Qoldiq zaryaddan elektr jarohatlarini olish. Kondensatorlar bilan tajribalar Kondensatorni impulsli oqim bilan zaryadlash

Biz yaqinda shug'ullangan edik, endi unga tushamiz kondansatörler.

Kondensator- elektr maydonining zaryadi va energiyasini saqlash uchun qurilma. Strukturaviy ravishda, bu vakuum, gaz, suyuqlik, organik yoki noorganik qattiq bo'lishi mumkin bo'lgan ikkita o'tkazgich va dielektrikning "sendvichi" dir. Birinchi mahalliy kondansatörler (o'q bilan qoplangan, folga bilan qoplangan shisha idishlar) 1752 yilda M. Lomonosov va G. Richman tomonidan ishlab chiqarilgan.

Kondensator haqida nima qiziqarli bo'lishi mumkin? Ushbu maqola ustida ishlashni boshlaganimda, men ushbu ibtidoiy qism haqida hamma narsani to'plash va qisqacha taqdim etishim mumkin deb o'yladim. Lekin kondensator bilan tanishar ekanman, unda yashiringan barcha sir va mo‘jizalarning yuzdan bir qismini ham ayta olmasligimni tushunib hayron bo‘ldim...

Kondensator allaqachon 250 yoshdan oshgan, lekin u eskirishni xayoliga ham keltirmaydi.. Bundan tashqari, 1 kg "oddiy oddiy kondansatörler" bir kilogramm batareya yoki yonilg'i xujayralariga qaraganda kamroq energiya saqlaydi, lekin uni chiqarishga qodir. Ularga qaraganda tezroq, ko'proq kuch rivojlanadi. - Kondensator tezda zaryadsizlanganda, masalan, fotofleshlarda, optik pompalanadigan impulsli lazerlarda va kollayderlarda yuqori quvvatli impuls olish mumkin. Deyarli har qanday qurilmada kondansatkichlar mavjud, shuning uchun sizda yangi kondansatkichlar bo'lmasa, ularni tajribalar uchun u yerdan olib tashlashingiz mumkin.

Kondensator zaryadi- uning plitalaridan birining zaryadining mutlaq qiymati. U kulonlarda o'lchanadi va ortiqcha (-) yoki etishmayotgan (+) elektronlar soniga proportsionaldir. 1 kulonlik zaryadni yig'ish uchun sizga 6241509647120420000 elektron kerak bo'ladi. Ularning soni gugurt boshiga teng bo'lgan vodorod pufakchasida mavjud.

Elektrodda zaryadlarni to'plash qobiliyati ularning o'zaro itarilishi bilan cheklanganligi sababli ularning elektrodga o'tishi cheksiz bo'lishi mumkin emas. Har qanday saqlash moslamasi singari, kondansatör juda o'ziga xos quvvatga ega. Bu shunday deyiladi - elektr sig'imi. U faradlarda va maydon plitalari bo'lgan tekis kondansatör uchun o'lchanadi S(har biri), masofada joylashgan d, sig'imSε 0 ε / d (daS >> d), Qayerda ε - nisbiy dielektrik doimiy, vaε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Kondensatorning sig'imi ham teng q/U, Qayerda q- musbat plastinka zaryadi, U- plitalar orasidagi kuchlanish. Kapasitans kondensatorning geometriyasiga va dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligiga bog'liq va plitalarning zaryadiga bog'liq emas.

Zaryadlangan o'tkazgichda zaryadlar iloji boricha bir-biridan tarqalishga harakat qiladi va shuning uchun kondansatör qalinligida emas, balki suv yuzasida benzin plyonkasi kabi metallning sirt qatlamida bo'ladi. Agar ikkita o'tkazgich kondansatör hosil qilsa, bu ortiqcha zaryadlar bir-biriga qarama-qarshi to'planadi. Shuning uchun, kondansatörning deyarli butun elektr maydoni uning plitalari orasida to'plangan.

Har bir plastinkada to'lovlar qo'shnilardan uzoqda bo'lishi uchun taqsimlanadi. Va ular juda keng joylashgan: plitalar orasidagi masofa 1 mm bo'lgan, 120 V gacha zaryadlangan havo kondensatorida elektronlar orasidagi o'rtacha masofa 400 nanometrdan oshadi, bu atomlar orasidagi masofadan minglab marta kattaroqdir ( 0,1-0,3 nm) va bu millionlab sirt atomlari uchun faqat bitta qo'shimcha (yoki etishmayotgan) elektron mavjudligini anglatadi.

Agar masofani kamaytiring plitalar o'rtasida, keyin jozibador kuchlar kuchayadi va bir xil kuchlanishda plitalardagi zaryadlar yanada yaqinroq "kelishish" mumkin bo'ladi. Imkoniyat kuchayadi kondansatör. Buni Leyden universitetining shubhasiz professori van Musschenbroeck qildi. U dunyodagi birinchi kondensatorning qalin devorli shishasini (1745 yilda nemis ruhoniysi fon Kleyst tomonidan yaratilgan) yupqa shisha idishga almashtirdi. U uni zaryad qilib, tegizib, ikki kundan keyin uyg'onganida, u Frantsiya qirolligiga va'da berishsa ham, tajribani takrorlashga rozi bo'lmasligini aytdi.

Agar siz plitalar orasiga dielektrik qo'ysangiz, ular uni qutblaydi, ya'ni ular o'z ichiga olgan qarama-qarshi zaryadlarni o'ziga tortadi. Plitalar yaqinroq qilinganidek, bu xuddi shunday ta'sirga ega bo'ladi. Nisbiy dielektrik o'tkazuvchanligi yuqori bo'lgan dielektrikni elektr maydonining yaxshi tashuvchisi deb hisoblash mumkin. Lekin hech qanday konveyer mukammal emas, shuning uchun biz mavjud bo'lgan ustiga qanday ajoyib dielektrik qo'shmasin, kondansatörning sig'imi faqat kamayadi. Agar siz dielektrik (yoki yaxshiroq, o'tkazgich) qo'shsangiz, sig'imni oshirishingiz mumkin. o'rniga allaqachon mavjud, lekin kichikroq e ga ega.

