Переменный конденсатор своими руками чертежи

Самодельный конденсатор переменной ёмкости

В последнее время становится всё сложнее приобрести конденсаторы переменной ёмкости. Я столкнулся с этой проблемой при создании магнитной антенны: вакуумные конденсаторы меня не устроили высокой стоимостью, б/у КПЕ не устроили ржавым внешним видом. Кроме того КПЕ из старых приёмников имеют небольшой зазор между пластинами и при использовании их в магнитных антеннах прошиваются высоким напряжением. Так я принял решение делать самодельный КПЕ. В интернете нашлось немало конструкций, но наиболее меня заинтересовала статья https://www.qsl.net/n4dfp/buildcaps.html. Собственно по этой статье и был сделан конденсатор с небольшими доработками.
Итак, первым делом был найден лист алюминия. Найден он был в магазине типа сделай сам в виде листа от бочки йогурта (толщина 0,3-0,4 мм). Из листа ножницами были вырезаны заготовки по чертежам:

Чертежи в формате SVG можно скачать по ссылке.

Всего было вырезано 17 заготовок пластин статора, и 16 — ротора. Все пластины были выпрямлены, потом в нужных местах были просверлены отверстия 6 мм под винты. Рекомендую сверлить однотипные заготовки разом, зажав их в тиски. После сверловки заготовки были зачищены от краски и защитного слоя (лист для йогурта был окрашен рекламными надписями с одной и пищевым слоем с другой стороны). В итоге получилась такая кучка заготовок:

Из пластмассы были вырезаны боковые стенки конденсатора размером примерно 100х70 мм.

Для скрепления пластин я использовал болты М6 длиной 110 мм, гайки М6 толщиной 4,5 мм, и шайбы.

Крепление пластин схематически показано на рисунке (вид сбоку):

Первая пластина статора крепится через 3-4 шайбы (в зависимости от их толщины), чтобы обеспечить необходимый зазор между пластинами ротора и статора, и зажимается гайками. Первая пластина ротора зажимается гайками с двух сторон, при этом между боковой стенкой и крепежом обеспечивается небольшой зазор, чтобы болт с пластинами ротора свободно вращался в отверстии.

На противоположной боковой стенке конденсатора необходимо реализовать токоприёмник и пружинный элемент. Я объединил две функции в одну с помощью изогнутой пластины из того же алюминиевого листа и наклейки из пенистого пластика:

После сборки окончательно выпрямляем пластины и добиваемся одинакового расстояния между пластинами при любых положениях ротора.

В итоге получился конденсатор с диапазоном изменения ёмкости 7-330 пФ. Стоимость материалов составила менее 10 долларов.

Источник

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Делаем простой настроечный конденсатор для УКВ своими руками

Если вы заядлый радиолюбитель и любите собирать радиоприемники, то, наверное, могли заметить, что у поставщиков электронных компонентов ассортимент настроечных конденсаторов переменной емкости несколько поубавился. Было время, когда почти в каждом радиоприемнике имелся хотя бы один подстроечный конденсатор, но теперь с появлением варикапа и синтезатора частот такой конденсатор настройки антенного контура является редкостью. Они все еще производятся, но стоят не дешево, и они не будут появляться в вашем ящике для компонентов также быстро, как это было раньше.

К счастью, конденсатор переменной емкости представляет собой удивительно простое устройство. Причем вы можете сделать его самостоятельно, по крайней мере, конденсатор емкостью в несколько десятков пикофарад собирается из подручных материалов.

Для сборки самодельного конденсатора вам понадобятся болт, пара гаек, кусок медной проволоки с покрытием (длина 30 см, калибр AWG22, т.е. диаметр 0.64 мм) и маленький кусочек текстолита.

Для начала накрутите гайки на болт и нанесите на одну из граней каждой гайки олово, затем припаяйте данный болт с гайками к куску медного текстолита, как показано на рисунках ниже.

Болт желательно брать длиной 16 мм. Если такового под рукой не оказалось, то можно взять длиннее, но придется обрезать его до длины. Теперь обмотайте край болта медной проволокой. Сделайте 12 колец, после двенадцатого оборота отрежьте лишние концы проволоки, оставив примерно по 12-15 мм с каждой стороны.

На рисунке ниже показан предпоследний шаг. На этом этапе нужно сделать меленькую пластмассовую прокладку и поместить ее между гайками. Это необходимо для надежной фиксации конструкции при вращении болта во время настройки такого самодельного конденсатора. Кусок такой пластмассы может быть от чего угодно и любого типа пластика. В данном случае использовался кусок пластиковой трубы.

На заключительном этапе нужно просто согнуть внешний конец провода катушки по направлению к внутреннему концу, затем срежьте излишки. Далее возьмите нож или другое лезвие и снимите эмаль с конца провода. В конечном итоге возьмите отрезанный кусок провода, зачистите его весь и припаяйте его к куску текстолита между двумя гайками. Сделайте так, чтобы оба конца катушки имели длину около 12-15 мм. Теперь вы можете подключать этими концами ваш самодельный настроечный конденсатор переменной емкости к вашему радиоприемнику.

Провод, припаянный к печатной плате, действует в качестве ротора, а провод, идущий от катушки, действует в качестве статора. С помощью такого конденсатора можно получать емкость от 5 до 27 пФ.

Источник: https://digitrode.ru/articles/347-delaem-prostoy-nastroechnyy-kondensator-dlya-ukv-svoimi-rukami.html

Самодельные КПЕ из фольгированного стеклотекстолита

Переменные конденсаторы, они же конденсаторы переменное емкости или КПЕ, используется во множестве устройств. Они нужны в генераторах, антенных тюнерах, некоторых видах антенн, и много где еще. Обратим внимание на тот факт, что в любительской радиосвязи, к примеру, трансивер может с легкостью выдавать 25 Вт или 100 Вт, максимально же разрешенная мощность составляет 1000 Вт. Понятно, что общедоступные маленькие КПЕ тут совершенно не годятся, а нужных для таких мощностей КПЕ в магазине вы попросту не найдете.

Подходящие большие КПЕ из старой радиоаппаратуры можно приобрести на Авито и досках объявлений радиолюбителей. Но цены там зачастую не низкие, к конденсаторам редко указывается их емкость, не представляется возможным найти два или более одинаковых конденсатора, плюс есть риски и неудобства, сопряженные с покупкой с рук. А между тем, изготовить переменный конденсатор в домашних условиях не так уж и трудно.

Идею я подсмотрел в статье Build Your Own Transmitting Air Variable Capacitors 2003-го года за авторством David Hammack, N4DFP. В своей статье Дэвид использует медные листы, которых у меня не оказалось. Но я прикинул, что с тем же успехом подойдет и медь на одностороннем фольгированном текстолите, которого у меня как раз в избытке. Почему бы не попробовать?

Сразу покажу, что у меня в итоге получилось. Вид спереди:

Конденсатор имеет пять прямоугольных пластин размером 20 x 50 x 1 мм, зафиксированных двумя длинными болтами M3. Пластины разделены гайками. Еще четыре пластины в форме полукруга с радиусом 25 мм крепятся на одном болте M3. Этот болт можно вращать при помощи ручки от потенциометра, которую я приклеил к болту при помощи эпоксидного клея. Все это хозяйство держится на каркасе из двух прямоугольных кусков листового пластика размером 30 x 50 мм. Для соединения с подвижными пластинами я использовал толстый медный провод, изогнутый в форме петли. Провод плотно прилегает к вращающемуся болту и закреплен на каркасе конденсатора с помощью термоклея. Капля припоя, которую можно видеть на втором фото, служит для ограничения углов поворота ручки. Понятно, что все работало бы и без нее. Но мне хотелось, чтобы ручка имела какие-то крайние полажения, а не просто крутилась во все стороны.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.

Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Конструкция

Рис. 1. Чертеж и конструкция самодельного конденсатора переменной емкости с воздушным диэлектриком.

Обозначения на рисунке:

Устройство КПЕ показано на рис. 1. Он состоит из статора (детали 1, 12), ротора (детали 5, 6, 8, 18, 19) и корпуса (детали 2, 10, 11, 16, 17). Его ёмкость зависит от угла поворота ротора относительно статора, т. е. от взаимно перекрываемой площади роторных и статорных пластин, их числа и воздушного зазора между ними.

Пластины статора 1 закреплены пайкой на фиксаторах 12, которые, в свою очередь, закреплены в отверстиях боковых планок 16 корпуса КПЕ. Пластины ротора 5 припаяны к валику 6 и фиксатору 8. Валик 6 вращается в подшипниках 14, закреплённых на планках 16 винтами 15.

При изготовлении КПЕ заготовки одинаковых деталей (пластин ротора и статора, подшипников 14, планок 16) рекомендуется обрабатывать совместно, объединив их в пакеты с помощью заклёпок или винтов с гайками (именно для этого предусмотрены отверстия диаметром 2,6 мм в пластинах ротора).

Разумеется, форма пластин, их число и зазор между ними могут быть и иными, здесь многое зависит от возможностей и опыта радиолюбителя, например, браться сразу за изготовление конденсатора с зазором менее 1 мм при отсутствии достаточного опыта в слесарном деле вряд ли стоит.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

E = CU 2 /2, где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

W = CU 2 /7200000

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Моя Тесла-лаборатория. Конденсатор переменной емкости.

Это изделие не является полностью самостоятельным. Это только часть более сложного прибора, модель, которая предназначена для проверки технологии. Но недавняя публикация hamster76 — замечательный радиоприемник показал мне, что этой разработкой стоит поделится. Поэтому пишу в «Помощь стим-мастеру»
В свой публикации hamster76 рассказал о своих проблемах с поврежденным конденсатором, но ведь переменный конденсатор — сам по себе Тесла-прибор! Теслапанк конденсатор вполне может украсить какой-либо прибор.

В 20-х годах из двух способов настройки приемника — изменение индуктивности и изменение емкости в колебательном контуре предпочтение отдавалось изменению индуктивности. Первая причина этого — теоретическая: такая схема, потенциально, позволяет получить большую добротность контура и, как следствие, лучшие качества радиоприема. Вторая — технологическая. Конденсатор переменной емкости — сложный механический прибор, требующий высокой точности изготовления. Уже в 30-е годы ситуация изменилась — с одной стороны технические возможности радиопромышленности выросли, с другой стороны распространение супергетеродинной схемы приема требовало синхронной перестройки двух контуров одновременно, а сдвоенный конденсатор переменной емкости оказалось изготовить проще, чем сдвоенный вариатор. С тех пор вплоть до самого конца XX века переменный конденсатор стал практически обязательным элементом любого радиоустройства.

Главные требования к конденсатору это: 1) Непрерывность электрического контакта. В моменты когда конденсатор «отрывается» от схемы или, наоборот, «закорачивается», радиослушатель слышит очень неприятные щелчки. 2) Плавность хода. При плохой механике очень трудно настроится на станцию, и «удерживать волну» в дальнейшем. 3) Большой диапазон перестраиваемой емкости — позволяет захватить больше станций. 4) Малая минимальная емкость.

Для того, чтобы избежать проблемы плохого контакта ротора использована схема бесконтактного взаимодействия со статором. Пластины ротора никуда не подключены, они взаимодействуют со статором только через емкость дополнительных обкладок, это позволяет избежать проблемы плохого контакта. При повороте ротора емкости между пластинами перераспределяются, и общая емкость конденсатора меняется.

Такая конструкция имеет недостатки: больший, чем в других схемах, размер обкладок, нелинейность изменения емкости при повороте ротора, малый «рабочий диапазон» поворота ротора. Угол между положениями максимальной и минимальной емкости получается всего 90 градусов.

Зато конструкция получается очень простой, без подвижных электрических контактов. Кроме того, симметрия конструкции значительно облегчает устройство поворотной оси.

Конденсатор состоит из деревянных основания — статора и вращающейся на оси ручки — ротора. Они вырезаны из доски с помощью коронок и обточены на оси дрели. Диаметр статора (это, впрочем, совсем не важно.) 120 мм, диаметр ротора (а вот он влияет на максимальную емкость!) — 80 мм. Между статором и ротором вставлена изолирующая прокладка из тонкого картона. И на статоре и на роторе закреплены (маленькими гвоздиками) одинаковые полукруглые пластины из жести, пластины статора соединены проволокой с клеммами. Ось изготовлена из винта, на который надета скользкая пластмассовая трубка. Снизу оси, в выемке статора, установлена коническая пружина, взятая от контейнера для батареек. Пружина обеспечивает равномерность сжатия деталей и равномерность вращения. Сверху конструкцию фиксирует декоративная гайка.

Получившийся конденсатор имеет емкость 6-30 пФ. Это не очень много. Диапазон перестройки для длинных и средних волн должен быть около 40, для ультракоротких — 10. Самый простой способ улучшить характеристики — увеличить размер. Увеличение размера обкладок увеличит максимальную емкость. Кроме того, выяснилось, что большая часть минимальной емкости — это емкость массивных клемм, расположенных слишком близко друг к другу. Подключения к обкладкам стоило делать на максимальном расстоянии друг от друга.

Конденсатор переменной ёмкости: описание, устройство и схема

Что представляет собой такой элемент, как конденсатор? Это небольшой радиоэлемент со средоточенной электрической емкостью, образующейся двумя или же большим числом электродов. В некоторых случаях этот элемент еще называют обкладкой. Эти маленькие детали разделяются такой вещью, как диэлектрик (специальная бумага, тонкий слой слюды, керамики и т. д.). Емкость этой детали будет зависеть от таких показателей, как размер (площадь) обкладок, расстояние между этими элементами, а также от свойств самого диэлектрика.

Полезные советы

Проверка конденсатора, особенно высоковольтного и пускового, связана с определенным риском.

Перед проверкой стоит учитывать:

1. Если электрический прибор находится под напряжением или был отключен непродолжительное время, нельзя трогать печатную плату в районе конденсаторов. Устройство разрядится от прикосновения и последует удар током.
2. Высоковольтные конденсаторы нельзя разряжать металлическим инструментом. Может возникнуть искра, а неизолированная часть предмета ударит током.
3. Максимальная величина проверки для современных мультиметров, составляет 200 мкФ. Проверить большую величину не получится.
4. Элементы емкостью менее 0.25 мкФ можно проверить только на замыкание.
5. При проверке полярных устройств важно определить полюса элемента. Подключение тестера с изменением полюсов может привести к выходу из строя самого конденсатора.

Во время ремонта электроприборов любой мощности, следует четко соблюдать меры безопасности. Проверку любых радиодеталей можно производить только при обесточенном устройстве.

Общая информация

Очень важный факт. Конденсатор имеет одно свойство, которое проявляется в цепи переменного тока. Для такого контура эта деталь будет являться сопротивлением, величина которого будет зависеть от частоты. Если частота увеличивается, то сопротивление будет уменьшаться, и наоборот.

Существуют основные единицы измерения, при помощи которых можно определить принадлежность того или иного конденсатора. К ним относят Фарад, микроФарад и т. д. Обозначение на элементах этих единиц, соответственно, такое: Ф, мкФ.

Общие сведения

Конденсаторы предназначены для накопления электрической энергии и выдаче её при необходимости. Эти пассивные электронные компоненты разделяются на виды:

Основная характеристика элемента – ёмкость. Она обозначается буквой С и измеряется в фарадах.

Важно! Единица ёмкости 1 Ф – это очень большая величина. Применяемые на практике детали имеют емкость, измеряемую в микрофарадах (мкФ), пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ).

Графическое обозначение на схемах выглядит, как две параллельные вертикальные чёрточки, разделённые промежутком.

Устройство ёмкостного двухполюсника постоянной и переменной ёмкости

Устройство обычного конденсатора именно так и выполнено. Между двумя пластинами (обкладками) находится воздушный промежуток – диэлектрик. Значение ёмкости напрямую зависит от размера обкладок и расстояния между ними.

Работа конденсаторов переменной ёмкости основана на изменении расстояния между пластинами. Подвижные пластины – ротор, неподвижные – статор. Существуют вакуумные переменные ёмкостные элементы. Устройство помещено в колбу, из которой выкачан воздух.

Графическое обозначение на схемах

Элементы с переменной емкостью

Диэлектриком в таких элементах чаще всего выступает воздух. Хотя стоит отметить, что, если говорить об аппаратуре с малыми габаритами, допустим, о транзисторных карманных приемниках, то в них чаще используются конденсаторы переменной емкости с твердым диэлектриком. В качестве этого элемента там используется износостойкое и высокочастотное сырье. Чаще всего это фторопласт или полиэтилен.

Как сделать ионистр своими руками

Требования снизить размеры радиодеталей при увеличении их технических характеристиках послужило причиной появления большого количества приборов, которые сегодня используются повсеместно. Это в полной мере коснулось и конденсаторов. Так называемые ионистры или суперконденсаторы являются элементами с большой емкостью (разброс данного показателя достаточно широк от 0,01 до 30 фарад) с напряжением зарядки от 3 до 30 вольт. При этом их размеры очень малы. А так как предмет нашего разговора – это ионистр своими руками, то необходимо в первую очередь разобраться с самим элементом, то есть, что он собой представляет.

Параметры КПЕ

Основным параметром для таких деталей, который поможет определить возможность работы устройства в колебательном контуре, стала минимальная и максимальная емкость. Данный показатель чаще всего указывается рядом с самим конденсатором переменной емкости на схеме устройства.

Стоит отметить, что в таких устройствах, как радиоприемники и радиопередатчики, используется сразу несколько колебательных контуров. Для того чтобы настроить работу сразу нескольких частей, используют блоки конденсаторов. Один блок чаще всего состоит из двух, трех или более секций КПЕ.

Роторная часть для таких блоков обычно крепится на один общий вал для всех конденсаторов переменной емкости. Это делается для удобства, так как при вращении всего одного ротора появляется возможность изменения емкости сразу всех устройств, находящихся в этой секции.

Схемы подключения при рабочем напряжении в 380 В

Выпускаемые промышленностью асинхронные трехфазные двигатели возможно подключить двумя основными способами:

Электродвигатели конструктивно выполняются из подвижного ротора и корпуса, в который вставлен находящийся неподвижно статор (может быть собран непосредственно в корпусе или вставляться туда). Статор имеет в своем составе 3 равнозначные обмотки, специальным образом намотанные и расположенные на нем.

При соединении «звездой» концы всех трех обмоток двигателя соединяются вместе, а к их началам подаются три фазы. При соединении обмоток «треугольником» конец одной соединяется с началом следующей.

Соединение треугольник и звезда.

Конструкция КПК

Для того чтобы изменить или определить емкость переменного конденсатора этого типа, необходимо вращать ротор. Если говорить о наиболее простой аппаратуре, то в ней чаще всего используется проволочный подстроечный конденсатор. Состоит данная деталь из отрезка медной проволоки диаметром 1-2 мм. Длина же этого элемента 15-20 мм. На проволоку очень плотно, виток к витку, наматывается изолированный провод диаметром 0,2-0,3 мм. Для того чтобы изменить емкость в данном устройстве, необходимо отматывать провод. Чтобы в это время не сползла обмотка с него, необходимо пропитать ее любым изоляционным составом.

