Prejemanje električnih poškodb zaradi preostalega naboja. Poskusi s kondenzatorji Polnjenje kondenzatorja s pulznim tokom

Nedavno smo obravnavali , zdaj pa se lotimo tega kondenzatorji.

Kondenzator- je naprava za shranjevanje naboja in energije električnega polja. Strukturno je "sendvič" dveh prevodnikov in dielektrika, ki je lahko vakuum, plin, tekočina, organska ali anorganska trdna snov. Prve domače kondenzatorje (steklene kozarce s strelom, prekrite s folijo) so leta 1752 izdelali M. Lomonosov in G. Richman.

Kaj bi lahko bilo zanimivega pri kondenzatorju? Ko sem začel delati na tem članku, sem mislil, da lahko zberem in na kratko predstavim vse o tem primitivnem delu. Toda ko sem spoznal kondenzator, sem presenečen spoznal, da ne morem povedati niti stotinke vseh skrivnosti in čudes, ki se skrivajo v njem ...

Kondenzator je star že več kot 250 let, a niti ne pomisli, da bi zastarel. Poleg tega 1 kg »navadnih kondenzatorjev« shrani manj energije kot kilogram baterij ali gorivnih celic, a jo je sposoben sprostiti. hitreje kot oni, hkrati pa razvije več moči. - Ko se kondenzator hitro izprazni, lahko dobimo impulz visoke moči, na primer v fotobliskah, optično črpanih impulznih laserjih in trkalnikih. Kondenzatorji so v skoraj vseh napravah, tako da, če nimate novih kondenzatorjev, jih lahko odstranite od tam za poskuse.

Naboj kondenzatorja je absolutna vrednost naboja ene od njegovih plošč. Meri se v kulonih in je sorazmeren s številom dodatnih (-) ali manjkajočih (+) elektronov. Za zbiranje naboja 1 kulona boste potrebovali 6241509647120420000 elektronov. Približno enako število jih je v vodikovem mehurčku, velikem kot glava vžigalice.

Ker je sposobnost kopičenja nabojev na elektrodi omejena z medsebojnim odbijanjem, njihov prenos na elektrodo ne more biti neskončen. Kot vsaka naprava za shranjevanje ima tudi kondenzator zelo specifično kapaciteto. Tako se imenuje - električna kapacitivnost. Meri se v faradih in za ploščati kondenzator s ploščami S(vsak), ki se nahaja na daljavo d, zmogljivost jeSε 0 ε / d (priS >> d), Kje ε - relativna dielektrična konstanta inε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kapacitivnost kondenzatorja je prav tako enaka q/U, Kje q- naboj pozitivne plošče, U- napetost med ploščami. Kapacitivnost je odvisna od geometrije kondenzatorja in dielektrične konstante dielektrika in ni odvisna od naboja plošč.

V naelektrenem prevodniku se naboji poskušajo čim bolj razpršiti drug od drugega in zato niso v debelini kondenzatorja, temveč v površinski plasti kovine, kot film bencina na površini vode. Če dva prevodnika tvorita kondenzator, se ti presežni naboji zbirajo drug nasproti drugega. Zato je skoraj celotno električno polje kondenzatorja koncentrirano med njegovimi ploščami.

Na vsaki plošči so naboji razporejeni tako, da so stran od sosedov. In nahajajo se precej prostorno: v zračnem kondenzatorju z razdaljo med ploščama 1 mm, napolnjenem do 120 V, je povprečna razdalja med elektroni več kot 400 nanometrov, kar je tisočkrat večja od razdalje med atomi ( 0,1-0,3 nm) in To pomeni, da je za milijone površinskih atomov samo en dodatni (ali manjkajoči) elektron.

če zmanjšajte razdaljo med ploščama, se bodo privlačne sile povečale in pri enaki napetosti se bodo lahko naboji na ploščah tesneje »skladali«. Zmogljivost se bo povečala kondenzator. To je storil nič hudega sluteči profesor na Univerzi v Leidnu van Musschenbroeck. Steklenico z debelimi stenami prvega kondenzatorja na svetu (ki ga je ustvaril nemški duhovnik von Kleist leta 1745) je zamenjal s tankim steklenim kozarcem. Polnil ga je in se ga dotikal, in ko se je čez dva dni zbudil, je dejal, da ne bi pristal na ponovitev poskusa, tudi če bi zanj obljubili francosko kraljestvo.

Če postavite dielektrik med plošče, ga bodo polarizirali, to pomeni, da bodo pritegnili nasprotne naboje, iz katerih je sestavljen. To bo imelo enak učinek, kot če bi krožnike približali. Dielektrik z visoko relativno dielektrično konstanto lahko štejemo za dober prenašalec električnega polja. Toda noben transporter ni popoln, tako da ne glede na to, kakšen čudovit dielektrik dodamo obstoječemu, se bo kapacitivnost kondenzatorja le zmanjšala. Kapacitivnost lahko povečate le, če dodate dielektrik (ali še bolje, prevodnik) namestože obstaja, vendar ima manjši ε.

V dielektrikih skoraj ni prostih nabojev. Vsi so fiksirani bodisi v kristalni mreži bodisi v molekulah - polarnih (ki predstavljajo dipole) ali ne. Če zunanjega polja ni, je dielektrik nepolariziran, dipoli in prosti naboji so kaotično razpršeni in dielektrik nima lastnega polja. v električnem polju je polariziran: dipoli so usmerjeni vzdolž polja. Ker je molekularnih dipolov veliko, se prednosti in slabosti sosednjih dipolov znotraj dielektrika med seboj kompenzirajo, ko so usmerjeni. Samo površinski naboji ostanejo nekompenzirani - na eni površini - eno, na drugi - drugo. Prosti naboji v zunanjem polju tudi odnašajo in se ločujejo.

V tem primeru se pojavijo različni polarizacijski procesi pri različnih hitrostih. Ena stvar je premik elektronskih lupin, ki se pojavi skoraj v trenutku, druga stvar je rotacija molekul, zlasti velikih, in tretja je migracija prostih nabojev. Zadnja dva procesa sta očitno odvisna od temperature, v tekočinah pa potekata veliko hitreje kot v trdnih snoveh. Če se dielektrik segreje, se rotacija dipola in migracija naboja pospešita. Če je polje izklopljeno, tudi depolarizacija dielektrika ne nastopi takoj. Nekaj časa ostane polariziran, dokler toplotno gibanje ne razprši molekul v prvotno kaotično stanje. Zato so za kondenzatorje, kjer se polarnost preklopi pri visokih frekvencah, primerni samo nepolarni dielektriki: fluoroplastika, polipropilen.

Če naelektreni kondenzator razstaviš in ga nato ponovno sestaviš (s plastično pinceto), energija ne bo šla nikamor, LED dioda pa bo lahko utripala. Utripal bo celo, če ga priključite na kondenzator v razstavljenem stanju. To je razumljivo - med razstavljanjem naboj ni izginil s plošč, napetost pa se je celo povečala, saj se je zmogljivost zmanjšala in zdaj plošče dobesedno pokajo od nabojev. Čakajte, kako se je povečala ta napetost, saj se bo potem povečala tudi energija? Tako je, sistemu smo posredovali mehansko energijo in tako premagali Coulombovo privlačnost plošč. Pravzaprav je to trik elektrifikacije s trenjem - ujeti elektrone na razdalji reda velikosti atomov in jih povleči na makroskopsko razdaljo, s čimer se poveča napetost za nekaj voltov (in to je napetost v kemičnih vezeh) na desetine in stotisoče voltov. Zdaj je jasno, zakaj sintetična jakna ne povzroči električnega udara, ko jo nosite, ampak šele, ko jo slečete? Čakaj, zakaj ne milijarde? Decimeter je milijardokrat večji od angstroma, na katerega smo grabili elektrone? Da, ker je delo premikanja naboja v električnem polju enako integralu Eq po d in ta isti E kvadratno slabi z razdaljo. In če bi bilo na celotnem decimetru med plaščem in nosom enako polje kot znotraj molekul, bi milijarda voltov kliknila na nos.