Dielektriklarda deyarli bepul zaryadlar mavjud emas. Ularning barchasi kristall panjarada yoki molekulalarda - qutbli (dipollarni ifodalovchi) yoki yo'q. Agar tashqi maydon bo'lmasa, dielektrik qutblanmagan, dipollar va erkin zaryadlar xaotik tarzda tarqalgan va dielektrikning o'ziga xos maydoni yo'q. elektr maydonida u qutblangan: dipollar maydon bo'ylab yo'naltirilgan. Molekulyar dipollar juda ko'p bo'lganligi sababli, ular yo'naltirilgan bo'lsa, dielektrik ichidagi qo'shni dipollarning ijobiy va salbiy tomonlari bir-birini to'ldiradi. Faqat sirt zaryadlari kompensatsiyalanmagan holda qoladi - bir yuzada - birida, boshqasida - boshqasida. Tashqi maydondagi bepul to'lovlar ham drift va ajratiladi.

Bunday holda, turli xil polarizatsiya jarayonlari bilan sodir bo'ladi turli tezliklarda. Bir narsa - deyarli bir zumda sodir bo'ladigan elektron qobiqlarning siljishi, boshqa narsa - molekulalarning, ayniqsa kattalarning aylanishi, uchinchisi - erkin zaryadlarning ko'chishi. Oxirgi ikkita jarayon aniq haroratga bog'liq va suyuqliklarda ular qattiq moddalarga qaraganda tezroq sodir bo'ladi. Agar dielektrik qizdirilsa, dipol aylanishlari va zaryadlar migratsiyasi tezlashadi. Agar maydon o'chirilgan bo'lsa, dielektrikning depolarizatsiyasi ham bir zumda sodir bo'lmaydi. Issiqlik harakati molekulalarni asl xaotik holatga keltirmaguncha, u bir muncha vaqt qutblangan bo'lib qoladi. Shuning uchun, polarit yuqori chastotalarda almashtiriladigan kondansatörler uchun faqat polar bo'lmagan dielektriklar mos keladi: floroplastik, polipropilen.

Agar siz zaryadlangan kondansatörni qismlarga ajratib, keyin uni qayta yig'sangiz (plastik cımbızlar bilan), energiya hech qaerga ketmaydi va LED miltillashi mumkin bo'ladi. Agar siz uni qismlarga ajratilgan holatda kondansatkichga ulasangiz, u hatto miltillaydi. Bu tushunarli - demontaj paytida zaryad plitalardan yo'qolmadi va kuchlanish hatto oshdi, chunki sig'im pasayib ketdi va endi plitalar tom ma'noda zaryad bilan portlamoqda. Kutib turing, bu keskinlik qanday oshdi, chunki u holda energiya ham ortadi? To'g'ri, biz tizimga mexanik energiya berdik, plitalarning Coulomb tortishishini yengib chiqdik. Aslida, bu ishqalanish orqali elektrlashtirishning hiylasi - elektronlarni atomlar o'lchami tartibidagi masofaga ulash va ularni makroskopik masofaga sudrab borish va shu bilan kuchlanishni bir necha voltdan oshirish (va bu kimyoviy bog'lanishlardagi kuchlanish). o'nlab va yuz minglab voltgacha. Endi tushunarli, nima uchun sintetik ko'ylagi siz kiyganingizda elektr toki urishi hosil qilmaydi, faqat uni echib olganingizda? Kuting, nega milliardlar emas? Desimetr biz elektronlarni tortib olgan angstromdan milliard marta kattaroqmi? Ha, chunki elektr maydonida zaryadni ko'chirish ishi tenglamaning d dan integraliga teng bo'ladi va bu E masofa bilan kvadratik ravishda zaiflashadi. Agar ko'ylagi va burun o'rtasidagi butun dekimetrda molekulalar ichidagi kabi bir xil maydon bo'lsa, u holda bir milliard volt burunni bosadi.

Keling, bu hodisani tekshiramiz - kondansatör cho'zilganida kuchlanishning oshishi - eksperimental tarzda. Men oddiy dastur yozdimVizual Asosiy PMK018 kontrollerimizdan ma'lumotlarni olish uchunva ularni ekranda ko'rsatish. Umuman olganda, biz 200x150 mm o'lchamdagi ikkita tekstolit plitasini olamiz, bir tomoni folga bilan qoplangan va o'lchash moduliga boradigan simlarni lehimlaymiz. Keyin ulardan biriga dielektrik - qog'oz varag'ini qo'yamiz va ikkinchi plastinka bilan yopamiz. Plitalar mahkam joylashmaydi, shuning uchun biz ularni qalamning tanasi bilan tepaga bosamiz (agar siz qo'lingiz bilan bossangiz, shovqin yaratishingiz mumkin).

O'lchov sxemasi oddiy: potansiyometrR1 kondansatkichga qo'llaniladigan kuchlanishni (bizning holatda u 3 volt) o'rnatadi va tugmaS1 uni kondansatkichga etkazib berish yoki bermaslik uchun xizmat qiladi.

Shunday qilib, tugmani bosing va qo'yib yuboring - biz chap tomonda ko'rsatilgan grafikni ko'ramiz. Kondensator osiloskop kirishi orqali tezda zaryadsizlanadi. Keling, tushirish paytida plitalardagi bosimni engillashtirishga harakat qilaylik - biz grafikda (o'ngda) kuchlanish cho'qqisini ko'ramiz. Bu aynan kerakli effekt. Shu bilan birga, kondansatör plitalari orasidagi masofa oshadi, sig'im kamayadi va shuning uchun kondansatör tezroq zaryadsizlana boshlaydi.

Bu yerda men jiddiy o'yladim... Aftidan, biz buyuk ixtiro yoqasida turibmiz... Axir, agar plitalarni bir-biridan uzoqlashtirganda ulardagi kuchlanish kuchaysa-yu, lekin zaryad bir xil bo'lib qolsa, siz ikkitasini olishingiz mumkin. kondansatörler, birida siz plitalarni bir-biridan ajratib turasiz va maksimal kengayish nuqtasida zaryadni statsionar kondansatkichga o'tkazasiz. Keyin plitalarni o'z joyiga qaytaring va xuddi shu narsani teskari tartibda takrorlang, boshqa kondansatörni bir-biridan ajratib oling. Nazariy jihatdan, har ikkala kondansatkichdagi kuchlanish har bir davr bilan ma'lum bir necha marta ortadi. Elektr generatori uchun ajoyib g'oya! Shamol tegirmonlari, turbinalar va boshqalar uchun yangi dizaynlarni yaratish mumkin bo'ladi! Shunday qilib, ajoyib... qulaylik uchun bularning barchasini qarama-qarshi yo'nalishda aylanadigan ikkita diskga joylashtirishingiz mumkin.... oh, bu nima... uf, bu maktab elektr mashinasi! :(

U generator sifatida ildiz otmagan, chunki bunday kuchlanish bilan kurashish noqulay. Ammo nano miqyosda hamma narsa o'zgarishi mumkin. Nanostrukturalardagi magnit hodisalar elektrdan ko'p marta zaifdir va u erdagi elektr maydonlari, biz allaqachon ko'rganimizdek, juda katta, shuning uchun molekulyar elektroforik mashina juda mashhur bo'lishi mumkin.