Ионистор вместо аккумулятора — практический обзор сборки суперконденсатора

Практически такой прибор способен работать во много раз дольше, чем аккумуляторы различных типов, конечно при условии эксплуатации в определенных режимах. Вот в чем особенность применения ионистора вместо аккумулятора и его преимущество:

Но не только такие особенности имеются у ионистора использующегося вместо аккумулятора, о них я скажу после выполнения сборки накопителя.

Необходимые компоненты

Ионистор вместо аккумулятора — порядок сборки батареи

В данном обзоре я буду собирать накопитель энергии с применением восьми конденсаторов, включенных по встречно-параллельной схеме. В принципе будет организованно четыре пары по две емкости включенных параллельно, а пары в свою очередь соединены последовательно.

Эмалированный провод нужно выровнять и убрать с него лак. Выполняется это с помощью рабочего ножа или специального инструмента для зачистки проводов ( у кого он имеется).

Формируем медный провод в соединительные шины

Необходимо изготовить три квадратных элемента и пару полюсов для клемм «+» и «-«

К сформированным изделиям для контактов припаиваем гайки, к которым будут подключаться провода питания.

Залуживаем места соединения квадратов.

Соединяем емкости в батарею, припаиваем проводники к выводам конденсатора, соблюдая при этом полярность.

Вначале нужно собрать четыре группы.

Теперь припаиваем шины для подключения проводов питания.

На этом этапе нужно зарядить батарею током 5А.

По истечению пяти минут накопитель будет полностью заряжен.

Делаем испытательный тест лампой накаливания.

Делаем короткое замыкание выходных контактов — провод разогрелся до красного состояния.

Испытываем батарею подключением электромотора.

Где такая конструкцию используется

Использовать можно ионистор вместо аккумулятора, там где присутствуют большие и цикличные нагрузки по току. Классический пример: накопительная емкость для сабвуфера установленного в автомобиле. Кроме этого суперконденсатор может быть задействован в устройствах где происходят постоянные циклы зарядки/разрядки, например: устройства накопления солнечной энергии с последующей ее передачей фонарям освещения в ночное время.

Емкость сопротивления конденсатора в цепи переменного тока

Здесь важно отметить, что ток в цепи, в которой имеется конденсатор, может протекать лишь при условии, что будет изменяться приложенное напряжение. Также нужно понимать, что сила тока, который будет циркулировать в цепи, во время разряда и заряда этого элемента будет тем больше, чем больше емкость самого конденсатора, а также будет зависеть от скорости, с которой происходят изменения электродвижущей силы (ЭДС).

Еще одно свойство. Конденсатор с переменной емкостью, который включен в цепь именно с переменным током, будет являться для этой цепи сопротивлением. Другими словами, величина именно емкостного сопротивления будет тем меньше, чем больше будет значение самой емкости и чем выше будет частота действующего тока. Однако это утверждение справедливо лишь для цепи, в которой ток переменный. Емкость конденсатора равна бесконечности, то есть его сопротивление будет бесконечно, если разместить такой элемент в цепи с постоянным током.

Немного теории

О нужно знать несколько вещей. Наиболее важные из них касаются зарядки, разрядки и подключения: последовательного и параллельного.

Зарядка суперконденсатора

Начнем с постоянной времени RC-цепи:

За время t суперконденсатор емкостью С, подключенный последовательно с резистором R, зарядится примерно до 2/3 (точнее до 63,2%) напряжения питания. За время 5t суперконденсатор зарядится до значения очень близкое к напряжению питания (99,3%).

Эти интервалы обусловлены тем, что процесс зарядки конденсатора является не линейной функцией (экспоненциальной). Для определения его параметров можно использовать следующие формулы:

В приведенных выше формулах:

Обратите внимание, что:

Практический пример: зарядка суперконденсатора емкостью 1Ф через резистор сопротивлением 50 Ом от источника напряжения 5 В (зафиксированного на осциллографе):

На рисунке видно, что суперконденсатор достиг заряда 63,2% (3,16 В) примерно за 47 секунд. Это согласуется (более менее) с постоянной времени:

t = 50 Ом * 1 Ф = 50 сек

¡ — Опыты с конденсаторами

Недавно мы разобрались с резисторами, а теперь давайте займемся конденсаторами.

Конденсатор — это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конструктивно это «бутерброд» из двух проводников и диэлектрика, которым может быть   вакуум,  газ, жидкость, органическое или неорганическое твердое тело. Первые отечественные конденсаторы (стеклянные банки с дробью, обклеенные фольгой) делали в 1752 г. М. Ломоносов и Г. Рихтер.

Что может быть интересного в конденсаторе? Приступая к работе над этой статьей я думал что смогу собрать и кратко изложить все об этой примитивной детальке. Но по мере знакомства с конденсатором, я с удивлением понимал, что здесь не рассказать и сотой доли всех сокрытых в нем тайн и чудес…

Конденсатору уже более 250 лет, но он и не думает устаревать.. Кроме того, 1 кг «обычных просто конденсаторов» хранит меньше энергии чем килограмм аккумуляторов или топливных ячеек, но способен быстрее чем они выдать ее, развивая при этом большую мощность. — При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, импульсных лазерах с оптической накачкой и коллайдерах. Конденсаторы есть практически в любом приборе, поэтому если у вас нет новых конденсаторов, для опытов их можно выпаять оттуда.

Заряд конденсатора — это абсолютное значение заряда одной из его обкладок. Он измеряется в кулонах и пропорционален числу лишних (-) или недостающих (+) электронов. Чтобы собрать заряд в 1 кулон, Вам понадобится 6241509647120420000 электрона. В пузырьке водорода, размером со спичечную головку их примерно столько же.

Поскольку способность накапливать заряды у электрода ограничена их взаимным отталкиванием, их переход на электрод не может быть бесконечным. Словно любое хранилище, конденсатор имеет вполне определенную емкость. Так она и называется —

электрическая емкость. Она измеряется в фарадах и для плоского конденсатора с обкладками площадью S (каждая), расположенными на расстоянии d, емкость равна  Sε₀ε/d  (при S >> d),  где ε – относительная диэлектрическая проницаемость, а ε₀=8,85418781762039 * 10^-12.

Емкость конденсатора также равна

q/U, где q – заряд положительной обкладки, U — напряжение между обкладками. Емкость зависит от геометрии конденсатора и диэлектрической проницаемости диэлектрика, и не зависит от заряда обкладок.

В заряженном проводнике заряды стараются разбежаться друг от друга как можно дальше и потому находятся не в толще конденсатора, а в поверхностном слое металла, подобно пленке бензина на поверхности воды. Если два проводника образуют конденсатор, то эти избыточные заряды собираются друг напротив друга. Потому практически все электрическое поле конденсатора сосредоточено между его обкладками.

На каждой обкладке заряды распределяются так,  чтобы быть подальше от соседей. И расположены они довольно просторно: в воздушном конденсаторе с расстоянием между пластинами 1 мм, заряженном до 120 В, среднее расстояние между электронами составляет более 400 нанометров, что в тысячи раз больше расстояния между атомами (0,1-0,3 нм), а значит на миллионы поверхностных атомов приходится всего один лишний (или недостающий) электрон.

Если уменьшить расстояние между обкладками, то силы притяжения возрастут, и при том же напряжении заряды на обкладках смогут «ужиться» плотнее. Увеличится емкость конденсатора. Так и сделал ничего не подозревавший профессор Лейденского университета ван Мушенброк. Он заменил толстостенную бутылку первого в мире конденсатора (созданного немецким священником фон Клейстом в 1745 г.) тонкой стеклянной банкой. Зарядил ее и потрогал, а очнувшись через два дня сообщил, что не согласится повторить опыт, даже если бы за это обещали французское королевство.

Если поместить между обкладками диэлектрик, то они поляризуют его, то есть притянут к себе разноименные заряды из которых он состоит. При этом будет тот же эффект как если бы обкладки приблизились. Диэлектрик с высокой относительной диэлектрической проницаемостью можно рассматривать как хороший транспортер электрического поля. Но никакой транспортер не идеален, поэтому какой бы мы чудесный диэлектрик не добавили поверх уже имеющегося, емкость конденсатора только снизится. Повысить емкость можно только если добавлять диэлектрик (а еще лучше — проводник)

вместо уже имеющегося но обладающего меньшей ε.

В диэлектриках свободных зарядов почти нет. Все они зафиксированы то ли в кристаллической решетке, или в молекулах – полярных (представляющих собой диполи) или нет. Если внешнего поля нет, диэлектрик неполяризован, диполи и свободные заряды разбросаны хаотически и диэлектрик собственного поля не имеет.  в электрическом поле  он поляризуется: диполи ориентируются по полю. Так как молекулярных диполей очень много, то при их ориентации, плюсы и минусы соседних диполей внутри диэлектрика компенсируют друг друга. Нескомпенсированными остаются только поверхностные заряды – на одной поверхности – одного, на другой — другого. Свободные заряды во внешнем поле также дрейфуют и разделяются.

При этом разные процессы поляризации идут с разной скоростью. Одно дело – смещение электронных оболочек, происходящее практически мгновенно, другое дело – поворот молекул, особенно больших, третье – миграция свободных зарядов. Последние два процесса, очевидно, зависят от темературы, и в жидкостях идут гораздо шустрее, чем в твердых телах. Если нагреть диэлектрик, повороты диполей и миграция зарядов ускорится.  Если поле выключить, деполяризация диэлектрика происходит тоже не мгновенно. Он остается некоторое время поляризованным, пока тепловое движение не разбросает молекулы в исходное хаотическое состояние. Поэтому, для конденсаторов, где переключается полярность с высокой частотой пригодны только неполярные диэлектрики: фторопласт, полипропилен.

Если разобрать заряженный конденсатор, а потом собрать (пластмассовым пинцетом), энергия никуда не денется, и светодиод сможет моргнуть. Он даже моргнет если подключить его к конденсатору в разобранном состоянии. Оно и понятно – при разборке заряд с пластин никуда не делся, а напряжение даже выросло, поскольку уменьшилась емкость и теперь обкладки прямо-таки распирает от зарядов. Стоп, как это напряжение выросло, ведь тогда вырастет и энергия? Так и есть, мы же сообщили системе механическую энергию, преодолевая кулоновское притяжение обкладок. Собственно, в этом и фишка электризации трением – зацепить электроны на расстоянии порядка размеров атомов и оттащить на макроскопическое расстояние, тем самым повысив напряжение с нескольких вольт (а таково напряжение в химических связях) до десятков и сотен тысяч вольт. Теперь понятно, почему синтетическая кофта бьется током не когда ее носишь, а только когда ее снимаешь? Стоп, а почему не до миллиардов? Дециметр же в миллиард раз больше ангстрема, на котором мы урвали электроны? Да потому что работа по перемещению заряда в электрическом поле равна интегралу Eq по d и это самое E ослабевает с расстояние  квадратично. А если бы на всем дециметре между кофтой и носом было такое же поле как внутри молекул, то щелкнул бы по носу и миллиард вольт.

Проверим это явление – повышение напряжения при растягивании конденсатора – экспериментально. Я написал простую программку на Visual Basic для приема данных с нашего контроллера ПМК018 и вывода их на экран. В общем, берем две 200х150 мм пластины текстолита, покрытого с одной стороны фольгой и припаиваем проводки, идущие к измерительному модулю. Затем кладем на одну из них диэлектрик – лист бумаги – и накрываем второй пластиной. Пластины прилегают неплотно, поэтому придавим их сверху корпусом авторучки (если давить рукой, то можно создать помехи).

Схема измерения простая: потенциометр R1 устанавливает напряжение (в нашем случае это 3 вольта), подаваемое на конденсатор, а кнопка S1 служит для того чтобы подавать его на конденсатор, или не подавать.

Итак, нажмем и отпустим кнопку – мы увидим график, показанный слева. Конденсатор быстро разряжается через вход осциллографа. Теперь попробуем во время разряда ослабить давление на пластины – увидим пик напряжения на графике (справа). Это как раз искомый эффект. При этом расстояние между обкладками конденсатора растет, емкость падает и потому конденсатор начинает разряжаться еще быстрее.

Тут я не на шутку задумался..  Кажется, мы на пороге великого изобретения…Ведь если при раздвигании обкладок на них растет напряжение, а заряд остается прежним, то можно ведь взять два конденсатора, на одном раздвигать на них обкладки, а в точке максимального раздвижения передать заряд неподвижному конденсатору. Потом вернуть обкладки на место и повторить то же самое наоборот, раздвигая другой конденсатор. По идее напряжение на обоих конденсаторах будет расти с каждым циклом в определенное число раз. Отличная идея для электрогенератора! Можно будет создать новые конструкции ветряков, турбин и всего такого! Так, прекрасно… для удобства можно разместить все это на двух дисках, вращающихся в противоположные стороны…. ой что же это… тьфу, это же школьная электрофорная машина! 🙁

В качестве генератора она не прижилась, так как неудобно иметь дело с такими напряжениями. Но на наноуровне все может измениться. Магнитные явления в наноструктурах во много раз слабее электрических, а электрические поля там, как мы уже убедились, огромны, поэтому молекулярная электрофорная машина может стать весьма популярной.

Конденсатор как хранитель энергии

Убедиться, что в самом ничтожнейшем конденсаторе хранится энергия  очень легко. Для этого нам понадобится прозрачный светодиод красного свечения и источник постоянного тока (батарейка 9 вольт подойдет, но если номинальное напряжение конденсатора позволяет, лучше взять побольше). Опыт заключается в том чтобы зарядить конденсатор, а потом подключить к нему светодиод (не забываем про полярность), и смотреть как он моргнет. В темной комнате видна вспышка даже от конденсаторов в десятки пикофарад. Это каких-нибудь сто миллионов электронов испускают сто миллионов фотонов. Впрочем это не предел, ведь человеческий глаз может замечать куда более слабый свет. Просто я не нашел еще менее ёмких конденсаторов. Если же счет пошел на тысячи микрофарад, пожалейте светодиод, а вместо этого замыкайте конденсатор на металлический предмет чтобы увидеть искру – очевидное свидетельство наличия в конденсаторе энергии.

Энергия заряженного конденсатора ведет себя во многом подобно потенциальной механической энергии — энергии сжатой пружины, поднятого на высоту груза или водонапорного бачка (а энергия катушки индуктивности, наоборот, подобна кинетической). Способность конденсатора накапливать энергию издавна применяется для обеспечения непрерывной работы устройств при кратковременных спадах питающего напряжения – от часов до трамваев.

Конденсатор также используется для накопления «почти вечной» энергии, вырабатываемой тряской, вибрацией, звуком,  детектированием радиоволн или излучения электросетей. Мало-помалу накопленная энергия от таких слабых источников в течение долгого времени позволяет затем некоторое время работать беспроводным датчикам и другим электронным приборам. На этом принципе основана вечная «пальчиковая» батарейка для устройств со скромным энергопотреблением (вроде ТВ пультов). В ее корпусе находится конденсатор емкостью 500 миллифарад и генератор, подпитывающий его при колебаниях с частотой 4–8 герц дармовой мощностью от 10 до 180 милливатт. Разрабатываются генераторы на основе пьезоэлектрических нанопроводков, способные направлять в конденсатор энергию таких слабых вибраций, как биения сердца,  удары подошв обуви по земле, и вибрации технического оборудования.

Еще один источник дармовой энергии – торможение. Обычно при торможении транспорта энергия переходит в тепло, а ведь ее можно сохранить и затем использовать при разгоне. Особенно остро стоит эта проблема для общественного транспорта, который тормозит и разгоняется у каждой остановки, что ведет к значительному расходу топлива и загрязнению атмосферы выхлопами. В Саратовской области в 2010 г. фирмой «Элтон» создан «Экобус» — экспериментальная маршрутка с необычными электродвигателями «мотор-колесо» и суперконденсаторами – накопителями энергии торможения, снижающими энергопотребление на 40%. Там применены материалы, разработанные в проекте «Энергия-Буран», в частности, углеродная фольга. Вообще, благодаря созданной еще в СССР научной школе,  Россия является одним из мировых лидеров в сфере разработки и производства электрохимических конденсаторов. Например, продукция «Элтона» экспортируется за рубеж с 1998 года, а недавно в США началось производство этих изделий по лицензии российской компании.

Емкость одного современного конденсатора (2 фарады, фото слева) в тысячи раз превышает емкость всего земного шара. Они способны хранить электрический заряд в 40 Кулон!

Используются они, как правило, в автомобильных аудиосистемах, чтобы снизить пиковую нагрузку на электропроводку автомобиля (в моменты мощных бас-ударов) и за счёт огромной ёмкости конденсатора подавить все высокочастотные помехи в бортовой сети.

А вот этот советский «дедушкин сундучок» для электронов (фото справа) не столь емок, но зато выдерживает напряжение в 40.000 вольт (обратите внимание на фарфоровые чашечки, защищающие все эти вольты от пробоя на корпус конденсатора). Это очень удобно для «электромагнитной бомбы»,  в которой конденсатор разряжается на медную трубочку, которая в тот же момент сжимается снаружи взрывом. Получается очень мощный электромагнитный импульс, выводящий из строя радиоаппаратуру. Кстати, при ядерном взрыве, в отличие от обычного, тоже выделяется электромагнитный импульс, что еще раз подчеркивает сходство уранового ядра с конденсатором. Кстати, такой конденсатор вполне можно напрямую  зарядить статическим электричеством от расчески, только конечно заряжать до полного напряжения придется долго. Зато можно будет повторить печальный опыт ван Мушенброка в очень усугубленном варианте.

Если просто потереть об волосы авторучку (расческу, воздушный шарик, синтетическое белье и т.п.), то светодиод от нее гореть не будет. Это потому, что избыточные (отнятые у волос) электроны заневолены каждый в своей точке на поверхности пластика. Поэтому если даже мы и попадем выводом светодиода в какой-то электрон, другие не смогут устремиться за ним и создать нужный для заметного невооруженным глазом свечения светодиода ток. Другое дело, если перенести заряды с авторучки в конденсатор. Для этого возьмем конденсатор за один вывод и буде тереть авторучку по очереди то о волосы, то о свободный вывод конденсатора. Почему именно тереть? Чтобы по максимуму собрать урожай электронов со всей поверхности ручки! Несколько раз повторим этот цикл и подключим к конденсатору светодиод. Он моргнет, причем только при соблюдении полярности. Так конденсатор стал мостиком между мирами «статического» и «обычного» электричества 🙂

Я взял для этого опыта высоковольтный конденсатор, опасаясь пробоя низковольтного, но оказалось, что это излишняя предосторожность. При ограниченной подаче заряда напряжение на конденсаторе может быть намного меньше напряжения источника питания. Конденсатор может преобразовывать большое напряжение в малое. Например, статическое высоковольтное электричество – в обычное. В самом деле, есть ли разница: зарядить конденсатор одним микрокулоном от источнка напряжением 1 В или 1000 В? Если этот конденсатор настолько  емкий, что от заряда в 1 мкКл на нем напряжение не повысится выше напряжения одновольтового источника питания (т.е. емкость его выше 1 мкф), то разницы нет. Просто если не ограничивать принудительно кулоны, то от высоковольного источника их захочет прибежать больше. Да и тепловая мощность, выделившаяся на выводах конденсатора будет больше (а количество теплоты то же, просто оно быстрее выделится, оттого и мощность больше).

