è æèäêèìè äèýëåêòðèêàìè îáëàäàåò ðÿäîì ïîëîæèòåëüíûõ ñâîéñòâ: íè÷òîæíûìè ïîòåðÿìè, ìàëîé ïðîâîäèìîñòüþ, íåçàâèñèìîñòüþ äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè îò ÷àñòîòû è ìàëîé çàâèñèìîñòüþ îò òåìïåðàòóðû, âëàæíîñòè è äàâëåíèÿ.
Ê íåäîñòàòêàì âîçäóõà, êàê äèýëåêòðèêà ñëåäóåò îòíåñòè ìàëûå çíà÷åíèÿ äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè è ïðîáèâíîãî íàïðÿæåíèÿ, ÷òî âëèÿåò íà ãàáàðèòíûå ðàçìåðû ÊÏÅ.
Ïåðå÷èñëåííûå ïîëîæèòåëüíûå ñâîéñòâà âîçäóõà êàê äèýëåêòðèêà ïîçâîëÿþò ñîçäàòü íàèáîëåå ïðîñòûå êîíñòðóêöèè êîíäåíñàòîðîâ ñ âûñîêèìè òåõíè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Èñõîäÿ èç ýòîãî- â ïðîåêòèðóåìîì ÊÏÅ â êà÷åñòâå äèýëåêòðèêà áóäåò èñïîëüçîâàòüñÿ âîçäóõ.
Ó êîíäåíñàòîðîâ ñ ïåðåìåííûì ðàäèóñîì âûðåçà â ñòàòîðíîé ïëàñòèíå ïëàñòèíû ðîòîðà èìåþò áîëåå æåñòêóþ êîíñòðóêöèþ, ÷òî äà¸ò ñóùåñòâåííîå ïðåèìóùåñòâî òîëüêî äëÿ ïðÿìî÷àñòîòíîãî çàêîíà èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè. Äëÿ ïðÿìîâîëíîâîé çàâèñèìîñòè òàêîå êîíñòðóêòèâíîå ðåøåíèå ÿâëÿåòñÿ íåöåëåñîîáðàçíûì.
3. ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÉ È ÊÎÍÑÒÐÓÊÒÈÂÍÛÉ ÐÀÑ×ÅÒ
3.1 Âûáîð ÷èñëà è ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ ïëàñòèí
Ñóììàðíîå ÷èñëî ïëàñòèí êîíäåíñàòîðà âûáèðàåòñÿ ñ ó÷¸òîì òîãî, ÷òî ñóììàðíàÿ äëèííà ñåêöèè äîëæíà áûòü ïðèáëèæ¸ííî ðàâíà ðàäèóñó ïëàñòèíû ðîòîðà è ñóììàðíàÿ äëèíà ÊÏÅ íå äîëæíà ïðåâûøàòü çàäàííîå â ÒÇ çíà÷åíèå.
Îðèåíòèðîâî÷íî ÷èñëî ïëàñòèí ìîæíî âûáðàòü ïî òàáëèöå (1. òàáë. 3-8). Ïðèíèìàåì ÷èñëî ïëàñòèí N = 10
Âåëè÷èíà çàçîðà ìåæäó ïëàñòèíàìè ðîòîðà è ñòàòîðà âûáèðàåòñÿ ñ ó÷¸òîì òðåáîâàíèé ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè, òî÷íîñòè, òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëüíîñòè, ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ è ïðîèçâîäñòâåííî-òåõíè÷åñêèõ ñîîáðàæåíèé.