Kondensator energiya ombori sifatida

Energiyaning eng kichik kondansatörda saqlanganligiga ishonch hosil qilish juda oson. Buni amalga oshirish uchun bizga shaffof qizil LED va doimiy oqim manbai kerak (9 voltli batareya ishlaydi, lekin agar kondansatörning nominal kuchlanishi imkon bersa, kattaroqni olish yaxshidir). Tajriba kondensatorni zaryad qilishdan, keyin unga LEDni ulashdan (qutblanish haqida unutmang) va uning miltillashini kuzatishdan iborat. IN qorong'i xona chirog'i hatto o'nlab pikofaradli kondansatkichlardan ham ko'rinadi. Taxminan yuz million elektron yuz million foton chiqaradi. Biroq, bu chegara emas, chunki inson ko'zi ancha zaifroq nurni sezishi mumkin. Men kamroq sig'imli kondansatkichlarni topmadim. Agar hisob minglab mikrofaradga yetsa, LEDni zaxiralang va uning o'rniga uchqunni ko'rish uchun kondansatkichni metall ob'ektga qisqartiring - bu kondansatörda energiya mavjudligining aniq dalilidir.

Zaryadlangan kondensatorning energiyasi ko'p jihatdan potentsial mexanik energiyaga o'xshaydi - siqilgan buloqning energiyasi, balandlikka ko'tarilgan og'irlik yoki suv idishi (va induktorning energiyasi, aksincha, kinetik energiyaga o'xshaydi. ). Kondensatorning energiyani saqlash qobiliyati uzoq vaqtdan beri ta'minot zo'riqishida qisqa muddatli pasayish paytida - soatlardan tramvaylargacha bo'lgan qurilmalarning uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun ishlatilgan.

Kondensator shuningdek, tebranish, tebranish, tovush, radio to'lqinlarini yoki elektr tarmog'ining nurlanishini aniqlash natijasida hosil bo'lgan "deyarli abadiy" energiyani saqlash uchun ishlatiladi. Vaqt o'tishi bilan bunday zaif manbalardan to'plangan energiya asta-sekin simsiz sensorlar va boshqa elektron qurilmalarning bir muncha vaqt ishlashiga imkon beradi. Bu tamoyil oddiy quvvat iste'moli (masalan, televizorning masofadan boshqarish pulti) bo'lgan qurilmalar uchun abadiy "barmoq tipidagi" batareyaning asosidir. Uning tanasida 500 millifarad sig'imga ega bo'lgan kondansatör va uni 10 dan 180 millivattgacha bo'sh quvvat bilan 4-8 gerts chastotasida tebranishlar bilan oziqlantiruvchi generator mavjud. Pyezoelektrik nanosimlar asosidagi generatorlar ishlab chiqilmoqda, ular yurak urishi, poyabzal tagining erga tushishi, texnik jihozlarning tebranishlari kabi zaif tebranishlar energiyasini kondansatkichga yo'naltirishga qodir.

Erkin energiyaning yana bir manbai - bu inhibisyon. Odatda, avtomobil tormozlanganda energiya issiqlikka aylanadi, lekin uni saqlash va keyin tezlashtirish vaqtida ishlatish mumkin. Bu muammo, ayniqsa, har bir bekatda sekinlashib, tezlashib borayotgan jamoat transporti uchun juda dolzarb bo‘lib, bu yonilg‘i sarfining sezilarli darajada oshishiga va chiqindi gazlar havosining ifloslanishiga olib keladi. 2010 yilda Saratov viloyatida Elton kompaniyasi Ecobus - g'ayrioddiy g'ildirakli elektr dvigatellari va superkondensatorlarga ega eksperimental mikroavtobusni yaratdi - energiya sarfini 40% ga kamaytiradigan tormozlovchi energiya saqlash moslamalari. U Energia-Buran loyihasida ishlab chiqilgan materiallardan, xususan, uglerod folgasidan foydalanadi. Umuman olganda, SSSRda yaratilgan ilmiy maktab tufayli Rossiya elektrokimyoviy kondansatkichlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish bo'yicha jahon yetakchilaridan biri hisoblanadi. Misol uchun, Elton mahsulotlari 1998 yildan buyon xorijga eksport qilinib kelinmoqda va yaqinda Rossiya kompaniyasi litsenziyasi asosida ushbu mahsulotlar AQShda ishlab chiqarila boshlandi.

Bitta zamonaviy kondansatörning quvvati (2 farad, chapdagi fotosurat) butun yer sharining sig'imidan minglab marta katta. Ular saqlashga qodir elektr zaryadi 40 marjonda!

Ular, qoida tariqasida, avtomobilning audio tizimlarida avtomobilning elektr simlariga eng yuqori yukni kamaytirish uchun (kuchli bass zarbalari paytida) ishlatiladi va kondansatörning katta sig'imi tufayli yonishdagi barcha yuqori chastotali shovqinlarni bostiradi. - taxta tarmog'i.

Ammo elektronlar uchun bu sovet "bobosining ko'kragi" (o'ngdagi fotosurat) unchalik sig'imli emas, lekin 40 000 volt kuchlanishga bardosh bera oladi (barcha bu voltlarni kondansatör korpusidagi buzilishdan himoya qiluvchi chinni stakanlarga e'tibor bering). Bu "elektromagnit bomba" uchun juda qulaydir, unda kondansatkich mis quvurga chiqariladi, u bir vaqtning o'zida portlash bilan tashqi tomondan siqiladi. Bu juda kuchli bo'lib chiqadi elektromagnit impuls, radio jihozlarini o'chirish. Aytgancha, yadroviy portlash paytida, oddiy portlashdan farqli o'laroq, elektromagnit impuls ham chiqariladi, bu uran yadrosining kondansatkichga o'xshashligini yana bir bor ta'kidlaydi. Aytgancha, bunday kondansatör to'g'ridan-to'g'ri taroqdan statik elektr bilan zaryadlanishi mumkin, lekin, albatta, to'liq kuchlanish uchun zaryadlash uchun uzoq vaqt kerak bo'ladi. Ammo van Musschenbroekning qayg'uli tajribasini juda og'irlashtirilgan versiyada takrorlash mumkin bo'ladi.