В общем, видимо, для этого опыта годится любой конденсатор емкостью не более 100 нф. Можно и более, но понадобится долго его заряжать чтобы получить достаточное для светодиода напряжение. Зато, если токи утечки в конденсаторе невелики, светодиод будет гореть дольше. Можно подумать о создании на этом принципе устройства подзарядки сотового телефона от трения его об волосы во время разговора 🙂

Отличным высоковольтным конденсатором является отвертка. При этом ручка ее служит диэлектриком, а металлический стержень и рука человека – обкладками. Мы знаем, что натертая об волосы авторучка притягивает клочки бумаги. Если натирать об волосы отвертку то ничего не выйдет – металл не обладает способностью отнимать электроны у белков – она как не притягивала бумажки, так и не стала. Но если как в предыдущем опыте тереть ее заряженной авторучкой – отвертка, вследствие своей малой емкости, быстро заряжается до высокого напряжения  и бумажки начинают к ней притягиваться.

Светится от отвертки и светодиод. На фото нереально поймать краткий миг его вспышки. Но — вспомним свойства экспоненты — угасание-то вспышки длится долго (по меркам затвора фотоаппарата). И вот мы стали свидетелями уникального лингвистико-оптико-математического явления: экспонента экспонировала-таки матрицу фотоаппарата!

Впрочем, к чему такие сложности — есть же видеосъемка. На ней видно, что вспыхивает светодиод довольно ярко:

Когда конденсаторы заряжают до высоких напряжений, начинает играть свою роль краевой эффект, состоящий в следующем. Если диэлектрик на воздухе поместить между обкладками и приложить к ним постепенно повышающееся напряжение, то при некотором значении напряжения  на краю обкладки возникает тихий разряд, обнаруживаемый по характерному шуму и свечению в темноте. Величина критического напряжения зависит от толщины обкладки, остроты края, рода и толщины диэлектрика и пр. Чем диэлектрик толще, тем выше кр. Например, чем диэлектрическая постоянная диэлектрика выше, тем оно ниже. Для уменьшения краевого эффекта края обкладки заделывают в диэлектрик  с высокой электрической прочностью, утолщают диэлектрик прокладку на краях, закругляют края обкладок, создают на краю обкладок зону с постепенно падающим напряжением за счет изготовления краев обкладок из материала с высоким сопротивлением, уменьшением напряжения, приходящегося на один конденсатор путем разбивки его на несколько последовательно включенных.

Вот почему отцы-основатели электростатики любили чтобы на конце электродов были шарики. Это, оказывается, не дизайнерская фишка, а способ максимально уменьшить стекание заряда в воздух. Дальше уже некуда. Если кривизну какого-то участка на поверхности шарика еще уменьшить,то неизбежно возрастет кривизна соседних участков. Да и тут по-видимому в наших электростатических делах важна не средняя а максимальная кривизна поверхности, которая минимальна, конечно у шарика.

Хм.. но если емкость тела это способность накапливать заряд, то она,  наверное, весьма различна для положительных и отрицательных зарядов…. Представим себе сферический конденсатор в вакууме… От души зарядим его отрицательно, не жалея электростанций и гигаватт-часов  (вот чем хорош мысленный эксперимент!)… но в какой-то момент избыточных электронов станет на этом шаре так много, что они попросту начнут разлетаться по всему вакууму, лишь бы не находиться в такой электроотрицательной тесноте. А вот с положительным зарядом такого не произойдет – электроны, как бы их мало не осталось, никуда из кристаллической решетки конденсатора не улетят.
Что же получается, положительная емкость заведомо намного больше отрицательной? Нет! Потому что электроны там вообще-то были не для нашего баловства, а для соединения атомов, и без сколь-нибудь заметной их доли, кулоновское отталкивание положительных ионов кристаллической решетки мгновенно разнесет в пыль самый бронированный конденсатор 🙂

На самом же деле, без вторичной обкладки, емкость «уединенных половинок» конденсатора очень мала: электроемкость уединенного куска провода диаметром 2 мм и длиной 1 м равна приблизительно 10 пФ, а всего земного шара – 700 мкф.

Можно построить абсолютный эталон емкости,  рассчитав его емкость по физическим формулам исходя из точных измерений размеров обкладок. Так и сделаны самые точные конденсаторы в нашей стране, которые находятся в двух местах. Государственный эталон ГЭТ 107-77 находится в ФГУП СНИИМ и состоит из 4-х безопорных коаксиально-цилиндрических конденсаторов, емкость которых рассчитывается с высокой точностью через скорость света и единицы длины и частоты,  а также высокочастотного емкостного компаратора, позволяющего сравнивать емкости приносимых на поверку конденсаторов с эталоном (10 пф) с погрешностью менее 0,01% в диапазоне частот 1-100 МГц (фото слева).

Эталон ГЭТ 25-79 (фото справа), находящийся в  ФГУП ВНИИМ им. Д.И. Менделеева содержит расчетный конденсатор и интерферометр в вакуумном блоке, емкостный трансформаторный мост в комплекте с мерами емкости и термостатом и источники излучения со стабилизированной длиной волны. В основу эталона положен метод определения приращений емкости системы перекрестных электродов расчетного конденсатора при изменении длины электродов на заданное количество длин волн высокостабильного светового излучения. Это обеспечивает поддержание точного значения емкости 0,2 пф с точностью выше 0,00005 %

Но на радиорынке в Митино я затруднился найти конденсатор с точностью выше 5% 🙁 Что ж, попробуем рассчитать емкость по формулам на основе измерений напряжения и времени через наш любимый ПМК018. Будем рассчитывать емкость двумя способами. Первый способ основан на свойствах экспоненты и отношении напряжений на конденсаторе, измеренных в разные моменты разряда. Второй — на измерении заряда, отданного конденсатором при разряде, он получается интегрированием тока по времени. Площадь, ограниченная графиком тока и осями координат, численно равна заряду, отданному конденсатором. Для этих расчетов нужно точно знать сопротивление цепи через которую разряжается конденсатор. Это сопротивление я задал прецизионным резистором на 10 кОм из электронного конструктора.

И вот результаты эксперимента. Обратите внимание на то какая красивая и гладкая получилась экспонента. Она ведь не математически рассчитана компьютером, а непосредственно измерена из самой природы. Благодаря координатной сетке на экране видно, что точно соблюдается свойство экспоненты — через равные промежутки времени уменьшаться в равное количество раз (я даже линейкой мерил на экране 🙂 Таким образом, мы видим, что физические формулы вполне адекватно отражают окружающую нас реальность.

Как видим, измеренная и рассчитанная емкость приблизительно совпадает с номинальной (и с показаниями китайских мультиметров), но не точь-в-точь. Жаль, что нет эталона, чтобы определить какая из них все-таки истинна! Если кто-нибудь знает эталон емкости, недорогой или доступный в быту – обязательно напишите об этом здесь, в комментариях.

В силовой электротехнике первым в мире применил конденсатор Павел Николаевич Яблочков в 1877 г. Он упростил и вместе с тем усовершенствовал конденсаторы Ломоносова, заменив дробь и фольгу жидкостью, и соединив банки параллельно. Ему принадлежит не только изобретение инновационных дуговых ламп, покоривших Европу, но и ряд патентов, связанных с конденсаторами. Попробуем собрать конденсатор Яблочкова, используя подсоленную воду в качестве проводящей жидкости, а в качестве банки – стеклянную банку из по овощей. Получилась емкость 0,442 нф. Заменим банку полиэтиленовым пакетом, имеющим большую площадь и во много раз меньшую толщину – емкость вырастет до 85,7 нф.  (Сначала наполним пакет водой и проверим, нет ли токов утечки!) Конденсатор работает – даже позволяет моргнуть светодиодом! Он также успешно выполняет свои функции в электронных схемах (я попробовал его включить в генератор вместо обычного конденсатора  — все работает).

Вода тут играет весьма скромную роль проводника, и если есть фольга, то можно обойтись без нее. Так сделаем, вслед за Яблочковым, и мы. Вот конденсатор из слюды и медной фольги, емкостью 130 пф.

Металлические обкладки должны возможно плотно прилегать к диэлектрику, причем надо избегать введения между обкладкой и диэлектриком клеящего вещества, которое вызовет добавочные потери на переменном токе. Поэтому теперь в качестве обкладок применяют главным образом металл, химически или механически осажденный на диэлектрик (стекло) или плотно припрессованный к нему (слюда).

Можно вместо слюды использовать кучу разных диэлектриков, каких угодно. Измерения (для диэлектриков равной толщины) показали, что у воздуха ε самое маленькое, у фторопласта побольше, у силикона еще больше, а у слюды даже еще больше , а у цирконат-титаната свинца оно просто огромно. Именно так по науке и должно быть – ведь во фторопласте электроны, можно сказать, намертво прикованы фтороуглеродными цепями и могут лишь чуть-чуть отклониться – там даже с атома на атом электрону некуда перескочить.

Вы можете сами провести такие опыты с веществами, имеющими разную диэлектрическую проницаемость. Как вы думаете, что имеет большую диэлектрическую проницаемость, дистиллированная вода или масло? Соль или сахар? Парафин или мыло? Почему? Диэлектрическая проницаемость зависит много от чего… про нее можно было бы написать целую книгу.

Вот и все? 🙁

Нет, не все! Через неделю будет продолжение! 🙂

 (Источник)

Вопрос: Как сделать конденсатор? — Компьютеры и электроника

Сегодня, мы выполним наше обещание и попробуем разобраться в том, можно ли сделать Суперконденсатор, пользуясь имеющимися в интернете рекомендациями и руководствами по изготовлению ионистора в домашних условиях! В наших экспериментах, в соответствии с многочисленными руководствами по изготовлению ионисторов, мы будем использовать в качестве электродов активированный уголь. В качестве электродов – возьмем обычную кулинарную фольгу. А для проверки разных руководств, в качестве электролитов для шести моделей ионисторов, мы возьмем легко доступные вещества: поваренную соль, «Тирет-гель», отбеливатель «Белизна», «Уничтожитель ржавчины», столовый уксус, клей «ПВА» и воду для получения солевого раствора. ***Важное замечание! В качестве электролитов используются агрессивные, едкие жидкости, поэтому при работе с ними нужно соблюдать осторожность, во избежание ожогов рук необходимо пользоваться перчатками!***.
Из алюминиевой фольги, используемой в кулинарии, нарежем двенадцать прямоугольников – заготовки для шести различных моделей. Из простого провода подготовим двенадцать выводов для электродов, сняв изоляцию с части провода. Теперь займемся получением порошка активированного угля. Для этого измельчим таблетки угля в ступке и просеем через ситечко. Примерно половину чайной ложки соли разведем в 50 граммах воды – получим 30% раствор, требуемый в одном из рецептов. Угольный порошок разложим по чашечкам. В первую нальем только что приготовленный солевой раствор. Полученную кашицу тонким слоем намажем на алюминиевый электрод. И вот, наша первая пара электродов – готова. Герметичность конструкции будем обеспечивать запаиванием сборки между листами полиэтилена. Для этого нарежем из полиэтиленовой папки для бумаг нужное количество прямоугольников, размерами немного больше изготовленных электродов. Чтобы не перепутать рецепты сборки ионисторов, пронумеруем полиэтиленовые прямоугольники. В качестве разделителя между электродами будем использовать бумажные салфетки. Наш бутерброд – готов! Горячим паяльником по металлической полоске обводим нашу сборку по периметру. Удаляем лишний полиэтилен. Первая модель ионистора – уголь с солевым раствором – готова!
Аналогично собираем и вторую модель ионистора – уголь с уксусной кислотой. Для третьей модели готовим смесь из угольного порошка и «уничтожителя ржавчины». А вот здесь нас ждет сюрприз! Уже при изготовлении второго электрода, хорошо заметно, что поверхность угольного слоя первого электрода начала пузыриться и закипать! Видно, что началась бурная реакция, в результате которой электроды полностью растворились! Уничтожитель ржавчины, состоящий из смеси кислот, активно прореагировал с алюминием, растворив электроды!
По четвертому рецепту готовим для электродов смесь из угольного порошка с «Тирет»-гелем. Равномерно наносим полученную смесь на алюминиевый электрод и разравниваем до получения ровного тонкого слоя. Процесс пришлось прервать, так как смесь повела себя еще агрессивнее, чем предыдущая и начала активно реагировать с алюминием, растворяя электрод! Пятая пара электродов изготовляется по особому рецепту! Активированный уголь смешивается с клеем ПВА, тщательно перемешивается и намазывается тонким слоем на алюминиевые электроды и оставляется так до высыхания клея – на сутки! дальше обычная сборка. Пятая модель ионистора по рецепту Уголь, ПВА, солевой раствор – готова. От эксперимента с шестым электролитом мы отказались, так как в состав «белизны» входит тот же гипохлорит натрия, уничтоживший алюминиевые электроды в четвертом эксперименте. А впереди – самое интересное! Тестирование собранных моделей ионисторов!.
#суперконденсатор #ионистор #СвоимиРуками.
КОМИКСЫ – истории о разном анимированные и озвученные..

Вы можете задать ВОПРОСЫ в комментарии к любому ролику, в социальных сетях и по электронной почте канала: [email protected] На все КОНКРЕТНЫЕ вопросы отвечаю..

Надеюсь, что Ваши вопросы и совместные ответы помогут сделать канал «Комиксы» интереснее!

********************************************************.

На канале много плейлистов, в которых размещены видео о птицах и животных, о РУКОДЕЛИИ, DIY, ЮМОР, рассказы о ПУТЕШЕСТВИЯХ, СКАЗКИ и рассказы для детей, занимательная ФИЗИКА, БОГАТЫРИ Руси, ВКУСНЯШКИ, Фокусы, как сделать мультик и многое другое… Вы обязательно найдете видео по своим интересам!

ВКонтакте: http://vk.com/afon2015.

Группа в ВК «Комиксы на YouTube»: http://vk.com/afsinf.

Одноклассники: https://goo.gl/VdSsCY.

Группа в Одноклассниках «Комиксы на YouTube»: https://goo.gl/WYqUuT.

Твиттер: http://twitter.com/Afanasy83.

Фейсбук: https://www.facebook.com/Afanasy83.

Группа Фейсбук «Комиксы на YouTube»: https://goo.gl/fXmUcD

Портативная пушка Гаусса за 1к / Habr

В этом посте будет рассмотрена схема и сборка портативной Пушки Гаусса, которую можно собрать за минимальную сумму, а именно, ускоритель будет собран в сумму ~ 1000р. Схема проста на столько, что ее сможет собрать не разбирающийся. Корпус в свою очередь можно скачать в виде 3D модели.

Принцип работы Пушки Гаусса

Мы заряжаем высоковольтный конденсатор и разряжаем его на катушку. При протекании тока в катушке, образуется электромагнитное поле, которое втягивает ферромагнитный снаряд внутрь ствола. Заряд конденсатора расходуется пропорционально быстро и, в идеале, ток через катушку перестает течь в момент, когда снаряд находится в центре ствола. После чего, силы на снаряд перестают действовать и он продолжает движение по инерции, вылетает из ствола.

Схема портативной Пушки Гаусса

Схема, изображена в виде фотографий компонентов, которые соединены разноцветными проводами для наглядности.

Компоненты схемы, подобраны максимально дешевые, что бы уложится в 1000р. Некоторые компоненты можно купить в магазинах города, но все так же можно заказать на Aliexpress.

1. Преобразователь — самый простой, с регулировкой напряжения до 390В.
2. Конденсатор — самый дешевый высоковольтный конденсатор с достаточной емкостью. Слышал, что он закипает если его зарядить до полного напряжения в 450В. Но у нас преобразователь выдает максимум 390В.
3. Провод — провод для намотки катушки обычно дорогой, лучше всего взять его из старых трансформаторов. В этом случае, гайд максимально доступный, по этому заказано 10м провода с aliexpress (в магазинах будет дорого, можно так же поискать на барахолке).
4. Тиристор — лучше покупать в магазинах города, так как на aliexpress можно попасться на подтелку, если заказывать штучно.
5. Кнопка — кнопка спуск, продается в местных магазинах и на aliexpress.
6. Переключатель — продается в местных магазинах и на aliexpress.
7. Контейнер для кроны — так же есть в местных магазинах.
8. Соединительные провода
9. Батарейки
10. Резистор для тиристора.
11. Трубка для ствола из немагнитного материала.

Принцип работы

Сначала, происходит зарядка конденсатора через преобразователь. Для этого, переключатель переводится в положение 1 и замыкает батарейки и преобразователь, а цепь батареек тиристора наоборот размыкается, что бы нельзя было выстрелить во время зарядки конденсатора. Таким образом, ток с батареек поступает на преобразователь, а тот, в свою очередь, заряжает конденсатор до 390 В.

После зарядки конденсатора, переключатель переводится в положение 2, размыкает батарейки от преобразователя и замыкает цепь батареек и тиристора. Остается только нажать кнопку спуск. При нажатии на кнопку спуск, происходит замыкание батареек с управляющий электродом тиристора через резистор (резистор нужен, так как для открытия тиристора требуется ~ 1.5В, 150 мА). После того как тиристор открыт — конденсатор разряжается на катушку через него, магнитное поле катушки, втягивает снаряд внутрь себя, происходит выстрел.

В принципе это все по части ускорителя. Что бы доится оптимальных результатов, катушки для Пушки Гаусса обычно рассчитывают в программе Femm.

В текстовом документе приложенному к скрипту, нужно указать параметры своего ускорителя. После чего запустить симуляцию.

После окончания симуляции, в папке с программой появится текстовый файл с результатами, зайдя в который, мы увидим КПД и приращение энергии пули. А так же промежуточные данные, такие как время, позиция снаряда, и ток во время этой позиции. Проанализировав результаты, можно пробовать следующую попытку, пока не добьемся оптимального результата.

Обычно результаты симуляции Femm расходятся с реальными, но без симуляции выйдет все еще хуже. После намотки катушки, возможно, просто понадобится немного подогнать параметры вручную, если хотите выжать максимум.

Для более подробного объяснения, имеется видео. Для наглядности, провода в видео используются тех же цветов, что и в схеме на картинке. Видео поделено на несколько частей поэтапной сборки, так, что сможет собрать даже новичок в электронике.

Корпус для Пушки Гаусса

После сборки ускоряющей части, можно сделать корпус. Корпус обычно каждый делает в меру своих возможностей. Как наиболее подходящий для большинства способ, была спроектирована 3D модель, которую можно распечатать на принтере.

