Condensador de alta capacidad de alto voltaje de bricolaje. Condensador de alto voltaje de baja inductancia. Recolectamos el ionistr con nuestras propias manos.

31.03.2020

Este elemento se considera legítimamente súper universal, ya que puede usarse simultáneamente en la fabricación y reparación de una amplia variedad de dispositivos. E incluso si ya lo compras confeccionado no será difícil, muchos artesanos aficionados están felices de experimentar, probar o incluso hacer con éxito un capacitor con sus propias manos. Todo lo que se necesita para crear un condensador casero se describe en detalle arriba y, en principio, no debería haber ninguna dificultad con ninguno de los elementos necesarios, ya que se pueden encontrar en la granja o, en el peor de los casos, en venta libre. . La única excepción, quizás, puede ser el papel de parafina, que generalmente se fabrica de forma independiente utilizando materiales como parafina, papiro y un encendedor desechable (alternativamente, puede usar cualquier otra fuente segura de llama abierta).

Entonces, para procesar el papel correctamente, debe calentar cuidadosamente la parafina con fuego y caminar su parte blanda sobre toda la superficie del papiro en ambos lados. Una vez finalizado el trabajo y el material fraguado correctamente, el papel de parafina resultante debe doblarse con un acordeón (es decir, avance transversal). La técnica es común, pero implica mantener un cierto paso (cada tres centímetros) y para que la línea de plegado sea lo más precisa posible, es recomendable delinear la primera tira con un lápiz simple incluso antes de rubricar. Puede continuar en la misma línea, dibujando completamente toda la hoja, o puede actuar, centrándose únicamente en el primer segmento (según le convenga). En cuanto a la cantidad de capas requeridas, este indicador está determinado únicamente por la capacidad del producto futuro.

En esta etapa, el acordeón formado debe dejarse de lado por un tiempo para continuar con la preparación de láminas rectangulares, cuyas dimensiones deben corresponder en este caso a los datos de 3 por 4,5 centímetros. Estos espacios en blanco son necesarios para hacer la capa de metal del capacitor, por lo tanto, al final del trabajo anterior, la lámina se inserta en todas las capas del acordeón, asegurándose de que encaje de manera uniforme, luego de lo cual se procede a planchar el espacio en blanco doblado. con una plancha convencional. La parafina y el papel de aluminio deberían hacer su trabajo, proporcionando un fuerte vínculo entre ellos (no se practican otros métodos para soldar un condensador en el hogar), después de lo cual el condensador puede considerarse absolutamente listo. En cuanto a los elementos de lámina que sobresalen del acordeón anterior, no deberían ser motivo de preocupación, ya que desempeñan el papel de contactos de conexión.

Es con la ayuda de estos pequeños fragmentos que el con mis propias manos el capacitor se puede usar completamente conectándolo a un circuito eléctrico. Naturalmente, estamos hablando Se trata de un dispositivo primitivo y para aumentar de alguna manera su rendimiento, es necesario usar una lámina de mayor calidad con una alta densidad, aunque es extremadamente importante no exagerar aquí, ya que existen ciertos límites en el voltaje utilizado para manualidades para adultos de este tipo. Entonces, por ejemplo, es mejor no experimentar, tratando de hacer un capacitor con sus propias manos que pueda aceptar un voltaje demasiado alto (más de 50 voltios), aunque algunos "caseros" logran sortear este lado del problema. mediante el uso de bolsas de laminación en lugar de dieléctricos estándar, así como un laminador para una soldadura segura.

Hay varios otros métodos para hacer un condensador casero, y uno de ellos consiste en trabajar con un voltaje más alto. Se le puede atribuir la famosa técnica "Glass", cuyo nombre proviene de la herramienta improvisada utilizada: un vidrio facetado. Este elemento es necesario para cubrir con papel de aluminio por dentro y por fuera, y esto debe hacerse de tal manera que los fragmentos del material utilizado no se toquen entre sí. El diseño en sí mismo en una forma ya "ensamblada" necesariamente prevé la presencia de suministros, después de lo cual puede considerarse completamente listo para usar para el propósito previsto. Al mismo tiempo, durante su inclusión en el circuito, es necesario observar cuidadosamente todas las medidas de seguridad necesarias para evitar posibles consecuencias negativas.