Agar siz oddiygina qalamni (taroq, shar, sintetik ichki kiyim va boshqalar) sochlaringizga surtsangiz, LED yonmaydi. Buning sababi shundaki, ortiqcha (sochdan olingan) elektronlar tutqun bo'lib, ularning har biri plastmassa yuzasida o'z nuqtasida. Shuning uchun, agar biz LEDning chiqishi bilan bir nechta elektronni ursak ham, boshqalar uning orqasidan shoshila olmaydi va LEDning yalang'och ko'zga sezilarli darajada porlashi uchun zarur bo'lgan oqimni yarata olmaydi. Agar siz zaryadlarni qalamdan kondansatkichga o'tkazsangiz, bu boshqa masala. Buni amalga oshirish uchun kondansatkichni bitta terminaldan oling va qalamni navbat bilan avval sochlaringizga, so'ngra kondansatörning bo'sh terminaliga surting. Nega ishqalash? Qalamning butun yuzasidan elektronlar hosilini maksimal darajada oshirish uchun! Keling, ushbu tsiklni bir necha marta takrorlaymiz va LEDni kondansatkichga ulaymiz. U miltillaydi va faqat qutblilik kuzatilsa. Shunday qilib, kondansatör "statik" va "oddiy" elektr dunyolari o'rtasida ko'prik bo'ldi :)

Men ushbu tajriba uchun past kuchlanishli kondansatkichning buzilishidan qo'rqib, yuqori voltli kondansatör oldim, ammo bu keraksiz ehtiyot chorasi ekanligi ma'lum bo'ldi. Zaryad ta'minoti cheklangan bo'lsa, kondansatkichdagi kuchlanish quvvat manbai kuchlanishidan ancha past bo'lishi mumkin. Kondensator yuqori kuchlanishni past kuchlanishga aylantirishi mumkin. Masalan, statik yuqori kuchlanishli elektr - oddiy elektr energiyasiga. Aslida, farq bormi: 1 V yoki 1000 V kuchlanishli manbadan bitta mikrokoulom bilan kondansatkichni zaryad qilish? Agar bu kondansatör shunchalik sig'imli bo'lsa, undagi 1 mkC zaryad bir voltli quvvat manbai kuchlanishidan yuqori kuchlanishni oshirmasa (ya'ni, uning sig'imi 1 mkF dan yuqori), unda farq yo'q. Shunchaki, agar siz marjonlarni kuch bilan cheklamasangiz, unda ularning ko'pchiligi yuqori irodali manbadan yugurishni xohlashadi. Va kondansatkichning terminallarida chiqarilgan issiqlik quvvati kattaroq bo'ladi (va issiqlik miqdori bir xil bo'ladi, u faqat tezroq chiqariladi, shuning uchun quvvat kattaroqdir).

Umuman olganda, bu tajriba uchun 100 nf dan ortiq bo'lmagan har qanday kondansatör mos keladi. Siz ko'proq narsani qilishingiz mumkin, lekin LED uchun etarli kuchlanishni olish uchun uni uzoq vaqt davomida zaryad qilishingiz kerak bo'ladi. Ammo kondansatkichdagi qochqin oqimlari kichik bo'lsa, LED uzoqroq yonadi. Ushbu printsip asosida zaryadlovchi qurilmani yaratish haqida o'ylashingiz mumkin. Mobil telefon suhbat davomida sochlaringizga ishqalashdan :)

Ajoyib yuqori kuchlanishli kondansatör tornavida hisoblanadi. Bunday holda, uning tutqichi dielektrik bo'lib xizmat qiladi va metall novda va inson qo'li plastinka bo'lib xizmat qiladi. Bilamizki, sochlarga surtilgan qalam qog‘oz parchalarini o‘ziga tortadi. Agar siz tornavida bilan sochlaringizga ishqalasangiz, undan hech narsa chiqmaydi - metall oqsillardan elektronlarni tortib olish qobiliyatiga ega emas - u qog'oz parchalarini o'ziga tortmadi va tortmadi. Ammo oldingi tajribada bo'lgani kabi, uni zaryadlangan qalam bilan ishqalasangiz, tornavida o'zining past sig'imi tufayli tezda yuqori kuchlanishga zaryadlanadi va qog'oz parchalari unga tortila boshlaydi.

LED tornavidadan ham yonadi. Fotosuratda uning chaqnashning qisqa lahzasini yozib bo'lmaydi. Ammo - eksponentning xususiyatlarini eslaylik - chirog'ning so'nishi uzoq vaqt davom etadi (kamera deklanşörü standartlari bo'yicha). Shunday qilib, biz noyob lingvistik-optik-matematik hodisaning guvohi bo'ldik: ko'rgazma ishtirokchisi kamera matritsasini ochib berdi!

Biroq, nima uchun bunday qiyinchiliklar - video yozuvlar mavjud. Bu shuni ko'rsatadiki, LED juda yorqin miltillaydi:

Kondensatorlar zaryadlanganda yuqori kuchlanish, chekka effekti o'z rolini o'ynay boshlaydi, quyidagilardan iborat. Agar dielektrik plitalar orasiga havoga joylashtirilsa va ularga asta-sekin ortib borayotgan kuchlanish qo'llanilsa, u holda ma'lum bir kuchlanish qiymatida plastinkaning chetida jim deşarj paydo bo'lib, xarakterli shovqin va qorong'uda porlash bilan aniqlanadi. Kritik kuchlanishning kattaligi plastinkaning qalinligi, chekkaning keskinligi, dielektrikning turi va qalinligi va boshqalarga bog'liq. Dielektrik qanchalik qalin bo'lsa, kr shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan, dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa, u shunchalik past bo'ladi. Yon ta'sirini kamaytirish uchun plastinkaning qirralari yuqori elektr quvvatiga ega bo'lgan dielektrikga o'rnatiladi, dielektrik qistirmalari qirralarda qalinlashadi, plitalarning qirralari yumaloqlanadi va kuchlanishning asta-sekin kamayib borayotgan zonasi hosil bo'ladi. plitalarning chekkalarini yuqori qarshilikka ega bo'lgan materialdan yasash, uni bir nechta ketma-ket ulanganlarga bo'lish orqali bitta kondansatör uchun kuchlanishni kamaytirish.

Shuning uchun elektrostatikaning asoschilari elektrodlarning uchida to'plar bo'lishini yaxshi ko'rardilar. Ma'lum bo'lishicha, bu dizayn xususiyati emas, balki havoga zaryad oqimini minimallashtirish usuli. Boshqa boradigan joyi yo'q. Agar to'pning yuzasida ba'zi maydonning egriligi yanada kamaytirilsa, u holda qo'shni hududlarning egriligi muqarrar ravishda kuchayadi. Va bu erda, aftidan, bizning elektrostatik ishlarimizda, o'rtacha emas, balki sirtning maksimal egriligi muhim, bu minimal, albatta, to'p uchun.