Preverimo ta pojav - povečanje napetosti pri raztezanju kondenzatorja - eksperimentalno. Napisal sem preprost program vVizualno Osnovno za prejemanje podatkov iz našega krmilnika PMK018in jih prikazati na zaslonu. Na splošno vzamemo dve plošči iz tekstolita 200x150 mm, prekriti na eni strani s folijo, in spajkamo žice, ki gredo do merilnega modula. Nato na enega od njih položimo dielektrik - list papirja - in ga pokrijemo z drugo ploščo. Plošče se ne prilegajo tesno, zato jih bomo pritisnili na vrh s telesom peresa (če pritisnete z roko, lahko ustvarite motnje).

Merilno vezje je preprosto: potenciometerR1 nastavi napetost (v našem primeru je to 3 volte), ki se uporablja za kondenzator, in gumbS1 služi za napajanje kondenzatorja ali ne za napajanje.

Torej, pritisnite in spustite gumb - videli bomo graf, prikazan na levi. Kondenzator se hitro izprazni skozi vhod osciloskopa. Zdaj poskusimo razbremeniti tlak na ploščah med praznjenjem - na grafu (desno) bomo videli napetostni vrh. To je točno želeni učinek. Hkrati se razdalja med ploščama kondenzatorja poveča, kapacitivnost se zmanjša, zato se začne kondenzator še hitreje prazniti.

Tukaj sem resno pomislil ... Zdi se, da smo na robu velikega izuma ... Konec koncev, če se med premikanjem plošč napetost na njih poveča, vendar naboj ostane enak, potem lahko vzamete dve kondenzatorji, na enem plošče na njih potisnete narazen, na mestu največje ekspanzije pa prenesete naboj na stacionarni kondenzator. Nato vrnite plošče na svoje mesto in ponovite isto stvar v obratni smeri, tako da odmaknete drugi kondenzator. Teoretično se bo napetost na obeh kondenzatorjih z vsakim ciklom povečala za določeno število krat. Odlična ideja za električni generator! Možno bo ustvariti nove dizajne za vetrnice, turbine in vse to! Torej, super ... zaradi priročnosti lahko vse to postavite na dva diska, ki se vrtita v nasprotni smeri .... o, kaj je to... uf, to je šolski električni stroj! :(

Kot generator se ni uveljavil, saj je s takšnimi napetostmi neprijetno. Toda na nanometru se lahko vse spremeni. Magnetni pojavi v nanostrukturah so mnogokrat šibkejši od električnih, električna polja pa so tam, kot smo že videli, ogromna, zato lahko postane molekularni elektroforični stroj zelo popularen.

Kondenzator kot hranilnik energije

Zelo enostavno se je prepričati, da je energija shranjena v najmanjšem kondenzatorju. Za to potrebujemo prozorno rdečo LED in vir stalnega toka (9-voltna baterija bo zadostovala, če pa dovoljuje nazivna napetost kondenzatorja, je bolje vzeti večjo). Poskus je sestavljen iz polnjenja kondenzatorja, nato pa nanj priključite LED (ne pozabite na polarnost) in opazujte, kako utripa. IN Temnica blisk je viden tudi iz kondenzatorjev desetin pikofaradov. Nekaj sto milijonov elektronov oddaja sto milijonov fotonov. Vendar to ni meja, saj lahko človeško oko opazi veliko šibkejšo svetlobo. Enostavno nisem našel manj kapacitivnih kondenzatorjev. Če gre štetje na tisoče mikrofaradov, prihranite LED in namesto tega kratko povežite kondenzator s kovinskim predmetom, da vidite iskro - očiten dokaz prisotnosti energije v kondenzatorju.

Energija nabitega kondenzatorja se na več načinov obnaša kot potencialna mehanska energija - energija stisnjene vzmeti, uteži, dvignjene na višino, ali rezervoarja za vodo (energija induktorja pa je, nasprotno, podobna kinetični energiji ). Sposobnost kondenzatorja za shranjevanje energije se že dolgo uporablja za zagotavljanje neprekinjenega delovanja naprav med kratkotrajnimi padci napajalne napetosti - od ur do tramvaja.

Kondenzator se uporablja tudi za shranjevanje "skoraj večne" energije, ki nastane zaradi tresenja, vibracij, zvoka, zaznavanja radijskih valov ali sevanja električnega omrežja. Postopoma akumulirana energija iz tako šibkih virov sčasoma omogoča delovanje brezžičnih senzorjev in drugih elektronskih naprav nekaj časa. Na tem principu temelji večna “prstna” baterija za naprave s skromno porabo energije (kot so TV daljinski upravljalniki). Njegovo telo vsebuje kondenzator s kapaciteto 500 milifaradov in generator, ki ga napaja z nihanji na frekvenci 4-8 hercev s prosto močjo od 10 do 180 milivatov. Razvijajo se generatorji na osnovi piezoelektričnih nanožic, ki so sposobni usmeriti energijo tako šibkih tresljajev, kot so srčni utripi, udarci podplatov čevljev ob tla in tresljaji tehnične opreme v kondenzator.

Drugi vir proste energije je zaviranje. Običajno se pri zaviranju vozila energija spremeni v toploto, vendar jo je mogoče shraniti in nato uporabiti med pospeševanjem. Ta problem je še posebej pereč za javni prevoz, ki se na vsakem postanku upočasnjuje in pospešuje, kar vodi do velike porabe goriva in onesnaževanja zraka z izpušnimi plini. V regiji Saratov leta 2010 je podjetje Elton ustvarilo Ecobus - eksperimentalni minibus z nenavadnimi elektromotorji na motornih kolesih in superkondenzatorji - napravami za shranjevanje zavorne energije, ki zmanjšajo porabo energije za 40%. Uporablja materiale, razvite v projektu Energia-Buran, zlasti karbonsko folijo. Na splošno je Rusija zaradi znanstvene šole, ustvarjene v ZSSR, ena vodilnih v svetu pri razvoju in proizvodnji elektrokemičnih kondenzatorjev. Na primer, izdelki Elton se od leta 1998 izvažajo v tujino, pred kratkim pa se je proizvodnja teh izdelkov začela v ZDA po licenci ruskega podjetja.

Zmogljivost enega sodobnega kondenzatorja (2 farada, fotografija na levi) je tisočkrat večja od zmogljivosti celotnega sveta. Sposobni so shranjevati električni naboj pri 40 Obesek!

Praviloma se uporabljajo v avtomobilskih avdio sistemih za zmanjšanje konične obremenitve električne napeljave avtomobila (v trenutkih močnih basov) in zaradi velike kapacitivnosti kondenzatorja zadušijo vse visokofrekvenčne motnje v - ploščadno omrežje.

