Vezetékkondenzátor. Házi készítésű lézer - nagyfeszültségű kondenzátor

Hogyan készítsünk kondenzátort?

Mindannyiunk lelkében él egy feltaláló, ezért az amatőr rádiózás meglehetősen népszerű hobbi. Saját gyártású rádió alkatrészek - ennek a hobbinak az egyik legérdekesebb összetevője. Ebben a cikkben arról fogunk beszélni, hogyan készítsünk kondenzátort saját kezűleg otthon.

anyagokat

A kondenzátor elkészítéséhez szükségünk van:

fólia,
Vas,
papirusz papír,
paraffin,
öngyújtó.

A fólia nem igényel további előkészítést, de az utolsó három komponens segítségével viaszos papírt kell készítenünk.

Gyártás

Tehát az anyagok elkészültek, kezdjük a munkát:

A paraffint felmelegítjük, a papiruszpapírt óvatosan feldolgozzuk.
Harmonikává hajtjuk, melynek minden szakaszának szélessége kb. 30 mm. A harmonikarétegek száma határozza meg a kondenzátor kapacitását, minden réteg körülbelül 100 pF-nek felel meg.
Mindegyik részbe 30 x 45 mm-es fóliát teszünk.
A harmonikát összehajtjuk és meleg vasalóval vasaljuk.
Minden, a kondenzátor készen áll! A kikandikáló fóliadarabok a kondenzátorunk összekötő érintkezői, amelyeken keresztül az áramkörbe köthető.

A legegyszerűbb háztartási kondenzátort kaptuk, miközben érdemes megjegyezni, hogy minél vastagabb és jobb a fólia, annál nagyobb lesz a feszültség. Azonban felhívjuk a figyelmet arra, hogy jobb, ha nem próbálunk otthon olyan kondenzátort készíteni, amely 50 kV-nál nagyobb feszültséget bír. Az "amatőr profik" azt tanácsolják, hogy dielektrikumként használjon lamináló zacskókat, ha ezt az értéket közel akarja érni, de a melegítésükhöz laminálógépre lesz szükség.

Ezt az elemet jogosan tekintik szuper univerzálisnak, mivel egyidejűleg sokféle eszköz gyártásához és javításához használható. És még ha nem is nehéz kész formában megvásárolni, sok amatőr kézműves szívesen kísérletez, próbál ki vagy akár sikeresen készít egy kondenzátort saját kezűleg. A fentiekben részletesen le van írva minden, ami egy házi készítésű kondenzátor létrehozásához szükséges, és elvileg nem lehet nehézség a szükséges elemekkel, mivel ezek megtalálhatók a gazdaságban, vagy legrosszabb esetben ingyenesen értékesíthetők. . Az egyetlen kivétel talán a paraffinpapír lehet, amelyet általában önállóan készítenek olyan anyagokból, mint a paraffin, a papirusz és az eldobható öngyújtó (alternatívaként bármilyen más biztonságos nyílt lángforrást használhat).

Tehát a papír megfelelő feldolgozása érdekében a paraffint óvatosan tűzzel kell felmelegíteni, és annak megpuhult részét mindkét oldalon végigjárni a papirusz teljes felületén. A munka befejezése és az anyag megfelelő megkötése után a keletkező paraffinpapírt harmonikával kell hajtogatni (értsd: keresztirányú előretolással). A technika elterjedt, de egy bizonyos lépés betartásával jár (három centiméterenként), és a hajtásvonal minél pontosabbá tétele érdekében célszerű az első csíkot egyszerű ceruzával körvonalazni, még inicializálás előtt. Folytathatja ugyanabban a szellemben, teljesen kirajzolva a teljes lapot, vagy cselekedhet, csak az első szegmensre összpontosítva (amennyire Önnek kényelmes). Ami a szükséges rétegek számát illeti, ezt a mutatót kizárólag a jövőbeli termék kapacitása határozza meg.

Ebben a szakaszban a kialakított harmonikát egy időre félre kell tenni, hogy folytassa a téglalap alakú fóliadarabok elkészítését, amelyek méretének ebben az esetben meg kell felelnie a 3-4,5 centiméteres adatoknak. Ezekre az üresekre van szükség a kondenzátor fémrétegének elkészítéséhez, ezért a fenti munka végén a fóliát a harmonika minden rétegébe behelyezik, ügyelve arra, hogy egyenletesen illeszkedjen, majd folytatják a hajtogatott nyersdarab vasalását. hagyományos vasalóval. A paraffinnak és a fóliának meg kell tennie a dolgát, erős kötést biztosítva egymás között (a kondenzátor otthoni forrasztására más módszereket nem gyakorolnak), ami után a kondenzátor teljesen késznek tekinthető. Ami az egykori harmonikán túlnyúló fóliaelemeket illeti, ez nem ad okot aggodalomra, hiszen összekötő érintkezőket töltenek be.

Ezeknek a kis töredékeknek a segítségével sikerül a saját kezemmel a kondenzátor elektromos áramkörre való csatlakoztatásával teljes mértékben kihasználható. Természetesen egy primitív eszközről beszélünk, és ahhoz, hogy valamiképpen növeljük a teljesítményét, jobb minőségű, nagy sűrűségű fóliát kell használni, bár itt rendkívül fontos, hogy ne vigyük túlzásba, mivel vannak bizonyos korlátok. az effajta felnőttek kézművességéhez használt feszültség. Így például jobb, ha nem kísérletezünk, és megpróbálunk saját kezűleg olyan kondenzátort készíteni, amely túl magas feszültséget (több mint 50 voltot) képes fogadni, bár néhány "házi készítésű" képes megkerülni a probléma ezen oldalát. szabványos dielektrikumok helyett lamináló zacskók használatával, valamint laminálógéppel a biztonságos forrasztás érdekében.

Számos más módszer is létezik a házi készítésű kondenzátor készítésére, és ezek közül az egyik magasabb feszültséggel való munka. A híres "Üveg" technikának tulajdonítható, amelynek neve a rögtönzött eszközről - egy csiszolt üvegről - származik. Ez az elem szükséges a fóliával történő csomagoláshoz, belső és kívül, és ezt úgy kell megtenni, hogy a felhasznált anyag töredékei ne érintkezzenek egymással. Maga a kialakítás már „összeszerelt” formában szükségszerűen biztosítja a kellékek jelenlétét, amely után teljesen késznek tekinthető a rendeltetésszerű használatra. Ugyanakkor az áramkörbe való beillesztésekor gondosan be kell tartani az összes szükséges biztonsági intézkedést az esetleges negatív következmények elkerülése érdekében.

Alternatív megoldásként megpróbálhat saját kezűleg elkészíteni egy fejlettebb tervezést olyan rögtönzött eszközökkel, mint az azonos méretű üveglapok, a régi jó, nagy sűrűségű fólia és epoxigyantákúgy tervezték, hogy biztonságosan összekapcsolják a felsorolt anyagokat egymással. Az ilyen házi készítésű kondenzátor kétségtelen előnye, hogy több teljesítményre képes minőségi munka, ahogy mondják, "meghibásodás nélkül". Azonban, mint tudják, egy hordó méz általában nem megy légy nélkül, és ebben az esetben közvetlenül kapcsolódik a találmány egyik jelentős hátrányához, amely több mint lenyűgöző méreteiben rejlik, ami miatt ilyen "kolosszus" otthon nem túl kényelmes és racionális.

A rádióalkatrészek méretének csökkentésére és növelésére vonatkozó követelmények Műszaki adatok számos olyan eszköz megjelenéséhez vezetett, amelyeket ma mindenhol használnak. Ez teljes mértékben érintette a kondenzátorokat. Az úgynevezett ioniszterek vagy szuperkondenzátorok nagy kapacitású elemek (ennek a mutatónak a tartománya meglehetősen széles, 0,01 és 30 farad között), 3 és 30 volt közötti töltési feszültséggel. Méretük azonban nagyon kicsi. És mivel beszélgetésünk tárgya egy barkácsoló ionista, mindenekelőtt magával az elemmel kell foglalkozni, vagyis azzal, hogy mi is az.

Az ionistr

Valójában ez egy közönséges kondenzátor nagy kapacitással. Az ionisztorok azonban nagy ellenállással rendelkeznek, mivel az elem elektroliton alapul. Ez az első. A második egy kis töltési feszültség. A helyzet az, hogy ebben a szuperkondenzátorban a lemezek nagyon közel helyezkednek el egymáshoz. Pontosan ez az oka a feszültségcsökkenésnek, de ez az oka annak, hogy a kondenzátor kapacitása nő.