Nima bo'ladi, ijobiy sig'im salbiydan ancha kattaroqmi? Yo'q! Elektronlar aslida bizning erkalashimiz uchun emas, balki atomlarni ulash uchun bo'lganligi sababli va ularning sezilarli ulushi bo'lmasa, kristall panjaraning ijobiy ionlarining Kulon itarishi eng zirhli kondansatörni bir zumda changga aylantiradi :)

Aslida, ikkilamchi plastinka bo'lmasa, kondansatörning "yakka yarmlari" ning sig'imi juda kichik: diametri 2 mm va uzunligi 1 m bo'lgan izolyatsiya qilingan simning elektr sig'imi taxminan 10 pF ni tashkil qiladi va butun yer shari 700 mF.

Energiya elektrotexnika sohasida dunyoda birinchi bo'lib 1877 yilda Pavel Nikolaevich Yablochkov kondensatordan foydalangan. U Lomonosov kondensatorlarini soddalashtirgan va bir vaqtning o'zida takomillashgan, zarba va plyonkani suyuqlik bilan almashtirgan va banklarni parallel ravishda bog'lagan. U nafaqat innovatsion ixtiro uchun javobgardir boshq lampalar, Evropani zabt etgan, balki kondansatkichlar bilan bog'liq bir qator patentlar ham mavjud. Keling, Yablochkov kondensatorini o'tkazuvchi suyuqlik sifatida sho'r suvdan, shisha idishdagi sabzavotlardan foydalangan holda yig'ishga harakat qilaylik. Olingan quvvat 0,442 nf edi. Agar kavanozni maydoni kattaroq va qalinligi bir necha baravar kam bo'lgan plastik to'rva bilan almashtirsak, sig'imi 85,7 nf ga oshadi. (Birinchidan, sumkani suv bilan to'ldiring va oqish oqimlarini tekshiring!) Kondensator ishlaydi - hatto LEDni miltillash imkonini beradi! Shuningdek, u o'z vazifalarini muvaffaqiyatli bajaradi elektron sxemalar

Metall plitalar dielektrikga iloji boricha mahkam o'rnashishi kerak va plastinka va dielektrik o'rtasida qo'shimcha yo'qotishlarga olib keladigan yopishtiruvchi moddalarni kiritmaslik kerak. o'zgaruvchan tok. Shuning uchun, hozirda asosan metall qoplama sifatida ishlatiladi, kimyoviy yoki mexanik ravishda dielektrik (shisha) ustiga yotqiziladi yoki unga mahkam bosiladi (slyuda).

Slyuda o'rniga siz o'zingiz yoqtirgan turli xil dielektriklardan foydalanishingiz mumkin. O'lchovlar (teng qalinlikdagi dielektriklar uchun) havoni ko'rsatdiε eng kichigi, floroplastik uchun u kattaroq, silikon uchun u yanada kattaroq va slyuda uchun u yanada kattaroq va qo'rg'oshin zirkonat titanatida u shunchaki katta. Ilm-fanga ko'ra, aynan shunday bo'lishi kerak - axir, ftoroplastikada elektronlar, aytish mumkinki, ftoruglerod zanjirlariga mahkam bog'langan va faqat bir oz og'ishi mumkin - elektronning atomdan atomga sakrashi uchun hech qanday joy yo'q.

65 nanometr - 300-350 million evroga tushadigan Zelenograd zavodi Angstrem-Tning navbatdagi maqsadi. Kompaniya allaqachon Vnesheconombank (VEB) ga ishlab chiqarish texnologiyalarini modernizatsiya qilish uchun imtiyozli kredit olish uchun ariza topshirgan, deb xabar berdi shu hafta zavod direktorlar kengashi raisi Leonid Reymanga tayanib Vedomosti. Endi Angstrem-T 90 nm topologiyaga ega mikrosxemalarni ishlab chiqarish liniyasini ishga tushirishga tayyorlanmoqda. Oldingi VEB krediti bo'yicha to'lovlar 2017 yilning o'rtalarida boshlanadi.

Pekin Uoll-stritni qulab tushdi

Amerikaning asosiy indekslari Yangi yilning birinchi kunlarini rekord darajadagi pasayish bilan nishonladi; milliarder Jorj Soros allaqachon dunyo 2008 yildagi inqirozning takrorlanishiga duch kelayotgani haqida ogohlantirgan edi.

Bahosi 60 dollar boʻlgan birinchi rus isteʼmolchi protsessori Baykal-T1 ommaviy ishlab chiqarishga chiqarilmoqda.

Baikal Electronics kompaniyasi 2016 yil boshida narxi taxminan 60 dollar bo'lgan rus Baykal-T1 protsessorini sanoat ishlab chiqarishiga chiqarishga va'da bermoqda. Agar hukumat ushbu talabni yaratsa, qurilmalar talabga ega bo'ladi, deydi bozor ishtirokchilari.

MTS va Ericsson birgalikda 5G ni Rossiyada ishlab chiqadi va joriy qiladi

Mobile TeleSystems PJSC va Ericsson o'rtasida Rossiyada 5G texnologiyasini ishlab chiqish va joriy etish bo'yicha hamkorlik shartnomalari tuzildi. Tajribali loyihalarda, shu jumladan 2018 yilgi Jahon chempionati davomida MTS shved sotuvchisining ishlanmalarini sinab ko'rish niyatida. Kelgusi yil boshida operator Telekommunikatsiya va ommaviy kommunikatsiyalar vazirligi bilan shakllanish bo'yicha muloqotni boshlaydi. texnik talablar mobil aloqaning beshinchi avlodiga.

Sergey Chemezov: "Rostec" allaqachon dunyodagi eng yirik o'nta muhandislik korporatsiyasidan biri

Rostec rahbari Sergey Chemezov RBCga bergan intervyusida dolzarb savollarga javob berdi: Platon tizimi, AVTOVAZ muammolari va istiqbollari, farmatsevtika biznesidagi Davlat korporatsiyasining manfaatlari, sanktsiyalar kontekstida xalqaro hamkorlik haqida gapirdi. bosim, import o'rnini bosish, qayta tashkil etish, rivojlanish strategiyasi va qiyin paytlarda yangi imkoniyatlar.