Корпус спроектирован в виде двух половинок, для удобства печати на 3D принтере. В данном случае использовался PLA пластик.

Схему и Модель корпуса можно скачать с гугл диска по ссылке — Download

Процесс изготовления корпуса и испытания изделия, можно посмотреть на видео ниже.

Как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность

По сути ремонт любой радиоэлектронной аппаратуры сводится к поиску и замене неисправных деталей. И, возможно, вы удивитесь тому, насколько часто выходят из строя такие, казалось бы, простые компоненты как конденсаторы. В то время как нежные диоды, чувствительные транзисторы и сложные микросхемы остаются целыми и невредимыми.

Типичные неисправности конденсаторов:

• КЗ между обкладками. Как правило, это следствие механического повреждения, перегрева или превышения рабочего напряжения (пробой). Самый простой случай, т.к. легко выявляется любым мультиметром в режиме прозвонки;
• внутренний обрыв с полной потерей емкости (вот почему нельзя коротить отвертками). В случае с конденсаторами большой емкости этот дефект достаточно просто диагностируется. Выявление обрыва у мелких кондеров (менее 500 пФ) является довольно трудоемкой задачей и осуществляется только при помощи спец. приборов;
• частичная потеря емкости. Для электролитических конденсаторов потеря емкости с годами практически неизбежна, однако это не всегда приводит к неисправности устройства (но может ухудшать его характеристики). Керамические, пленочные и прочие с твердым диэлектриком, как правило, более стабильны, но могут потерять емкость в результате механического повреждения;
• слишком низкое сопротивление утечки (конденсатор «не держит» заряд). В основном это свойственно электролитическим конденсаторам. Хотя танталовые в этом плане очень хороши;
• слишком большое эквивалентное последовательное сопротивление (ЕПС или ESR). Проблема по большей части касается «электролитов» и проявляется только при работе с высокочастотными или импульсными токами.

Существует масса способов как проверить конденсатор мультиметром на работоспособность. Пойдем по-порядку.

Содержание статьи:

Внешний осмотр

Иногда достаточно одного взгляда, чтобы определить неисправный конденсатор на плате. В таких случаях нет смысла проверять его какими-либо приборами.Конденсатор подлежит замене, если визуальный осмотр показал наличие:

• даже незначительного вздутия, следов подтеков;
• механических повреждений, вмятин;
• трещин, сколов (актуально для керамики).

Конденсаторы, имеющие любой из указанных признаков, эксплуатировать НЕЛЬЗЯ.

Измерение емкости конденсатора мультиметром и специальными приборами

Некоторые мультиметры имеют функцию измерения емкости. Взять хотя бы эти распространенные модели: M890D, AM-1083, DT9205A, UT139C и т.д.Также в продаже есть цифровые измерители емкости, например, XC6013L или A6013L.

С помощью любого из этих приборов можно не только узнать точную емкость конденсатора, но и убедиться в отсутствии короткого замыкания между обкладками или внутреннего обрыва одного из выводов.

Некоторые производители даже уверяют, что их мультиметры способны проверить емкость конденсатора не выпаивая его с платы. Что, конечно же, противоречит здравому смыслу.

К сожалению, проверка конденсатора мультиметром не поможет определить такие наиважнейшие параметры, как ток утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Их измерить только с помощью специализированных тестеров. Например, с помощью весьма недорогого LC-метра.

Проверка на короткое замыкание

Способ №1: определение КЗ в режиме прозвонки

Как прозванивать конденсаторы мультиметром? Нужно включить мультиметр в режим прозвонки или измерения сопротивления и приложить щупы к выводам конденсатора.

В зависимости от емкости мультиметр либо сразу же покажет бесконечное сопротивление, либо через какое-то время (от нескольких секунд до десятков секунд).

Если же прибор постоянно пищит в режиме прозвонки (или показывает очень низкое сопротивление в режиме измерения сопротивления), то конденсатор можно смело выкидывать.

Способ №2: определение КЗ конденсатора с помощью светодиода и батарейки

Если нет мультиметра (и даже старой советской «цешки» нету), то можно попробовать подключить светодиод или лампочку к батарейке через исследуемый конденсатор.

Т.к. исправный конденсатор имеет ооочень большое сопротивление постоянному току, лампочка гореть не должна. Хотя, если емкость конденсатора достаточно большая, лампочка может вспыхнуть на короткое время (пока конденсатор не зарядится).

Если же светодиод горит постоянно, конденсатор 100% неисправен.

Если при проверке конденсатора наблюдается эффект постепенного роста сопротивления вплоть до бесконечности (ну или светодиод на какое-то время вспыхивает и гаснет) то конденсатор совершенно точно имеет какую-то емкость. Следовательно, проверку на обрыв можно не делать.

Способ №3: проверка конденсатора лампочкой на 220В

Подходит для высоковольтных неполярных конденсаторов (например, пусковые конденсаторы из стиральных машин, насосов, различных станков и т.п.).

Все что нужно сделать — просто подключить лампу накаливания небольшой мощности (25-40 Вт) через конденсатор. Полярность конденсатора не имеет значения:

Способ позволяет одним выстрелом убить двух зайцев: обнаружить КЗ, если оно есть, и убедиться в том, что конденсатор имеет ненулевую емкость (не находится в обрыве).

При исправном конденсаторе лампочка будет гореть в полнакала. Чем меньше емкость — тем тусклее будет гореть лампочка.

Если лампа горит в полную мощность (точно также как и без конденсатора), значит конденсатор «пробит» и подлежит замене. Если лампочка совсем не светится — внутри конденсатора обрыв.

Способ №3 очень наглядно продемонстрирован в этом видео:

Проверка на отсутствие внутреннего обрыва

Обрыв — распространенный дефект конденсатора, при котором один из его электродов теряет электрическое соединение с обкладкой и фактически превращается в короткий, ни с чем не соединенный (висящий в воздухе), проводник.

Чаще всего обрыв происходит из-за превышения рабочего напряжения конденсатора. Этим грешат не только электролитические конденсаторы, но и специальные помехоподавляющие конденсаторы типа Y (они, кстати говоря, специально так спроектированы, чтобы уходить в отрыв, а не в КЗ).

Конденсатор с внутренним обрывом внешне ничем не отличается от исправного, кроме случаев, когда ножку физически оторвали от корпуса 🙂

Разумеется, в случае отрыва одного из выводов от обкладки конденсатора, емкость такого конденсатора становится равной нулю. Поэтому суть проверки на обрыв состоит в том, чтобы уловить хоть малейшие признаки наличия емкости у проверяемого конденсатора.

Как это сделать? Есть три способа.

Способ №1: исключение обрыва через звуковой сигнал в режиме прозвонки

Включить мультиметр в режим прозвонки, прикоснуться щупами к выводам конденсатора и в этот момент мультиметр должен издать непродолжительный писк. Иногда звук настолько короткий (зависит от емкости конденсатора), что больше похож на щелчок и нужно очень постараться, чтобы его услышать.

Небольшой лайфхак: чтобы увеличить продолжительность звукового сигнала при прозвонке совсем маленьких конденсаторов, нужно предварительно зарядить их отрицательным напряжением, приложив щупы мультиметра в обратном порядке. Тогда при последующей прозвонке мультиметру сначала придется перезарядить конденсатор от какого-то отрицательного напряжения до нуля, и только потом — от нуля до момента отключения пищалки. На все это уйдет значительно больше времени, а значит сигнал будет звучать дольше и его проще будет расслышать.

Вот какой-то чувак, сам того не подозревая, применяет этот лайфхак на видео:

Из своей практике могу сказать, что с помощью уловки, описанной выше, мне удавалось уловить реакцию мультиметра на конденсатор емкостью всего лишь 0.1 мкФ (или 100 нФ)!

Способ №2: увеличение сопротивления постоянному току как признак отсутствия обрыва

Если предыдущий способ не помог и вообще не понятно, как проверить конденсатор тестером, то вот вам более чувствительный метод проверки.

Необходимо переключить мультиметр в режим измерения сопротивления. Выбрать максимально доступный предел измерения (20 или лучше 200 МОм). Приложить щупы к выводам конденсатора и наблюдать за показаниями мультиметра.

По мере заряда конденсатора от внутреннего источника мультиметра, его сопротивление будет постоянно расти до тех пор, пока не выйдет за пределы диапазона измерения. Если такой эффект наблюдается, значит обрыва нет.

Кстати говоря, может так оказаться, что рост сопротивления остановится на значении от единиц до пары десятков МОм — для конденсаторов с жидким электролитом (кроме танталовых) это абсолютно нормально. Для остальных конденсаторов сопротивление утечки должно быть больше, как минимум, на порядок.

При измерении таких высоких сопротивлений необходимо следить за тем, чтобы не касаться пальцами сразу обоих измерительных щупов. Иначе сопротивление кожи внесет свои коррективы и исказит все результаты.

С помощью измерения сопротивления на пределе 200 МОм мне удавалось однозначно определить отсутствие обрыва в конденсаторах емкостью всего 0.001 мкФ (или 1000 пФ).

Вот видео для наглядности:

Способ №3: измерение остаточного напряжения для исключения внутреннего обрыва

Это самый чувствительный способ, позволяющий убедиться в отсутствии обрыва конденсатора даже тогда, когда все предыдущие способы не помогли.

Берется мультиметр в режиме прозвонки или в режиме измерения сопротивления (не важно в каком диапазоне) и на пару секунд прикладываем щупы к выводам испытуемого конденсатора. В этот момент конденсатор зарядится от мультиметра до какого-то небольшого напряжения (обычно 2.8 В).

Затем мы быстро переключаем мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на самом чувствительном диапазоне и, не мешкая слишком долго, снова прикладываем щупы к конденсатору, чтобы измерить на нем напряжение. Если у кондера есть хоть какая-нибудь вразумительная емкость, то мультиметр успеет показать напряжение, до которого был заряжен конденсатор.

Этим способом мне удавалось с помощью обычного цифрового мультиметра M890D отловить емкость вплоть до 470 пФ (0.00047 мкФ)! А это очень маленькая емкость.

Вообще говоря, это наиболее эффективный метод прозвонки конденсаторов. Таким способ можно проверять кондеры любой емкости — от малюсеньких до самых больших, а также любого типа — полярные, неполярные, электролитические, пленочные, керамические, оксидные, воздушные, металло-бумажные и т.д.

Правда, если конденсатор имеет совсем маленькую емкость, до 470 пФ, то, увы, проверить его на обрыв без специального прибора, вроде упомянутого ранее LC-метра, никак не получится.

Определение рабочего напряжения конденсатора

Строго говоря, если на конденсаторе нет маркировки и не известна схема, в которой он стоял, то узнать его рабочее напряжение неразрушающими методами НЕВОЗМОЖНО.

Однако, имея некоторый опыт, можно оооочень приблизительно прикинуть «на глазок» рабочее напряжение исходя из габаритов конденсатора. Естественно, чем больше размеры конденсатора и чем меньше при этом его емкость, тем на большее напряжение он расчитан.

Способ №1: определение рабочего напряжения через напряжения пробоя

Если имеется несколько одинаковых конденсаторов и одним из них не жалко пожертвовать, то можно определить напряжение пробоя, которое обычно раза в 2-3 выше рабочего напряжения.

Напряжение пробоя конденсатора измеряется следующим образом. Конденсатор подключается через токоограничительный резистор к регулируемому источнику напряжения, способного выдавать заведомо больше, чем напряжение пробоя. Напряжение на конденсаторе контроллируется вольтметром.

Затем напряжение плавно повышают до тех пор, пока не произойдет пробой (момент, когда напряжение на конденсаторе резко упадет до нуля).

За рабочее напряжение можно принять значение, в 2-3 раза меньше, чем напряжение пробоя. Но это такое… Вы можете иметь свое мнение на этот счет.

Внимание! Обязательно соблюдайте все меры предосторожности! При проверке конденсатора на пробой необходимо использовать защищенный стенд, а также индивидуальные средства защиты зрения.

Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:

А некоторые типы керамических конденсаторов при электрическом пробое способны разлетаться на очень мелкие, но твердые осколки, без труда пробивающие кожу (не говоря уже о глазах).

Способ №2: нахождение рабочего напряжения конденсатора через ток утечки

Этот способ узнать рабочее напряжение конденсатора подходит для алюминиевых электролитических конденсаторов (полярных и неполярных). А таких конденсаторов большинство.

Суть заключается в том, чтобы отловить момент, при котором его ток утечки начинает нелинейно возрастать. Для этого собираем простейшую схему:

и делаем замеры тока утечки при различных значениях приложенного напряжения (начиная с 5 вольт и далее). Напряжение следует повышать постепенно, одинаковыми порциями, записывая показания вольтметра и микроампераметра в таблицу.

У меня получилась такая табличка (моя чуйка подсказала мне, что это довольно высоковольтный конденсатор, так что я сразу начал прибавлять по 10В):

Напряжение на конденсаторе, В	Ток утечки, мкА	Прирост тока, мкА
10	1.1	1.1
20	2.2	1.1
30	3.3	1.1
40	4.5	1.2
50	5.8	1.3
60	7.2	1.4
70	8.9	1.7
80	11.0	2.1
90	13.4	2.4
100	16.0	2.6

Как только станет заметно, что одинаковый прирост напряжения каждый раз приводит к непропорционально бОльшему приросту тока утечки, эксперимент следует остановить, так как перед нами не стоит задача довести конденсатор до электрического пробоя.

Если из полученных значений построить график, то он будет иметь следующий вид:

Видно, что начиная с 50-60 вольт, график зависимости тока утечки от напряжения обретает явно выраженную нелинейность. А если принять во внимание стандартный ряд напряжений:

Стандартный ряд номинальных рабочих напряжений конденсаторов, В
6.3	10	16	20	25	32	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315	350	400	450	500

то можно предположить, что для данного конденсатора рабочее напряжение составляет либо 50 либо 63 В.

Согласен, метод достаточно трудоемкий, но не сказать о нем было бы ошибкой.

Как измерить ток утечки конденсатора?

Чуть выше уже была описана методика измерения тока утечки. Хотелось бы только добавить, что I_ут измеряется либо при максимальном рабочем напряжении конденсатора либо при таком напряжении, при котором конденсатор планируется использовать.

Также можно вычислить ток утечки конденсатора косвенным методом — через падение напряжения на заранее известном сопротивлении:

При проверке полярных конденсаторов на утечку необходимо соблюдать полярность их подключения. В противном случае будут получены некорректные результаты.

При измерении тока утечки электролитических конденсаторов после подачи напряжения очень важно выждать какое-то время (минут 5-10) для того, чтобы все электрохимические процессы завершились. Особенно это актуально для конденсаторов, которые в течение длительного времени были выведены из эксплуатации.

Вот видео с наглядной демонстрацией описанного метода измерения тока утечки конденсатора:

Определение емкости неизвестного конденсатора

Способ №1: измерение емкости специальными приборами

Самый просто способ — измерить емкость с помощью прибора, имеющего функцию измерения емкостей. Это и так понятно, и об этом уже говорилсь в начале статьи и тут нечего больше добавить.Если с приборами совсем туган, можно попробовать собрать простенький самодельный тестер. В интернете можно найти неплохие схемы (посложнее, попроще, совсем простая).

Ну или раскошелиться, наконец, на универсальный тестер, который измеряет емкость до 100000 мкФ, ESR, сопротивление, индуктивность, позволяет проверять диоды и измерять параметры транзисторов. Сколько раз он меня выручал!

Способ №2: измерение емкости двух последовательно включенных конденсаторов

Иногда бывает так, что имеется мультиметр с измерялкой емкости, но его предела не хватает. Обычно верхний порог мультиметров — это 20 или 200 мкФ, а нам нужно измерить емкость, например, в 1200 мкФ. Как тогда быть?

На помощь приходит формула емкости двух последовательно соединенных конденсаторов:Суть в том, что результирующая емкость C_рез двух последовательных кондеров будет всегда меньше емкости самого маленького из этих конденсаторов. Другими словами, если взять конденсатор на 20 мкФ, то какой бы большой емкостью не обладал бы второй конденсатор, результирующая емкость все равно будет меньше, чем 20 мкФ.

Таким образом, если предел измерения нашего мультиметра 20 мкФ, то неизвестный конденсатор нужно последовательно с конденсатором не более 20 мкФ.Остается только измерить общую емкость цепочки из двух последовательно включенных конденсаторов. Емкость неизвестного конденсатора рассчитывается по формуле:Давайте для примера рассчитаем емкость большого конденсатора С_х с фотографии выше. Для проведения измерения последовательно с этим конденсатором включен конденсатор С₁ на 10.06 мкФ (он был предварительно измерен). Видно, что результирующая емкость составила C_рез = 9.97 мкФ.

Подставляем эти цифры в формулу и получаем:

Способ №3: измерение емкости через постоянную времени цепи

Как известно, постоянная времени RC-цепи зависит от величины сопротивления R и значения емкости C_х:Постоянная времени — это время, за которое напряжение на конденсаторе уменьшится в е раз (где е — это основание натурального логарифма, приблизительно равное 2,718).

Таким образом, если засечь за какое время разрядится конденсатор через известное сопротивление, рассчитать его емкость не составит труда.Для повышения точности измерения необходимо взять резистор с минимальным отклонением сопротивления. Думаю, 0.005% будет нормально =)Хотя можно взять обычный резистор с 5-10%-ой погрешностью и тупо измерить его реальное сопротивление мультиметром. Резистор желательно выбирать такой, чтобы время разряда конденсатора было более-менее вменяемым (секунд 10-30).

Вот какой-то чел очень хорошо все рассказал на видео:

Другие способы измерения емкости

Также можно очень приблизительно оценить емкость конденсатора через скорость роста его сопротивления постоянному току в режиме прозвонки. Об этом уже упоминалось, когда шла речь про проверку на обрыв.

Яркость свечения лампочки (см. метод поиска КЗ) также дает весьма приблизительную оценку емкости, но тем не менее такое способ имеет право на существование.

Существует также метод измерения емкости посредством измерения ее сопротивления переменному току. Примером реализации данного метода служит простейшая мостовая схема:Вращением ротора переменного конденсатора С2 добиваются баланса моста (балансировка определяется по минимальным показаниям вольтметра). Шкала заранее проградуирована в значениях емкости измеряемого конденсатора. Переключатель SA1 служит для переключения диапазона измерения. Замкнутое положение соответствует шкале 40…85 пФ. Конденсаторы С3 и С4 можно заменить одинаковыми резисторами.

Недостаток схемы — необходим генератор переменного напряжения, плюс требуется предварительная калиброка.

Можно ли проверить конденсатор мультиметром не выпаивая его с платы?

Не существует однозначного ответа на вопрос как проверить конденсатор мультиметром не выпаивая: все зависит о схемы, в которой стоит конденсатор.

Все дело в том, что принципиальные схемы, как правило, состоят из множества элементов, которые могут быть соединены с исследуемым конденсатором самым замысловатым образом.

