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

Воздушный переменный конденсатор

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 (С_max), наименьшее значение которой (С_min) 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.

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.

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 (С_max = 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.

При желании придать конденсатору другие размеры можно вместо таблицы пользоваться расчётом. Покажем, как это сделать на примере конденсатора C_max = 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