Rostec "o'zini qilichbozlik qilmoqda" va Samsung va General Electric yutuqlariga tajovuz qilmoqda

Rostec Kuzatuv kengashi "2025 yilgacha rivojlanish strategiyasi" ni tasdiqladi. Asosiy maqsadlar - yuqori texnologiyali fuqarolik mahsulotlari ulushini oshirish va asosiy moliyaviy ko'rsatkichlar bo'yicha General Electric va Samsung kompaniyalariga yetib olish.

Zaryadlash oqimi 100J va ~1 soniyada. sovuq kondansatkichlarni ishga tushirganda (birinchi yoqish) cho'qqisida 10 ampergacha, ish paytida 6A gacha va u yoqish paytida mutlaqo dahshatli - 100A. Agar siz kuchlanish cho'qqisiga muvaffaqiyatli erishsangiz 310V / 3 Ohm = 103A.

Shunday qilib, biz 6A ga asoslanib ham olamiz impulsli yuk tarmoqda 1-1,5kVt ga teng - 6A * 220V = 1320W !!

Va bu 100 J, va agar bir nechta miltillovchi bo'lsa, agar men pulemyot bo'lganimda, men bunday impulsdan xafa bo'lardim va birinchi yaxshi chaqnashdan keyin men boshqa oqim bermayman.
Agar biz dublersiz quvvat manbai bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bo'lsak, unda dastlabki oqim kuchayishi yanada kattaroq bo'ladi va aniq assimetriya mavjud - faqat bitta yarim tsikl ishlatiladi.

Boshqa tomondan - 1 soniya davomida zaryad olayotganda 100J. 100 vattga teng, yaxshi, har xil yo'qotishlar bilan 130 - hech qanday dahshatli kuch emas.Agar siz kondansatkichni quvvat omili tuzatuvchisi - kirishda kondansatkichsiz kuchlanishni kuchaytiruvchi konvertor orqali zaryad qilsangiz nima bo'ladi?

Oqimning shakli quyidagicha bo'ladi:

Bu profilga aylanadi tarmoq kuchlanishi, yuqori chastotali oqim impulslari bilan to'ldirilgan.Agar boshqaruv sxemasi chiqish oqimini cheklash rejimida ishlasa va belgilangan kuchlanishga yetganda zaryadlashni to'xtatsa, biz olamiz tez zaryadlash- masalan, 350W - 300J/sek. va silliq quvvat nazorati.
Va mashina baxtli va zaryadlash davrlari nisbatan past oqimga ega va katta issiq rezistorlar yo'q va u doimiy kuchlanish bilan quvvatlanishi mumkin va energiya nazorati baxtlidir - quvvat omili samovarnikiga o'xshaydi. ...

Faqat bittasi bor LEKIN!Men chaqnoq qilyapman DARXI Valdemar Shimanski tomonidan yuqoridagi diagramma bo'yicha.Mana men foydalangan diagramma.

agar siz tafsilotlarga kirmasangiz, faqat söndürme qarshiligi 5,1 ohmga o'rnatildi va dublördagi kondansatörler 22 mF ga teng, shuning uchun u erda 1A sug'urta, agar kontaktlarning zanglashiga olib ishlayotgan bo'lsa, baxtli hayot kechiradi. Va agar bo'lmasa, xuddi shu sug'urta favqulodda o'chirish uchun mavjud.Shunday qilib, hisob-kitoblarda yoki biror narsa noto'g'ri bo'lgan, yoki nazariya va amaliyot bir-biriga mos kelmaydi.

Ma'lumotlar varag'idan mikrosxema va dizaynni olish ishlamaydi - siz uni moslashtirishingiz kerak va g'alati savollar boshlanadi -masalan, kontaktlarning zanglashiga olib kelganda o'zini qanday tutadi katta kondansatör? - 310V ga zaryad qilguncha qiziydi va shundan keyingina u ishlay boshlaydi...

Hisob-kitoblarda hamma narsa yaxshi - birinchidan, men 100 uF zaryadlovchi kondansatkich va 3 Ohm qarshilikni qabul qildim, ikkinchidan sug'urta qurilma juda inertial va nominal qiymatdan bir necha baravar katta qisqa pulsga osongina bardosh bera oladi va men aytib o'tgan mashina, shuningdek, nominal qiymatdan (sinfga qarab) 5 - 15 baravar katta impulsning haddan tashqari yuklanishiga javob beradi.
Haqiqiy sharoitda, tarmoqdagi bunday impuls bilan yorug'lik faqat bir oz miltillaydi. Misol uchun, oshxonada kilovattli elektr choynak qanday yoqilganligini aniq ko'raman.Bu erda siz ortiqcha yuk va isitishsiz oqlangan yechimni olishni afzal ko'rasiz.

Har bir narsa kondansatör bilan bir xil, PORSIONLARDA.Har bir zaryadda faqat PORTION to'planadi, VA MAGNIT MAYDON BO'LGANDA.

Favqulodda vaziyatlarda joriy cheklovlar yo'q ...
Eritmaning yagona kamchiliklari, sig'imdan farqli o'laroq, indüktansning o'zi elektromagnit energiya yig'ilgandan keyin oqimni cheklay olmaydi va oqim behuda ketishi mumkin.
Va kondansatör sig'adiganidan ko'proq narsani olmaydi.Va oxir-oqibat, oqim to'xtaydi.Va rulonni ham o'chirish kerak ... Bu xavfli va ishonchsiz ...

Agar multiplikator bo'lmasa, men rozi bo'laman - agar kalit buzilgan bo'lsa ham, kondansatör omon qoladi, lekin oqilona oqimlarda zaryadlash uchun juda ko'p vaqt ketadi, lekin multiplikator bilan - agar siz uni o'z vaqtida o'chirmasangiz, u portlaydi.Kommutatsiya quvvat manbalari juda yaxshi ishlab chiqilgan, ammo kondansatkichni zaryad qilishda qurilma qisqa tutashuvda ishlaydi - buni qandaydir tarzda hisobga olish kerak.

Shunday qilib, men hozirgacha topilgan narsa shundaki, uchish sxemasi eng mos keladi

Unda .. Bor chiqish kuchlanishi kirishga bog'liq emas, shuningdek, burilishlar nisbatiga ozgina bog'liq va siz kondansatkichni istalgan kuchlanishga osongina zaryad qilishingiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, rektifikatordan keyin kondansatkichni o'rnatishning hojati yo'q va asosiy kondansatör nafaqat sinus to'lqinining cho'qqilari bilan, balki deyarli butun davr davomida zaryadlanadi.
Biz tarmoqdan to'liq galvanik izolyatsiyani olamiz, yaxshi quvvat omili (agar kirish kondansatörü bo'lmasa). Quvvatli tranzistor juda kichik oqim uchun kerak - 100 J / sek, taxminan 3A (IRF830-IRF840).Nazariy jihatdan, siz uni o'zgartirmasdan 12V da ishlashi mumkin.