A gyári ionisztikák különböző anyagokból készülnek. A bélések általában fóliából készülnek, ami határolja az elválasztó hatás szárazanyagát. Például aktív szén (nagy lemezekhez), fém-oxidok, polimer anyagok, amelyek nagy elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.

Saját kezünkkel gyűjtjük össze az ionist

Az ionisztrát saját kezűleg összeszerelni nem a legegyszerűbb, de otthon is megteheti. Többféle kialakítás is van, ahol van különböző anyagok. Mi közülük kínálunk egyet. Ehhez szüksége lesz:

fém kávésüveg (50 g);
a gyógyszertárakban árusított aktív szén zúzott szénelektródákkal helyettesíthető;
két kör rézlemezből;
vatta

Az első lépés az elektrolit előkészítése. Ehhez először az aktív szenet porrá kell őrölni. Ezután készítsünk sóoldatot, amihez 100 g vízhez 25 g sót kell adni, és jól keverjük össze. Továbbá az aktív szén port fokozatosan adjuk az oldathoz. Mennyisége határozza meg az elektrolit állagát, olyan sűrűnek kell lennie, mint a gitt.

Ezt követően a kész elektrolitot réz körökre visszük fel (az egyik oldalon). Kérjük, vegye figyelembe, hogy minél vastagabb az elektrolit réteg, annál nagyobb az ionistr kapacitása. És még valami, a két körön felvitt elektrolit vastagságának azonosnak kell lennie. Tehát készen vannak az elektródák, most le kell határolni őket olyan anyaggal, amely átengedi az elektromos áramot, de nem engedi át a szénport. Ehhez közönséges vattát használnak, bár itt sok lehetőség van. A pamutréteg vastagsága határozza meg a fém kávésüveg átmérőjét, vagyis ez az egész elektródaszerkezet kényelmesen elfér benne. Ezért elvileg meg kell választani maguknak az elektródáknak a méreteit (réz körök).

Csak az elektródákat kell csatlakoztatni a terminálokhoz. Minden készen áll, egy barkácsoló ionista, és még otthon is. Ennek a kialakításnak nincs túl nagy kapacitása - nem nagyobb, mint 0,3 farad, és a töltési feszültség csak egy volt, de ez egy igazi ionista.

Következtetés a témában

Mit lehet még elmondani erről az elemről. Ha összehasonlítjuk például egy nikkel-fémhidrid típusú akkumulátorral, akkor az ionistr könnyen képes megtartani az akkumulátor teljesítményének 10% -át. Ezenkívül a feszültségesés lineárisan történik, és nem hirtelen. De az elem töltöttségi szintje a technológiai céltól függ.

Szerkezetileg ez egy "szendvics" két vezetőből és egy dielektrikumból, amely lehet vákuum, gáz, folyékony, szerves vagy szervetlen szilárd anyag. Az első hazai kondenzátorokat (sörétes, fóliával ragasztott üvegedények) 1752-ben M. Lomonoszov és G. Richter készítette.

Mi lehet érdekes egy kondenzátorban? A cikk elején arra gondoltam, hogy mindent össze tudok gyűjteni és összefoglalni erről a primitív részletről. De ahogy megismertem a kondenzátort, meglepődve értettem meg, hogy a benne rejtőző titkok és csodák századrészét sem lehet elmondani...

A kondenzátor már több mint 250 éves, de eszébe sem jut, hogy elavuljon.. Ráadásul 1 kg „közönséges egyszerű kondenzátor” kevesebb energiát tárol, mint egy kilogramm akkumulátor vagy üzemanyagcella, de ki tudja adni gyorsabban, mint ők, miközben nagyobb teljesítményt fejlesztenek ki. - A kondenzátor gyors kisütésével nagy teljesítményű impulzus érhető el például fotóvakukban, impulzuslézerekben optikai pumpálással és ütköztetőkkel. Szinte minden eszközben van kondenzátor, így ha nincs új kondenzátora, akkor kidobhatja őket kísérletezés céljából.

Kondenzátor töltés az egyik lemeze töltésének abszolút értéke. Függőkben mérik, és arányos a felesleges (-) vagy hiányzó (+) elektronok számával. 1 medál töltésének összegyűjtéséhez 6241509647120420000 elektronra van szükség. Egy gyufafej méretű hidrogénbuborékban nagyjából ugyanannyi van belőlük.

Mivel a töltések felhalmozódásának képességét az elektródán kölcsönös taszításuk korlátozza, az elektródára való átvitelük nem lehet végtelen. Mint minden tárolónak, a kondenzátornak is jól meghatározott kapacitása van. így hívják... elektromos kapacitás. Faradban mérik, és egy lapos kondenzátorhoz, amelynek lemezei vannak területtel S(mindegyik) egymástól távol helyezkednek el d, a kapacitás az Sε 0 ε/d(nál nél S>> d), ahol ε a relatív permittivitás, és ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

A kondenzátor kapacitása is q/U, ahol q a pozitív töltés, U a lemezek közötti feszültség. A kapacitás függ a kondenzátor geometriájától és a dielektrikum dielektromos állandójától, és nem függ a lemezek töltésétől.

Egy feltöltött vezetőben a töltések a lehető legtávolabbra próbálnak szétszóródni egymástól, és ezért nem a kondenzátor vastagságában, hanem a fém felületi rétegében vannak, mint egy benzinfilm a víz felszínén. Ha két vezető kondenzátort alkot, akkor ezek a többlettöltések egymással szemben gyűlnek össze. Ezért a kondenzátor szinte teljes elektromos tere a lemezei között koncentrálódik.

Minden tányéron a töltetek úgy vannak elosztva, hogy távol legyenek a szomszédoktól. És meglehetősen tágasak: egy 1 mm-es lemeztávolságú, 120 V-ig feltöltött levegőkondenzátorban az elektronok közötti átlagos távolság több mint 400 nanométer, ami több ezerszer nagyobb, mint az atomok közötti távolság (0,1). -0,3 nm), és ez azt jelenti, hogy több millió felszíni atomhoz csak egy extra (vagy hiányzó) elektron van.

Ha csökkentse a távolságot a lemezek között, akkor megnőnek a vonzóerők, és azonos feszültség mellett a lemezeken lévő töltések is sűrűbben tudnak majd "kijönni". A kapacitás növekedni fog kondenzátor. És így tett a Leiden van Muschenbroek Egyetem gyanútlan professzora is. A világ első kondenzátorának vastag falú üvegét (amelyet von Kleist német pap talált fel 1745-ben) egy vékony üvegedényre cserélte. Feltöltötte, megérintette, majd két nap múlva felébredve azt mondta, nem hajlandó megismételni a kísérletet, még akkor sem, ha erre a francia királyságot ígérték volna.

Ha a lemezek közé dielektrikum kerül, akkor azt polarizálják, azaz ellentétes töltéseket vonzanak magukhoz, amelyekből áll. Ebben az esetben ugyanaz a hatás lesz, mintha a lemezek közelebb lennének. A nagy relatív permittivitású dielektrikum jó elektromos tér transzporternek tekinthető. De egyetlen transzporter sem tökéletes, így akármilyen csodás dielektrikumot adunk a meglévő mellé, a kondenzátor kapacitása csak csökkenni fog. A kapacitást csak akkor lehet növelni, ha dielektrikumot (vagy még jobb - vezetőt) ad hozzá. ahelyett már létezik, de kisebb ε-vel rendelkezik.

A dielektrikumokban szinte nincs ingyenes töltés. Mindegyik rögzítve van a kristályrácsban, vagy molekulákban - polárisak (dipólusok) vagy nem. Ha nincs külső tér, a dielektrikum polarizálatlan, a dipólusok és a szabad töltések véletlenszerűen szóródnak, és a dielektrikumnak nincs saját tere. elektromos térben polarizált: a dipólusok a tér mentén orientálódnak. Mivel sok a molekuláris dipólus, ha ezek orientáltak, a szomszédos dipólusok pozitívumai és mínuszai a dielektrikumon belül kompenzálják egymást. Csak a felületi töltések maradnak kompenzálatlanok - az egyik felületen - az egyik, a másikon - a másik. Az ingyenes töltések külső mezőben is sodródnak és elkülönülnek.