Toda ta sovjetska "dedkova skrinja" za elektrone (slika na desni) ni tako prostorna, vendar lahko prenese napetost 40.000 voltov (upoštevajte porcelanaste skodelice, ki ščitijo vse te volte pred razpadom na ohišju kondenzatorja). To je zelo priročno za "elektromagnetno bombo", v kateri se kondenzator izprazni na bakreno cev, ki je v istem trenutku stisnjena od zunaj zaradi eksplozije. Izkazalo se je zelo močno elektromagnetni impulz, onesposobitev radijske opreme. Mimogrede, med jedrsko eksplozijo se za razliko od običajne sprosti tudi elektromagnetni impulz, kar še enkrat poudarja podobnost uranovega jedra s kondenzatorjem. Mimogrede, tak kondenzator je mogoče neposredno napolniti s statično elektriko iz glavnika, seveda pa bo trajalo veliko časa, da se napolni do polne napetosti. Toda žalostno izkušnjo van Musschenbroecka bo mogoče ponoviti v zelo zaostreni različici.

Če si s pisalom (glavnikom, balonom, sintetičnim spodnjim perilom itd.) preprosto podrgnete lase, LED lučka ne bo zasvetila. To je zato, ker so presežni (vzeti iz las) elektroni ujeti, vsak na svoji točki na površini plastike. Torej, tudi če z izhodom LED diode zadenemo kakšen elektron, drugi ne bodo mogli pohiteti za njim in ustvariti toka, ki je potreben, da LED dioda opazno sveti s prostim očesom. Druga stvar je, če naboje prenesete s peresa na kondenzator. Če želite to narediti, primite kondenzator za en priključek in drgnite s svinčnikom po vrsti, najprej po laseh, nato pa po prostem priključku kondenzatorja. Zakaj drgniti? Za čim večjo žetev elektronov s celotne površine peresa! Ta cikel večkrat ponovimo in priključimo LED na kondenzator. Utripala bo in le, če se upošteva polarnost. Tako je kondenzator postal most med svetoma "statične" in "navadne" elektrike :)

Za ta poskus sem vzel visokonapetostni kondenzator, saj sem se bal razpada nizkonapetostnega, vendar se je izkazalo, da je bila to nepotrebna previdnost. Ko je napajanje omejeno, je lahko napetost na kondenzatorju veliko manjša od napajalne napetosti. Kondenzator lahko pretvori visoko napetost v nizko napetost. Na primer, statična visokonapetostna elektrika - v navadno elektriko. Pravzaprav obstaja razlika: polnjenje kondenzatorja z enim mikrokulonom iz vira z napetostjo 1 V ali 1000 V? Če je ta kondenzator tako zmogljiv, da naboj 1 µC na njem ne poveča napetosti nad napetostjo enovoltnega vira energije (tj. njegova kapacitivnost je večja od 1 µF), potem ni razlike. Samo, če obeskov ne omejite na silo, jih bo več želelo priteči iz visokovoljnega vira. In toplotna moč, ki se sprosti na sponkah kondenzatorja, bo večja (in količina toplote je enaka, le hitreje se bo sprostila, zato je moč večja).

Na splošno je očitno, da je za ta poskus primeren kateri koli kondenzator z zmogljivostjo največ 100 nf. Lahko naredite več, vendar ga boste morali polniti dolgo časa, da dobite dovolj napetosti za LED. Če pa so uhajajoči tokovi v kondenzatorju majhni, bo LED gorela dlje. Morda razmišljate o izdelavi polnilne naprave, ki temelji na tem principu. mobitel od drgnjenja po laseh med pogovorom :)

Odlično visokonapetostni kondenzator je izvijač. V tem primeru njegov ročaj služi kot dielektrik, kovinska palica in človeška roka pa služita kot plošči. Vemo, da nalivno pero, ki ga drgnemo po laseh, privlači ostanke papirja. Če z izvijačem drgneš po laseh, ne bo nič - kovina nima sposobnosti odvzemati elektronov proteinom - papirčkov ni pritegnila in jih ni. Če pa ga, tako kot v prejšnjem poskusu, drgneš z napolnjenim nalivnim peresom, se izvijač zaradi majhne kapacitete hitro napolni do visoke napetosti in začnejo ga privlačiti koščki papirja.

LED sveti tudi iz izvijača. Na fotografiji je nemogoče ujeti kratek trenutek njegovega bliska. Toda - spomnimo se lastnosti eksponente - ugasnitev bliskavice traja dolgo (po standardih zaklopa fotoaparata). In tako smo bili priča edinstvenemu jezikovno-optično-matematičnemu fenomenu: razstavljavec je izpostavil matriko fotoaparata!

Vendar, zakaj takšne težave - obstaja video snemanje. Kaže, da LED utripa precej močno:

Ko so kondenzatorji napolnjeni visokonapetostni, učinek roba začne igrati svojo vlogo, sestavljen iz naslednjega. Če dielektrik postavimo v zrak med plošče in nanje dodamo postopoma naraščajočo napetost, se pri določeni vrednosti napetosti na robu plošče pojavi tiha razelektritev, ki jo zaznamo z značilnim šumom in sijem v temi. Velikost kritične napetosti je odvisna od debeline plošče, ostrine roba, vrste in debeline dielektrika itd. Čim debelejši je dielektrik, tem višji je cr. Na primer, višja kot je dielektrična konstanta dielektrika, nižja je. Da bi zmanjšali robni učinek, so robovi plošče vdelani v dielektrik z visoko električno trdnostjo, dielektrično tesnilo je na robovih odebeljeno, robovi plošč so zaobljeni, na površini pa se ustvari cona s postopoma padajočo napetostjo. rob plošč tako, da so robovi plošč izdelani iz materiala z visoko odpornostjo, napetost na en kondenzator zmanjšamo tako, da ga razdelimo na več zaporedno vezanih.

Zato so začetniki elektrostatike radi imeli kroglice na koncu elektrod. Izkazalo se je, da to ni konstrukcijska značilnost, ampak način za zmanjšanje pretoka naboja v zrak. Ni kam drugam. Če se ukrivljenost nekega območja na površini krogle še zmanjša, se bo ukrivljenost sosednjih področij neizogibno povečala. In tukaj očitno v naših elektrostatičnih zadevah ni pomembna povprečna, ampak največja ukrivljenost površine, ki je za žogo seveda minimalna.

Kaj se zgodi, pozitivna kapacitivnost je očitno veliko večja od negativne? ne! Ker elektroni pravzaprav niso bili tam za naše razvajanje, ampak za povezovanje atomov in brez opaznega deleža le-teh, bi Coulombov odboj pozitivnih ionov kristalne mreže v hipu raztreščil najbolj oklepljen kondenzator v prah :)

Dejansko je brez sekundarne plošče kapacitivnost "samotnih polovic" kondenzatorja zelo majhna: električna kapacitivnost izoliranega kosa žice s premerom 2 mm in dolžino 1 m je približno 10 pF in celotna obla je 700 μF.