Ïðè àìïëèòóäå ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ íà êîíäåíñàòîðå Uðàá
âåëè÷èíó òðåáóåìîãî çàçîðà (ìì) äëÿ ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ìîæíî íàéòè èç ñëåäóþùåãî âûðàæåíèÿ:
d = Uðàá
/(500÷700), (3.1)
ãäå Uðàá
– ìàêñèìàëüíîå ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå, Â;
500÷700 – äîïóñòèìàÿ íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ, Â/ìì.
dmin
= 150/700 = 0,214 ìì
dmax
=150/500 = 0,30 ìì
Ïðè áîëüøîì çàçîðå óâåëè÷èâàåòñÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü, óâåëè÷èâàåòñÿ òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü, íî óâåëè÷èâàþòñÿ è ãàáàðèòíûå ðàçìåðû ÊÏÅ. Ìàëåíüêèé æå çàçîð äà¸ò ïëîõèå ñòàáèëüíîñòü è ýëåêòðè÷åñêóþ ïðî÷íîñòü ïðè ìàëûõ ãàáàðèòíûõ ðàçìåðàõ.  ñâÿçè ñ ýòèì ñ ýòèì âûáèðàåì d = 0,3ìì, ñ÷èòàÿ ýòî çíà÷åíèå îïòèìàëüíûì ñ òî÷êè çðåíèÿ îòíîøåíèÿ õàðàêòåðèñòèê è ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ.
Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ìåæäó ðîòîðíûìè è ñòàòîðíûìè ïëàñòèíàìè â ñòàòîðíûõ ïëàñòèíàõ äåëàåòñÿ âûðåç. Åãî ðàäèóñ îïðåäåëÿåòñÿ ñ ó÷¸òîì çàçîðà d è ðàäèóñà îñè rîñè
= dîñè
/2 =4/2 = 2 ìì ïî ôîðìóëå:
r0
= rîñè
+(2÷3)d = 2+(2÷3)·0,3 = 2.5÷2.75 ìì
Âûáèðàåì ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå r0
=2.75 ìì, òàê êàê ïðè òàêîì ðàäèóñå óìåíüøàåòñÿ çíà÷åíèå ïàðàçèòíîé ¸ìêîñòè.
3.2 Îïðåäåëåíèå ôîðìû è ðàçìåðîâ ïëàñòèí
Ïðÿìîâîëíîâàÿ çàâèñèìîñòü ¸ìêîñòè îò óãëà ïîâîðîòà ìàòåìàòè÷åñêè îïèñûâàåòñÿ ôóíêöèåé
Ñ = (aφ + b)2, (3.2)
ãäå a = (
-
)/180;
b = Ñmin ;K=
;
φ – óãîë ïîâîðîòà ðîòîðà.
N – îáùåå ÷èñëî ïëàñòèí ñòàòîðà è ðîòîðà
Çàâèñèìîñòü ðàäèóñà ðîòîðà îò óãëà ïîâîðîòà äëÿ ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìîé ôóíêöèîíàëüíîé çàâèñèìîñòè îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì âûðàæåíèåì:
R =
, (3.3)
ãäå d – çàçîð ìåæäó ïëàñòèíàìè, ñì;
k – ïîñòîÿííàÿ ;
r0
– ðàäèóñ âûðåçà â ïëàñòèíå ñòàòîðà;
φ – óãîë ïîâîðîòà.
Âû÷èñëèì çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ a è b:
a = (
-
)/180 = 0,06
b =10;
Ðàñ÷¸ò R ïðîèçâåä¸ì ïðè ïîìîùè ïàêåòà ïðèêëàäíûõ ïðîãðàìì Excel. Ðåçóëüòàòû ðàáîòû ïðîãðàììû (ñ øàãîì 10º) ïðèâåäåíû â òàáëèöå 3.1.
φ ,° |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
R,ìì |
7,64 |
8,03 |
8,4 |
8,76 |
9,1 |
φ,° |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
R,ìì |
9,4 |
9,75 |
10,06 |
10,35 |
10,65 |
Ñðåäíèé ðàäèóñ ïëàñòèí ðîòîðà îïðåäåëÿåì êàê ñðåäíåå àðèôìåòè÷åñêîå ñâåä¸ííûõ â òàáëèöó çíà÷åíèé è ðàâåí R=9,214
Äëèíà ñåêöèè îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:
l0
= hïë
N + d (N-1), (3.5)
ãäå hïë
– òîëùèíà ïëàñòèíû (âûáèðàåì hïë
= 0,6ìì);
N – ñóììàðíîå ÷èñëî ïëàñòèí â ñåêöèè;
d – çàçîð ìåæäó ïëàñòèíàìè ðîòîðà è ñòàòîðà, ìì.