Ebben az esetben a különböző polarizációs folyamatok eltérő sebességgel mennek végbe. Az egyik dolog az elektronhéjak elmozdulása, ami szinte azonnal megtörténik, a másik a molekulák, főleg a nagyok forgása, a harmadik pedig a szabad töltések vándorlása. Az utolsó két folyamat nyilvánvalóan a hőmérséklettől függ, és folyadékokban sokkal gyorsabb, mint szilárd anyagokban. Ha a dielektrikum felmelegszik, a dipólusok forgása és a töltések vándorlása felgyorsul. Ha a mezőt kikapcsoljuk, a dielektrikum depolarizációja sem következik be azonnal. Polarizált marad egy ideig, amíg a hőmozgás szét nem szórja a molekulákat eredeti kaotikus állapotukba. Ezért azokhoz a kondenzátorokhoz, ahol a polaritás nagy frekvenciával vált, csak nem poláris dielektrikumok alkalmasak: fluoroplast, polipropilén.

Ha szétszed egy feltöltött kondenzátort, majd újra összeszereli (műanyag csipesszel), akkor az energia nem megy sehova, és a LED villogni tud. Még akkor is villogni fog, ha szétszerelt állapotban csatlakoztatja a kondenzátorhoz. Érthető - a szétszerelés során a lemezek töltése nem ment sehova, és a feszültség még nőtt is, mivel a kapacitás csökkent, és most a lemezek felrobbannak. Várj, hogy nőtt ez a feszültség, mert akkor az energia is nőni fog? Valójában mechanikai energiát adtunk a rendszernek, legyőzve a lemezek Coulomb-vonzását. Valójában ez a súrlódással történő villamosítás trükkje – az atomok nagyságrendjének megfelelő távolságra elektronokat beakasztani és makroszkopikus távolságra húzni, ezáltal néhány voltról megnövelve a feszültséget (és ilyen a kémiai kötések feszültsége). ) több tíz- és százezer voltra. Most már világos, hogy egy szintetikus kabát miért nem sokkolódik, amikor felveszed, hanem csak akkor, amikor leveszed? Megállj, miért nem milliárdokig? Egy deciméter milliárdszor nagyobb, mint egy angström, amelyen elektronokat ragadtunk? Igen, mert a töltés elektromos térben történő mozgatásának munkája egyenlő az egyenlet d feletti integráljával, és éppen ez az E gyengül négyzetesen a távolsággal. És ha az egész deciméteren a köpeny és az orr között ugyanaz a mező lenne, mint a molekulák belsejében, akkor egy milliárd volt kattanna az orron.

Kísérletileg ellenőrizzük ezt a jelenséget – a feszültség növekedését a kondenzátor megfeszítésekor. Írtam egy egyszerű Visual Basic programot, hogy adatokat fogadjunk a PMK018 vezérlőnktől és megjelenítsük a képernyőn. Általában két 200x150 mm-es textolit lemezt veszünk, amelyek egyik oldalán fóliával vannak bevonva, és forrasztjuk a mérőmodulhoz menő vezetékeket. Ezután az egyikre teszünk egy dielektrikumot - egy papírlapot -, és lefedjük egy második lemezzel. A tányérok nem illeszkednek szorosan, ezért a tolltesttel a tetejükre nyomjuk (ha kézzel nyomjuk, interferenciát kelthetünk).

A mérési áramkör egyszerű: az R1 potenciométer beállítja a kondenzátorra betáplált feszültséget (esetünkben ez 3 volt), az S1 gomb pedig arra szolgál, hogy a kondenzátorra kapcsolja, vagy ne kapcsolja be.

Tehát nyomja meg és engedje fel a gombot - látni fogjuk a bal oldalon látható grafikont. A kondenzátor gyorsan kisül az oszcilloszkóp bemenetén keresztül. Most próbáljuk meg enyhíteni a lemezekre nehezedő nyomást a kisülés során - látni fogjuk a feszültségcsúcsot a grafikonon (jobb oldalon). Ez csak a kívánt hatás. Ebben az esetben a kondenzátor lemezei közötti távolság megnő, a kapacitás csökken, és ezért a kondenzátor még gyorsabban kezd kisülni.

Itt komolyan elgondolkodtam.. Úgy tűnik, egy remek találmány küszöbén állunk... Elvégre, ha a lemezek széthúzásakor megnő rajtuk a feszültség, és a töltés változatlan marad, akkor lehet venni két kondenzátort, nyomja rá a lemezeket az egyikre, és a maximális tágulási pontnál vigye át a töltést egy rögzített kondenzátorra. Ezután helyezze vissza a lemezeket a helyükre, és ismételje meg ugyanezt fordítva, tolja szét a másik kondenzátort. Elméletileg mindkét kondenzátor feszültsége minden ciklussal bizonyos számú alkalommal nő. Jó ötlet a generátornak! Lehetőség lesz új típusú szélmalmok, turbinák és hasonlók létrehozására! Szóval remek... a kényelem kedvéért mindezt elhelyezheti két ellentétes irányban forgó lemezen.... ó, mi ez... ó, ez egy iskolai elektroforikus gép! 🙁

Generátorként nem honosodott meg, mivel kényelmetlen az ilyen feszültségek kezelése. Nano léptékben azonban a dolgok megváltozhatnak. A nanoszerkezetekben a mágneses jelenségek sokszor gyengébbek, mint az elektromosoké, az ottani elektromos mezők pedig, mint már láttuk, hatalmasak, így a molekuláris elektrofor gép nagyon népszerűvé válhat.

A kondenzátor mint energiatároló

Nagyon könnyű megbizonyosodni arról, hogy az energia a legkisebb kondenzátorban tárolódik. Ehhez szükségünk van egy átlátszó piros LED-re és egy állandó áramforrásra (egy 9 voltos elem jó, de ha a kondenzátor névleges feszültsége megengedi, akkor érdemes nagyobbat venni). A tapasztalat az, hogy fel kell tölteni a kondenzátort, majd csatlakoztatni egy LED-et (a polaritásról se feledkezzünk meg), és figyeljük, hogyan villog. BAN BEN sötét szoba egy villanás látható még a több tíz pikofarados kondenzátorból is. Körülbelül százmillió elektronról van szó, amelyek százmillió fotont bocsátanak ki. Ez azonban nem a határ, mert az emberi szem sokkal gyengébb fényt is észrevehet. Egyszerűen nem találtam még kisebb kapacitású kondenzátorokat. Ha a számla több ezer mikrofaradra ment, sajnálja a LED-et, és ehelyett rövidre zárja a kondenzátort egy fémtárgyhoz, hogy szikrát lásson – ez nyilvánvaló bizonyíték a kondenzátorban lévő energia jelenlétére.

A feltöltött kondenzátor energiája sok tekintetben úgy viselkedik, mint a potenciális mechanikai energia - egy terhelés vagy víztartály magasságára emelt összenyomott rugó energiája (és az induktor energiája, éppen ellenkezőleg, hasonló a kinetikus energiához). . A kondenzátor energiafelhalmozási képességét régóta használják az eszközök folyamatos működésének biztosítására a tápfeszültség rövid távú csökkenése esetén - az óráktól a villamosokig.

A kondenzátort a rázás, rezgés, hang, rádióhullámok vagy elektromos hálózatok észlelése által generált "közel örök" energia tárolására is használják. Az ilyen gyenge forrásokból hosszú időn keresztül felhalmozott energia apránként lehetővé teszi a vezeték nélküli érzékelők és más elektronikus eszközök működését egy ideig. Ez az alapelv a szerény energiafogyasztású eszközök (például TV távirányítók) örök "ujj" elemén alapul. Esetében van egy 500 millifarad kapacitású kondenzátor és egy generátor, amely 4-8 hertz frekvenciájú rezgések során táplálja, 10-180 milliwatt szabad teljesítménnyel. Piezoelektromos nanoszálakon alapuló generátorokat fejlesztenek, amelyek olyan gyenge rezgések energiáját képesek a kondenzátorba irányítani, mint a szívverés, a cipőtalp földhöz ütése, a technikai berendezések rezgései.