Alternativamente, puede intentar hacer un diseño más avanzado con sus propias manos, utilizando medios improvisados como placas de vidrio del mismo tamaño, la misma lámina de alta densidad y resinas epoxi diseñadas para conectar de forma segura los materiales enumerados entre sí. La ventaja indudable de un condensador casero de este tipo es que puede realizar un mejor trabajo, como dicen, "sin avería". Sin embargo, como sabéis, un barril de miel no suele prescindir de una mosca en la pomada, y en este caso se relaciona directamente con un importante inconveniente de este invento, que radica en sus más que impresionantes dimensiones, que dificultan el mantenimiento de tal "coloso" en casa no es muy conveniente y racional.

Requisitos para reducir el tamaño de los componentes de radio y aumentarlos especificaciones técnicas dió origen a un número grande dispositivos que son de uso generalizado en la actualidad. Esto afectó completamente a los condensadores. Los llamados ionisters o supercapacitores son elementos de gran capacidad (el rango de este indicador es bastante amplio de 0,01 a 30 faradios) con una tensión de carga de 3 a 30 voltios. Sin embargo, su tamaño es muy pequeño. Y dado que el tema de nuestra conversación es un ionista de bricolaje, primero es necesario tratar el elemento en sí, es decir, lo que es.

Características de diseño del ionistr

De hecho, este es un capacitor ordinario con una gran capacitancia. Pero los ionistores tienen una alta resistencia, porque el elemento se basa en un electrolito. Este es el primero. El segundo es un pequeño voltaje de carga. Lo que pasa es que en este supercondensador, las placas están ubicadas muy cerca unas de otras. Esta es precisamente la razón del voltaje reducido, pero es por esta razón que aumenta la capacitancia del capacitor.

Los ionistas de fábrica están hechos de diferentes materiales. Los revestimientos suelen estar hechos de papel de aluminio, que delimita materia seca acción de separación. Por ejemplo, carbón activado (para placas grandes), óxidos metálicos, sustancias poliméricas que tienen una alta conductividad eléctrica.

Recolectamos el ionistr con nuestras propias manos.

Montar un ionistr con tus propias manos no es lo más fácil, pero aún puedes hacerlo en casa. Hay varios diseños donde hay diferentes materiales. Ofrecemos uno de ellos. Para esto necesitarás:

jarra de café de metal (50 g);
el carbón activado, que se vende en las farmacias, se puede reemplazar con electrodos de carbón triturado;
dos círculos de placa de cobre;
lana de algodón

El primer paso es preparar el electrolito. Para hacer esto, primero debe moler carbón activado en polvo. Luego haga una solución salina, para lo cual necesita agregar 25 g de sal a 100 g de agua y mezcle todo bien. Además, el polvo de carbón activado se agrega gradualmente a la solución. Su cantidad determina la consistencia del electrolito, debe ser tan denso como la masilla.

Después de eso, el electrolito terminado se aplica a círculos de cobre (en un lado). Tenga en cuenta que cuanto más gruesa sea la capa de electrolito, mayor será la capacidad del ionistr. Y una cosa más, el espesor del electrolito aplicado en dos círculos debe ser el mismo. Entonces, los electrodos están listos, ahora necesitan ser delimitados por un material que dejaría pasar electricidad, pero no se perdió el polvo de carbón. Para esto, se usa algodón común, aunque aquí hay muchas opciones. El grosor de la capa de algodón determina el diámetro de la jarra de café de metal, es decir, toda esta estructura de electrodos debe encajar cómodamente en ella. Por lo tanto, en principio, es necesario seleccionar las dimensiones de los electrodos (círculos de cobre).

Solo queda conectar los electrodos a los terminales. Todo, un ionista de bricolaje, e incluso en casa, está listo. Este diseño no tiene una capacidad muy grande, no superior a 0,3 faradios, y el voltaje de carga es de solo un voltio, pero este es un ionistr real.

Conclusión sobre el tema.

Qué más se puede decir además de este elemento. Si lo comparamos, por ejemplo, con una batería de hidruro de níquel-metal, entonces el ionistr puede contener fácilmente un suministro de electricidad de hasta el 10% de la energía de la batería. Además, la caída de voltaje en él ocurre linealmente y no abruptamente. Pero el nivel de carga del elemento depende de su propósito tecnológico.