Например, несколько конденсаторов могут быть соединены параллельно и тогда прибор покажет их суммарную емкость. Если при этом один из конденсаторов будет в обрыве, то это будет очень сложно заметить.

Или, например, довольно часто параллельно электролитическому конденсатору устанавливают керамический. В этом случае нет ни малейшей возможности прозвонить конденсатор мультиметром на плате и определить внутренний обрыв.В колебательных контурах, вообще, параллельно кондеру может оказаться катушка индуктивности. Тогда прозвонка конденсатора покажет короткое замыкание, хотя на самом деле его нет.

Вот пример, когда все пять конденсаторов покажут ложное КЗ:

Таким образом, проверка конденсаторов мультиметром без выпаивания вообще невозможна.

В схемах импульсных блоков питания очень часто встречаются контура, состоящие из вторичной обмотки трансформатора, диода и выпрямительного конденсатора. Так вот любая «прозвонка» конденсатора при пробитом диоде покажет КЗ. А на самом деле конденсатор может быть вполне исправен.Вообще-то, проверить электролитический конденсатор мультиметром не выпаивая можно, но это только для кондеров ощутимой емкости (>1 мкФ) и только проверить наличие емкости и отсутствие коротыша. Ни о каком измерении емкости и речи быть не может. К тому же, если прибор покажет КЗ, то выпаивать все-таки придется, так как коротить может что угодно на плате.

Мелкие кондеры проверяются только на отсутствие КЗ, обрыв и нулевую емкость таким образом не проверишь.

Вот очень правильный и понятный видос на эту тему:

Примеры выше (а также доходчивое видео) не оставляют никаких сомнений, что проверка конденсаторов не выпаивая из схемы — это фантастика.

Если какой-либо конденсатор вызывает сомнения, лучше сразу заменить его на заведомо исправный. Или хотя бы временно подпаять хороший конденсатор параллельно сомнительному, чтобы подтвердить или опровергнуть подозрения.

Микроволновка гудит и не греет. Устраняем неисправность за 15 минут своими руками | Чинить_Нельзя_Выкидывать

В этой статье мы проведем простой ремонт, который поможет восстановить работоспособность микроволновой печи за 15 минут Вашего времени.

Приветствую Вас на своем канале друзья. Продолжаем ремонтировать технику, которая окружает нас каждый день. В этот раз на нашем операционном столе будет находится микроволновая печь Lg. Печка хорошая, старенькая, но с наворотами. В своем распоряжении имеет гриль, конвекцию и прочие классные моменты. Но в один прекрасный день она перестала нагревать пищу. Чтобы не быть голословным, смотрите видео:

Ремонт микроволновки

Порядок ремонта следующий. Отключаем микроволновку от сети и разбираем ее.

Внимание: после разборки никуда не лезем и ничего не трогаем. Самым первым делом ОБЯЗАТЕЛЬНО разрядите высоковольтный конденсатор микроволновой печи куском изолированного провода. Если не знаете как это сделать смотрите видео. Там показано как разобрать микроволновую печь и как разрядить высоковольтный конденсатор кусочком провода просто и безопасно.

После того как я обезопасился от поражения электрическим током, начал проверять все на исправность. Высоковольтный трансформатор целый, предохранитель целый. Добрался в итоге до высоковольтного диода. Смотрите, что он показал

Так прозванивается неисправный диод

Так прозванивается неисправный диод

Исправный диод показывает единицу, то есть по факту бесконечное сопротивление. А этот уже вышел из строя и превратился в резистор. Заменил его на исправный, собрал обратно печь и попробовал ее включить. Она заработала как ей и полагается — тихо и без шума. Я поставил кружку с холодной водичкой внутрь и через минуту водичка была нагрета где-то до 60 градусов. После чего отдал ее довольному клиенту.

Это можно сказать типовая «болячка» микроволновых печей Lg. Чаще всего у них страдают такие элементы как высоковольтные диоды и сенсорные клавиатуры. Но зато ремонт получается простым и дешевым, в отличии от тех же микроволновок Samsung, у которых часто выходят из строя именно магнетроны. А эти ремонты уже будут намного дороже, чем наш с Вами…

А на этом все. Увидимся в следующих статьях.

А Вы ремонтируете технику самостоятельно? Как думаете есть ли смысл заморачиваться или оно того не стоит?

До встречи друзья. С Вами был ремонтер Кирилл)

Люстра Чижевского своими руками, схема и описание

Привет всем любителям электронных самоделок. Настала очередь рассказать вам об очередной самоделке. А речь сегодня пойдет о так называемой люстре Чижевского.

В последнее время развернулась большая полемика о пользе и вреде люстры Чижевского. Кому-то она помогает, для кого-то наносит вред, а кто-то равнодушен к её воздействию. Чтобы выяснить кто прав, а кто не прав, нужно рассматривать каждый конкретный случай в отдельности. В этой статье я не буду в этом разбираться, как-нибудь следующий раз.

Уже давно доказано, что отрицательные аэроионы хорошо воздействуют на весь организм человека, в тоже время положительно заряженные ионы угнетают организм. Были произведены замеры в лесонасаждениях, которые показали, что концентрация аэроионов может доходить, в густонаселенных зарослях до 15000 в одном кубическом сантиметре. В то время как в жилой квартире может упасть число аэроионов до 25 в одном кубическом сантиметре. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что нужно увеличивать число отрицательно заряженных ионов. Для этого нам понадобится люстра Чижевского, которую мы сделаем своими руками. Практически 100 лет назад профессор Чижевский разработал метод ионизации воздуха. Он доказал что именно отрицательно заряженные частицы благотворно воздействует на человека.

Люстра Чижевского своими руками, схема и описание

Люстра Чижевского состоит из двух частей. Это сама люстра, как её ещё называют электроэффлювиальная люстра. И блока высоковольтного преобразователя, на выходе которого должны мы получить от 25-30 киловольт.

Для изготовления высоковольтного преобразователя напряжения я использовал самую простую схему люстры Чижевского. Она не содержит транзисторов, каких-либо дефицитных радиодеталей. В схеме используется минимум радиокомпонентов:

Эта схема получила большое распространение. В качестве источника высокого напряжения здесь используется умножитель напряжения, построенный на 6 высоковольтных диодах VD3-VD8, и 6 конденсаторах C3-C8. Питание на множитель подается с высоковольтной катушки Tr1. Сетевое напряжение имеет две полуволны. Одна полуволна заряжает конденсатор C1, а другая волна открывает тиристор VS1. Конденсатор C1 разряжается через тиристор VS1 на первичную обмотку трансформатора Tr1. В трансформаторе возникает высоковольтный импульс, напряжение которого при помощи множителя увеличивается до напряжения 30 киловольт.

Детали устройства:

• Высоковольтная катушка Б51, или подобная
• Тиристор КУ202Н
• Диод Д202К -2 штуки
• Резисторы 33 килоома, 1 мегаом 2 ватта
• Резистор 1 килоом, 7 Вт
• Конденсатор 1 микрофарад 400 вольт
• Конденсаторы 390 пикофарад, 16 киловольт -6 штук
• Диоды высоковольтные, 6 штук

Теперь более подробно рассмотрим основную плату преобразователя напряжения и плату умножителя напряжения. На платье преобразователя смонтированы все основные радиодетали устройства:

Высоковольтная катушка с мотоцикла, Б51-12в. Её можно заменить на любую другую с автотехники. Также можно использовать трансформатор строчной развёртки ТВС-110Л6 или подобный :

В наше время гораздо доступнее купить высоковольтную катушку с мопеда или скутера, например вот такую:

Конденсатор C1 желательно использовать на напряжение и ниже 400 вольт, но в моём случае используется конденсатор на напряжение 300 вольт, пока работает без нареканий:

Семи ватный резистор R1, номиналом 1 килоом, взят с лампового телевизора. Если у вас отсутствует  такой резистор, то можно соединить несколько двух ватных резисторов параллейно, чтобы в итоге получился номинал один килоом:

Остальные радиодетали располагаются рядом, и соединяются навесным монтажом:

Правильно собранный преобразователь напряжения для люстры Чижевского, должен начать работать сразу. Перед первым запуском, высоковольтный провод бобины, следует расположить возле общего провода на небольшом расстоянии, приблизительно около 5 мм. Если не соблюсти это расстояние, а сделать его гораздо больше, допустим 3-4 см, то может произойти пробой высоковольтной катушки, внутри самой бобины. После этого подаем питание на всю схему, соблюдая правила безопасности. Если схема не запустится, следует подобрать тиристор VS1. Так как тиристоры даже с одной партии имеют большой разброс своих характеристик, то на подбор тиристора следует обратить особое внимание.

Внимание! Будьте осторожны. Данный высоковольтный преобразователь не имеет гальванической развязки по сети. Практически все радиодетали находятся под сетевым напряжением. Чтобы себя хоть как-то обезопасить, старайтесь фазу подавать на резистор R1, а ноль на общий провод.

Для питания люстры необходимо напряжения от 25 киловольт до 30 киловольт, а если использовать в помещениях с высокими потолками, то напряжение нужно поднимать до 50 киловольт. Чтобы обеспечить такое напряжение, необходим множитель, состоящий как минимум из 6 диодов и 6 конденсаторов. Только в этом случае можно получить необходимое напряжение. В связи с этим на ум приходит сразу использовать высоковольтный множитель, который применяется в телевизорах кинескопного типа. Я тоже долго думал, как его приспособить к люстре Чижевского. Но, к сожалению, на аквадаг кинескопа подается плюс напряжения. А чтобы нам получить отрицательные аэроионы, нам нужно подавать на люстру, именно минус высокого напряжения. А так как все высоковольтные диоды и конденсаторы залиты одним компаундом, то полярность поменять не получится. Поэтому я взял несколько умножителей напряжения с телевизора и при помощи лёгких ударов молотка попытался их разбить и извлечь конденсаторы и диоды. В некоторой степени мне это удалось. Там где вывода оторвались под корень, пришлось их подпаивать. Некоторые фрагменты компаунда пришлось обтачивать на наждаке. В качестве доноров я использовал вот такие умножители напряжения УН 8,5/25-1.2-А:

В результате у меня получился вот такой множитель. За основу был взят кусок оргстекла и при помощи проволочных хомутиков были закреплены высоковольтные диоды и конденсаторы:

Чтобы не ошибиться с полярностью высоковольтных диодов, и соединить их правильно по схеме, необходимо знать в какую сторону проводит ток каждый высоковольтный диод. К сожалению это проверить при помощи мультиметра не получится, так как каждый диод состоит из большого количества шайб, одиночных диодов, то внутреннее сопротивление каждого диода очень высоко и мультиметр будет показывать бесконечность. Чтобы выйти из этой ситуации нужно воспользоваться мегомметром. Но прежде при помощи обычного диода, нужно определить на каких клеммах у мегомметра плюс, на каких минус. Затем прозвонить каждый высоковольтный диод и пометить на нём плюс или минус. После этого не составит труда соединить конденсаторы и диоды в одну схему, чтобы у нас получилось высокое напряжение:

Конечно, чтобы избежать всего этого геморроя, можно использовать нормальные высоковольтные диоды типа КЦ201Г–КЦ201Е или Д1008. Но, к сожалению, в моём захолустье их найти просто невозможно, а в то в советское время через интернет заказать было просто нельзя. Поэтому я решил воспользоваться этим неординарным способом добычи высоковольтных диодов и конденсаторов.

Обе собранные платы нужно разместить в каком-либо корпусе. При этом нужно соблюсти условие — высоковольтный умножитель напряжения разместить на некотором расстоянии от самого преобразователя. Особенно район диода VD8 и конденсатора C6, так как в этом месте будет самое высокое напряжение, и может произойти несанкционированный пробой.

Люстра Чижевского своими руками

Подошло время рассказать об изготовлении самой люстры для ионизатора. Для эффективной ионизации воздуха нужно использовать именно заостренные иголочки, которые должны располагаться на некоторой плоскости. Конечно, в идеальном варианте нужно использовать как можно больше площадь излучаемой поверхности. В качестве основания для люстры можно использовать алюминиевый обруч «хула-хуп», диаметром до 1 м. Но согласитесь, иметь в квартире такую большую люстру будет нецелесообразно, да и занимать она будет очень много места. Поэтому я решил сделать по компактнее, так как главное в люстре это величина высокого напряжения, а всё-таки площадь это второстепенно. Главное соблюсти правило — наличие заостренных иголочек. В итоге у меня получилась вот такая конструкция:

При изготовлении этой люстры Чижевского я придерживался вот этой схемы:

Основание периметра было выполнено из медной проволоки диаметром 2,4 мм. Затем были натянуты взаимно перпендикулярно проволока диаметром 1 мм. В результате получилась вот такая сетка с ячейками 35 мм. Затем в каждый узел, получившийся сетки были впаяны острые иголки длиной 45 мм. Иголки я нарубил зубилом, из мотоциклетного тросика который используется для сцепления. Конечно, можно использовать заводские иголки с колечком, но мне показалось, что они будут больно жёсткие, не такие эластичные. Так как иголки выполнены из стали, то припаять их не так просто. Чтобы пайка не вызывало трудностей, предварительно кончик каждый иголки нужно облудить при помощи паяльной кислоты, а если у вас она отсутствует, то при помощи ацетилсалициловой кислоты (аспирин):

После изготовления люстры Чижевского, настала очередь испытать её. Для этого берём сам излучатель, подвешиваем к потолку. Я же вешаю к люстре освещения, ниже её где-то на 1 м. Чтобы изолировать излучатель, подвешивать саму люстру нужно на рыболовную леску. В центр люстры подключаем высоковольтный провод от высоковольтного преобразователя. Также, по моему мнению, следует питание на люстру подавать по следующей схеме: фазу подаём на резистор R1, a ноль на общий провод. По моему мнению, это особо важно в квартире железобетонного здания, так как арматура бетонных плит, по сути, является землёй, и излучение будет более эффективно, если ноль питания сети будет подаваться в общий провод, в общем как указано на схеме:

Затем подаём сетевое питание на высоковольтный преобразователь, и проверяем люстру в действии. При её работе не должно выделяться никаких запахов, особенно озона, а также легких газов при коронировании, который может возникнуть при плохой изоляции высоковольтных конденсаторов или диодов. Если поднести руку со стороны иголок то чувствуется лёгкий холодок уже с расстояния порядка 20 см. Честно сказать это непередаваемое ощущение, когда ветра нет, а,  кажется, что он есть. Если в квартире полностью выключить свет, то на кончике каждый иголочки видно светящуюся точку, через которую происходит разряд. Если с нижней стороны люстра поднести указатель низкого напряжения, то газоразрядная лампа, в этом указателе начинает светиться с 80 см, а если указатель подносить всё ближе и ближе, то она разгорается ярче.

Хотя напряжение на люстре достигает 30 кВт, то ток очень мал, и он не может принести вред окружающим. Чтобы нам косвенно убедиться в величине высокого напряжения, нужно поднести металлический предмет, крепко держа его в руке и оценить величину разряда. По длине дуги можно косвенно судить о величине напряжения, приняв простую формулу, что на 1 см приходится 10 киловольт напряжения, соответственно для 30 киловольт необходимо расстояние около 30 мм, что я и проделал:

Как видите напряжение пробоя не менее 25 мм, соответственно работа люстры будет эффективна. Практика показала, что именно для этой люстры Чижевского, которую мы сделали своими руками, небольшой площади, данный высоковольтный преобразователь достаточно эффективен. Нагрев резистора R1 не такой большой, он еле тёплый. Катушка зажигания Б51- вообще холодная. Диоды и конденсаторы умножителя напряжения еле уловимо тёплые. Так как терапевтический эффект от применения люстра Чижевского наступает через 30 минут, то данный преобразователь можно использовать, не опасаясь за перегрев, и гораздо дольше.

Насколько может оказаться данное устройство полезно для здоровья, или наоборот оно навредит, может показать только время. Так что не стесняйтесь, изготавливаете люстру. Надеюсь, она добавит здоровье. Всем спасибо, что дочитали до конца, до новых встреч, всем до свидания.

Сделайте свои собственные высоковольтные конденсаторы

Создайте конденсаторы, которые действительно обладают мощью для удовольствия от высокого напряжения!

Как тот, кто поставляет запчасти тем, кто экспериментирует с высоким напряжением, я получаю много писем и телефонных звонков от разочарованных строителей типа: «Можете ли вы поставить недорогой конденсатор на ХХХ микрофарад с рабочим напряжением ГГГ? Мой единственный источник требует 249 долларов за штуку ». Иногда оправдана высокая цена; в других случаях у продавца есть только конденсаторы особой стоимости, и он купит вас за максимальную сумму.

Возможно создание собственных конденсаторов любого напряжения и емкости для хранения энергии как для переменного, так и для постоянного тока. Этот процесс включает в себя пошаговый логический подход, который мы представим здесь. Мы объясним, как спроектировать и сконструировать конденсатор, где взять материалы, соображения безопасности, советы и подсказки, а также включим несколько простых проектов.

Описание конденсатора

Конденсатор состоит из двух или более пластин из проводящего материала, разделенных изолирующим веществом, называемым диэлектриком.Диэлектрик может быть твердым, гелевым, жидким или газообразным. Способность конденсатора накапливать энергию измеряется в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ). Микро означает одну миллионную, нано — одну миллиардную, а пико — одну триллионную (также используются фарады, но при работе с высоким напряжением они являются непрактично большими единицами). На емкость влияют несколько факторов. Формула для определения емкости:

C = (0,224KA / день) (n-1)

где C — емкость в пикофарадах, K — постоянная, которая зависит от изолятора (или диэлектрика) между пластинами (называемая диэлектрической проницаемостью), A — площадь одной проводящей пластины в квадратных дюймах, d — расстояние между соседними пластинами. тарелок в дюймах, а n — количество тарелок.Как известно, разные изоляторы имеют разную диэлектрическую проницаемость. В таблице 1 показаны значения K для некоторых распространенных материалов и пиковое напряжение, которое они могут выдерживать на 1/1000 _– дюйма (называемого милом) толщины. Это значение называется напряжением пробоя или пробоя.

ВНИМАНИЕ !! Эта статья касается и затрагивает предмет и использование материалов и веществ, которые могут быть опасными для здоровья и жизни. Не пытайтесь реализовать или использовать информацию, содержащуюся здесь, если у вас нет опыта и знаний в отношении такого предмета, материалов и веществ.Ни издатель, ни автор не делают никаких заявлений относительно полноты или точности информации, содержащейся в настоящем документе, и отказываются от какой-либо ответственности за ущерб или травмы, вызванные или возникшие в результате отсутствия полноты, неточности информации, неправильного толкования указаний. , неправильное использование информации или иное.