Az ingyenes energia másik forrása a fékezés. Általában a jármű lassulásakor az energia hővé alakul, de tárolható, majd a gyorsítás során felhasználható. Ez a probléma különösen a tömegközlekedést érinti, amely minden megállóban lelassul és gyorsul, ami jelentős üzemanyag-fogyasztáshoz és a légkör kipufogógáz-kibocsátással történő szennyezéséhez vezet. A Szaratov régióban 2010-ben az "Elton" cég létrehozta az "Ecobus"-t - egy kísérleti kisbuszt szokatlan "motor-kerék" villanymotorokkal és szuperkondenzátorokkal - fékenergia-tároló eszközökkel, amelyek 40%-kal csökkentik az energiafogyasztást. Az Energia-Buran projektben kifejlesztett anyagokat, különösen szénfóliát használtak. Általánosságban elmondható, hogy a Szovjetunióban létrehozott tudományos iskolának köszönhetően Oroszország a világ egyik vezető szerepet tölt be az elektrokémiai kondenzátorok fejlesztésében és gyártásában. Például az Elton termékeit 1998 óta exportálják külföldre, és a közelmúltban az USA-ban megkezdődött ezeknek a termékeknek a gyártása egy orosz cég licence alapján.

Egy modern kondenzátor (2 farad, bal oldali kép) kapacitása ezerszer nagyobb, mint az egész földgömb kapacitása. 40 Coulomb elektromos töltés tárolására képesek!

Általában az autó audiorendszereiben használják, hogy csökkentsék az autó elektromos vezetékeinek csúcsterhelését (erőteljes basszusütések pillanataiban), és a kondenzátor hatalmas kapacitása miatt elnyomják az összes nagyfrekvenciás interferenciát. a fedélzeti hálózat.

De ez a szovjet "nagyapa láda" az elektronokhoz (jobb oldali kép) nem olyan nagy kapacitású, de 40 000 voltos feszültséget képes ellenállni (ügyeljen a porcelán csészékre, amelyek megvédik ezeket a voltokat a kondenzátorházba való lebontástól). Ez nagyon kényelmes az "elektromágneses bombánál", amelyben a kondenzátort egy rézcsőre kisütik, amelyet ugyanabban a pillanatban a robbanás kívülről összenyom. Kiderült, hogy egy nagyon erős elektromágneses impulzus, amely letiltja a rádióberendezéseket. Egyébként egy nukleáris robbanásnál a hagyományostól eltérően elektromágneses impulzus is felszabadul, ami ismét hangsúlyozza az uránmag és a kondenzátor hasonlóságát. Egyébként egy ilyen kondenzátor közvetlenül tölthető statikus elektromossággal egy fésűből, de természetesen hosszú ideig tart a teljes feszültségre való töltés. De lehetséges lesz megismételni van Muschenbroek szomorú tapasztalatát egy nagyon súlyosbított változatban.

Ha egyszerűen egy töltőtollat (fésű, lufi, szintetikus fehérnemű stb.) dörzsöl a hajára, akkor a LED-je nem fog világítani. Ennek az az oka, hogy a felesleges elektronok (a hajból vették) mindegyik a saját pontján csapdába esik a műanyag felületén. Ezért hiába ütünk el valamilyen elektront a LED kimenetével, mások nem fognak tudni utána rohanni, és előállítani azt az áramerősséget, amely ahhoz szükséges, hogy a LED fénye szabad szemmel is észrevehető legyen. Egy másik dolog, ha tölteteket viszünk át egy töltőtollról egy kondenzátorra. Ehhez vegye a kondenzátort egy kimenetre, és dörzsölje a töltőtollat a hajra, majd a kondenzátor szabad kimenetére. Miért dörzsölni? Hogy maximalizálja az elektrongyűjtést a toll teljes felületéről! Ezt a ciklust többször megismételjük, és csatlakoztatjuk a LED-et a kondenzátorhoz. Villogni fog, és csak akkor, ha betartja a polaritást. Így a kondenzátor híd lett a "statikus" és a "hétköznapi" elektromosság világa között 🙂

Ehhez a kísérlethez egy nagyfeszültségű kondenzátort vettem, félve egy kisfeszültségű kondenzátor meghibásodásától, de kiderült, hogy ez felesleges óvintézkedés volt. Korlátozott töltés mellett a kondenzátor feszültsége sokkal kisebb lehet, mint a tápegység feszültsége. A kondenzátor nagy feszültséget képes kicsivé alakítani. Például statikus nagyfeszültségű elektromosság - a szokásos. Valóban, van-e különbség: töltse fel a kondenzátort egy mikrokulonnal 1 V vagy 1000 V feszültségű forrásból? Ha ez a kondenzátor akkora kapacitású, hogy egy 1 μC-os töltés rajta nem növeli a feszültséget egy egyvoltos áramforrás feszültsége fölé (tehát a kapacitása nagyobb, mint 1 μF), akkor nincs különbség. Csak arról van szó, hogy ha a medálok nincsenek erőszakosan korlátozva, akkor többen fognak nagyfeszültségű forrásból futni. Igen, és a kondenzátor kivezetésein felszabaduló hőteljesítmény nagyobb lesz (és a hőmennyiség ugyanaz, egyszerűen gyorsabban szabadul fel, ezért nagyobb a teljesítmény).

Általában minden 100 nF-nál nem nagyobb kapacitású kondenzátor alkalmas erre a kísérletre. Többet is megtehet, de sokáig tart a töltés, hogy elegendő feszültséget kapjon a LED. Másrészt, ha a kondenzátor szivárgási árama kicsi, a LED tovább ég. Elgondolkodhat azon, hogy ezen az elven létrehozzon egy olyan készüléket, amellyel mobiltelefont tölthet úgy, hogy beszélgetés közben a hajához dörzsöli 🙂

Kiváló nagyfeszültségű kondenzátor egy csavarhúzó. Ugyanakkor a nyele dielektrikumként, a fémrúd és az emberi kéz pedig lemezként szolgál. Tudjuk, hogy a hajra dörzsölt töltőtoll vonzza a papírdarabkákat. Ha csavarhúzóval dörzsölöd a hajad, akkor nem lesz belőle semmi - a fém nem képes elektronokat venni a fehérjékből - nem vonzotta a papírokat, nem is. De ha, mint az előző kísérletben, feltöltött töltőtollal dörzsöljük, a csavarhúzó alacsony kapacitása miatt gyorsan nagy feszültségre töltődik, és a papírok vonzódni kezdenek hozzá.

Csavarhúzótól és LED-től világít. A fotón életszerűtlen egy rövid pillanatot elkapni a vakujából. De - emlékezzünk az exponens tulajdonságaira - a vaku elhalványulása sokáig tart (a fényképezőgép zár szabványai szerint). Most pedig egy egyedülálló nyelvi-optikai-matematikai jelenség tanúi lehettünk: a kiállító exponálta a kamera mátrixát!

Azonban miért ilyen nehézségek - van videó filmezés. Azt mutatja, hogy a LED elég erősen villog:

Amikor a kondenzátorokat nagyfeszültségre töltik, az éleffektus elkezdi játszani a szerepét, amely a következőkből áll. Ha a lemezek közé dielektrikum kerül a levegőbe, és fokozatosan növekvő feszültséget kapcsolunk rájuk, akkor egy bizonyos feszültségértéknél a lemez szélén halk kisülés lép fel, amit a jellegzetes zaj és a sötétben izzás érzékel. . A kritikus feszültség nagysága függ a bélés vastagságától, az él élességétől, a dielektrikum típusától és vastagságától stb. Minél vastagabb a dielektrikum, annál nagyobb a cr. Például minél nagyobb a dielektrikum dielektromos állandója, annál kisebb. Az élhatás csökkentése érdekében a lemezek széleit nagy elektromos szilárdságú dielektrikumba ágyazzák, a dielektromos tömítést a széleken megvastagítják, a lemezek éleit lekerekítik, a lapoknál pedig fokozatosan csökkenő feszültségű zónát alakítanak ki. a lemezek élét úgy, hogy a lemezek széleit nagy ellenállású anyagból készítjük, az egy kondenzátoronkénti feszültséget több sorba kapcsolt darabra bontva csökkentjük.

Ezért szerették az elektrosztatika alapító atyái, ha golyókat helyeztek az elektródák végén. Ez, mint kiderült, nem tervezési jellemző, hanem egy módja annak, hogy minimalizáljuk a töltés levegőbe jutását. Nincs máshova menni. Ha a labda felületén egy szakasz görbületét tovább csökkentjük, akkor a szomszédos szakaszok görbülete elkerülhetetlenül megnő. És itt láthatóan elektrosztatikus eseteinkben nem az átlagos, hanem a felület maximális görbülete a fontos, ami persze minimális a labdánál.

