"Радиолюбитель", №3, март, 1925 год, стр. 60-61

Воздушный переменный конденсатор

Как построить и рассчитать?

Е. Г. Женин

Начинающий радиолюбитель на собственном опыте должен был убедиться, как важно иметь приемник, обладающий достаточной избирательностью приема. Возможностью слышать только одну любую станцию, при одновременной работе нескольких, характеризуется техническая ценность приемника. Эта задача вполне разрешима, когда колебательный контур приемника может быть настроен в резонанс с передатчиком и, вообще говоря, способен к острой настройке. Плавность настройки посредством вариометра или переменного конденсатора является первым и наиболее важным условием для избирательности приема и достижения наибольшей слышимости в телефоне. Употребление вариометров не всегда удобно и, кроме того, достичь такой остроты настройки. какая может быть получена при переменном конденсаторе, очень трудно. Переменный конденсатор, построенный любителем, позволит вести прием на рамку и, проградуированный соответствующим образом, будет пригоден и для волномера, т.-е. прибора, с помощью которого могут быть измерены величины: емкостей, коэффициентов самоиндукции катушек и периодов (длины волн) колебательных контуров. Воздушный конденсатор с вращающимися пластинами (рис. 1) удовлетворяет самым серьезным требованиям, пред'являемым к переменным конденсаторам, и должен быть рекомендован всем, кто обладает элементарными навыками в слесарном ремесле, необходимом для его постройки. Плавность изменения емкости, сравнительно большая емкость при небольших размерах, в особенности при употреблении жидких диэлектриков, делает этот прибор необходимым при всякой серьезной постановке дела.

Рис. 1. Общий вид конденсатора.

Важно отметить, что воздушный конденсатор лишен потерь, присущих конденсаторам с твердым диэлектриком (эбонит, слюда, парафиновая бумага и др.), и потому применение его необходимо в тех схемах, где потери являются недопустимыми.

При расчетах такого конденсатора приходится задаваться наибольшей величиной его емкости (Сmax), наименьшее значение которой (Сmin) подсчитать хотя бы приблизительно трудно; можно только грубо принять, что наименьшая емкость равна приблизительно 2,5—3,5% от наибольшей.

В любительской практике конденсатор с воздушным диэлектриком рекомендуется изготовлять для получения емкости не более 1.000—1.500 сант., для получения большей емкости следует погрузить его в керосин, касторовое масло и т. п., при этом наибольшая емкость увеличивается в 2—3—4 раза, в зависимости от вещества жидкости.

Постройка конденсатора

Пластины вырубаются из листовой в 2 мм. толщиной меди (красной или желтой), цинка, железа или аллюминия, хотя последний материал в практике любителя неудобен, так как требует специального припоя. Пластины (рис. 2, сверху) имеют форму полукругов; подвижные — с ушками и отверстиями, соответствующими диаметру оси, неподвижные — с вырезами. После отделки подпилком пластины тщательно выправляются под линейку и полируются наждачной бумагой. Из дуба или другого крепкого дерева выпиливаются два диска, которые будут служить крышками конденсатора; далее заготавливаются из той же листовой меди 4 стойки (рис. 2) с отогнутыми в одну сторону лапками в которых засверлены отверстия для шурупов и три кружка, из которых два делаются по образцу А (рис. 2) с отверстием посередине для прохода оси, и с двумя боковыми отверстиями для шурупов, и один кружок по образцу В; эти кружки служат для укрепления оси в дисках. Наконец, из латунной проволоки изготовляется ось толщиной 4—6 мм. Основные размеры этих деталей даны ниже, в таблице.

Рис. 2. Детали конденсатора.

Ось временно одним концом строго вертикально заделывается в доску, на которую кладется неподвижная пластина (с вырезом) так, чтобы ее центр совпал с центром оси, и к ребрам этой пластины припаивается три стойки строго перпендикулярно и тотчас их лапки прикрепляются шурупамп к доске. Затем на ось надевается подвижная пластина, отделяясь от неподвижной прокладками из картона, спичек и т. п. с толщиной, равной выбранному нами расстоянию между пластинами (d), и припаивается к оси. После берутся опять прокладки, припаивается 2-я неподвижная к стойкам, вновь прокладка, подвижная к оси и т. д.