¡Buena tarde! Hoy me gustaría mostrarte cómo hacer una botella de Leyden, el dispositivo más simple en el que puedes almacenar una carga eléctrica.

La electricidad estática es solo una falta o un exceso de electrones en la superficie de un objeto.

Una forma de generar electricidad estática es el contacto de dos objetos diferentes. Muchos aún recuerdan el experimento con un palo de ebonita de la escuela. Si lo frotas con lana, parte de los electrones correrán hacia el palo y la lana quedará cargada positivamente, y el palo, debido a un exceso de electrones, quedará cargado negativamente y podrá atraer objetos ligeros.

En la vida cotidiana, tal situación ocurre, por ejemplo, al peinarse con un peine. Incluso puedes escuchar el crujido de las descargas electrostáticas. Por cierto, ¿sabías que esos clics tienen un voltaje de varios miles de voltios? Resulta que con la ayuda de un peine ordinario puede obtener un voltaje enorme. Solo que ahora la carga que puede contener un peine es muy, muy pequeña. La carga del peine se puede acumular en otro lugar. Por ejemplo, en el Leiden Bank. La botella de Leyden es esencialmente el condensador más simple (dos conductores separados por un aislante.

Empecemos a fabricar

materiales
clásico tarro de Leyden generalmente hecho de jarra de vidrio, pero tiene paredes demasiado gruesas y la carga acumulada no es muy grande. Por lo tanto utilizaremos tarro de plástico con paredes delgadas. Como conductor, usaremos papel de aluminio o papel de una barra de chocolate.

Paso 1
El frasco debe cubrirse con una capa uniforme de papel de aluminio de aproximadamente dos tercios de altura, incluido el fondo. Evita las grandes arrugas y los desgarros.

Paso 2
Ahora se debe hacer lo mismo desde el interior, a la misma altura que el revestimiento exterior.

Paso 3
En el centro del frasco, adjunte un receptor de papel de aluminio que debe tocar el papel de aluminio dentro del frasco. cima hay que sacarlo del banco.

Si es demasiado perezoso para molestarse en pegar el interior de la lata, simplemente puede verter solución salina exactamente al nivel en el que se pega el papel de aluminio en el exterior (el recipiente debe tocar el agua con un extremo).

Entonces, ahora tenemos dónde acumular una carga de un peine. Para hacer esto, agarre la cubierta exterior con una mano y pase el peine cargado cerca del receptor con la otra mano.

Puede descargar el frasco sobre usted mismo sujetando el revestimiento con la mano y acercando el dedo al receptor. Y también puedes hacer un espacio de chispa tan genial con un trozo de papel de aluminio, que dará una chispa más uniforme y hermosa.

En una nota: una ruptura de 1 mm de aire requiere un voltaje de mil voltios. Por cierto, la humedad del aire afecta críticamente la duración de la chispa (cuanto más seco esté su apartamento, más larga será la chispa).

¿Cómo hacer un condensador?

Un inventor vive en el alma de cada uno de nosotros y, por lo tanto, la radioafición es un pasatiempo bastante popular. Fabricación propia componentes de radio - uno de los componentes más interesantes de este hobby. En este artículo hablaremos sobre cómo hacer un capacitor con sus propias manos en casa.

materiales

Para hacer un condensador, necesitamos:

frustrar,
planchar,
papel de papiro,
parafina,
encendedor.

La lámina no necesita preparación adicional, pero con la ayuda de los últimos tres componentes tenemos que hacer papel encerado.

Fabricación

Entonces, los materiales están preparados, manos a la obra:

Calentamos la parafina y procesamos cuidadosamente el papel de papiro.
Lo doblamos en un "acordeón", cuyo ancho de cada sección es de unos 30 mm. El número de capas de la armónica determina la capacitancia del capacitor, cada capa corresponde a aproximadamente 100 pF.
En cada sección colocamos un trozo de papel de aluminio con un área de 30 por 45 mm.
Doblamos el acordeón y lo planchamos con una plancha tibia.
¡Todo, el condensador está listo! Las piezas de lámina que sobresalen son los contactos de conexión de nuestro condensador, a través de los cuales se puede conectar al circuito.