Hmm .. de ha a test kapacitása a töltés felhalmozásának képessége, akkor valószínűleg nagyon különbözik a pozitív és a negatív töltések esetében.... Képzeljünk el egy gömbkondenzátort egy vákuumban... Töltsük fel szívből negatívan, nem kímélve az erőműveket és a gigawattórákat (erre jó egy gondolatkísérlet!)… de egy ponton annyi felesleg lesz belőle. elektronok ezen a labdán, hogy egyszerűen elkezdenek szétszóródni a vákuumban, csak hogy ne legyenek ilyen elektronegatív zsúfoltságban. De ez nem fog megtörténni pozitív töltéssel - az elektronok, bármennyire is kevés maradt belőlük, nem repülnek sehova a kondenzátor kristályrácsából.
Mi történik, ha a pozitív kapacitás nyilvánvalóan sokkal nagyobb, mint a negatív kapacitás? Nem! Mivel az elektronok valójában nem a mi kényeztetésünkre, hanem az atomok összekapcsolására szolgáltak, és anélkül, hogy észrevehető részük lenne, a kristályrács pozitív ionjainak Coulomb taszítása azonnal porrá sodorja a legpáncélozottabb kondenzátort 🙂

Valójában másodlagos bélés nélkül a kondenzátor „magányos feleinek” kapacitása nagyon kicsi: egy 2 mm átmérőjű, 1 m hosszú, magányos huzaldarab elektromos kapacitása megközelítőleg 10 pF, ill. az egész földgömb 700 mikrofarad.

Lehetőség van abszolút kapacitásszabvány felépítésére úgy, hogy a kapacitását fizikai képletek segítségével számítják ki, amelyek a lemezek méreteinek pontos mérésén alapulnak. Így készülnek hazánk legpontosabb kondenzátorai, amelyek két helyen is elhelyezkednek. A GET 107-77 állami szabvány az FSUE SNIIM-nél található, és 4 nem támogatott koaxiális-hengeres kondenzátorból áll, amelyek kapacitását nagy pontossággal számítják ki a fénysebesség, valamint a hossz- és frekvenciaegységek, valamint a nagy pontossággal. -frekvenciás kapacitív komparátor, amely lehetővé teszi az ellenőrzésre hozott kondenzátorok kapacitásának összehasonlítását egy szabványos (10 pF) 0,01%-nál kisebb hibával az 1-100 MHz frekvenciatartományban (bal oldali kép).

Standard GET 25-79 (fotó a jobb oldalon), a VNIIM Szövetségi Állami Egységes Vállalatban található. DI. Mengyelejev egy tervezési kondenzátort és egy interferométert tartalmaz egy vákuumegységben, egy kapacitív transzformátorhidat kapacitásmérőkkel és egy termosztáttal, valamint stabilizált hullámhosszú sugárforrásokat. A szabvány egy számítási kondenzátor keresztelektródák rendszerének kapacitásnövekedésének meghatározására szolgáló módszeren alapul, amikor az elektródák hossza a nagyon stabil fénysugárzás adott számú hullámhosszával változik. Ez biztosítja, hogy a 0,2 pF pontos kapacitásérték 0,00005%-nál jobb pontossággal fennmaradjon.

De a mitinói rádiópiacon nehezen találtam 5%-nál nagyobb pontosságú kondenzátort 🙁 Nos, próbáljuk meg kiszámolni a kapacitást kedvenc PMK018-unkon keresztül feszültség- és időméréseken alapuló képletekkel. A kapacitást kétféleképpen számítjuk ki. Az első módszer a kitevő tulajdonságain és a kondenzátoron lévő feszültségek arányán alapul, a kisülés különböző pillanataiban mérve. A második - a kondenzátor által a kisülés során leadott töltés mérése során az áram időbeli integrálásával kapjuk meg. Az áramgráf és a koordinátatengelyek által határolt terület numerikusan egyenlő a kondenzátor által leadott töltéssel. Ezekhez a számításokhoz pontosan tudnia kell annak az áramkörnek az ellenállását, amelyen keresztül a kondenzátor kisüt. Ezt az ellenállást egy elektronikai tervezőtől származó 10 kΩ-os precíziós ellenállással állítottam be.

És itt vannak a kísérlet eredményei. Ügyeljen arra, hogy a kiállító milyen szép és sima lett. Hiszen nem matematikailag számítja ki számítógép, hanem közvetlenül magából a természetből méri. A képernyőn látható koordináta rácsnak köszönhetően jól látható, hogy pontosan betartják a kitevő tulajdonságát - hogy szabályos időközönként ugyanannyiszor csökken (én még vonalzóval is mértem a képernyőn 🙂 Így látjuk, hogy a fizikai képletek eléggé megfelelően tükrözik a minket körülvevő valóságot.

Mint látható, a mért és számított kapacitás megközelítőleg egybeesik a névleges értékkel (és a kínai multiméterek leolvasásával), de nem pontosan. Kár, hogy nincs szabvány, ami alapján megállapítható lenne, melyik igaz még! Ha valaki tud olyan kapacitásszabványt, ami olcsó, vagy itthon is beszerezhető, az feltétlenül írja meg ide kommentben.

Pavel Nyikolajevics Jablocskov 1877-ben a világon elsőként alkalmazott kondenzátort az energiaelektromos technikában. Egyszerűsítette és egyúttal továbbfejlesztette a Lomonoszov kondenzátorokat, a frakciót és a fóliát folyadékkal cserélte ki, és párhuzamosan csatlakoztatta a bankokat. Nemcsak az Európát meghódító innovatív ívlámpák találmánya, hanem számos kondenzátorral kapcsolatos szabadalom is a tulajdonosa. Próbáljunk meg összeszerelni egy Yablochkov kondenzátort sós vízzel vezető folyadékként, és egy üvegedény zöldséget tégelyként. Az eredmény 0,442 nF kapacitás volt. Ha az edényt műanyag zacskóra cseréljük, aminek nagy a felülete és sokszor kisebb a vastagsága, akkor a kapacitás 85,7 nF-ra nő. (Először is töltsük fel vízzel a zacskót, és ellenőrizzük a szivárgó áramokat!) A kondenzátor működik – még a LED villogását is lehetővé teszi! Elektronikus áramkörökben is sikeresen ellátja funkcióit (megpróbáltam a generátorba beépíteni a hagyományos kondenzátor helyett - minden működik).

A víz itt nagyon szerény szerepet játszik vezetőként, és ha van fólia, akkor nélküle is megteheti. Mi is ezt tesszük Yablochkov nyomán. Itt van egy csillám és rézfólia kondenzátor, 130 pF kapacitással.

A fémlemezeknek a lehető legközelebb kell illeszkedniük a dielektrikumhoz, és kerülni kell a ragasztóanyag bejutását a lemez és a dielektrikum közé, ami további veszteségeket okoz. váltakozó áram. Ezért most, mint a lemezek, főként fémet használnak, vegyileg vagy mechanikusan leválasztva a dielektrikumra (üveg), vagy szorosan rányomva (csillám).

Csillám helyett használhat egy csomó különféle dielektrikumot, amit akar. A mérések (egyenlő vastagságú dielektrikumok esetén) azt mutatták, hogy a levegő ε a legkisebb, a fluoroplasztban több, a szilikonban még több, a csillámban pedig még több, az ólomcirkonát-titanátban pedig egyszerűen hatalmas. A tudomány szerint ennek pontosan így kell lennie - elvégre egy fluoroplasztikus anyagban az elektronok, mondhatni, szorosan össze vannak kötve fluor-szénhidrogén láncokkal, és csak kis mértékben tudnak eltérni - még az elektronnak sincs hova ugrania atomról atomra. .

Ön is végezhet ilyen kísérleteket különböző dielektromos állandójú anyagokkal. Ön szerint melyiknek a legnagyobb a dielektromos állandója, desztillált víznek vagy olajnak? Só vagy cukor? Paraffin vagy szappan? Miért? A permittivitás sok mindentől függ… egy egész könyvet lehetne írni róla.