V močnostni elektrotehniki je prvi na svetu uporabil kondenzator Pavel Nikolajevič Jabločkov leta 1877. Poenostavil je in hkrati izboljšal kondenzatorje Lomonosova, zamenjal strel in folijo s tekočino ter povezal banke vzporedno. Odgovoren je ne le za izum inovativnih obločne svetilke, ki je osvojil Evropo, pa tudi številne patente, povezane s kondenzatorji. Poskusimo sestaviti Yablochkov kondenzator z uporabo slane vode kot prevodne tekočine in steklenega kozarca zelenjave kot kozarca. Končna zmogljivost je bila 0,442 nf. Če kozarec zamenjamo s plastično vrečko, ki ima večjo površino in večkrat manjšo debelino, se bo kapaciteta povečala na 85,7 nf. (Najprej napolnite vrečko z vodo in preverite uhajajoče tokove!) Kondenzator deluje - omogoča celo utripanje LED! Svoje naloge uspešno opravlja tudi v elektronska vezja

Kovinske plošče naj se čim tesneje prilegajo dielektriku, pri čemer se je treba izogibati vnašanju lepila med ploščo in dielektrik, ki bo povzročilo dodatne izgube na izmenični tok. Zato se zdaj kot prevleka uporablja predvsem kovina, kemično ali mehansko nanesena na dielektrik (steklo) ali tesno stisnjena nanj (sljuda).

Namesto sljude lahko uporabiš kup različnih dielektrikov, kar ti je všeč. Meritve (za dielektrike enake debeline) so pokazale, da je zrakε najmanjši, pri fluoroplastiki je večji, pri silikonu je še večji, pri sljudi pa še večji, pri svinčevem cirkonat titanatu pa preprosto ogromen. Točno tako bi moralo biti po znanstvenem mnenju – navsezadnje so v fluoroplastiki elektroni, lahko bi rekli, tesno priklenjeni na fluoroogljikove verige in lahko le malo odstopajo – elektron nima kam skočiti iz atoma v atom.

65 nanometrov je naslednji cilj zelenograjske tovarne Angstrem-T, ki bo stala 300-350 milijonov evrov. Podjetje je Vnesheconombank (VEB) že oddalo vlogo za prednostno posojilo za posodobitev proizvodnih tehnologij, so ta teden poročale Vedomosti s sklicevanjem na predsednika upravnega odbora tovarne Leonida Reimana. Zdaj se Angstrem-T pripravlja na zagon proizvodne linije za mikrovezja s topologijo 90 nm. Plačila prejšnjega posojila VEB, za katero je bilo kupljeno, se bodo začela sredi leta 2017.

Peking zlomi Wall Street

Ključni ameriški indeksi so prve dni novega leta zaznamovali z rekordnim padcem, milijarder George Soros je že opozoril, da se svet sooča s ponovitvijo krize iz leta 2008.

Prvi ruski potrošniški procesor Baikal-T1 s ceno 60 dolarjev se uvaja v množično proizvodnjo

Podjetje Baikal Electronics obljublja, da bo v začetku leta 2016 v industrijsko proizvodnjo lansiralo ruski procesor Baikal-T1, ki bo stal približno 60 dolarjev. Povpraševanje po napravah bo, če bo vlada to povpraševanje ustvarila, pravijo udeleženci na trgu.

MTS in Ericsson bosta skupaj razvijala in izvajala 5G v Rusiji

Mobile TeleSystems PJSC in Ericsson sta sklenila pogodbe o sodelovanju pri razvoju in implementaciji tehnologije 5G v Rusiji. V pilotnih projektih, tudi med svetovnim prvenstvom 2018, namerava MTS preizkusiti razvoj švedskega prodajalca. V začetku prihodnjega leta bo operater začel dialog z Ministrstvom za telekomunikacije in množične komunikacije o oblikovanju tehnične zahteve do pete generacije mobilnih komunikacij.

Sergey Chemezov: Rostec je že ena izmed desetih največjih inženirskih korporacij na svetu

Vodja Rosteca Sergej Čemezov je v intervjuju za RBC odgovoril na pereča vprašanja: o sistemu Platon, težavah in obetih AVTOVAZ-a, interesih državne korporacije v farmacevtskem poslu, govoril o mednarodnem sodelovanju v kontekstu sankcij. pritisk, nadomeščanje uvoza, reorganizacija, strategija razvoja in nove priložnosti v težkih časih.

Rostec se »ograjuje« in posega po lovorikah Samsunga in General Electrica

Nadzorni svet Rosteca je potrdil "Razvojno strategijo do leta 2025". Glavni cilji so povečati delež visokotehnoloških civilnih izdelkov in dohiteti General Electric in Samsung pri ključnih finančnih kazalnikih.

Polnilni tok pri 100J in ~1 sek. pri zagonu hladnih kondenzatorjev (prvi vklop) do 10 amperov na vrhuncu, med delovanjem do 6A, v trenutku vklopa pa je popolnoma grozno - 100A. Če uspešno dosežete vrh napetosti 310V / 3 Ohm = 103A.

Torej, tudi na podlagi 6A dobimo impulzna obremenitev v omrežju ekvivalentno 1-1,5kW - 6A * 220V = 1320W !!

In to je 100 J, in če bi bilo več bliskov, če bi bil mitraljez, bi bil užaljen zaradi takega impulza in po prvem dobrem blisku ne bi dal več toka.
Če vzamemo vezje z napajalnikom brez dvojnika, je začetni tokovni val še večji in obstaja jasna asimetrija - uporabljen je samo en pol-cikel.

Na drugi strani - 100J pri polnjenju za 1 sekundo. kar ustreza 100 vatom, no, 130 z vsemi vrstami izgub - sploh ni strašna moč.Kaj pa, če napolniš kondenzator preko nečesa podobnega korektorju faktorja moči - ojačevalnemu pretvorniku napetosti brez kondenzatorja na vhodu?

Oblika toka bo približno takšna:

Izkazalo se je profil omrežna napetost, napolnjen z visokofrekvenčnimi tokovnimi impulzi.Če krmilno vezje deluje v načinu omejevanja izhodnega toka in prekine polnjenje, ko doseže določeno napetost, potem dobimo hitro polnjenje- na primer pri 350W - 300J/sek. in nemoten nadzor moči.
In stroj je zadovoljen, polnilna vezja so razmeroma nizkotočna in ni velikih vročih uporov in se lahko napaja s konstantno napetostjo, energetski nadzor pa je zadovoljen - faktor moči je kot pri samovarju ...

Obstaja samo en AMPAK!Delal sem bliskavico SKORAJ po zgornjem diagramu Waldemarja Szymanskega.Tukaj je diagram, ki sem ga uporabil.

če se ne spuščate v podrobnosti, je bil samo dušilni upor nastavljen na 5,1 ohmov, kondenzatorji v dvojniku pa so 22mF, tako da tam varovalka 1A živi srečno do konca svojih dni, če vezje deluje pravilno. In če ne, potem je ta ista varovalka tam za izklop v sili.Torej je bilo v izračunih nekaj narobe ali pa teorija in praksa ne sovpadata.

Če vzamete mikrovezje in dizajn iz podatkovnega lista, ne bo delovalo - prilagoditi ga morate in začnejo se čudna vprašanja -na primer, kako se bo vezje obnašalo v resnici velik kondenzator? - segreval se bo dokler ga ne napolni na 310V, šele potem bo začel delovati...

V izračunih je vse v redu - prvič, predpostavil sem polnilni kondenzator 100uF in upor 3 Ohm, drugič varovalka naprava je precej inercialna in brez težav prenese kratek impulz nekajkrat večji od nazivne vrednosti, stroj, ki sem ga omenil pa se odzove tudi na impulzno preobremenitev 5-15 krat večjo od nazivne vrednosti (odvisno od razreda).
V realnih pogojih bo ob takšnem impulzu v omrežju lučka le rahlo utripala. Na primer, jasno vidim, kako se v kuhinji vklopi kilovatni električni kotliček.Tukaj bi raje dobili elegantno rešitev brez preobremenitev in ogrevanja.