Obtuvimos el capacitor doméstico más simple, aunque vale la pena señalar que cuanto más gruesa y mejor sea la lámina, más alto voltaje tendrá. Sin embargo, llamamos su atención sobre el hecho de que es mejor no intentar hacer un condensador en casa que pueda soportar más de 50 kV. Los "profesionales aficionados" aconsejan, si desea acercarse a este valor, use bolsas de laminación como dieléctrico, pero necesitará un laminador para calentarlas.

Si está planeando construir un láser, un tubo acelerador, un generador de interferencias electromagnéticas o cualquier otra cosa de ese tipo, tarde o temprano se enfrentará a la necesidad de utilizar un generador de baja inductancia. condensador de alto voltaje, capaz de desarrollar los Gigavatios de potencia que necesitas.
En principio, puede intentar obtener utilizando un condensador comprado e incluso algo cercano a lo que necesita está disponible comercialmente. Estos son condensadores cerámicos del tipo KVI-3, K15-4, varias marcas de Murata y TDK, y por supuesto la bestia Maxwell 37661 (este último, sin embargo, es de tipo aceite)

Sin embargo, el uso de capacitores comprados tiene sus inconvenientes.

Son caros.
Son inaccesibles (Internet, por supuesto, ha conectado a las personas, pero arrastrando partes desde el otro extremo el mundo algo molesto)
Bueno, y lo más importante, por supuesto: todavía no proporcionarán los parámetros de registro que necesita. (Cuando se trata de una descarga en decenas e incluso algunos nanosegundos para alimentar un láser de nitrógeno u obtener un haz de electrones desbocados de un tubo acelerador no evacuado, ni un solo Maxwell puede ayudarlo)

De acuerdo con esta guía, aprenderemos cómo hacer un alto voltaje casero de baja inductancia.
condensador en el ejemplo de una placa destinada a ser utilizada como controlador
láser de colorante de lámpara. Sin embargo, el principio es general y con su
usando podrá construir capacitores en particular (pero no limitado a)
incluso para alimentar láseres de nitrógeno.

I. RECURSOS

II. ASAMBLEA

Al diseñar un dispositivo que requiere una fuente de alimentación de baja inductancia, se debe pensar en el diseño como un todo, y no por separado en los condensadores, por separado (por ejemplo) en un cabezal láser, etc. De lo contrario, las barras portadoras de corriente anularán todas las ventajas de un diseño de capacitor de baja inductancia. Por lo general, los condensadores son orgánicos. parte integral tales dispositivos, y es por eso que la placa controladora de láser de colorante servirá como ejemplo.
Bendito sea ese hágalo usted mismo alrededor del cual yacen láminas de fibra de vidrio y plexiglás. Tengo que usar tablas de cortar de cocina compradas en la tienda.
Tome un trozo de plástico y córtelo al tamaño del futuro circuito.

La idea del esquema es primitiva. Se trata de dos condensadores, de almacenamiento y afilado, conectados a través de un espacio de chispas según un circuito con carga resonante. No trataremos en detalle el funcionamiento del circuito aquí, nuestra tarea aquí es concentrarnos en ensamblar capacitores.

Habiendo decidido las dimensiones de los futuros condensadores, corte piezas de una esquina de aluminio de acuerdo con las dimensiones de los futuros contactores. Procese cuidadosamente las esquinas de acuerdo con todas las reglas de la tecnología de alto voltaje (redondee todas las esquinas y despunte todos los puntos).

Fije los cables de los futuros condensadores en la "placa de circuito impreso" resultante.

Monte aquellas partes del circuito que, si no se ensamblan ahora, pueden interferir más tarde con el ensamblaje de los capacitores. En nuestro caso, estos son autobuses de conexión y una vía de chispas.

tenga en cuenta que la baja inductancia al instalar el pararrayos se sacrifica por la facilidad de ajuste. En este caso, esto está justificado, ya que la inductancia intrínseca de la lámpara (larga y delgada) es notablemente mayor que la inductancia del circuito del pararrayos y, además, la lámpara, de acuerdo con todas las leyes de un cuerpo negro, no brillará. más rápido que sigma * T ^ 4, no importa cómo cadena rapida no había comida. Puede acortar solo el frente, pero no todo el impulso. Por otro lado, al diseñar, por ejemplo, un láser de nitrógeno, ya no montará una vía de chispas con tanta libertad.