Таблица 1 — Диэлектрические постоянные и напряжения пробоя

Изолятор	Диэлектрическая Константа	Напряжение прокола на 0.001 дюйм	Банкноты
Воздух	1,0	30	1
Оконное стекло	7,8	200
Полиэтилен	2,3	450
Бумага (высокосортная)	3,0	200
Поликарбонат (Lexan)	2.96	400
тефлон	2,1	1000
Полистирол	2,6	500
Монтажная плата из эпоксидной смолы	5,2	700	2, 3
Pyrex	4,8	335
Оргстекло	2.8	450
ПВХ (жесткая лента)	2,95	725
Силикон RTV	3,6	550
Полиэтилентерфталат (майлар)	3,0	7500
нейлон	3,2	407	4
Минеральное масло, Squibb	2.7	200	2, 5
Шеллак	3,3	200
Примечания: Все измерения на частоте 1 МГц, если не указано иное. 1 Проверено сухим воздухом. 2 Проверено при 300 Гц с помощью мультиметра Healthkit IM-2320 и самодельного конденсатора. 3 Оценка без опыта. 4 Наименьшее значение из 3-х типов 5 Оценка. Наверное, выше.Зазор 0,040 дюйма выдерживал напряжение более 10 000 вольт постоянного тока перед пробоем в одном испытании.

Диэлектрики

Чем лучше изолирующие свойства диэлектрика, тем выше его сопротивление и тем меньше потери на утечку диэлектрика. В источниках питания низкого тока и высокого напряжения сведение к минимуму всех источников потерь важно для предотвращения чрезмерной нагрузки источника питания. По этой причине пластик — лучший материал для конденсаторов большой емкости. В серьезном проекте должен быть задействован один из пластиков.

В частности, лексан

, полистирол и оргстекло легко склеиваются, и его можно разрезать настольной пилой с использованием пластикового лезвия или универсального режущего лезвия, пропитанного карборундом, например Zippity-Do (что дешевле). Также подойдет сабельная пила с очень грубым полотном по дереву (другие типы лезвий забиваются или сколы). Такие пластмассы можно просверлить с помощью сверл из высококачественной стали или специальных пластмассовых сверл. Их необходимо сверлить со скоростью 300 об / мин или медленнее, чтобы предотвратить скалывание и плавление, и обязательно оставляйте защитную пленку или бумагу на пластике при работе с ним.

С майларом, полиэтиленом, нейлоном и особенно тефлоном трудно работать, так как они очень скользкие. Лучший способ прикрепить пластины к любому из этих материалов — использовать клей, специально разработанный для этого материала. Поливинилхлорид (или просто ПВХ) в меру скользкий. Его можно приклеить с помощью ПВХ-клея или прикрепить пластины из фольги с помощью силикона RTV.

Стекло в принципе является еще лучшим диэлектриком. Он также имеет то преимущество, что его легко приклеивать с помощью силикона RTV или Krazy Glue , он легко доступен и дешев.Однако он хрупкий и может содержать примеси, которые создают токопроводящие пути для разрушающих дуг. Напротив, для ваших первых конденсаторов или двух мы предлагаем вам попробовать тип, сделанный из стекла, чтобы получить опыт, поскольку они легко сочетаются друг с другом и дешевы.

Многие промышленные конденсаторы заполнены маслом. Масло обладает чрезвычайно высоким сопротивлением, поэтому утечка незначительно увеличивается. Силиконовое трансформаторное масло — лучший жидкий изолятор, но его довольно сложно получить. С другой стороны, минеральное масло можно купить в большинстве аптек.Несмотря на то, что он имеет низкую диэлектрическую проницаемость, его можно использовать множеством простых способов для изготовления очень хороших высоковольтных конденсаторов.

Например, модный переменный конденсатор постоянного тока можно сделать, погрузив ненужный настроечный конденсатор AM-радио с подвижной пластиной в минеральное масло так, чтобы его вал и соединительные провода выходили из верхней части контейнера. Если вы хотите попробовать эту идею, убедитесь, что «холодные» пластины конденсатора (движущиеся пластины) имеют потенциал земли. Для регулировки используйте хорошую большую неметаллическую ручку.Переменный конденсатор от 100 до 365 пФ с пробивным напряжением 1 кВ постоянного тока (, т. Е. , расстояние между пластинами 1 мм) превращается в блок от 270 до 985 пФ с номиналом пробоя 7500 В постоянного тока. Попробуйте когда-нибудь оценить переменный конденсатор на 7500 вольт, и вы увидите преимущества этого подхода!

Минеральное масло можно использовать и в собственных конструкциях. Погружение самодельного конденсатора в минеральное масло значительно увеличит его номинальное напряжение и срок службы.

Бумага является отличным диэлектриком при пропитке минеральным маслом.Попробуйте 20 фунтов. высокосортная компьютерная бумага толщиной 4 мил. Подготовьте этот недорогой конденсатор, чередуя слои сухой бумаги с алюминиевой фольгой, а затем погрузите конденсатор в масло, пока бумага не пропитается.

Одним из недостатков использования масла в самодельных конденсаторах является то, что лента или клей, используемые для соединения сборки, должны быть маслостойкими. Силиконовый RTV — лучший клей для этих целей.

Рекомендации по проектированию

При проектировании и изготовлении собственного конденсатора следует учитывать несколько моментов.Давайте укажем на каждый из них, прежде чем переходить к деталям конструкции. Первое и самое важное, о чем нужно беспокоиться, — это безопасность. Несмотря на всю романтику высокого напряжения, бессмысленно рисковать своей жизнью. Поскольку вы, вероятно, будете работать с опасным для жизни напряжением, соблюдение всех правил техники безопасности для высокого напряжения (или HV) является абсолютно необходимым . Для некоторых рекомендаций см. Текст в рамке, озаглавленный «Безопасность при работе с высоким напряжением».

Следующий аспект, который следует учитывать, — это емкость.Если у вас есть конкретная емкость, вы можете спроектировать конденсатор, используя информацию, предоставленную в другом месте в этой статье. Попробуйте один из дизайнов, описанных ниже. Или, возможно, вы предпочитаете экспериментировать. В любом случае, когда вы строите впервые, мы рекомендуем сначала сделать небольшой дизайн, чтобы привыкнуть к методам и причудам, прежде чем вы вкладываете много времени и денег.

Безопасность при высоком напряжении

Высоким напряжением считается любое значение, превышающее 500 вольт переменного или постоянного тока. Когда вы подключаете конденсатор к высокому напряжению, вы многократно увеличиваете его опасность.Поэтому экспериментаторы должны принимать дополнительные меры предосторожности, чтобы избежать болезненных ударов и возможного поражения электрическим током. Вот несколько рекомендаций, которым следует следовать при работе с высоким напряжением:

• Пометьте свой проект в нескольких местах надписью «Опасно, высокое напряжение», где это необходимо. Здесь имеется предупреждающая этикетка, которую вы можете скопировать (см. Рис. A). Не подпускайте детей, домашних животных и любителей любопытства к прибору. Закройте все оголенные провода, провода, соединительные клеммы и возможные точки контакта высоковольтной замазкой или крышкой из толстого прозрачного пластика.
• Работайте в сухом месте. Работа в сыром подвале или мастерской ведет к катастрофе. Носите ботинки или кроссовки на резиновой подошве. Встаньте на толстый резиновый коврик. Рис. A. Любопытство может навредить не только кошачьим, поэтому используйте эту предупреждающую табличку на всех ваших проектах с высоким напряжением, чтобы защитить неосторожных от вреда.
• Никогда не позволяйте своему телу стать дирижером. Размещайте устройство подальше от приборов, металлических дверей и оконных рам, отопительных каналов, вентиляционных отверстий, радиаторов, раковин или водопроводных труб.Все эти предметы могут стать смертельной землей, если ваше тело окажется между ними и высоким напряжением.
• Всегда тяните за вилку при работе с высоковольтной цепью, если только вам не нужно ее проверять. При тестировании цепи под напряжением соблюдайте максимальную осторожность. Держите одну руку в кармане. Используйте зажимные измерительные провода, номинальное напряжение которых вдвое превышает напряжение цепи под напряжением. По возможности используйте высоковольтный зонд — его изолирующая ручка защитит вас.
• Используйте неоновые лампы NE-2 для индикации высокого напряжения под напряжением или накопления.Перед выполнением регулировок сбросьте заряд конденсаторов с помощью силового резистора.
• Соответствующая вентиляция должна быть предусмотрена для контуров, производящих большое количество озона, таких как лестницы Иакова или катушки Тесла.

Также необходимо учитывать напряжение, которое будет приложено к конденсатору. Это повлияет на ваш выбор диэлектрика и, следовательно, на его требуемую толщину. Использование диэлектрика несоответствующей толщины или толщины может привести к искрам или дуге.Искра — это временный пробой, который выдерживают многие конденсаторы, но дуга серьезна: это путь, прожигающий диэлектрик или другой компонент. Дуга обугливает материалы, образуя канал с высокой проводимостью, который часто делает прибор бесполезным и, скорее всего, опасным. За исключением особых случаев, когда изолятор является самовосстанавливающимся (например, воздух, масло и некоторые пластмассы), одиночная дуга разрушит конденсатор.

Чтобы компенсировать примеси, которые часто появляются в материалах, которые не являются высокоочищенными для использования в конденсаторах, мы должны добавить запас прочности к толщине диэлектрика.В случае с DC хорошим практическим правилом является маржа в 50%. Например, вам нужен конденсатор постоянного тока на 500 В из полистирола. Обращаясь к Таблице 1, обратите внимание, что пробой полистирола составляет 500 вольт на мил, поэтому требуется 1 мил. Добавление 50% дает 1,5 мил, что достаточно для чистого постоянного тока. Вы всегда можете использовать более толстый диэлектрик, если это целесообразно, при условии, что вы отрегулируете количество пластин или их размер, чтобы обеспечить более широкое расстояние между пластинами. Следует отметить, что при изготовлении бумажного конденсатора следует использовать нормальный запас прочности, поскольку бумага не всегда бывает однородной по толщине.

По сравнению с переменным током, постоянный ток оказывает относительно небольшую нагрузку на конденсатор. Напротив, переменный ток меняет полярность диэлектриков каждый цикл. Таким образом, диэлектрик в конденсаторе переменного тока должен иметь в два раза большую толщину, чем требуется в эквивалентном конденсаторе постоянного тока. Кроме того, при рассмотрении диэлектриков в приложениях переменного тока вы должны иметь дело с пиковым напряжением , а не среднеквадратичным напряжением ( среднеквадратичное значение квадрат), которому они будут подвергаться. Если вы хотите преобразовать среднеквадратичное значение напряжения в эквивалентное ему пиковое значение синусоиды, умножьте его на 1.414.

Итак, чтобы примерно рассчитать надлежащее номинальное напряжение, необходимое для конденсатора переменного тока, вы сначала удваиваете его требуемое среднеквадратичное значение напряжения, а затем умножаете на 1,414. Чтобы еще больше упростить этот расчет, все, что нужно сделать, это умножить рассматриваемое переменное напряжение (среднеквадратичное) на 2,828. Теперь разделите напряжение на номинальное напряжение прокола, чтобы получить предварительное значение толщины. Наконец, вы должны добавить запас прочности от 50% до 100%. Фактический процент зависит от характеристик приложенного переменного напряжения.Для чисто синусоидального переменного тока мы предлагаем запас прочности 50%, тогда как высокочастотные несинусоидальные приложения, такие как катушки Тесла, требуют полной 100% дополнительной толщины.

Если таковой имеется, оснастите осциллограф высоковольтным пробником, чтобы визуально наблюдать, что именно делает схема, чтобы вы могли определить надлежащий запас прочности. Осциллограф также позволит вам обнаруживать деструктивные скачки напряжения и наложенный переменный ток (также называемый пульсацией переменного тока), чтобы вы могли сконструировать конденсатор для обработки этих вредных скачков.

Конечно, физические размеры, вес и хрупкость также являются важными характеристиками конструкции конденсатора. Если у вас есть ограничения по размеру, майлар — лучший диэлектрический материал для использования, так как он имеет очень высокое напряжение прокола на мил, что делает конденсатор очень компактным. Пластмассы легкие, поэтому большинство конденсаторов будут весить менее десяти фунтов. Самый прочный пластик — это лексан, который сложно взломать даже молотком и часто используется для изготовления антивандальных окон. Стекло — худший материал для легкого и прочного конденсатора, и при подъеме оно может даже треснуть под собственным весом.Учтите все это при выборе материалов.

Конечно, перед сборкой конденсатора также следует учитывать общие затраты на рабочую силу и материалы. Заранее рассчитайте стоимость ваших материалов. Бумага и полиэтилен самые дешевые. Стекло — следующая более высокая цена. Время работы примерно такое же с конденсаторами из оргстекла, лексана и листового стекла. Экзотические пластмассы, такие как тефлон, не нужны, если только ваше приложение не требует экстремальной стойкости к химическому и термическому износу.Полиэтилен обладает отличной химической стойкостью, но постепенно разрушается под воздействием газообразного озона (всегда присутствующего при высоком напряжении), становясь хрупким и менее устойчивым к пробоям дуги.

Это подводит нас к другому важному вопросу: сроку службы конденсатора. Чтобы продлить срок службы конденсатора, поддерживайте рабочее напряжение на уровне или ниже номинального значения как для постоянного, так и для переменного тока. Мы обнаружили, что зарядка конденсатора не более чем на 70% от рабочего напряжения привела к удивительному 10-кратному увеличению срока службы одного типа конденсатора промышленного назначения.Кроме того, для конденсаторов постоянного тока следите за перепадами напряжения. Если ваша система имеет большую индуктивность, всегда возникают обратные колебания напряжения. Увеличьте запас прочности, если в цепи много индуктивности. Кроме того, температура должна быть ниже 120 ° F. Как упоминалось ранее, следите за наложением переменного тока, скачками напряжения и звонком. Эти типы волн переменного тока могут значительно сократить срок службы. Катушки Тесла имеют пресловутый звон. Повторяю: если возможно, воспользуйтесь осциллографом для визуального анализа вашей схемы.Часто силовой резистор, вставленный на пути тока к конденсатору, гасит звон. С учетом этих критериев, давайте рассмотрим некоторые проблемы, которые должны предотвратить ваши методы проектирования и строительства.

Признаки беды

Ваши методы сборки должны быть направлены на минимизацию вероятности нескольких возможных проблем. К счастью, все они могут быть предотвращены, по крайней мере частично, путем использования большого количества изоляционного материала, такого как No-arc или Corona Dope, и / или шпатлевки высокого напряжения на всех открытых участках.Также рекомендуется использовать пластиковый футляр для размещения устройства (подробнее об этом позже).

Тем не менее, вы должны знать, какие проблемы предотвращает изоляция. Первой проблемой, которую устраняет изоляция, является возможность поражения электрическим током.

Изоляция также сводит к минимуму образование озона — газа, который образуется, когда высокое напряжение заставляет три атома кислорода соединяться вместе. Озон имеет терпкий сладкий «электрический» запах и в 100 раз ядовитее угарного газа. Остерегайтесь: он быстро вызывает головную боль, тошноту, рвоту и респираторное раздражение.Помимо изоляции всех открытых участков высокого напряжения, вам также следует использовать оборудование с хорошей вентиляцией, если оно выделяет озон.

Коронационная утечка тесно связана с образованием озона. Он создается за счет того, что заряд вынимается из сильно заряженного объекта по воздуху. Обычно при этом образуется озон. Однако иногда устройство (например, генератор Ван де Граафа) конструируется специально для отображения коронного разряда, и его изоляция нарушает эту цель. В таких случаях хорошая вентиляция — единственное практическое средство предотвращения опасности.

Озон также может образовываться за счет дуги, которая может возникать где угодно. Однако производство озона — не самая большая опасность возникновения дуги. При напряжении 50 кВ между неизолированным контактом и вашим телом может возникнуть искра, если вы приблизитесь к контакту на расстояние менее 2 дюймов. Дуга обычно принимает две формы: непосредственно через диэлектрик конденсатора (как упоминалось ранее) или через края пластин конденсатора к соседней пластине. Щелчок указывает на наличие дуги, поэтому держите уши открытыми.

Дуга от краев пластины конденсатора или в любом месте, где форма проводника резко меняется (например, кончик гвоздя), называется точечным разрядом. Его легко наблюдать в темной комнате при очень высоких напряжениях. Видны маленькие ярко-синие точки, утекающие электроны в воздух, сопровождаемые шипящим звуком и обильным образованием озона.

Еще раз, изоляция и надлежащая вентиляция являются правильными решениями всех этих проблем, и есть некоторые специальные методы, чтобы изолировать ваши конденсаторы и иным образом повысить безопасность ваших высоковольтных проектов.А теперь перейдем к ним.

Требования к строительству

Ключевым элементом хорошей сборки является надлежащий футляр. Корпус конденсатора должен защищать его от влаги, грязи и случайного разряда. Пластиковые корпуса для сухих конденсаторов легко изготовить из акриловых листов, приклеенных по всем углам силиконовым герметиком RTV. Маслостойкие корпуса могут быть изготовлены для погруженных моделей, но вам нужно будет обработать пластик на уплотнительных краях наждачной бумагой и использовать как склеивающее покрытие, так и второе клеевое покрытие галтеля для водонепроницаемого уплотнения.Металлические корпуса можно сделать из печатных плат, вырезанных на ножницах или большом резаке для бумаги и припаянных по краям. Также хорошо подойдет медная кровля (продается в строительных магазинах). Однако при использовании металла всегда остерегайтесь загрязнения канифолью, припоями и прочей грязью, которая может закоротить пластины или иным образом снизить эффективность.

Независимо от того, является ли конденсатор закрытым или открытым, пути разряда должны быть достаточно широкими, чтобы избежать дуги на корпусе, соседних пластинах, клеммах, соединениях или компонентах.Это особенно важно в ситуациях, когда проводники необходимо оставить неизолированными. Обратите внимание, что расстояние от каждой пластины до края диэлектрика должно быть достаточно широким, чтобы искра не «поползла» по краю одной пластины к другой.

Силовые провода должны выдерживать полное напряжение заряда плюс запас прочности не менее 50%. Анодный провод телевизора, рассчитанный на напряжение до 40 кВ постоянного тока, дает отличные выводы. Виниловые трубки или шланг для воздуха в аквариуме могут быть перемотаны, что приведет к увеличению их номинального напряжения.

Убедитесь, что пластины надежно закреплены, иначе они будут сдвигаться или издавать шумный дребезжащий звук при использовании с переменным током. Приклейте или сожмите сборку, чтобы надежно закрепить ее. Что касается монтажа, имейте в виду, что клеи, которые высыхают в результате испарения летучих химикатов, могут не схватиться должным образом, если они «закопаны» внутри сборки вдали от воздуха, и, таким образом, могут стать причиной возгорания.

Свернутые конденсаторы можно надежно удерживать, плотно обернув чередующиеся слои фольги и изолятора вокруг изолирующей оправки, а затем заклеив прозрачной лентой из ПВХ.При необходимости нанесите на концы силикон RTV. Это устранит вспышку торцевой дуги и потерю коронного разряда. В качестве альтернативы, хотя парафин и является несколько хрупким, он (с пробивным напряжением 250 вольт / мил) является отличным изолятором для концов скрученных конденсаторов и краев конденсаторов с плоскими пластинами. Если вы хотите использовать расплавленный парафин, нагревайте воск только в пароварке, так как при слишком высокой температуре он может загореться. Обязательно нанесите несколько слоев, давая воску затвердеть между каждым слоем.Жидкая изолента также обеспечивает отличное уплотнение концов, однако ее довольно сложно найти. Попробуйте заказать этот продукт у дистрибьюторов по почте.