Vse je enako kot pri kondenzatorju, PO DELIH.Samo DELEŽ se nabere na naboj, MAGNETNO POLJE JE V TULJAVI.

V nujnih primerih ni omejitve toka ...
Edina pomanjkljivost rešitve, za razliko od kapacitivnosti, je, da sama induktivnost ne more omejiti toka po zbiranju elektromagnetne energije in lahko tok teče zaman.
In kondenzator ne bo vzel več, kot se bo prilegal.In na koncu se bo tok ustavil.In tudi tuljavo je treba izklopiti... To je nevarno in nezanesljivo...

Če brez multiplikatorja, potem se strinjam - tudi če se stikalo pokvari, bo kondenzator preživel, vendar se bo pri razumnih tokovih predolgo polnil, z množiteljem pa - če ga ne izklopite pravočasno, bo treščilo.Stikalni napajalniki so precej dobro zasnovani, vendar bo pri polnjenju kondenzatorja enota delovala v kratkem stiku - to morate nekako upoštevati.

Do zdaj sem torej ugotovil, da je povratno vezje najprimernejše

Ima izhodna napetost ni odvisen od vhoda in je tudi malo odvisen od razmerja obratov in lahko enostavno napolnite kondenzator na katero koli napetost. Izkazalo se je, da po usmerniku ni treba namestiti kondenzatorja in da bo glavni kondenzator napolnjen ne le z vrhovi sinusnega vala, ampak skoraj celotno obdobje.
Dobimo popolno galvansko ločitev od omrežja, dober faktor moči (če je brez vhodnega kondenzatorja). Močnostni tranzistor je potreben za dokaj majhen tok - 100 J/s, približno 3A (IRF830-IRF840).Teoretično lahko poskrbite, da deluje na 12V brez sprememb.

Od minusov je vezje očitno težje izračunati (in tega ne morete narediti na oko) in nastaviti kot tiristorske. Potrebujete dokaj visokonapetostni tranzistor - po knjigah - dvakratno amplitudo omrežne napetosti + rezerva - približno 800-900V ali več kompleksno vezje z 2 tranzistorjema na 400V, a je vseeno cenejši od močnega IGBT in primerljiv s tiristorjem.
Transformator MORATE naviti
Če se ne odločite za izolacijo od omrežja, je pretvornik dolarjev čudovit,
vendar je stopničasto in vprašanje mi je še vedno nejasno - kaj je bolj priročno: 300V in večja zmogljivost ali na primer 400V-500V s serijsko vezavo kondenzatorjev?

Enota napolni 1300 uF do 310V v 2,5-4 sekundah, odvisno od stanja baterij! Bliskovni kondenzatorji so zaščiteni pred prenapetostjo, pragom impulzna zaščita močnostni tranzistor za tok in še kaj...

Tako je nastal delovni komplet. Da, ohranjena je možnost polnjenja iz omrežja 220 V. Toda pri napajanju iz enote je energija bliska skoraj enkrat in pol večja ...

Zamisel o povratnem omrežju je dobra, če ne za:

1) IRF840, napetost bo nizka. Potrebujem 1200v

2) Dioda, če je napetost na kondenzatorjih 600--1200V diodamorda ne bo dovolj.

3) ultra hitri pri takih napetostih bodo imeli padec 2-3 voltov. Učinkovitost 80-85 ne more biti višja.

4) Da se ne bi mučili, lahko grobo ocenite vse ideologije http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html#Aww

5) Glede polnjenja kondenzatorja iz omrežja do 300 V, to je vile na vodi, recimo, da je vrh sinusnega vala odrezan za 25-30 voltov. In kitajski tester bo pokazal 220 V v omrežju, vendar lahko kozarec napolnite do 300 voltov.

6) Energija se izračuna kot napetost na kvadrat kapacitivnosti; vedno je bolj donosno povečati napetost.

7) Zanesljivo pulzni blok bolj zapleten in dražji od tiristorskega polnilnika. Smiselno ga je uporabiti le v nekaj primerih:

Polnjenje iz baterij
--- visoka hitrost polnjenje z majhnimi dimenzijami (kar pomeni hitrost 600-1000 J/s)
--- Galvanska izolacija od omrežja (običajno rešujejo pristojni projekti)

Prijetno boste presenečeni! Dušilka je pri enaki velikosti enkrat in pol močnejša in ni podvajanja napetosti na diodi! Ampak brez galvanske izolacije boš že nekako preživel! Živeli smo brez nje ...Delaš v območju 240-410V (po omrežnem usmerniku in glajenju. Za izhodno napetost 410V sploh ne potrebuješ ojačevalnega navitja.

v Poševnem mostu so pozabili na eno diodo in izhodno dušilko, brez dušilke bi bilo zelo težko za tipke.

Kar se tiče enostavnosti, je flyback seveda boljši, je minimalno delov, ne boji se kratkih stikov itd.

O čem govorimo? to in obstaja povratno vezje z dvema ključema.

Toda potem se izgubi glavna prednost flybacka (preprostost); namestiti morate gonilnik na zgornji strani ali gonilnik transformatorja.

Torej:Za polnjenje bliskovnega kondenzatorja je primerno samo povratno vezje, ker je vir toka (vsi pogoni naprej so viri napetosti - vir napetosti pa že imamo - omrežje 220 voltov).

Poglejmo nekaj teorije. Ne dajem diagrama, vsi ga zelo dobro poznajo.

Največja napetost na tranzistorju je določena z vsoto popravljene napajalne napetosti in povratna napetost na primarno navitje. Z napajanjem je vse jasno, je 310 voltov (plus, minus). Reverzna napetost na primarnem navitju je odvisna _samo_ od delovnega cikla impulza ali delovnega cikla! Naj razložim - v ustaljenem stanju delovanja se mora energija, shranjena v gibanju naprej, popolnoma prenesti na obremenitev v obratni smeri (če ni vsa prenesena, se začne kopičiti v jedru, dosežemo tokovno mejo primarnega navitja (in po možnosti nasičenost) in Krmilnik PWM zmanjša trajanje impulza). Spomnimo se formule:

U = L(dI/dt)

tiste. če je T vzvratnega giba dvakrat večji od T giba naprej, bo U vzvratnega giba dvakrat manjši. Otukaj pri D = 33% dobimo povratno napetost 155 voltov. Vse. To je naša izračunana vrednost, nanjo se zanašamo. TTako bo, če ne štejemo prenapetosti zaradi induktivnosti uhajanja, na stikalu samo 310 + 155 = 465 voltov! Pri _kateri koli_ izhodni napetosti (izhodna napetost se izračuna kot N2*155/N1, kjer sta N1 in N2 število ovojev v primarnem oziroma sekundarnem navitju). N1 je izbran na podlagi T giba naprej in energije, ki mora biti prenesena v enem impulzu. N2 je izbran za doseganje navedene največje izhodne napetosti. OPrišlo je do težave s prekoračitvijo zaradi induktivnosti uhajanja. Njegova amplituda ni omejena z ničemer, moč pa je odvisna od toka skozi primarno navitje in pravzaprav od induktivnosti uhajanja. Lahko sledite standardni poti in namestite dušilec, nato pa se bo vsa ta energija sprostila na njegovem uporu (ali zener diodi). Ni vam treba namestiti dušilnika, potem se bo energija sprostila na stikalu (mosfeti so precej odporni na lavinske procese in vam omogočajo, da razpršite precej veliko moč emisije brez okvare ali poslabšanja parametrov, česar ne moremo reči o bipolarjih ).
Toda v našem primeru bliskavice ni treba ločiti od omrežja, zato lahko naredimo impulzni transformator v obliki avtotransformatorja (ali dušilke s pipo) in ... potem ne bomo imeli induktivnosti uhajanja nasploh! V tem primeru bo napetost na ključu vedno 465 voltov! HKar zadeva povratno napetost na izhodni diodi, potem ja, velika bo in lahko preseže kilovolt (tj. napetost, za katero je zasnovana večina sodobnih diod). tukaj pa lahko serijsko povežemo dve diodi in dobimo 2 kilovoltni usmernik.