El siguiente paso es cortar la lámina y posiblemente los paquetes laminados (a menos que el tamaño del condensador requiera un formato de paquete completo, como es el caso del condensador de almacenamiento en la placa en cuestión).

Aunque la laminación es idealmente hermética y se debe evitar el tapajuntas de los bordes, no se recomienda hacer cordones (dimensión d en la figura) de menos de 5 mm por cada 10 kV de tensión de funcionamiento.
Bordes de 15 mm de tamaño por cada 10 kV de tensión proporcionan un funcionamiento más o menos estable incluso sin estanqueidad.
El tamaño de los pines (tamaño D en la figura) debe elegirse igual al grosor esperado del pie del futuro capacitor con algún margen. Las esquinas de la lámina, por supuesto, deben ser redondeadas.
Comencemos con el condensador de pico. Así es como se ven los espacios en blanco y el revestimiento laminado terminado:

Para el condensador de pico, se tomó un laminado de 200 µm de espesor, ya que aquí se espera un aumento de voltaje de 30 kV debido a la carga "resonante". Lamine la cantidad requerida de cubiertas (en nuestro caso, 20 uds.). Doblarlos en una pila (alfileres alternativamente en diferentes direcciones). En la pila resultante, doble los cables (si es necesario, corte el exceso de lámina), coloque la pila en el nido formado por los contactores angulares en el tablero y presione la cubierta superior.

Los fetichistas arreglarán la cubierta superior con pernos limpios, pero simplemente puede pegarla con cinta adhesiva. El condensador de pico está listo.

El montaje de un condensador de almacenamiento no es fundamentalmente diferente.
Menos trabajo de tijera ya que se utiliza tamaño A4 completo. El laminado aquí tiene un espesor de 100 µm porque el plan es usar un voltaje de carga de 12 kV.
Del mismo modo, recogemos en una pila, doblamos las conclusiones y presionamos la tapa:

Una tabla de cocina con un asa cortada parece, por supuesto, maliciosa, pero no viola la funcionalidad. Espero que tengas menos problemas con los recursos. Y una cosa más: si decides usar piezas de madera como base y cubierta, tendrás que prepararlas seriamente. El primero es secar completamente (preferiblemente a temperatura elevada). Y el segundo - herméticamente lacado. Barniz de uretano o vinilo.
El punto aquí no es la fuerza eléctrica ni las fugas. El hecho es que cuando cambia la humedad, las piezas de madera se doblarán. En primer lugar, esto alterará la calidad del contacto y alargará el tiempo de descarga de los condensadores. En segundo lugar, si, como aquí, se supone que se monta un láser encima de esta placa, también se doblará con todas las consecuencias consiguientes.

Al doblar los cables, no olvide colocar una capa adicional de aislamiento. Y luego, de hecho: las placas están separadas entre sí por dos capas dieléctricas, y los conductores de las placas de polaridad opuesta están separados por una sola.
Veamos qué tenemos. Usemos un multímetro con un medidor de capacitancia incorporado.
Esto es lo que muestra el condensador de almacenamiento.

Y esto es lo que muestra el condensador de pico.

Eso es todo. Los condensadores están listos, el tema de la guía ha terminado.
Sin embargo, probablemente estoy deseando probarlos. Completamos la parte faltante del circuito, instalamos la lámpara, la conectamos a la fuente de alimentación.
Esto es lo que parece.

Aquí hay un oscilograma de la corriente, tomado con un pequeño anillo de alambre conectado directamente al osciloscopio y ubicado cerca del circuito que alimenta la lámpara. Es cierto que en lugar de una lámpara, el circuito se cargó en una derivación.

Y aquí hay un oscilograma del destello de una lámpara, tomado con un fotodiodo FD-255 dirigido a la pared más cercana. La luz dispersa es suficiente. Es aún más correcto decir "más que".

Puede regañar a los condensadores mal apagados durante mucho tiempo y buscar la razón por la cual la descarga dura más de 5 μs ... De hecho, la lámpara de destello arroja un montón de megavatios e incluso la luz dispersada por las paredes conduce al fotodiodo a saturación profunda. Quitemos el fotodiodo. Aquí hay un oscilograma tomado desde 5 metros, cuando el fotodiodo no mira exactamente a la bombilla, sino un poco lejos de ella.