Ez minden? 🙁

Nem, nem minden! Jövő héten lesz folytatás! 🙂

Kondenzátor - nem játék gyerekeknek

(A Pioneer Wisdom archívuma)

Ijesztő történet nem horror filmből

„A feltöltött nagyfeszültségű kondenzátor egyenáramú forráshoz köthető. Úgy gondolják, hogy az egyenáram kevésbé veszélyes, mint a váltakozó áram. Tapasztalataim alapján nem értek egyet. Ha "csatlakozik" a háztartási konnektorhoz, megrándul. Bár az aljzatban az áram frekvenciája 50 Hz, és a személynek nem lesz ideje reagálni egy ilyen gyors eseményre, ennek ellenére lehetősége lesz arra, hogy megszabaduljon az elektromos áram hatásától a görcsök alatt. Végül is a kimeneti feszültség másodpercenként 50-szer nulla. Ha egy erős DC forráshoz "csatlakozik", akkor nincs lehetőség. Izmai erősen összehúzódnak, és semmilyen akaraterő nem lesz elég ahhoz, hogy ellazítsa őket. Egyenáramú forráshoz lesz ragasztva. Ugyanakkor a teteme felmelegszik, lassan szénné válik. Borzalom!
A feltöltött nagyfeszültségű kondenzátor káros hatása némileg eltérő, és bizonyos feltételektől függ. Mindenesetre biztosan nem lesz kellemes érzés a feltöltött kondenzátor elektródáinak megérintésekor. Egyértelműen! Nem lesz időd elszenesedni, de a golyók a homlokodon másznak. Csaj... és máris a mennyországban vagy! Kifejezetten súlyos esetekben iszonyatosan nagy töltéssel (a számokról ne is beszéljünk) a kondenzátor melegítőpárnaként tép szét. A golyók a szoba egyik sarkában, a homlok pedig a szoba másik sarkában lesznek.
Röviden szólva, légy éber! Ha nagyfeszültségű berendezésekkel dolgozik, jobb túlzásba vinni, mint alábecsülni.”

A kondenzátor az impulzuslézerek tápellátásának egyik fő eleme. Nagyfeszültségű kondenzátort használnak a villanólámpák táplálására, valamint az impulzusos gázkisüléses lézerek szivattyúzására. A kondenzátor paramétereit az adott lézertípustól függően választják ki. A meghatározó tényezők olyan mennyiségek, mint a kapacitás, az üzemi feszültség, a hullámellenállás és a kondenzátor öninduktivitása. A szivattyú energiája a kondenzátor kapacitásától és üzemi feszültségétől függ. A kondenzátor energiáját egy egyszerű képlettel számítják ki

E \u003d CU 2 / 2, ahol E a kondenzátor energiája

C - kondenzátor kapacitása

U - kondenzátor töltési feszültség

A kondenzátor kis terhelése esetén áthaladó áram nagysága a hullámellenállástól függ. Minél kisebb a kondenzátor impedanciája, annál nagyobb az áramerősség. A hullámba az ellenállást a képlet számítja ki

ρ-től = √(L-től /C-ig), ahol ρ-től -ban benkondenzátor impedancia

L to - induktivitás kondenzátor

C to - kondenzátor kapacitása

A kondenzátor terhelésre való energiaátviteli sebessége a kondenzátor öninduktivitásának függvénye. Minél kisebb a kondenzátor induktivitása, annál nagyobb a szivattyú impulzusának eleje. Honnan származik az induktivitás a kondenzátorban? A helyzet az, hogy a kondenzátorlemezek áramvezetők, és a vezető, amelyen keresztül az áram folyik, induktivitású. Még ha a kondenzátor csak két lemezből áll, valódi áramkör kondenzátort az alábbi ábrán látható módon.

Ez egy klasszikus oszcillációs áramkör aktív R ellenállással, amely a kondenzátorlemezek közötti dielektrikumtól és a kondenzátor összes áramvezető elemének fajlagos ellenállásától függ. Így a kondenzátor töltése és kisülése nem azonnal következik be, hanem oszcilláló jellegű. Az oszcillációs frekvenciát a Thompson-képlet határozza meg, amelyből a kondenzátor öninduktivitását számítják ki.

Ahol L to - saját induktivitás kondenzátor

C to - kondenzátor kapacitása

F p - alapvető rezonanciafrekvencia

Természetesen minél nagyobb a kondenzátor energiája, annál nagyobb a szivattyú teljesítménye. A kondenzátor kapacitásának növekedésével azonban a szivattyú impulzusának ideje is megnő. Ha a szivattyúzás időtartama nem alapvető fontosságú, akkor a nagyfeszültségű elektrolit kondenzátorok alkalmasak lézeres működésre. Az ilyen kondenzátorok például rubin vagy neodímium lézer pumpálására használhatók. Persze problémás olyan kondert beszerezni, amiben 1000 mikrofarad van 3 kV üzemi feszültség mellett. De ez a probléma könnyen megoldható egy kondenzátorkészlet használatával. Az egyes kondenzátorok sorba kapcsolásakor a teljes töltési feszültség nő, és a kapacitás növelhető kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatásával. A rádiótechnikai üzletekben vásárolhat elektrolitkondenzátorokat, amelyek például 150 mikrofarad x 450 V méretűek.

Ezekből a kondenzátorokból tetszőleges kapacitásra és üzemi feszültségre készíthet bankot.
Az alábbi ábra egy 30uF x 2kV-os kondenzátorral egyenértékű kondenzátorcsoport példáját mutatja be.

Ha a szivattyú időtartama a lehető legrövidebb legyen, akkor az elektrolitkondenzátorok már nem alkalmasak lézeres működésre, és impulzuskondenzátorokat kell vásárolni. Sajnos a nagyfeszültségű impulzuskondenzátorok ritka áruk a rádiótechnikai üzletekben. A Chip and Dip üzletben a cég nagyfeszültségű kondenzátorait lehet készletezni MURATA».

Az ilyen kondenzátorok maximális feszültsége azonban 15 kV-ra van korlátozva, 1 nF kapacitással. Az ilyen kondenzátorok házi készítésű nitrogénlézerek vagy fémgőzlézerek szivattyúzására használhatók.
A festéklézerek szivattyúzásához 100-1000 darab ilyen párhuzamosan kapcsolt kondenzátor szükséges. Figyelembe véve egy ilyen konder költségét ~ 80 rubel / darab szinten, minden öröm az amatőrnek legalább 8000 rubelbe kerül. Tehát még mindig egyetlen bankot kell forrasztania egy csomó kondenzátorból.
Az interneten keresztül vásárolhat KVI-3 típusú kondenzátorokat, amelyek lézerek szivattyúzására is alkalmasak, de ára még drágább lesz (~ 200 rubel / darab).

Ezenkívül a KPIM típusú kondenzátorokat az interneten keresztül vásárolják, amelyek meglehetősen alkalmasak festéklézer szivattyúzására.

Ezek a kondenzátorok lenyűgöző teljesítményt nyújtanak. Az üzemi feszültség 5-100 kV tartományban lehet, 0,1-240 mikrofarad kondenzátorkapacitás mellett. De az impulzusfrekvencia az lesz< 1Гц. По стоимости эти конденсаторы самые дорогие. Их цена за штуку начинается от 20 000 руб. За такие деньги можно купить готовый лазер, причем нехилой мощности и не заниматься творческим онанизмом.
Ha nincs pénz, de nagyon akarja, akkor folytatjuk a maszturbációt, nevezetesen egy házi készítésű nagyfeszültségű kondenzátor gyártását.

Házi készítésű nagyfeszültségű kondenzátor

A kondenzátor áramkör egyszerű, de itt vannak a nehézségek ennek az áramkörnek a formában történő megvalósításában kész építkezés növekszik a kondenzátor üzemi feszültségének növekedésével. Először is elemezzük az egyszerű kondenzátor lehetséges lehetőségeit két, levegővel elválasztott lemezből. Az 1. ábra egy feltöltött kondenzátor lemezeit mutatja. Ha kis induktivitású kondenzátort kell készíteni, akkor törekedni kell az összes áramvezető elem lerövidítésére. Ezenkívül a kondenzátorlemezekben lévő áramok irányának a kisülés során ellentétesnek kell lennie a mágneses tér csökkentése érdekében. Az áramok iránya a kondenzátor elektródáinak csatlakozási helyétől függ. A kondenzátor induktivitása akkor lesz a legkisebb, ha a kondenzátor elektródáit a 2. ábrán látható módon a középen lévő lemezekhez csatlakoztatjuk.