l0
= 0,3·10 + 0,6·9 = 8,7 ìì
Îòíîøåíèå l0
/Rñð
= 0,94 áëèçêî ê 1, ÷òî ïîä÷èíÿåòñÿ ïðèâåä¸ííûì âûøå òðåáîâàíèÿì (l0
≈ Rñð
).
3.3 Âû÷èñëåíèå òåìïåðàòóðíîãî êîýôôèöèåíòà ¸ìêîñòè
Ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû âîçäóõà èçìåíÿþòñÿ êàê ôèçè÷åñêèå, òàê è ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû (s è d) êîíäåíñàòîðà, ÷òî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ¸ìêîñòè. ¨ìêîñòü ÊÏÅ ñîñòîèò èç äâóõ ñîñòàâëÿþùèõ: ïîñòîÿííîé (ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìèíèìàëüíóþ ¸ìêîñòü Ñmin
, âåëè÷èíà êîòîðîé íå çàâèñèò îò ïîëîæåíèÿ ðîòîðà) è ïåðåìåííîé Ñïåð
, âåëè÷èíà êîòîðîé èçìåíÿåòñÿ ïðè ïåðåìåùåíèè ðîòîðà. Êàæäàÿ èç ýòèõ åìêîñòåé èìååò ñâîé îïðåäåë¸ííûé ÒÊÅ.
Ìèíèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü îáðàçóåòñÿ êàê ñóììà åìêîñòåé ÷åðåç òâ¸ðäûé äèýëåêòðèê è âîçäóõ ìåæäó äåòàëÿìè, íàõîäÿùèìèñÿ ïîä ðàçíûìè ïîòåíöèàëàìè.  îáùåì âèäå ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî
ÒÊÅmin
=
(3.6)
Òàê êàê ¸ìêîñòü ÷åðåç äèýëåêòðèê ñîñòàâëÿåò çíà÷èòåëüíî ìåíüøóþ ÷àñòü, ÷åì ¸ìêîñòü ÷åðåç âîçäóõ, òî ìîæíî ïðèáëèæ¸ííî ñ÷èòàòü ýòî çíà÷åíèå ðàâíûì 20·10-6
ºÑ (ÒÊÅ äëÿ âîçäóõà).
Òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ïåðåìåííîé ÷àñòè ¸ìêîñòè ìîæíî âû÷èñëèòü, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó
ÒÊŘ = ÒÊÅâ
+ ÒÊSa
, (3.6)
ãäå ÒÊSa
è ÒÊd – òåìïåðàòóðíûå êîýôôèöèåíòû àêòèâíîé ïëîùàäè ïëàñòèí è çàçîðà ñîîòâåòñòâåííî.
îáóñëàâëèâàåòñÿ òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëà αìï
, èç êîòîðîãî îíè ñäåëàíû è îòíîñèòåëüíûì ïåðåìåùåíèåì ñåêöèé ðîòîðà è ñòàòîðà, âûçâàííûìè òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëà êîðïóñà αìê
, ò.å.
ÒÊSa
= ÒÊSs
± ÒÊSl
, (3.8)
ãäå ÒÊSs
– òåìïåðàòóðíûå êîýôôèöèåíòû àêòèâíîé ïëîùàäè ïëàñòèí, îáóñëîâëåííûå αìï
è αìê
ñîîòâåòñòâåííî.