Эта работа требует аккуратности и терпения, угол между осью и пластинами по крайней мере в двух направлениях проверяется угольником, ибо в случае малейшего перекоса пластины будут при вращении задевать друг друга и конденсатор будет давать замыкания. После спайки пластигн прибор снимается с доски и монтируется на приготовленных деревянных дисках; на рис. 2 (внизу справа) показан способ укрепления оси на нижнем диске. В верхнем диске просверливается отверстие, сверху привинчивается медный кружок типа А, сквозь это отверстие пропускается ось (см. рис. 1); ось снабжается шапочкой из фибры или эбонита и стрелкой, а на крышку наклеивается круг с градусными делениями от 0° до 180°. Лучше всего вместо дерева для переменного конденсатора употреблять фибру, хотя при наличии сухого, покрытого лаком (шеллаковым), дерева это обстоятельство несущественно.

Желательно такой прибор проградуировать. т.-е. определить емкости при разных положениях пластин; в этом случае придется обратиться в лабораторию, где имеется волномер, или тем или иным способом может быть измерена емкость.

Размеры конденсатора

Положим, что нам нужно построить конденсатор с максимальной емкостью, равной 700 см.

Прежде всего необходимо задаться расстоянием d между подвижными и неподвижными пластинами, т.-е. толщиной воздушного диэлектрика. Крайне желательно это расстояние сделать наименьшим в целях экономии материала и достижения наибольшей компактности прибора. Только любитель, имеющий достаточные навыки в слесарном деле, может взять d = 1,5—2 мм., для остальных рекомендуется d = 2,5—3—3,5 мм.
Число пластин Диаметр пластин в миллиметрах Диаметр
дисков
в мм
При d = 2 При d = 1
под-
вижн.
непод-
вижн.
под-
вижн.
непод-
вижн.
Наибольшая емкость конденс. в сант. Высота стоек. Наибольшая емкость конденс. в сант. Высота стоек.
4 5 89,4 94 124 100 40 200 32
8 9 89,4 94 124 200 70 400 55
8 9 109,4 113 125 300 70 600 55
10 11 112,0 116 136 400 90 800 70
10 11 126,4 131 151 500 90 1.000 70
10 11 138,5 143 163 600 90 1.200 70
11 12 143,0 147 167 700 95 1.400 75
12 13 146,2 151 171 800 105 1.600 80
12 13 154,8 159 180 900 105 1.800 80
12 13 163,4 168 188 1000 105 2.000 80
12 13 171,4 176 196 1100 105 2.200 80
12 13 178,8 183 203 1200 105 2.400 80
13 14 178,8 183 203 1300 112 2.600 85
14 15 178,8 183 203 1400 120 2.800 92
15 16 178,8 183 203 1500 130 3.000 100

Для определения необходимого числа пластин конденсатора, их размеров и размеров остальных частей конденсатора можно пользоваться таблицей, где показаны в соответствующих графах диаметры и число пластин, диаметры деревянных кружков и высота стоек, при чем наибольшие величины емкостей конденсатора в шестой графе соответствуют расстоянию между пластинами d равному 2 миллиметрам, а в восьмой (предпоследней) графе — расстоянию в один мм. Вообще диаметр неподвижных пластин произволен, и для неопытного человека лучше взять его на 4—8 мм больше диаметра подвижных. Число неподвижных пластин всегда берется на одну больше, чем подвижных.

Для нашего примера (Сmax = 700 см.) как показывает таблица (7-ая строка), надо взять 11 подвижных и 12 неподвижных пластин, первые диаметром в 143 мм., а вторые диаметром в 147 мм.

Расчет конденсатора

При желании придать конденсатору другие размеры можно вместо таблицы пользоваться расчётом. Покажем, как это сделать на примере конденсатора Cmax = 700 см. Подсчет рабочей поверхности S при заданной емкости, при диэлектрической постоянной, равной единице, делается по обычной формуле:

Необходимо помнить, что для того, чтобы получить рабочую поверхность S в квадратных сантиметрах следует d подставлять в сант. (линейных) и C в сантиметрах (единицах емкости ). Подставляя d = 2 мм. = 0,2 см. и C = 700 сант., находим:

S (см2) = 12,56 × 0,2 × 700 = 1758,4 см2

или, округляя, находим:

S = 1758 кв. сантиметров.

Рабочая обкладка нашего конденсатора представляет из себя ось с целым рядом напаянных на нее полукругов как это видно на рис. 1.

Число полукругов может быть взято произвольно, необдодимо лишь, чтобы их общая поверхность, отсчитанная с той и с другой стороны, была равна 1758 кв. сантиметрам. Возьмем 10 таких пластин, тогда поверхность каждой из них равна 1758 : 10 = 175,8 кв. сантим. Поверхность (с обеих сторон) пластины, имеющей форму полукруга, равна площади круга, описанной тем же радиусом R, или = 3,14 R2. Отсюда можно вычислить величину радиуса пластины


Hosted by uCoz