Valójában ennek a sémának megfelelően kereskedelmi kerámia kondenzátorokat gyártanak. Csak a nagyfeszültségű kondenzátorok esetében a lemezek kör alakúak, hogy elkerüljék a koronakisülések előfordulását. Lehetséges lehetőségek az elektródák csatlakozását a kondenzátorlapokhoz, valamint a kisülés közbeni áramok irányát az alábbi ábra mutatja.

A 3. ábrán látható áramkör a kondenzátor minimális induktivitásának felel meg. E séma szerint kondenzátort kell gyártani, ha rövid szivattyúimpulzusra van szükség.
A lapos kondenzátor kapacitását a következő képlettel számítjuk ki:

bélésekkondenzátor

S a kondenzátorlemezek területe

D a kondenzátor lemezei közötti dielektrikum vastagsága

Amint a képletből látható, a kondenzátor kapacitásának növeléséhez csökkenteni kell a dielektrikum vastagságát és növelni kell a kondenzátorlemezek területét. A dielektrikum vastagságát egy bizonyos határig csökkenteni lehet, ami a dielektromos anyag dielektromos szilárdságától függ. Ez alatt a határérték alatt dielektromos törés lép fel, és a kondenzátor eldobható. A lemezek területének növekedése a kondenzátor méretének növekedéséhez vezet. A kondenzátor tömörsége érdekében lapjait vagy feltekerjük (tekercstechnika), vagy csomagba szereljük (csomagtechnika).

Roll technológia

A kondenzátor gyártására szolgáló tekercstechnológia alatt a kondenzátorlemezek elrendezésének módszerét értjük, amikor hosszú lemezcsíkokat tekernek fel, ezáltal csökkentve a kondenzátor méretét. Sematikusan egy ilyen kondenzátor egy szalagvezeték, az alábbi ábrán látható.

A kondenzátor elkészítéséhez műanyag fóliára, élelmiszeripari alumíniumfóliára, dobozból készült óncsíkokra (például „sűrített tejre”) és ragasztószalagra lesz szüksége. A polietilén fólia megvásárolható az építőipari piacon vagy a háztartási cikkek boltjában. Érdemes a legvastagabb fóliát venni (~200 mikron), bár a 100 mikronos fólia is beválik. Csak a filmfogyasztás lesz több. A lényeg az, hogy a film felületén ne legyenek karcolások és defektek. A polietilén fólia a kondenzátorlemezeket elválasztó dielektrikumként szolgál, és a kondenzátor megbízhatósága a fólia felületének minőségétől függ. A film felületén lévő minden folt vagy szőr koronakisülés forrása lesz, amely végül áttöri a filmet.
Először is meg kell határoznia a kondenzátor üzemi feszültségét. A polietilén fólia vastagságának megválasztása ettől függ. A polietilén dielektromos szilárdsága 40-60 kV/mm tartományba esik. Ez azt jelenti, hogy 100 μm filmvastagságnál a kondenzátor limitáló üzemi feszültsége ~ 5 kV lesz.
200 μm filmvastagságnál a kondenzátor limitáló üzemi feszültsége ~ 10 kV lesz. Az üzemi feszültség növeléséhez egyszerűen több réteg fóliát kell egymásra helyezni.
A kondenzátort a 3. ábra séma szerint gyártjuk (lásd fent).

A kondenzátorlemezek mindegyike saját polietilén fólia borítékába kerül. A boríték tetszőleges méretű, félbehajtott polietilén fóliacsík. Minél hosszabb a szalag, annál nagyobb a kondenzátor lehetséges kapacitása. A szalag szélessége valamivel nagyobb, mint a kondenzátorlapok szélessége, hogy elkerüljük a kondenzátorlapok közötti légkisülés előfordulását.

A kondenzátor elektródákat konzervdobozból vágjuk ki ~ 1 cm széles téglalap alakú szalag formájában.Az ónszalag hossza tetszőleges, de nem kisebb, mint a polietilén fólia szélessége. A koronakisülések elkerülése érdekében az óncsík végeit reszelővel lekerekítjük (7. ábra lent). Az aktív ellenállás csökkentése érdekében az óncsíkot több réteg alumíniumfóliával tekerjük (8. ábra lent).
A kondenzátor elektródái közötti szikrakisülés elkerülése érdekében egy óncsíkot az egyik végén több réteg polietilén fóliával tekernek, amelyet ragasztószalaggal rögzítenek (9. ábra lent).

A kondenzátorlemezeket téglalap alakú alumíniumfólia csík formájában vágják ki. A bélés méretei úgy készültek, hogy valamelyest legyen kisebb méretek polietilén boríték. Az alumínium szalag végei ollóval vannak lekerekítve, hogy megakadályozzák a koronakisülést.
Az elektródát az alábbi ábrán látható módon ragasztószalaggal rögzítjük a bélésre.

A kondenzátorlemezt az alábbi ábra szerint helyezzük a polietilén fóliára.

Ezután a műanyag fóliát félbe kell hajtani az alábbi ábrán látható módon.

A második kondenzátorlemezt hasonló módon készítjük el.
Most tekercsbe tekerheti a csíkokat. Ha a polietilén szalagok nagyon hosszúak, akkor könnyebb a tekercset a szoba padlójára tekerni.
Egy kondenzátorbetétes polietilén fólia borítékot terítenek a padlóra, és egy második, kondenzátor béléssel ellátott borítékot helyeznek rá úgy, hogy mindkét bélés párhuzamos legyen egymással (az alábbi ábra).

A tekercset az elektródáktól kezdve feltekerjük, az alábbi ábrán látható módon.

Mivel a polietilén borítékban az alufólia nincs rögzítve, a tekercs feltekerésekor ügyelni kell arra, hogy a kondenzátorlapok párhuzamosak maradjanak egymással, és ne kúszjanak ki a polietilén fóliából. Az összehajtott tekercset a lehető legszorosabban össze kell húzni ragasztószalaggal, amely nemcsak kötözőként szolgál, hanem rögzíti is a tekercset, megakadályozva a polietilén fólia letekeredését.
A legyártott kondenzátor az alábbi ábrán látható.

A levegőben történő áttörés elkerülése érdekében a kondenzátor elektródáit kissé meghajlítják egymástól. De jobb, ha a kondenzátor elektródái közé 3–4 mm vastag plexi lemezt szerelnek fel, ha a kondenzátor üzemi feszültsége meghaladja a 10 kV-ot. A lemez méreteit a kondenzátor üzemi feszültsége alapján választják ki. A plexilemez célja, hogy csökkentse a kondenzátor elektródái közötti elektromos térerősséget, és ezáltal megakadályozza az elektródák közötti levegőben történő letörést.
A legyártott kondenzátor kapacitása digitális LC mérővel mérhető.

Batch technológia

A kondenzátor szakaszos gyártási technológiája alatt a kondenzátorlemezek elrendezésének módszerét értjük, amikor a lemezek rövid csíkjait egymásra helyezik, és egy csomagot alkotnak.

Sematikusan egy ilyen kondenzátort az alábbi ábra mutat be.

a legtöbben egyszerű módon A kondenzátor szakaszos technológiával történő gyártása során kétoldalas fóliás getinaxot használnak, amelyet a rádiópiacon vagy egy boltban lehet megvásárolni (például Chip and Dip). A kétoldalas fóliázott getinaks egy majdnem kész kondenzátor (1. ábra lent). Már csak egy rézcsíkot kell eltávolítani a lemez kerülete mentén mindkét oldalról (2. ábra lent), hogy megakadályozzuk az elektródák közötti levegőben való lebomlást, és az elektródákat a lap mindkét felületéhez csatlakoztassa (3. ábra lent).
Minden! A kondenzátor készen áll!

Természetesen egy ilyen kondenzátor kapacitása kicsi lesz. De ha több lapot teszünk egymásra, összekapcsolva a pluszt a plusszal, és a mínuszt a mínuszhoz, akkor jelentős kapacitást kaphat. Sajnos a getinak, valamint a textolit nem a legtöbb legjobb anyag nagyfeszültségű technológiához. Ezen anyagok dielektromos szilárdsága ~ 18 kV/mm. Ez azt jelenti, hogy a legelterjedtebb, 1,5 mm vastagságú getinax fólialap az akcióban ~ 20 kV-ig tölthető. Magasabb töltési feszültség esetén megnő a getinax meghibásodásának valószínűsége. Ezenkívül egy ilyen házi készítésű kondenzátor gyártási költsége nagyon magas lesz, ha nagy kapacitásra van szükség.
Olcsóbb, de munkaigényesebb lesz egy nagyfeszültségű kondenzátor gyártása műanyag fóliával és élelmiszeripari alumíniumfóliával. Az alábbiakban bemutatjuk a kondenzátor szakaszos technológiával történő gyártásának technikájának egy változatát.