Высоковольтные клеммы для ваших проектов могут быть изготовлены из пластиковых стержней, через которые просверлены отверстия для подключения соединительных проводов. Вы можете добавить сверху гайку и болт для удобства. Однако при напряжении более 3000 В постоянного тока этот метод страдает точечным разрядом. Из металлических шариков получаются хорошие выводы. Очистите их металлической щеткой или металлической мочалкой, чтобы удалить неровности. Автор использует поплавки, покрытые алюминиевой фольгой или никелевой печатной краской, рассчитанные на напряжение до 10 кВ постоянного тока.Сначала разрежьте шпульку лезвием бритвы, снимите держатель лески и пружину и снова склейте их эпоксидной смолой.

Кроме того, во время работы содержите все материалы в чистоте. Это не только улучшит внешний вид вашей работы, но и предотвратит образование дуги и прожогов из-за загрязнений. Высокое напряжение легко отслеживается по пыли, поверхностным загрязнениям и даже маслу для пальцев (которое содержит соль). Также мы будем называть «секцию» состоящей из двух проводящих пластин с изолирующим диэлектриком между ними.

Мы надеемся, что к настоящему моменту вы хорошо разбираетесь в принципах и методах создания собственных конденсаторов. Не забывая о безопасности, давайте поговорим о том, как создать несколько простых конденсаторов, любой из которых можно модифицировать для вашего приложения.

Конденсатор лейденской банки

Leyden Jars — один из первых типов конденсаторов, который был изобретен почти два с половиной столетия назад. Их разработка была впервые зафиксирована в 1745 году Эвальдом фон Клейстом.В 1746 году Питер ван Мушенбрук из Лейдена, Голландия, продолжил эксперименты с изобретением. Мы можем построить наши собственные модернизированные установки с широкогорлой банкой для майонеза размером в галлон. Стоимость проекта составляет всего около 2 долларов, и он рассчитан как минимум на 10 кВ постоянного тока при 2,5 нФ. Агрегаты, которые мы тестировали при 15 кВ постоянного тока, не вышли из строя; при таком напряжении конденсаторы запасаются чуть менее джоуля каждый.

Рис. 1. Классическая лейденская банка — самый старый из известных нам накопительных конденсаторов. Их легко сделать, а стоимость материалов составляет всего около 2 долларов.

Сначала выберите банку без пузырей, трещин или пятен, с горлышком, достаточно большим, чтобы через него можно было легко проскользнуть рукой. Затем тщательно очистите его. Вы будете использовать алюминиевую фольгу внутри и снаружи в качестве токопроводящих пластин (см. Рис. 1). Отрежьте диск из фольги на 1 дюйм больше, чем дно банки. Теперь покройте матовую сторону фольги и внутреннее дно банки тонким ровным слоем резинового клея. Дайте обоим высохнуть в течение 10 минут и прижмите. Гладко с твердым давлением руки. Избегайте лишних морщин.Сделайте остальную часть внутренней части бутылки, за исключением верхнего дюйма, используя три или четыре куска фольги. (Легче всего делать пластину частями, а не сразу, так как резиновый клей «схватывается» и трудно переставить фольгу после того, как был установлен контакт.) Теперь сделайте внешнюю пластину из фольги по частям, оставив верхний дюйм голый. Проверьте фольгу с помощью прибора для проверки целостности цепи, чтобы определить, находятся ли детали в хорошем электрическом контакте. Неконтактные участки фольги можно перекрыть полосами фольги или никелевой краской.

Для верхней крышки вырежьте два диска из прозрачного пластика, один немного меньше обода, а другой на ¼ дюйма больше обода. Склейте две части вместе, чтобы получилась заглушка. Просверлите отверстие диаметром ¼ дюйма в центре заглушки. Вырежьте и вставьте в это отверстие металлический стержень или трубку ¼ дюйма (внешний диаметр). Прикрепите к его вершине шарик, а к его низу припаяйте проволочную или мелкозвенную цепочку. Проволока должна иметь хороший электрический контакт с фольгой. Дайте сборке высохнуть в течение дня без крышки, чтобы пары резинового клея могли рассеяться, затем закрепите крышку с помощью силикона или Krazy Glue .

Конденсатор печатной платы.

Некоторые изящные конденсаторы с низкой индуктивностью могут быть изготовлены из кусков печатной платы с медным эпоксидным покрытием (см. Рис. 2). Для простого двухпластинчатого конденсатора можно использовать один двусторонний лист. Для нескольких секций используйте одностороннюю доску.

Рис. 2. Для односекционного конденсатора используйте одну двустороннюю печатную плату. Для нескольких секций используйте несколько односторонних досок, скрепленных вместе или скрепленных нейлоновыми винтами.

Чтобы подготовить каждую доску, начните с протравливания 1-дюймовой полосы со всех ее краев.Этот процесс можно упростить, если сначала замаскировать полоску, нанести на неизолированную медь стойкую к травлению краску, удалить малярную ленту и затем протравить.

Очистите плату после травления и промойте деионизированной или дистиллированной водой. Тщательно просушите секции на воздухе или воспользуйтесь феном. Прикрепите полоски алюминиевой фольги к каждой пластине.

Если вы строите многосекционный конденсатор, соедините полоски алюминиевой фольги вместе, как показано на рис. 3, и закрепите их с помощью клея или нейлоновых болтов на каждом углу.Нанесите на готовую сборку несколько слоев изоляционного материала или парафина.

Рис. 3. При такой конструкции вы можете складывать столько пластин, сколько хотите, при условии, что к каждому выводу прикреплено равное количество пластин.

Если использовать размеры, показанные на рис. 2, и зазор между пластинами 0,060 дюйма, можно получить емкость 1,94 нФ (1940 пФ) на секцию. При выборе ширины зазора помните, что чем больше расстояние между последовательными пластинами, тем меньше вероятность возникновения дуги.Например, расстояние в 1 дюйм дает вам зазор на 30% больше, чем может прыгнуть искра 20 кВ. Изоляция еще больше увеличит этот запас.

Дизайн сложенных листов

Этот тип практически идентичен конденсатору для нашей печатной платы, но может быть рассчитан на работу со значительно большим напряжением. Вы просто заменяете листовой пластик или стеклянный диэлектрик и приклеиваете алюминиевую фольгу вместо меди для каждой секции (при необходимости см. Чертеж конденсатора печатной платы на рис. 3). В целом, эту конструкцию проще построить, поскольку она не требует травления меди, и вы можете продолжать добавлять секции к исходному прототипу, чтобы увеличить его мощность в соответствии с требованиями будущего.

При создании большого конденсатора этого типа мы рекомендуем использовать нейлоновые болты по углам, чтобы скрепить все вместе. Перед сборкой необходимо просверлить отверстия под болты и удалить все стружки. Убедитесь, что расстояние между пластинами и краями соответствует напряжению, под которым вы будете воздействовать на конденсатор. Добавьте дополнительный интервал, если вы собираетесь использовать болты по краям.

Осторожно приклейте фольгу к верхней части первой пластины, используя небольшое количество аэрозольного клея, Krazy Glue или силикона RTV.Прижмите его и дайте высохнуть. Фотографический валик для финишной обработки удобен для разглаживания фольги. Повторите процедуру для второго листа, ориентируя язычок соединения фольги в противоположном направлении. Следите за выравниванием пластин и диэлектриков в процессе сборки. Повторите эту процедуру для любого количества разделов. Всегда сохраняйте конечное количество плюсовых и минусовых пластин равным.

Поместите изоляционный лист выше и ниже последней пластины и закрепите узел нейлоновыми болтами. Не затягивайте слишком сильно, иначе центр сборки «прогнется».Наконец, очистите концы очень небольшим количеством изопропилового (медицинского) спирта и вытрите насухо. Нанесите слой силикона RTV по всем краям.

Roll-Up Design

Конденсатор, изображенный на рис. 4, может обеспечить большую емкость при небольшом размере. Их изготовить немного сложнее, чем конденсаторы многослойного типа, поэтому сначала вы можете попробовать несколько небольших прототипов. В дизайне используется многоуровневый подход (как показано), и мы предлагаем использовать только один раздел, поскольку сложно выровнять и обернуть несколько разделов.Напротив, отдельная секция длиной в несколько футов не слишком громоздка.

Рис. 4. Свернутый конденсатор, подобный показанному здесь, может обеспечить наибольшую емкость в минимальном пространстве. Обратите внимание, что размеры на виде сбоку были сильно преувеличены для ясности.

Алюминиевая фольга отлично подходит для этих конденсаторов. Вы обнаружите, что печь / жаровня представляет собой сверхпрочную фольгу, с которой намного проще работать, чем с обычным типом. Полиэтилен и майлар являются наиболее распространенными диэлектриками, но вы можете экспериментировать с другими материалами.

Глядя на рисунок, обратите внимание на ориентацию и форму пластин из фольги (A) и (C). Их можно легко прикрепить к диэлектрику (B) с помощью двустороннего скотча. Обратите внимание также на расстояние между краями. Наружное покрытие из диэлектрика (D) предотвратит «горячий» корпус готового конденсатора, что может быть опасно. Помня об этом, разложите фольгу на гладком листе бумаги, который, в свою очередь, следует разложить на гладкой твердой поверхности, чтобы предотвратить образование складок. Аккуратно соберите четыре слоя, как показано на рисунке.Стремитесь сделать их ровными и гладкими.

Оберните конденсатор «бутербродом» вокруг непроводящей оправки или катушки — в идеале из пластмассы или стеклянного стержня (будьте осторожны, чтобы не сломать стеклянный стержень). Старайтесь, чтобы рулет был ровным, без комочков и складок. Когда все будет свернуто, закрепите его большим количеством ленты. Для этого автор использует прозрачную упаковочную ленту. Теперь закрепите положительный язычок из фольги (предполагается, что он предназначен для постоянного тока) на оправке с помощью ленты. Наконец, покройте открытые концы изолирующим материалом, например силиконом RTV.

Оставшийся соединительный язычок из фольги можно усилить, намотав его на небольшой металлический дюбель. Рекомендуется использовать гвоздь или отрезной кусок ⅛-дюймового прутка для припоя без покрытия. Нанесите клей, чтобы скрепить сборку.

Таблетки из фольги можно укрепить, добавив «ребра» клея из пистолета для горячего клея. Точно так же язычки можно сделать прочными на разрыв, если нанести горячий клей на место их входа в конденсатор.

Обратите внимание, что большинство проблем с этой конструкцией возникает из-за загрязняющих частиц, которые растягивают диэлектрик в тонких местах, где они захватываются плотно свернутым диэлектриком.Еще одна проблема — недостаточное расстояние между кромками, вызывающее искрение на концах. Тщательное планирование и сборка избавят от обеих головных болей.

Источники

Все типы пластмасс: United States Plastics Corporation, 1390 Neubrecht Lane, Lima, OH, 45801; Тел. 800-537-9724. Компания вносит изменения в каталог и требует минимального заказа. Пишите или звоните, чтобы узнать подробности.

Высоковольтные выпрямители и измерители: MCM Electronics, 858 E. Congress Park Dr., Centerville, OH 45459-4072; Тел.513-434-0031. Бесплатный каталог.

Листовые и формованные металлы, пластмассы и прецизионные инструменты: Small Parts, Inc., PO Box 381966, Miami, FL 33238-9980; Тел. 305-751-0856. Бесплатный каталог.

Информация, техническая помощь, детали и комплекты высокого напряжения: Allegro Electronic Systems, 3 Mine Mountain Road, Cornwall Bridge. CT 06754; Тел. 203-672-0123 (с 9:00 до 12:00 по восточному стандартному времени в будние дни). Бесплатный каталог.

Самодельные конденсаторы ~ 50кВ | Форум электроники (схемы, проекты и микроконтроллеры)

Мне пришло в голову, что покупка конденсаторов на 50 кВ меня убьет.Мне нужно 12 штук по 10 долларов, то есть 120 долларов. Этого не происходило. Я тогда вспомнил, как делается конденсатор. Чередование слоев проводящего материала (алюминия, стали и т. Д.) И изолятора (пластика, майлара и т. Д.). Тогда я решил, что пора сделать!

Вещи вам понадобятся:
ДЕРЕВЯННЫЙ дюбель шириной 3/4 дюйма
Алюминиевая фольга
Saran Wrap (полиэтиленовая пленка)
Лента электротехническая
Проволока 20-24 калибра
Общая стоимость: около 5 $

Звучит неплохо! Конечно лучше 120 $! Хорошо, приступим.

инструментов:
Ножовка по металлу
Твои руки
Перчатки (безопасность прежде всего)
Защитные очки (безопасность прежде всего)

Целевая емкость этих конденсаторов составляет 500 пФ или 0,5 нФ. Я просто использую некоторые хозяйственные материалы БЕЗ ХИМИКАТОВ.

Техника, которую я использую, — это та, которую я придумал. Она называется «оберточная пластина»
. техника. Я никогда раньше этого не делал и придумал сам.

Шаг 1: Раскатайте большой кусок алюминиевой фольги и очень большой кусок полиэтиленовой пленки.

Шаг 2: Отмерьте алюминиевую фольгу на кусочки 4×6 дюймов. Сделайте это для всего. Для этого конденсатора требуется всего 2 пластины. Затем возьмите 2 провода и приклейте их к каждой пластине, убедившись, что они надежно закреплены.

Шаг 3: Отрежьте большой кусок пленки, который может покрыть пластину конденсатора большим количеством лишнего. убедитесь, что он полностью завернут и не имеет открытых сторон.

Шаг 4: Повторите шаг 3 еще раз для другой пластины.

Шаг 5. Отодвиньте провода в сторону, чтобы они не наматывались при скручивании.Затем оберните пластины вместе, так чтобы провода торчали с противоположных сторон.

Шаг 6. Нарежьте дюбель на кусочки по 4 дюйма.

Шаг 7: ОЧЕНЬ ПЛОТНО закатайте пластины конденсатора (СЕЙЧАС ВМЕСТЕ) в дюбель. Убедитесь, что дюбель немного меньше или того же размера, что и пластины конденсатора, чтобы он выглядел аккуратно.

Шаг 8: Затем очень плотно заверните весь конденсатор в сарановую пленку, чтобы в ней не было воздуха.

Шаг 9: Измерьте емкость.Убедитесь, что он не закорочен, если он работает, вы должны увидеть …

2,5 нано фарады? Это безумие! Вы не можете превзойти это за то, что на изготовление ушло 5 минут! Это невероятный конденсатор! Все остальные самодельные, которые я видел, такие замысловатые, с химикатами и прочим. Но с просто оберткой из сарана, алюминиевой фольгой и деревянным дюбелем — это здорово! Это восхитительно! Надеюсь, это сработает для вас так же, как и для меня!

Tuopeek: Конденсатор высокого напряжения

Конденсаторы высокого напряжения довольно сложно найти, и я сделал один за мою первую попытку.Сборка и тестирование конденсатора с помощью вещей, которые у вас могут быть дома или может легко достать — это хороший эксперимент сам по себе. Я попытался погрузить мои первые конденсаторы в масло для улучшения диэлектрической проницаемости и пробоя. характеристики. Это было беспорядочно и не очень успешно.

Ламинирование листов фольги хорошо зарекомендовало себя. Нарушение изоляции обычно возникает около 10 кВ, но это можно улучшить с помощью двойного ламинирования. Значения емкости были хорошими и повторяемыми.

Можно получить разные значения, изменяя перекрытие. расположение и толщина изоляционного листа.

Подготовка компонентов катушки Тесла.

Вырежьте два одинаковых листа фольги. Затем поместите их в ламинат. лист так, чтобы фольга выступала на несколько миллиметров с двух сторон (A), но была хорошо закрыта пластик в другом месте. Оставьте примерно сантиметровый зазор посередине (B). Поместите сборку в горячий ламинатор, стараясь не чтобы смять фольгу.

Гильотиньте лист в центральном зазоре (B), оставляя одинаковый изолированный пластик на каждом, в результате простыня.

Предупреждение: Механическое действие разборки этого конденсатора может заряжайте пластины по-разному. Поэтому во время этого процесса можно получить от них шок.

Поместите два сформированных листа друг на друга так, чтобы выступающая фольга находится на противоположных краях. Сверните два листа и прикрепите пара проводов к фольге на каждом конце, как показано на рисунке 1.

Емкость обычно составляла около 6,6 нФ, но в зависимости от того, как плотно скручивали пластины.

Если конденсатор вышел из строя, это обычно происходило из-за пробой изоляции. Получился прокол диэлектрика (пластик простыня). Его всегда находили в остром месте фольги. Чем плавнее края тем лучше. Также помогает закругление внутренних углов.

Уловка для резонансного трансформатора Тесла или с воздушным сердечником состоит в том, чтобы и вторичные катушки настроены друг на друга. Если они оба резонируют одновременно Частота вашего колодца на пути к работающей катушке.

Хороший способ определить резонансную частоту катушки — это используйте генератор сигналов и пару светодиодов, как показано на странно расположенном схема ниже. Нет связи с измерительным зондом или верхней нагрузкой конденсатор.

На изображении ниже показана схема на рис. 2, используемая для проверки резонансная частота катушки. При резонансе два светодиода загораются как обведено ниже. Частотомер отображает 251 кГц. Обратите внимание, что светодиоды загорятся на гармонических частотах, но будет наиболее ярким на основной частоте.

Резонансная частота изменится, если что-нибудь проводящее приблизил к катушке.

Copyright 2012 tuopeek.com Все права защищены

Изготовление инструмента для разряда конденсаторов своими руками — Clever Creations

При работе с конденсаторами, особенно с высоковольтными, необходим инструмент для разряда конденсаторов. Это устройство, которое помогает безопасно разряжать конденсаторы перед дальнейшим обращением с ними.

Хотя вы можете купить инструмент для разряда конденсатора, его так же легко сделать.Это быстрый и простой проект, для которого требуется всего пара компонентов и немного вашего времени.

В этой статье я научу вас, как сделать инструмент для разряда конденсаторов, и покажу, как именно им пользоваться.

Конденсаторы могут быть чрезвычайно опасными! Содержание этой статьи носит исключительно информационный характер. Любые действия, которые вы предпринимаете на основании этой информации, являются вашей личной ответственностью.

Что такое приспособление для разряда конденсатора?

В своей основной форме инструмент для разряда конденсатора представляет собой просто резистор с двумя присоединенными к нему проводами, по одному на каждом конце.Он используется для создания пути для безопасного отвода заряда в конденсаторе.

Некоторые инструменты для разряда конденсаторов поставляются с одним или несколькими светодиодами, которые показывают текущий заряд конденсатора, к которому он подключен. В остальном все они почти одинаковы.