El tiempo de subida es difícil de determinar con precisión debido a la interferencia, pero se puede ver que es del orden de 100 ns y está en buena concordancia con la duración del medio ciclo actual.
La cola restante en el pulso de luz es el resplandor de un plasma que se enfría lentamente. La duración total es inferior a 1 µs.
¿Será esto suficiente para un láser en un karasitel? Este es un tema aparte. Por lo general, tal impulso suele ser más que suficiente, pero todo depende del tinte (que tan puro y bueno sea), de la cubeta, iluminador, resonador, etc. Si logro generar generación con uno de los marcadores fluorescentes disponibles en el mercado, habrá una guía separada sobre un láser de colorante casero.

(PD) Tuve que agregar otros 30 nF al capacitor de almacenamiento principal y realmente fue suficiente. La tubería, cuya foto se puede encontrar allí mismo en la sección "Fotos", funcionó incluso mejor que desde el GIN de dos maxwell.

En general, un tiempo de descarga de 100 ns no es en modo alguno el límite para la tecnología descrita para crear condensadores. Aquí hay una foto de un condensador con el que un láser de nitrógeno de bombeo de aire funciona de manera estable en el modo de superradiancia:

Su tiempo de descarga ya está más allá de las capacidades de mi osciloscopio, sin embargo, el hecho de que el tanque de nitrógeno con este capacitor genera efectivamente ya a 100 mm Hg. permite estimar el tiempo de descarga en 20 ns o menos.

tercero EN LUGAR DE CONCLUSIÓN. SEGURIDAD

Decir que tal capacitor es peligroso es no decir nada. Una descarga eléctrica de un contenedor de este tipo es tan mortal como un KAMAZ volando hacia ti a una velocidad de 160 km/h. Trate este capacitor con el mismo respeto que un arma o explosivos. Cuando trabaje con tales condensadores, utilice todas las medidas de seguridad posibles y, en particular, el encendido y apagado remoto.
Es simplemente imposible predecir todas las situaciones peligrosas y dar recomendaciones sobre cómo no meterse en ellas. Ten cuidado y piensa con la cabeza. ¿Sabes cuándo termina la carrera de un zapador? Cuando deja de tener miedo. Es en el mismo momento en que se vuelve "sobre ti" con explosivos que le vuela la cabeza.
Por otro lado, millones de personas circulan por las carreteras con vehículos KAMAZ y miles de zapadores van a trabajar y se mantienen con vida. Mientras tengas cuidado y pienses con la cabeza, todo estará bien.

Condensador de tanque

Este tipo de condensador obtuvo su nombre por la similitud de la forma de las placas con el paquete de la camiseta.
La inductancia de este condensador es mayor que la del condensador descrito anteriormente o el de caramelo, pero es bastante adecuado para usar en un CO2 o GIN. Con dificultad arranca el tinte y no es apta para nitrógeno.

Los materiales que necesitará son los mismos que en la guía anterior: película de mylar (o bolsas de laminación), papel de aluminio y cinta adhesiva / cinta aislante.

El siguiente diagrama muestra las dimensiones de los principales huecos.

L - longitud dieléctrica
D - ancho dieléctrico
R es el radio exterior del capacitor

Los espacios desde los bordes del dieléctrico son de 15 mm. En el lado donde salen las tiras de contacto de las placas hay una muesca de 50 mm. Estas compensaciones se hacen lo más pequeñas posible para la capacitancia máxima para una L y D dadas del dieléctrico. Tenga en cuenta que estos espacios libres se seleccionan para 10 kV. (Dudo que tenga sentido hacer este tipo de capacitor para voltajes más altos, por lo que no escribiré fórmulas aquí para volver a calcular compensaciones y espacios para otros voltajes)

La distancia entre los conductores de las placas es de 30 mm. Este espacio también se toma como el mínimo posible para 10 kV. Aumentar este espacio hará que los cables sean demasiado estrechos, lo que aumentará la inductancia del condensador.

Fabricación

El condensador del tanque está listo. Puede instalarlo con su láser, GIN u otro dispositivo de alto voltaje.