Torej smo izračunali vezje za največjo izhodno napetost. kaj se bo zgodilo z njim, če želimo prenehati polniti kondenzator pri dva (na primer) krat manjši napetosti? ampak nič slabega. amplituda napetosti na ključu ne bo dosegla niti 465 voltov - bo 310 + 155/2 voltov.

Glavna težava v tem vezju bo izdelava transformatorja - ta bo moral pri vsakem impulzu shraniti dovolj veliko energije, da bo napolnil izhodni kondenzator z zahtevano hitrostjo. lahko je izdelan na precej velikem jedru v obliki črke W z režo ali na dušilnem obroču z nizko prepustnostjo. parametre lahko izračunamo in/ali izberemo eksperimentalno z navijanjem navitja, skozi katerega spustimo tok in opazujemo trenutek nasičenja. Mnajvečji tok skozi stikalo bo več kot skromen - 4-6 amperov, odvisno od načina vezja (prekinjeni ali neprekinjeni tokovi) in moči (izračunal sem približno 300-320 vatov).

Predstavljam skico sheme. Vezje temelji na UC3842 (ali 3844) - poceni krmilnik PWM (načeloma je vezje mogoče prilagoditi za katero koli drugo).

Na kratko vam bom povedal, kako vse deluje.

Ko priključite napajanje (vhodni filter, usmernik in kondenzator prepuščam vaši izbiri) preko upora R7, se kondenzator C3 napolni na napetost 16,5 voltov, kar je prag za zagon PWM krmilnika. Po tem se moč odvzame iz navitja III transformatorja skozi usmernik in filter R9, VD4, C8. Dioda VD1 je potrebna, da se preko upora R7 polni samo kondenzator C3, ne pa tudi C8. Upoštevati je treba, da je navitje III povezano tako, da se napetost na njem giblje naprej in ne nazaj in tako ni odvisna od izhodne napetosti enote, ampak je odvisna samo od napajalne napetosti. Navitje IV je povezano po istem principu, ki zagotavlja napajanje povratnega vezja. Ker so tokovi v teh vezjih majhni (omejeni z upori R8 in R9), njihova vključitev praktično ne vpliva na delovanje vezja.

Frekvenco in največji delovni cikel generatorja PWM nastavita kondenzator C1 in upor R1. V diagramu navajam približne podatke, morda bo treba te elemente izbrati (načrtoval sem frekvenco 100 KHz). Splošno načelo delovanja generatorja PWM je naslednje: na začetku se kondenzator C1 napolni skozi upor R1 iz referenčne napetosti mikrovezja (5 voltov), nato pa se izprazni skozi notranji vir toka. Hkrati je med postopkom praznjenja kondenzatorja izhodna napetost mikrovezja vedno nizka (tj. Mrtvi čas).

Upor R2 proizvaja napetost, ki je sorazmerna s tokom skozi stikalo. Ko doseže 4A (napetost 1V na vhodu CS), PWM zapre tranzistor. Filter R3C6 je zasnovan za zatiranje šuma, povezanega s preklapljanjem tranzistorja. Upor R1 in dioda VD2 sta zasnovana za relativno počasno odpiranje ključa in čim hitrejše zapiranje.

Torej, zdaj pa poglejmo, kako pridobiti izhodno napetost. Ko je ključ odprt, tok teče skozi navitje I transformatorja. Istočasno se napetost na diodah VD5-VD6 obrne in se zaprejo. Ko je stikalo zaprto, napetost na navitjih I in II močno spremeni znak, diode se odprejo in začnejo polniti kondenzator z linearno padajočim tokom. Ker je v tem primeru tudi napetost vzeta iz primarnega navitja, sploh nimamo uhajalne induktivnosti in nam ni treba vgraditi dušilnika. Edina pomanjkljivost tega vezja je, da ima izhodna napetost drugačno "skupno" žico in je galvansko povezana z omrežjem. Toda za napajanje bliskavic to ni pomembno.

TL431A in optični sklopnik 817C imata stabilizator izhodne napetosti, ki se uravnava z uporom R16 od približno 150 do 350 voltov. Upor R13 je potreben, da se kondenzator nenehno malo izprazni in krmilnik PWM ne izklopi, ko je dosežena določena napetost (ker napaja sebe in povratno vezje). Čeprav nisem povsem prepričan, da bo tak napajalnik deloval zanesljivo - treba ga je sestaviti in preizkusiti. Lahko pa napajate krmilnik in povratne informacije iz ločenega vira energije na transformatorju, vendar bo to povečalo dimenzije strukture.

Kot sem že rekel, so približni podatki transformatorja navitja I in II po 500 μH, navitja III in IV - tako, da se na njih med vožnjo naprej ustvarijo zahtevane napetosti (približno 16 V oziroma 12 V). Transformator mora vzdržati tok 4A v primarnem navitju brez nasičenja. Načeloma je tok lahko drugačen - to bo spremenilo samo moč enote in hitrost polnjenja kondenzatorja (za največji dovoljeni tok navitja je treba izbrati samo R2).

Strukturno je "sendvič" dveh prevodnikov in dielektrika, ki je lahko vakuum, plin, tekočina, organska ali anorganska trdna snov. Prve domače kondenzatorje (steklene kozarce s strelom, prekrite s folijo) so leta 1752 izdelali M. Lomonosov in G. Richter.

Kondenzator je star že več kot 250 let, a niti ne pomisli, da bi zastarel. Poleg tega 1 kg »navadnih kondenzatorjev« shrani manj energije kot kilogram baterij ali gorivnih celic, a jo je sposoben sprostiti. hitreje kot oni, hkrati pa razvije več moči. — Ko se kondenzator hitro izprazni, je mogoče dobiti impulz visoke moči, na primer v fotobliskah, optično črpanih impulznih laserjih in trkalnikih. Kondenzatorji so v skoraj vseh napravah, tako da, če nimate novih kondenzatorjev, jih lahko odstranite od tam za poskuse.

Ker je sposobnost kopičenja nabojev na elektrodi omejena z medsebojnim odbijanjem, njihov prenos na elektrodo ne more biti neskončen. Kot vsaka naprava za shranjevanje ima tudi kondenzator zelo specifično kapaciteto. Tako se imenuje - električna kapacitivnost. Meri se v faradih in za ploščati kondenzator s ploščami S(vsak), ki se nahaja na daljavo d, zmogljivost je Sε 0 ε/d(pri S>> d), Kje ε – relativno dielektrično konstanto in ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kapacitivnost kondenzatorja je prav tako enaka q/U, Kje q– naboj pozitivne plošče, U— napetost med ploščami. Kapacitivnost je odvisna od geometrije kondenzatorja in dielektrične konstante dielektrika in ni odvisna od naboja plošč.