Вы также можете найти их под названиями конденсатор разряда, , ручка, , инструмент разряда, , или другое сочетание этих слов.

Зачем он вам?

При демонтаже и замене сломанного конденсатора, утилизации компонентов или других работ с электроникой вы регулярно будете сталкиваться с конденсаторами, которые все еще содержат заряд.Если заряд достаточно большой и с ним неправильно обращаться, это может быть опасно.

Мощные конденсаторы с достаточно высоким зарядом могут шокировать, сжечь, поранить и даже убить. Из-за этого вы должны разрядить любой потенциально опасный конденсатор, с которым вы столкнетесь.

Разрядка конденсаторов другими методами может быть небезопасной. Например, обычно используемый метод — закоротить клеммы конденсатора с помощью отвертки. Это создает путь с очень небольшим сопротивлением, высвобождая много заряда за слишком короткое время.

Хотя это действительно позволяет разрядить конденсатор, это также может повредить конденсатор, а также другие компоненты на печатной плате, отвертку и вас.

Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать подходящий разрядный инструмент, который медленнее разряжает заряд конденсаторов.

Как сделать инструмент для разряда конденсатора своими руками

Изготовление собственного разгрузочного инструмента занимает мало времени и обычно дешевле, чем его покупка. Особенно, если вы похожи на меня и у вас уже есть большая часть того, что вам нужно.

Дизайн, который я использовал здесь, настолько прост, насколько это возможно. Также можно сделать инструмент для разряда конденсатора со светодиодами, но я предпочитаю, чтобы такие устройства были как можно более простыми.

Добавляя дополнительные компоненты, такие как светодиод, дополнительный резистор и диоды, вы вводите больше точек отказа. Как в самих дополнительных компонентах, так и в их паяных соединениях.

При разрядке высоковольтных конденсаторов безопаснее полагаться на измерение напряжения качественным мультиметром, чем на светодиодный индикатор.В конце концов, если светодиод не горит, вы не можете быть уверены, действительно ли конденсатор разряжен, или что-то не так со светодиодом или его цепью.

Что вам понадобится

Не используйте штатные резисторы! Обычно они рассчитаны только на 1/4 или 1/2 Вт, что недостаточно для разрядки конденсаторов.

Вместо провода можно также использовать набор изолированных щупов. С ними проще обращаться, и они поставляются с несколькими вариантами датчиков / зажимов.Просто убедитесь, что они рассчитаны на 600 В или выше.

Пошаговая инструкция

Создайте два отрезка проволоки с помощью кусачки длиной около 20 см / 8 дюймов. Этого достаточно, чтобы можно было с комфортом разряжать конденсаторы на различных печатных платах, но не настолько, чтобы хранить разрядный инструмент было бы непрактично. Используйте инструменты для зачистки проводов, чтобы снять 5 мм (1/4 ″) изоляции с одного конца каждого провода. Если вы используете комплект щупов для разрядного инструмента, зачищайте провода только со стороны проводов. Обрежьте провода резистора. Они должны быть примерно такой же длины, как оголенная медь на проводах. Если вы используете набор проводов зонда, наденьте термоусадочную пленку на каждый из проводов зонда в этой точке. Термоусадка слишком узкая, чтобы скользить по концу зонда, поэтому перед пайкой ее необходимо надеть на провод. Припаяйте провод к выводам резистора. Обязательно используйте много припоя, при использовании толстых проводов между медными жилами остается много зазоров. Переверните резистор и проверьте, правильно ли припаяна обратная сторона провода. Если медь все еще обнажилась, продолжайте добавлять припой с этой стороны паяного соединения. Повторите предыдущие шаги для провода на другом конце резистора. Наденьте термоусадочную пленку на паяные соединения. Кусочки должны быть достаточно длинными, чтобы покрывать всю длину обнаженного металла. Активировать термоусадку. Лучшие инструменты для этого — термофен или паяльная станция с горячим воздухом, но есть много альтернативных способов активировать термоусадочную трубку, если у вас нет этих инструментов под рукой.Просто убедитесь, что трубка равномерно нагревается до полной усадки. Если вы использовали простые провода (вместо выводов щупов), зачистите и залудите их концы. Это гарантирует, что концы будут сохранять свою форму с течением времени. Чтобы сделать инструмент более точным, вы можете обрезать концы до острых концов с помощью пары кусачков для проволоки. Вот и все! Теперь у вас есть собственный инструмент для разряда конденсаторов, сделанный своими руками.

подсказок

• Убедитесь, что все провода и выводы должным образом изолированы.Вы не хотите, чтобы у разрядного инструмента был какой-либо оголенный металл, к которому вы можете случайно прикоснуться.
• Дважды проверьте, что провода (или выводы зонда) рассчитаны на максимальное напряжение, с которым вы будете работать. В большинстве случаев провода на 600 В более чем достаточно.

Как использовать инструмент для разряда конденсатора

Для получения инструкций по использованию самодельного инструмента для разрядки конденсаторов я отсылаю вас к специальной статье о том, как безопасно разрядить конденсаторы. В нем есть все, что можно и чего нельзя делать по правильному обращению с конденсаторами при работе с электроникой.

Заключение

Как видите, сделать ручку для разряда конденсатора своими руками довольно просто. Если вы занимаетесь электроникой, скорее всего, у вас уже есть большая часть необходимых деталей и инструментов.

Важно то, что вы используете правильный резистор (сопротивление и ватт) для желаемого приложения. Кроме того, вы должны убедиться, что на инструменте нигде нет оголенного металла. Кроме подсказок, конечно.

• Тим — основатель умных творений.орг. Он увлечен строительством, ремонтом и всем, что связано с домашним хозяйством. Когда он не занят написанием на эти темы, вы можете найти его в его мастерской.

  Просмотреть все сообщения

DIY Высоковольтный переменный конденсатор | Hackaday.io

Эта статья поможет вам сконструировать высоковольтные переменные конденсаторы на заказ с диапазоном нанофарад.Текущие конденсаторы имеют диапазон 4-30 нФ! Обычно такие конденсаторы очень редки и дороги, но многим исследователям высокого напряжения необходимо такое оборудование.

Эти два конденсатора были созданы для моих нужд и отлично работали при 100 кВ. Их предел напряжения пока неизвестен, но я считаю, что они могут выдерживать 150 кВ без внутренней дуги. Итак, следующие инструкции относятся к двум конденсаторам.

Детали тарелок

Для пластин конденсатора мы будем использовать ламинацию от большого старого трансформатора.Купите самый большой сетевой трансформатор, который вы найдете в подвале свалки, но сначала убедитесь, что он вам не нужен!

Осторожно размотайте все медные провода и сохраните их для будущих проектов.

Осторожно снимите все слои «E», чтобы не согнуть их … Посмотрите, сколько они прямых, и разделите их на 4 ,,. четыре стороны, по 2 стороны для каждой крышки. Если вам нужно работать с напряжением выше 120 кВ, я предлагаю окончательную конструкцию окунуть в конденсаторное масло. Это, конечно, означает, что вам нужно запечатать коробки изнутри и т. Д.Размер пластин / ламинации влияет на емкость.

Типичный старый сетевой трансформатор

«E» и «I» слоение типового трансформатора

Размер используемой пластины «E» был взят из разделительного трансформатора 10 кВА 220–220 В. Точный размер показан на следующем изображении.

«E» Размер ламинирования

Подсказка: (можно использовать ламинацию «I» и сделать крышку меньшего размера).

Подготовка к ламинированию

Во всех сетевых трансформаторах центральный железный сердечник изготовлен из тонких пластин кремнистой стали, которые электрически изолированы друг от друга очень тонким слоем изоляционного лака. Итак, область, где есть отверстия, нам нужно соскрести это покрытие, чтобы шайба контактировала с ламинатом. Используйте настольную дрель со сверлом с проволочной щеткой, и вы сможете легко и быстро очистить изоляционное покрытие. Проделайте то же самое со всеми отверстиями ламинации с обеих сторон.

Типичное сверло со щеткой для проволочной чашки

Готовая ламинация для использования в качестве пластины конденсатора

Просто сотрите изоляцию по широкому кругу (больше диаметра шайбы) над каждым отверстием и с каждой стороны каждого слоя «E». Таким образом, там, где идут винт и шайба, будет хороший контакт.

Для разделения ламинации будем использовать шайбы. Используемые шайбы имели внешний диаметр 18 мм, диаметр отверстия 8 мм, 1.Ширина 5 мм. Они очень распространены по размеру, и их можно найти во всех магазинах DIY.

Совет: рассчитайте высоту шайбы, вы можете разместить две шайбы, чтобы увеличить пространство, или несколько слоев пленки, чтобы увеличить напряжение. Вам решать.

По 45 табличек с каждой стороны. 90 ламинаций на каждый конденсатор. Теперь, когда у вас есть ламинация с чистыми отверстиями и шайбы, расположенные рядом, приступайте к изготовлению диэлектрика.

Диэлектрическая подготовка

Найдите самую дешевую прозрачную пленку формата А4, обычно это пленки для копировальных аппаратов.Они по 100 микрон на каждую пленку. (Посчитайте, сколько вам нужно для вашего проекта) Между каждой парой противоположных пластин есть 4 слоя пленки. Вырежьте пленки формата A4 по размеру ламината.

Порядок строительства

Если вы поместите 1 шайбу между двумя пластинами с одной стороны. Зазор между ламинациями составит 1,5 мм = 1500 мкм. Ширина противоположной пластины 0,5 мм = 500 мкм. Таким образом, мы получаем 1000 микрон свободного пространства для размещения диэлектрика. Таким образом, диэлектрик 400 + 400 микрон дает 200 микрон воздуха, так что боковые стороны легко перемещаются.

Помните, что когда присутствует большой заряд, противоположные пластины притягиваются друг к другу, и трение утяжеляет циферблат, поэтому просто убедитесь, что стороны крышки не очень тугие и их трудно сдвинуть, и все готово.

Теперь, когда у вас есть все пленки, выровненные и надежно упакованные на вашем настольном сверле, положите пластину сверху, чтобы отметить два отверстия ламинирования на первой пленке. Отметьте также периметр ламината, оставив на 2 см больше места по краям.

Снимите ламинат и возьмите линейку…

Подробнее »

Конденсаторы / Выпрямители / Диоды

Конденсаторы сверхнизкой индуктивности Предназначен для использования в исследовательских устройствах, требующих очень высоких пиковых токов, таких как генераторы импульсов MARX, ЭМИ, ударные импульсы, взрыв проволоки для генерации наночастиц и другие устройства, требующие быстрого нарастания импульсов мощности с высоким пиковым током. Все новые специализированные высоковольтные конденсаторы со сверхнизкой индуктивностью для ЭМИ, генераторов Маркса, умножителей напряжения и других приложений сверхбыстрой разрядки высокого напряжения. Конденсаторы заполнены минеральным маслом, имеют цилиндрическую форму и имеют латунные шпильки диаметром 3/8 дюйма для подключения к плоским шинам или другим толстым проводам. Размеры составляют 3,5 дюйма в диаметре и 2,5 дюйма в длину (плюс 1 дюйм). Ток разряда> 30 000 ампер. .1u / 100кВ Эти специальные конденсаторы с низкой индуктивностью превосходно подходят для генераторов ударных импульсов ЭМИ, литоскопии, взрывающихся проводов, генераторов импульсов Маркса, плазменного обогащения нейтронами, газоразрядных лазеров, термоядерных исследований, сильных магнитных полей и т. Д. Номинальное напряжение: 100 кВ Емкость: 0,1 мкФ ± 10% Индуктивность: 18 ~ 25 нГн (прибл.02uH) Расчетный срок службы: 3×10 4 Частота повторения: ≤ 1 / с Максимальный ток: пиковое значение 25 кА; 25A RMS Рабочая температура: от -10C до + 45C Физические характеристики: 2,5x6x16 дюймов при 7,5 фунтах, с пропиткой маслом (без ПХБ) Технические характеристики Эти конденсаторы с низкой индуктивностью отлично подходят для генераторов ударных импульсов ЭМИ, взрывающихся проводов, генераторов импульсов Маркса, плазменного обогащения нейтронами, газоразрядных лазеров, термоядерных исследований, сильных магнитных полей и т. Д. 0,05 мкфд 50 кВ, 30 А в цилиндрической трубке 3 «x 3» x 17 « Обратите внимание: эти конденсаторы изготавливаются на заказ, и на их изготовление может потребоваться 4-5 недель. Scyllac, тип , 1,3 мкФ, 100000 вольт, накопительный конденсатор Вот Святой Грааль высокоэнергетических конденсаторов быстрого разряда. Эти большие устройства являются компонентами мечты многих экспериментаторов высокого напряжения и высоких энергий.Конденсатор рассчитан на 1,3 мкф при 100 000 вольт при разрядной способности 60 000 ампер, что дает 6500 джоулей. Сверхнизкая индуктивность отлично подходит для генераторов ударных импульсов, разрыва проводов, генерации ЭМИ и т. Д. Устройства имеют размеры 14 дюймов x 11 дюймов x 25 дюймов в высоту и весят 246 фунтов с заземляющими кольцевыми выводами. Конденсаторы закреплены на поддонах для перевозки грузовым автотранспортом. Первоначальная стоимость этих устройств составляет около 6700 долларов США за штуку (если вы сможете найти их в продаже). Наша цена существенно меньше. Эти конденсаторы, бывшие в употреблении и в отличном рабочем состоянии, были отобраны случайным образом, и было обнаружено, что они проходят испытания в соответствии с требуемыми спецификациями. 1,3u / 100 кВ — Сциллакный конденсатор с низкой индуктивностью … $ 1 999,95 Из-за размера и веса этих конденсаторов требуется доставка грузовым транспортом, которая может отличаться от той, которая указана в корзине для покупок. Свяжитесь с нами по телефону или электронной почте, чтобы получить точную стоимость доставки или настроить собственного перевозчика.

Самодельные конденсаторы своими руками (бумажный конденсатор и его теория)

КОНДЕНСАТОРЫ ДЛЯ ДОМА

DIY бумажный конденсатор

DIY бумажный конденсатор

В этом блоге я объясню кое-что о конденсаторах и научу вас делать простой конденсатор в вашем доме.Итак, сначала поговорим о конденсаторах, а затем о том, как сделать конденсатор своими руками.

Конденсатор

В принципе, что такое конденсатор? Это основной электронный компонент, в котором хранится электрическая энергия. Это пассивное устройство. У него всего два вывода. Он используется в схемах для фильтрации сигналов переменного тока. Он обычно используется в схемах фильтров выпрямителя и в схемах фильтров RF аудио, а также в резонансных схемах. В резонансных цепях он действует как устройство выбора частоты. Это общие сведения о конденсаторах.

Строительство и работа

Конденсатор изготавливается путем размещения изоляционного диэлектрического материала между двумя электропроводящими пластинами. При подключении источника напряжения (батареи) к конденсатору пластины становятся противоположно заряженными, и между ними создается электрическое поле. Энергия сохраняется в создаваемом электрическом поле между пластинами. При снятии аккумулятора ничего не происходит. Энергия по-прежнему присутствует в электрическом поле.Таким образом, в конденсаторах энергия хранится в прямой электрической форме. Но в батареях энергия хранится в форме химической энергии. Это основное различие между конденсатором и батареей.

Конденсаторные уравнения

Уравнения используются для моделирования конденсаторов с помощью математики. Он указывает на взаимосвязь между различными факторами в конденсаторах, такими как напряжение, ток, заряд и т. Д. Это не электроника, это просто инструмент, упрощающий сложность конденсаторов для всех.Основные уравнения приведены ниже.

Уравнение емкости

Уравнение тока

Первое уравнение указывает на связь между емкостью и физическими размерами конденсатора. Постоянная в уравнении диэлектрической проницаемости зависит от свойств диэлектрического материала.Это уравнение говорит о том, что емкость увеличивается с увеличением площади пластины и уменьшается с увеличением расстояния между пластинами.

Второе уравнение показывает связь между током и напряжением с емкостью.

Подключение конденсатора

Конденсатор размещен последовательно и параллельно. При последовательном подключении емкость уменьшается, а номинальное напряжение увеличивается. При параллельном подключении емкость увеличивается, а номинальное напряжение остается прежним.Они представлены на рисунке ниже.

Конденсатор параллельно

Последовательный конденсатор

Конденсаторы разного типа

Электролитический конденсатор

1.Конденсатор электролитический

Обычно он имеет высокую емкость — от нескольких микрофарад до 10000 микрофарад. У него есть полярность. Обратная полярность может привести к его повреждению. В качестве диэлектрика здесь используется электролит, поэтому он известен как электролитический конденсатор. Обычно он используется для хранения зарядов в конденсаторе. Таким образом, он используется в качестве конденсаторов фильтра в выпрямителях.

2. Керамические конденсаторы.

Он состоит из керамического материала в качестве диэлектрика. Обычно он доступен в небольших значениях от пикофарад до нанофарад.У него нет полярности. Обычно он рассчитан на высокое напряжение. Обычно он используется для применения в фильтрах и в радиочастотных цепях. Он доступен в небольших размерах, а также предустановлен в SMD-корпусах.

3. Конденсатор танталовый

Это конденсаторы высокой точности. У него есть полярность. Он отмечен на поверхности. Доступен в широком ассортименте. Он используется для фильтрации.

Пленочный конденсатор

4.Конденсатор пленочный

Это широко используемый тип. Он доступен в диапазоне нанофарад. Он подходит для применения в фильтрах в аудиосхемах. Обычно он рассчитан на высокое напряжение.

5. бумажный конденсатор

Здесь диэлектрик между пластинами — бумага. Для его постройки используйте алюминиевые листы и листы бумаги. Чередующиеся бумажные и алюминиевые листы образуют стопку и создают большую емкость, чем один лист. Доступен в небольших количествах. Используется для фильтров.

Изготовление конденсатора

План

Теперь мы кое-что знаем о конденсаторах. Это никогда не заканчивается, я все еще изучаю конденсатор каждый день. Вот планирую сделать бумажный конденсатор. Из названия понятно, что диэлектрик здесь бумажный. План представлен на изображении. Я использую журнальную бумагу, потому что у нее пластиковое покрытие. Это уменьшает утечку между пластинами конденсатора. Пластины изготовлены из алюминиевой фольги.Порядок действий приведен ниже,

• Подготовить журнальную бумагу и алюминиевую фольгу (вырезать)
• Возьмите бумагу и приклейте алюминиевую фольгу с каждой стороны с помощью клея
.
• Подключите по два провода с каждой стороны из алюминиевой фольги
• Изолируйте две пластины, накрыв по две журнальной бумаги с каждой стороны клеем
• Сверните конденсатор в цилиндрическую форму
• Наконец, добавьте несколько пластиковых наклеек для отделки

Процесс показан на видео.

Примечание. Убедитесь, что две пластины конденсатора (алюминиевая фольга) не соприкасаются друг с другом.