Òîãäà
ÒÊSs
= ΔS/(S·Δt) = 2 αìï
·SΔt/(S·Δt) = 2 αìï
, (3.9)
à ÒÊSl
áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ïðè êîëåáàíèÿõ òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû ïî èçìåíåíèþ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ðîòîðîì è ñòàòîðîì. Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ïëàñòèíû è êîðïóñ âûïîëíåíû èç îäíîãî ìàòåðèàëà, ìîæíî äîïóñòèòü, ÷òî èçìåíåíèå àêòèâíîé ïëîùàäè ïëàñòèí äîâîëüíî ìàëî è ÒÊSl
ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Ïîäñòàâèâ çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ äëÿ èíâàðà â (3.9), ïîëó÷èì:
ÒÊSs
= 2·0,9·10-6
= 1,8·10-6
ºÑ-1
Òåïåðü íàéä¸ì ÒÊSa
èç âûðàæåíèÿ (3.8):
ÒÊSa
= 1,8·10-6
+ 0 = 1,8·10-6
ºÑ-1
Äëÿ íàõîæäåíèÿ âîñïîëüçóåìñÿ ôîðìóëîé:
ÒÊSd
= (αìî
l
- 2 αìî
d
) / (l – 2dï
), (3.10)
ãäå d = 0,5(l – 2dï
) – âåëè÷èíà çàçîðà, ìì;
dï
– òîëùèíà ïëàñòèíû, ìì;
l – ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëàñòèíàìè ( ïî ñðåäíåé ëèíèè), ìì;
αìî
l
è αìî
d
– òåìïåðàòóðíûå êîýôôèöèåíòû ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëà îñè è ïëàñòèí ñîîòâåòñòâåííî, ºÑ-1
.
Ïîäñòàâèì ÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ:
d = 0,5(1-2·0,3) = 0,2ìì
ÒÊSd
= (4,5·-2·0,9·0,3) / (1-2·0,6) = 10·10-6
ºÑ-1
,
Ïðîñóììèðîâàâ âñå ñîñòàâëÿþùèå, ñíà÷àëà ïîëó÷èì çíà÷åíèå ÒÊÅ ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé ¸ìêîñòè
ÒÊŘ = 20·10-6
+ 1,8·10-6
+ 10·10-6
= 31,8·10-6
ºÑ-1
,
à çàòåì è îáùåå ÒÊÅ:
ÒÊÅ = ÒÊŘ + ÒÊÅmin
= 31,8·10-6
+ 20·10-6
= 51,8·10-6
ºÑ-1
Ðàçðàáîòàííàÿ êîíñòðóêöèÿ êîíäåíñàòîðà óäîâëåòâîðÿåò òðåáîâàíèÿì ÒÇ ïî ñòàáèëüíîñòè.
4. ÐÀÑ×ÅÒ ÊÎÍÒÀÊÒÍÎÉ ÏÐÓÆÈÍÛ
 êà÷åñòâå ìàòåðèàëà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîíòàêòíîé ïðóæèíû áóäåì èñïîëüçîâàòü Áðîíçó Áð. ÊÌö 3-1 (ÃÎÑÒ 493-54).
Îïðåäåëèì íåîáõîäèìîå êîíòàêòíîå óñèëèå, èñõîäÿ èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîé àêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé ïåðåõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ Rï
ïî ôîðìóëå:
,
ãäå
–êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé ñïîñîá, ÷èñòîòó îáðàáîòêè è ñîñòîÿíèå ïîâåðõíîñòè êîíòàêòíûõ ýëåìåíòîâ (äëÿ î÷åíü ãðóáûõ ïîâåðõíîñòåé
=3);
–ïîâåðõíîñòíàÿ òâåðäîñòü ïî Áðèíåëëþ (âûáèðàåì ïî áîëåå ìÿãêîìó ìàòåðèàëó); b–êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò õàðàêòåðà äåôîðìàöèè, âèäà è ôîðìû çîíû êîíòàêòèðîâàíèÿ (b=2).
Í
Òîëùèíó êîíòàêòíîãî ýëåìåíòà ðàññ÷èòàåì ïî ôîðìóëå:
ãäå
–êîýôôèöèåíò çàïàñà (
=48);
–ñðåäíèé ïðîãèá;
–äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå íà èçãèá; E–ìîäóëü óïðóãîñòè ïåðâîãî ðîäà.