V tem primeru se različni polarizacijski procesi odvijajo z različnimi hitrostmi. Ena stvar je premik elektronskih lupin, ki se pojavi skoraj v trenutku, druga stvar je rotacija molekul, zlasti velikih, in tretja je migracija prostih nabojev. Zadnja dva procesa sta očitno odvisna od temperature, v tekočinah pa potekata veliko hitreje kot v trdnih snoveh. Če se dielektrik segreje, se rotacija dipola in migracija naboja pospešita. Če je polje izklopljeno, tudi depolarizacija dielektrika ne nastopi takoj. Nekaj časa ostane polariziran, dokler toplotno gibanje ne razprši molekul v prvotno kaotično stanje. Zato so za kondenzatorje, kjer se polarnost preklopi pri visokih frekvencah, primerni samo nepolarni dielektriki: fluoroplastika, polipropilen.

Preverimo ta pojav - povečanje napetosti pri raztezanju kondenzatorja - eksperimentalno. V Visual Basicu sem napisal preprost program za sprejemanje podatkov iz našega krmilnika PMK018 in prikazovanje na zaslonu. Na splošno vzamemo dve plošči iz tekstolita 200x150 mm, prekriti na eni strani s folijo, in spajkamo žice, ki gredo do merilnega modula. Nato na enega od njih položimo dielektrik - list papirja - in ga pokrijemo z drugo ploščo. Plošče se ne prilegajo tesno, zato jih bomo pritisnili na vrh s telesom peresa (če pritisnete z roko, lahko ustvarite motnje).

Merilno vezje je preprosto: potenciometer R1 nastavi napetost (v našem primeru je to 3 volte), ki se dovaja kondenzatorju, gumb S1 pa služi za to, da jo dovaja kondenzatorju ali ne.

Kondenzator kot hranilnik energije

Zelo enostavno se je prepričati, da je energija shranjena v najmanjšem kondenzatorju. Za to potrebujemo prozorno rdečo LED in vir stalnega toka (9-voltna baterija bo zadostovala, če pa dovoljuje nazivna napetost kondenzatorja, je bolje vzeti večjo). Poskus je sestavljen iz polnjenja kondenzatorja, nato pa nanj priključite LED (ne pozabite na polarnost) in opazujte, kako utripa. V temni sobi je blisk viden tudi iz kondenzatorjev desetin pikofaradov. Nekaj sto milijonov elektronov oddaja sto milijonov fotonov. Vendar to ni meja, saj lahko človeško oko opazi veliko šibkejšo svetlobo. Enostavno nisem našel manj kapacitivnih kondenzatorjev. Če gre štetje na tisoče mikrofaradov, prihranite LED in namesto tega kratko povežite kondenzator s kovinskim predmetom, da vidite iskro – očiten znak prisotnosti energije v kondenzatorju.

Kondenzator se uporablja tudi za shranjevanje "skoraj večne" energije, ki nastane zaradi tresenja, vibracij, zvoka, zaznavanja radijskih valov ali sevanja električnega omrežja. Postopoma akumulirana energija iz tako šibkih virov sčasoma omogoča delovanje brezžičnih senzorjev in drugih elektronskih naprav nekaj časa. Na tem principu temelji večna “prstna” baterija za naprave s skromno porabo energije (kot so TV daljinski upravljalniki). Njegovo telo vsebuje kondenzator s kapaciteto 500 milifaradov in generator, ki ga napaja z nihanji s frekvenco 4–8 hercev s prosto močjo od 10 do 180 milivatov. Razvijajo se generatorji na osnovi piezoelektričnih nanožic, ki so sposobni usmeriti energijo tako šibkih tresljajev, kot so srčni utripi, udarci podplatov čevljev ob tla in tresljaji tehnične opreme v kondenzator.

Zmogljivost enega sodobnega kondenzatorja (2 farada, fotografija na levi) je tisočkrat večja od zmogljivosti celotnega sveta. Sposobni so shraniti električni naboj 40 kulonov!

Toda ta sovjetska "dedkova skrinja" za elektrone (slika na desni) ni tako prostorna, vendar lahko prenese napetost 40.000 voltov (upoštevajte porcelanaste skodelice, ki ščitijo vse te volte pred razpadom na ohišju kondenzatorja). To je zelo priročno za "elektromagnetno bombo", v kateri se kondenzator izprazni na bakreno cev, ki je v istem trenutku stisnjena od zunaj zaradi eksplozije. Rezultat je zelo močan elektromagnetni impulz, ki onesposobi radijsko opremo. Mimogrede, med jedrsko eksplozijo se za razliko od običajne sprosti tudi elektromagnetni impulz, kar še enkrat poudarja podobnost uranovega jedra s kondenzatorjem. Mimogrede, tak kondenzator je mogoče neposredno napolniti s statično elektriko iz glavnika, seveda pa bo trajalo veliko časa, da se napolni do polne napetosti. Toda žalostno izkušnjo van Musschenbroecka bo mogoče ponoviti v zelo zaostreni različici.

Na splošno je očitno, da je za ta poskus primeren kateri koli kondenzator z zmogljivostjo največ 100 nf. Lahko naredite več, vendar ga boste morali polniti dolgo časa, da dobite dovolj napetosti za LED. Če pa so uhajajoči tokovi v kondenzatorju majhni, bo LED gorela dlje. Morda bi pomislili, da bi po tem principu ustvarili napravo za polnjenje mobilnega telefona tako, da si ga med pogovorom drgnete ob lase :)

Odličen visokonapetostni kondenzator je izvijač. V tem primeru njegov ročaj služi kot dielektrik, kovinska palica in človeška roka pa služita kot plošči. Vemo, da nalivno pero, ki ga drgnemo po laseh, privlači ostanke papirja. Če z izvijačem podrgnete po laseh, ne bo nič - kovina nima sposobnosti odvzemati elektronov proteinom - papirčkov ni pritegnila in jih ni. Če pa ga, tako kot v prejšnjem poskusu, drgneš z napolnjenim nalivnim peresom, se izvijač zaradi majhne kapacitete hitro napolni do visoke napetosti in začnejo ga privlačiti koščki papirja.

Vendar, zakaj takšne težave - obstaja video snemanje. Kaže, da LED utripa precej močno:

Ko se kondenzatorji napolnijo do visokih napetosti, začne igrati vlogo robni učinek, ki je sestavljen iz naslednjega. Če dielektrik postavimo v zrak med plošče in nanje dodamo postopoma naraščajočo napetost, se pri določeni vrednosti napetosti na robu plošče pojavi tiha razelektritev, ki jo zaznamo z značilnim šumom in sijem v temi. Velikost kritične napetosti je odvisna od debeline plošče, ostrine roba, vrste in debeline dielektrika itd. Čim debelejši je dielektrik, tem višji je cr. Na primer, višja kot je dielektrična konstanta dielektrika, nižja je. Da bi zmanjšali robni učinek, so robovi plošče vdelani v dielektrik z visoko električno trdnostjo, dielektrično tesnilo je na robovih odebeljeno, robovi plošč so zaobljeni, na površini pa se ustvari cona s postopoma padajočo napetostjo. rob plošč tako, da so robovi plošč izdelani iz materiala z visoko odpornostjo, napetost na en kondenzator zmanjšamo tako, da ga razdelimo na več zaporedno vezanih.