Először is meghatározzuk a kondenzátor üzemi feszültségét, amely meghatározza a műanyag fólia vastagságának megválasztását. Hadd emlékeztessem még egyszer, hogy a polietilén dielektromos szilárdsága 40-60 kV/mm tartományba esik. Egy nagy kondenzátor gyártásához jelentős mennyiségű alumíniumfóliára és polietilén fóliára lesz szükség. Ezen kívül két vastag (4-5 mm) dielektromos lapra lesz szükség (a házi készítésű termékeimben plexit használnak) a kondenzátorcsomag rögzítéséhez.
Mindegyik kondenzátorlemez egy alumíniumfólia csík, melynek végeit ollóval lekerekítik, hogy megakadályozzák a koronakisülést. Az egyes lemezeket alufóliából kivágott és a lemezre ragasztószalaggal rögzítő érintkezőszalagon keresztül más, azonos polaritású lemezekhez kötik (az alábbi ábra).

A polietilén fóliából egy csíkot vágnak ki, amelynek méretei többek több méretben kondenzátor lemezek. A fóliára ragasztószalaggal egy alumínium fóliacsíkot rögzítenek (az alábbi ábra).

Ezután a fóliát félbehajtják, és dielektromos réteget képeznek a kondenzátorlemez mindkét oldalán (az alábbi ábra).

Ellentétes polaritású kondenzátorlemez is készül. Ezután a lemezeket egymásra helyezzük (az alábbi ábra).

Elvileg a kondenzátor készen áll. Csak a lemezeket dielektromos lemezek segítségével egymáshoz kell nyomni és a teljes csomagot lehúzni. A kondenzátor kapacitása azonban elhanyagolható lesz. A kapacitás növeléséhez növelni kell a kondenzátorlemezek számát. Az alábbi ábrán egy több lemezes kondenzátor keresztmetszete látható.

E séma szerint bármilyen kapacitáshoz és üzemi feszültséghez kondenzátort készíthet. Legalább 1 000 000 V. Az alapvető korlát annak a helyiségnek a mérete, ahol a kondenzátort el kell helyezni. A kapacitás növekedésével a kondenzátor mérete is nő. Még ha az üzemi feszültség 20 kV, a kapacitás növelése miatt a kondenzátor elfordul ...

...a kondenzátor forog...

... elegáns éjjeliszekrényré a szoba belsejébe.

És minél vastagabb a kondenzátorlemezek csomagja, annál nagyobb erőfeszítésre van szükség a levételéhez. A vastag dielektromos lemezek elősegítik a csomag összehúzódását, amelyek közé a teljes lemezcsomagot helyezik.

Opcióként az alábbi ábrán két darab 5 mm vastag plexi lemez látható, amelyek egyben kondenzátorházként is szolgálnak, és összenyomják a lemezcsomagot. A felső lemezen egy elektródák közötti elválasztó válaszfal van ragasztva a műanyag kötőelemek hornyával a teljes hosszon.

A teljes lemezcsomagot az alsó dielektromos lemezre helyezzük, a felső lemezt pedig ráhelyezzük a csomagra. Ezután lehetőség szerint a felső lemezt (karokkal, lábakkal, hasizmokkal stb.) az alsóhoz nyomjuk. A megfeszített lemezeket műanyag kötegekkel rögzítjük.
A kész, megfeszített kondenzátorlemez-csomagot az alábbi ábra mutatja.

A csomag meghúzása és rögzítése után rögzítheti a kondenzátorlemezek érintkezőléceit. Az érintkezőlécek rögzítésének sémája az alábbi ábrán látható.

A fent leírt hengerelt vagy csomagolt technológiával készült "száraz" kondenzátor előnye a kis mennyiségű elektromos töltésszivárgás, ami akkor fontos, ha a kondenzátor nagyfrekvenciás áramkörökben működik. Az ilyen kondenzátornak azonban van egy jelentős hátránya is, nevezetesen a levegő jelenléte a lemezek között. Bármilyen erős is a lemezek összenyomása, mindig lesz levegő közöttük. Önmagában a levegő jelenléte semmilyen módon nem befolyásolja a kondenzátor energetikai jellemzőit. Tárolókondenzátorként jól használhatók a "száraz" kondenzátorok, amelyek az egyenirányított feszültség hullámzásainak kisimítására szolgálnak 1 kV-ig. A töltési feszültség növekedésével azonban a levegő ionizálódni kezd, ami a kondenzátor jellegzetes sziszegésében nyilvánul meg, amikor 10 kV-nál nagyobb feszültségforráshoz csatlakozik. A sziszegést a koronakisülések okozzák, amelyek végül a kondenzátorlemezek közötti dielektrikum lebomlásához vezetnek. És ha a kondenzátort rövidzárlati módban használja, ami jellemző az impulzusos kondenzátor működésére, akkor a koronakisülések megnyilvánulása maximális lesz. Még a kondenzátor lemezei közötti ideális filmfelület esetén is koronakisülések lépnek fel az alumíniumfólia szélének kerülete mentén a kondenzátor gyors kisülésének pillanatában, amint az az alábbi ábrán látható.

A koronakisülések fénye egy házi készítésű kondenzátorban látható egy elsötétített szobában.

A koronakisülések előfordulása miatt a kereskedelemben kapható nagyfeszültségű kondenzátorokat mindig folyékony dielektrikumba merítik, amelynek egyrészt nagyobb a dielektromos szilárdsága, mint a levegőé, másrészt növeli a kondenzátor kapacitását, mivel bármely folyadék dielektromos állandója a dielektrikum nagyobb, mint a levegőé. Ráadásul a több tíz kilovolt üzemi feszültségű nagyfeszültségű kondenzátorok soha nem készülnek egyetlen tekercs vagy külön csomag formájában. Ha nagyfeszültségű kondenzátort kell gyártani, akkor azt több szakaszból (tekercsből vagy csomagból) állítják össze, amelyeket párhuzamosan kapcsolnak össze a kapacitás növelése érdekében, és sorba kapcsolják az üzemi feszültség növelése érdekében. Ezenkívül az egyes szakaszok üzemi feszültsége nem haladja meg a 10 kV-ot. Az összeszerelt kondenzátor minden része egy robusztus tokban van, és folyékony dielektrikummal töltik fel.
Az olajat folyékony dielektrikumként használják, amely lehet ásványi (ásványolaj), növényi (ricinus) vagy szintetikus (például szilikon). Mindegyik olajnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, amelyek nem különösebben fontosak rögtönzött tervek. Ha szeretné, hogy a házi készítésű kondenzátort olajba merítse, akkor egyáltalán nem szükséges például ricinusolajat felhalmozni, amelyet a gyógyszertárban lehet megvásárolni. Az ehető növényi olajok, például az Oleina, Milora stb., amelyek olcsóbbak lesznek, meglehetősen megfelelőek. Például egy tekercskondenzátort bele lehet tenni egy üvegedénybe és megtölteni olajjal (az alábbi ábra).

Csábító a glicerin (ε ≈ 40) vagy a desztillált víz (ε ≈ 80) használata folyékony dielektrikumként. Ezek a folyadékok egy nagyságrenddel növelik a kondenzátor kapacitását. Sajnos mind a glicerinnek, mind a víznek viszonylag alacsony az ellenállása, ami söntöli a nagy ellenállású kimenettel rendelkező nagyfeszültségű forrást (pl. egy dióda-kondenzátor feszültségszorzót). Egyszerűen fogalmazva, a kondenzátor lezárja a tápegységet, és nem lesz magas feszültség. A glicerint és a vizet azonban sikeresen használják impulzusos nagyfeszültségű kondenzátorokban. A trükk az, hogy a kondenzátort nem állandó feszültségforrásról töltik, hanem impulzusfeszültség-generátorról (GVP).

Az impulzuskondenzátor kialakítása egy koaxiális vezeték, amely két duralumínium csőből áll, amelyek közé glicerint vagy desztillált vizet öntenek.