ìì
Ïî ñîðòàìåíòó íà èñïîëüçóåìûé ìàòåðèàë ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå òîëùèíû îêðóãëèì äî áëèæàéøåãî òàáëè÷íîãî çíà÷åíèÿ
=0,2 ìì.
ÏÀÑÏÎÐÒ
Ìèíèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmin
, ïÔ 10
Ìàêñèìàëüíàÿ ¸ìêîñòü, Ñmax
, ïÔ 225
Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå, Uðàá
, Â 150
×èñëî ñåêöèé 2
Òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ¸ìêîñòè, ºÑ-1
45·10-6
Ðàáî÷èé óãîë, 180
Äèàìåòð îñè, ìì 4
Çàêîí èçìåíåíèÿ ¸ìêîñòè ÊÏÅ ïðÿìîâîëíîâûé
Êðåïëåíèå ñíèçó
Ïðîãðàììà, øò. 50000
Óñëîâèÿ ýêñïëóàòàöèè ïî ÃÎÑÒ 15150-69
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
 äàííîì êóðñîâîì ïðîåêòå áûë ïðîèçâåäåí ðàñ÷åò ïåðåìåííîãî êîíäåíñàòîðà ñ ïðÿìîâîëíîâîé çàâèñèìîñòüþ. Äàííûé êîíäåíñàòîð ïåðåìåííîé åìêîñòè ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â áûòîâîé àïïàðàòóðå è â ðàäèîïðèåìíîé àïïàðàòóðå (â ÓÊ äèàïàçîíå).
 òåõíè÷åñêîì çàäàíèè äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ äàííîãî êîíäåíñàòîðà áûëè ïðåäúÿâëåíû ïðîòèâîðå÷èâûå òðåáîâàíèÿ: ìèíèìàëüíûå ðàçìåðû êîíñòðóêöèè è ñðàâíèòåëüíî íèçêèé òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò åìêîñòè (
°Ñ-1
), çíà÷èò âûáèðàåì ìàòåðèàëû ñ ìàêñèìàëüíî áëèçêèìè ÒÊÅ, è êîíñòðóêöèþ, êîòîðàÿ áû îáåñïå÷èâàëà è äîñòàòî÷íî íèçêèé ÒÊÅ, è ìàëûå ãàáàðèòû êîíäåíñàòîðà.
Îñü ðîòîðà è ñòàòîðà áóäåì äåëàòü èç îäíîãî ìàòåðèàëà, èç êåðàìèêè ñ ÒÊÅ = 4,5-6×10-6
, °Ñ-1
.
Äëÿ ðåàëèçàöèè ïðÿìîâîëíîâîé çàâèñèìîñòè áûëè ðàññ÷èòàíû ðàäèóñû ïëàñòèí ðîòîðà â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1 Âîëãîâ Â.À. Äåòàëè è óçëû ÐÝÀ. –Ì.: Ýíåðãèÿ. 1977. –656 ñ.
2 Óñòðîéñòâà ôóíêöèîíàëüíîé ðàäèîýëåêòðîíèêè è ýëåêòðîðàäèîýëåìåíòû: Êîíñïåêò ëåêöèé. ×àñòü I / Ì.Í. Ìàëüêîâ, Â.Í. Ñâèòåíêî. – Õàðüêîâ: ÕÈÐÝ. 1992. – 140 ñ.
3 Ñïðàâî÷íèê êîíñòðóêòîðà ÐÝÀ: Îáùèå ïðèíöèïû êîíñòðóèðîâàíèÿ/ Ïîä ðåäàêöèåé Ð.Ã. Âàðëàìîâà. – Ì.: Ñîâ. Ðàäèî. 1980. – 480 ñ.
4 Ôðóìêèí Ã.Ä. Ðàñ÷åò è êîíñòðóèðîâàíèå ðàäèîàïïàðàòóðû. – Ì.: Âûñøàÿ øêîëà. 1986. – 339 ñ.
|