Hmm.. ampak če je zmogljivost telesa sposobnost kopičenja naboja, potem je verjetno zelo različno za pozitivne in negativne naboje... Predstavljajmo si sferični kondenzator v vakuumu ... Napolnimo ga negativno iz srca, ne varčujmo z elektrarnami in gigavatnimi urami (to je dobro pri miselnem eksperimentu!) ... a na neki točki bo toliko presežka. elektronov na tej krogli, da se bodo preprosto začeli razpršiti po celotnem vakuumu, samo da ne bodo v tako elektronegativni tesnosti. Toda to se ne bo zgodilo s pozitivnim nabojem - elektroni, ne glede na to, kako malo jih ostane, ne bodo odleteli iz kristalne mreže kondenzatorja.
Kaj se zgodi, pozitivna kapacitivnost je očitno veliko večja od negativne? ne! Ker elektroni pravzaprav niso bili tam za naše razvajanje, ampak za povezovanje atomov in brez opaznega deleža le-teh, bi Coulombov odboj pozitivnih ionov kristalne mreže v hipu raztreščil najbolj oklepljen kondenzator v prah :)

Dejansko je brez sekundarne plošče kapacitivnost "samotnih polovic" kondenzatorja zelo majhna: električna kapacitivnost posameznega kosa žice s premerom 2 mm in dolžino 1 m je približno 10 pF in celotna obla je 700 μF.

Možno je konstruirati absolutni standard zmogljivosti z izračunom njegove zmogljivosti z uporabo fizikalnih formul, ki temeljijo na natančnih meritvah dimenzij plošč. Tako nastanejo najbolj natančni kondenzatorji pri nas, ki se nahajajo na dveh mestih. Državni standard GET 107-77 se nahaja v zveznem državnem enotnem podjetju SNIIM in je sestavljen iz 4 nepodprtih koaksialno-cilindričnih kondenzatorjev, katerih kapacitivnost se izračuna z visoko natančnostjo z uporabo svetlobne hitrosti ter enot dolžine in frekvence, kot tudi visokofrekvenčni kapacitivni primerjalnik, ki vam omogoča primerjavo kapacitivnosti kondenzatorjev, prinesenih za preverjanje, s standardom (10 pf) z napako manj kot 0,01% v frekvenčnem območju 1-100 MHz (fotografija na levi).

Standard GET 25-79 (fotografija na desni), ki se nahaja v zveznem državnem enotnem podjetju VNIIM po imenu. DI. Mendelejev vsebuje računski kondenzator in interferometer v vakuumskem bloku, kapacitivni transformatorski most skupaj s kapacitivnimi merami in termostatom ter vire sevanja s stabilizirano valovno dolžino. Standard temelji na metodi za določanje povečanja kapacitivnosti sistema navzkrižnih elektrod načrtovanega kondenzatorja, ko se dolžina elektrod spremeni za dano število valovnih dolžin zelo stabilnega svetlobnega sevanja. To zagotavlja, da se natančna vrednost kapacitivnosti 0,2 pF ohranja z natančnostjo, boljšo od 0,00005 %

Toda na radijskem trgu v Mitinu sem težko našel kondenzator z natančnostjo, višjo od 5% 🙁 No, poskusimo izračunati kapacitivnost s formulami, ki temeljijo na meritvah napetosti in časa prek našega najljubšega PMK018. Zmogljivost bomo izračunali na dva načina. Prva metoda temelji na lastnostih eksponente in razmerju napetosti na kondenzatorju, izmerjenih v različnih trenutkih praznjenja. Drugi je z merjenjem naboja, ki ga oddaja kondenzator med praznjenjem; dobimo ga z integracijo toka skozi čas. Območje, omejeno s tokovnim grafom in koordinatnimi osmi, je številčno enako naboju, ki ga daje kondenzator. Za te izračune morate natančno poznati upor vezja, skozi katerega se prazni kondenzator. Ta upor sem nastavil z natančnim uporom 10 kOhm iz elektronskega kompleta.

In tukaj so rezultati poskusa. Bodite pozorni na to, kako lep in gladek se je izkazal razstavljavec. Ni matematično izračunan z računalnikom, ampak neposredno izmerjen iz narave same. Zahvaljujoč koordinatni mreži na ekranu je razvidno, da je lastnost eksponente natančno opazovana - v enakih časovnih intervalih se zmanjša za enako število krat (meril sem celo z ravnilom na ekranu :) Tako vidimo, da fizične formule povsem ustrezno odražajo realnost okoli nas.

Kot lahko vidite, izmerjena in izračunana kapacitivnost približno sovpada z nominalno (in z odčitki kitajskih multimetrov), vendar ne natančno. Škoda, da ni standarda, ki bi določal, katera od njih je resnična! Če kdo pozna standardno posodo, ki je poceni ali na voljo doma, naj o tem napiše tukaj v komentarjih.

V močnostni elektrotehniki je prvi na svetu uporabil kondenzator Pavel Nikolajevič Jabločkov leta 1877. Poenostavil je in hkrati izboljšal kondenzatorje Lomonosova, zamenjal strel in folijo s tekočino ter povezal banke vzporedno. Njegov lastnik ni le izum inovativnih obločnic, ki so osvojile Evropo, ampak tudi številne patente, povezane s kondenzatorji. Poskusimo sestaviti Yablochkov kondenzator z uporabo slane vode kot prevodne tekočine in steklenega kozarca zelenjave kot kozarca. Končna zmogljivost je bila 0,442 nf. Če kozarec zamenjamo s plastično vrečko, ki ima večjo površino in večkrat manjšo debelino, se bo kapaciteta povečala na 85,7 nf. (Najprej napolnite vrečko z vodo in preverite uhajajoče tokove!) Kondenzator deluje - omogoča celo utripanje LED! Prav tako uspešno opravlja svoje funkcije v elektronskih vezjih (poskušal sem ga priključiti na generator namesto običajnega kondenzatorja - vse deluje).

Voda ima tukaj zelo skromno vlogo prevodnika in če imate folijo, lahko brez nje. Po Yablochkovu bomo storili enako. Tukaj je kondenzator iz sljude in bakrene folije s kapaciteto 130 pf.

Kovinske plošče naj se čim bolj prilegajo dielektriku, izogibati pa se je treba vnašanju lepila med ploščo in dielektrik, ki povzroča dodatne izgube na izmeničnem toku. Zato se zdaj kot prevleka uporablja predvsem kovina, kemično ali mehansko nanesena na dielektrik (steklo) ali tesno stisnjena nanj (sljuda).

Namesto sljude lahko uporabiš kup različnih dielektrikov, kar ti je všeč. Meritve (za dielektrike enake debeline) so pokazale, da je zrak ε najmanjši, pri fluoroplastiki je večji, pri silikonu je še večji, pri sljudi pa še večji, pri svinčevem cirkonat titanatu pa preprosto ogromen. Točno tako bi moralo biti po znanstvenem mnenju – navsezadnje so v fluoroplastiki elektroni, lahko bi rekli, tesno priklenjeni na fluoroogljikove verige in lahko le malo odstopajo – elektron nima kam skočiti iz atoma v atom.

Takšne poskuse lahko izvedete sami s snovmi, ki imajo različne dielektrične konstante. Kaj mislite, kaj ima višjo dielektrično konstanto, destilirana voda ali olje? Sol ali sladkor? Parafin ali milo? Zakaj? Dielektrična konstanta je odvisna od marsičesa ... o tem bi lahko napisali celo knjigo.

To je vse? 🙁

Ne, ne vse! Čez teden dni bo nadaljevanje! 🙂