Kamchiliklardan, sxemani hisoblash (va siz buni ko'z bilan qilolmaysiz) va sozlash tiristorlarga qaraganda ancha qiyin. Sizga juda yuqori voltli tranzistor kerak - kitoblarga ko'ra - tarmoq kuchlanishining amplitudasi ikki baravar + zaxira - taxminan 800-900V yoki undan ko'p. murakkab sxema 400V da 2 tranzistor bilan, lekin u hali ham kuchli IGBT dan arzonroq va tiristor bilan solishtirish mumkin.
Siz transformatorni shamollashingiz kerak
Agar siz tarmoqdan ajratmoqchi bo'lmasangiz, buk konvertori chiroyli ko'rinadi,
lekin u pastga tushadi va savol men uchun hali ham tushunarsiz - nima qulayroq: 300V va undan kattaroq quvvat yoki masalan, kondansatkichlarning ketma-ket ulanishi bilan 400V-500V?

Qurilma batareyalar holatiga qarab 2,5-4 soniyada 1300 uF dan 310 V gacha quvvat oladi! Flash kondansatkichlari haddan tashqari kuchlanishdan, poldan himoyalangan impuls himoyasi oqim va boshqa narsalar uchun quvvat tranzistori ...

Navbatchi to'plam shunday chiqdi. Ha, 220V tarmoqdan zaryad qilish imkoniyati saqlanib qoladi. Ammo, qurilmadan quvvat olganda, chaqnash energiyasi deyarli bir yarim baravar ko'p bo'ladi...

Tarmoqni qayta tiklash g'oyasi yaxshi, agar bo'lmasa:

1) IRF840, kuchlanish past bo'ladi. 1200v kerak

2) diod, agar kondansatkichlardagi kuchlanish 600--1200V diod bo'lsayetarli bo‘lmasligi mumkin.

3) bunday kuchlanishdagi ultrafastlar 2-3 voltga tushadi. Samaradorlik 80-85 dan yuqori bo'lishi mumkin emas.

4) O'zingizni qiynamaslik uchun siz barcha mafkuralarni taxminan baholashingiz mumkin http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html#Aww

5) Tarmoqdan 300V gacha bo'lgan kondansatkichning zaryadi haqida, bu suv ustidagi pitchfork, aytaylik, sinus to'lqinining yuqori qismi 25-30 volt bilan kesilgan. Va xitoylik tester tarmoqda 220V ni ko'rsatadi, lekin siz kavanozni 300 voltgacha zaryad qilishingiz mumkin.

6) Energiya quvvati kuchlanish kvadrati sifatida hisoblanadi, kuchlanishni oshirish har doim foydaliroqdir.

7) Ishonchli impuls bloki tiristor zaryadlovchidan ko'ra murakkabroq va qimmatroq. Uni faqat bir nechta hollarda ishlatish mantiqiy:

Batareyalardan zaryadlash
--- yuqori tezlik kichik o'lchamlarda zaryadlash (tezligi 600-1000 J / sek degani)
--- Tarmoqdan galvanik izolyatsiya (odatda vakolatli dizaynlar bilan hal qilinadi)

Sizni yoqimli ajablantirasiz! Chok, bir xil o'lchamdagi, bir yarim barobar kuchliroq va diodadagi kuchlanishning ikki baravar ko'payishi yo'q! Ammo galvanik izolyatsiyasiz qandaydir tarzda omon qolasiz! Biz usiz yashadik...Siz 240-410V oralig'ida ishlaysiz (tarmoq rektifikatori va tekislashdan keyin. 410V chiqish kuchlanishi uchun siz hatto kuchaytiruvchi o'rashga ham muhtoj emassiz.

Oblique ko'prikda ular bitta diodni va chiqish bo'g'inini unutib qo'yishdi; bo'g'insiz kalitlar uchun juda qiyin bo'ladi.

Oddiylik nuqtai nazaridan, albatta, parvoz qilish yaxshiroq, minimal qismlar mavjud, u qisqa tutashuvlardan qo'rqmaydi va hokazo.

Biz nima haqida gapiryapmiz? Bu va flyback 2 kalitli sxema mavjud.

Ammo keyin parvozning asosiy afzalligi (soddalik) yo'qoladi, siz yuqori tomon drayverini yoki transformator drayverini o'rnatishingiz kerak.

Shunday qilib:Fleshli kondansatkichni zaryad qilish uchun faqat flyback davri mos keladi, chunki bu oqim manbai (barcha oldinga drayvlar kuchlanish manbalari - va bizda allaqachon kuchlanish manbai bor - 220 voltli tarmoq).

Keling, ba'zi bir nazariyani ko'rib chiqaylik. Men diagramma bermayapman, hamma buni juda yaxshi biladi.

Transistordagi maksimal kuchlanish rektifikatsiya qilingan besleme zo'riqishida va yig'indisi bilan aniqlanadi teskari kuchlanish yoqilgan birlamchi o'rash. Ta'minot bilan hamma narsa aniq, u 310 volt (ortiqcha, minus). Birlamchi o'rashdagi teskari kuchlanish _faqat_ impuls yoki ish aylanishining ish aylanishiga bog'liq! Tushuntirishga ijozat bering - barqaror ish holatida oldinga siljishda saqlanadigan energiya butunlay teskari yukga o'tkazilishi kerak (agar u hammasi o'tkazilmasa, u yadroda to'plana boshlaydi, biz joriy chegaraga erishamiz. birlamchi o'rashning (va, ehtimol, to'yinganligi) va PWM tekshirgichi impuls davomiyligini pasaytiradi). Keling, formulani eslaylik:

U = L(dI/dt)

bular. agar teskari zarbaning T ikki baravar katta bo'lsa, u holda teskari zarbaning U ikki baravar kam bo'ladi. HAQIDAbu erda D = 33% da biz 155 voltlik teskari kuchlanishni olamiz. Hammasi. Bu bizning hisoblangan qiymatimiz, biz unga tayanamiz. TShunday qilib, qochqinning indüktansı tufayli kuchlanishni hisobga olmaganda, kalitda faqat 310 + 155 = 465 volt bo'ladi! _har qanday_ chiqish zo'riqishida (chiqish kuchlanishi N2 * 155 / N1 sifatida hisoblanadi, bu erda N1 va N2 navbati bilan birlamchi va ikkilamchi sariqlardagi burilishlar soni). N1 Tning oldinga siljishi va bir impulsda uzatilishi kerak bo'lgan energiya asosida tanlanadi. Belgilangan maksimal chiqish kuchlanishiga erishish uchun N2 tanlangan. HAQIDAOqish induktivligi tufayli haddan tashqari oshib ketish muammosi bor edi. Uning amplitudasi hech narsa bilan cheklanmaydi va quvvat birlamchi o'rash orqali oqimga va, aslida, qochqinning indüktansına bog'liq. Siz standart yo'ldan borishingiz va snubberni o'rnatishingiz mumkin, keyin bu barcha energiya uning rezistorida (yoki zener diodida) chiqariladi. Snubberni o'rnatishingiz shart emas, keyin energiya kalitda chiqariladi (mosfetlar ko'chki jarayonlariga juda chidamli va bipolyarlar haqida gapirib bo'lmaydigan parametrlarni buzmasdan yoki yomonlashmasdan juda katta emissiya quvvatini yo'qotishga imkon beradi. ).
Ammo, bizning holatlarimizda, chiroqni tarmoqdan ajratishning hojati yo'q, shuning uchun biz avtotransformator (yoki kran bilan chok) shaklida impuls transformatorini yasashimiz mumkin va ... keyin bizda oqish indüktansı bo'lmaydi. umuman! Bunday holda, kalitdagi kuchlanish har doim 465 volt bo'ladi! HChiqish diyotidagi teskari kuchlanishga kelsak, ha, u katta bo'ladi va kilovoltdan oshib ketishi mumkin (ya'ni, ko'pchilik zamonaviy diodlar uchun mo'ljallangan kuchlanish). ammo bu erda biz ikkita diodni ketma-ket ulashimiz va 2 kilovoltli rektifikatorni olishimiz mumkin.

Shunday qilib, biz maksimal chiqish voltaji uchun sxemani hisoblab chiqdik. Agar biz kondansatkichni ikki (masalan) kamroq kuchlanishda zaryadlashni to'xtatmoqchi bo'lsak, u bilan nima sodir bo'ladi? lekin yomon narsa yo'q. kalitdagi kuchlanish amplitudasi hatto 465 voltga ham etib bormaydi - bu 310 + 155/2 volt bo'ladi.

Ushbu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan asosiy muammo transformatorni ishlab chiqarish bo'ladi - chiqish kondensatorini kerakli tezlikda zaryad qilish uchun har bir impulsda etarlicha katta energiya saqlashi kerak. u bo'shliqli juda katta W shaklidagi yadroda yoki past o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan gaz kelebeği halqasida amalga oshirilishi mumkin. parametrlarni o'rash, u orqali oqim o'tkazish va to'yinganlik momentini kuzatish orqali eksperimental tarzda hisoblash va / yoki tanlash mumkin. Mkalit orqali maksimal oqim oddiydan ko'proq bo'ladi - 4-6 amper, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan rejimiga (uzluksiz yoki uzluksiz oqimlar) va quvvatga (men taxminan 300-320 vattda hisoblab chiqdim).

Men sxemaning eskizini taqdim etaman. Sxema UC3842 (yoki 3844) ga asoslangan - arzon PWM kontroller (asosan, sxema har qanday boshqasiga moslashtirilishi mumkin).

Hammasi qanday ishlashini sizga qisqacha aytib beraman.

R7 rezistori orqali quvvatni (kirish filtrini, rektifikatorni va kondansatkichni sizning tanlovingizga qoldiraman) ulaganingizda, C3 kondansatörü PWM tekshirgichini ishga tushirish chegarasi bo'lgan 16,5 volt kuchlanishga zaryadlanadi. Shundan so'ng, quvvat transformatorning III o'rashidan rektifikator va R9, VD4, C8 filtri orqali olinadi. VD1 diodi faqat R7 rezistori orqali C8 emas, balki C3 kondansatörü zaryadlanishi uchun kerak. Shuni ta'kidlash kerakki, III o'rash shunday ulanganki, undagi kuchlanish teskari emas, balki oldinga siljishda olinadi va shuning uchun birlikning chiqish kuchlanishiga bog'liq emas, balki faqat ta'minot kuchlanishiga bog'liq. IV o'rash xuddi shu printsip bo'yicha ulanadi, bu esa qayta aloqa pallasida quvvat beradi. Ushbu davrlardagi oqimlar kichik bo'lgani uchun (R8 va R9 rezistorlari bilan cheklangan), ularning kiritilishi kontaktlarning zanglashiga olib kirishiga deyarli ta'sir qilmaydi.

PWM generatorining chastotasi va maksimal ish aylanishi C1 kondansatörü va R1 qarshiligi bilan o'rnatiladi. Men diagrammada taxminiy ma'lumotlarni taqdim etaman, bu elementlarni tanlash kerak bo'lishi mumkin (men 100 KHz chastotani rejalashtirganman). PWM generatorining umumiy ishlash printsipi quyidagicha: boshida C1 kondansatörü R1 rezistori orqali mikrosxemaning mos yozuvlar kuchlanishidan (5 volt) zaryadlanadi, so'ngra ichki oqim manbai orqali zaryadsizlanadi. Shu bilan birga, kondansatkichni tushirish jarayonida mikrosxemaning chiqish kuchlanishi har doim past bo'ladi (ya'ni, o'lik vaqt).

Rezistor R2 kalit orqali oqimga mutanosib kuchlanish hosil qiladi. 4A ga yetganda (CS kirishidagi kuchlanish 1V), PWM tranzistorni yopadi. R3C6 filtri tranzistorlarni almashtirish bilan bog'liq shovqinlarni bostirish uchun mo'ljallangan. Rezistor R1 va diod VD2 kalitni nisbatan sekin ochish va imkon qadar tezroq yopish uchun mo'ljallangan.

Shunday qilib, endi chiqish kuchlanishini olishni ko'rib chiqaylik. Kalit ochiq bo'lsa, oqim transformatorning I o'rashidan o'tadi. Shu bilan birga, VD5-VD6 diodlaridagi kuchlanish teskari bo'lib, ular yopiladi. Kalit yopilganda, I va II o'rashlardagi kuchlanish belgini keskin o'zgartiradi, diodlar ochiladi va kondansatkichni chiziqli pasayuvchi oqim bilan zaryad qila boshlaydi. Bu holda kuchlanish birlamchi o'rashdan ham olinganligi sababli, bizda hech qanday qochqin indüktansı yo'q va biz snubberni o'rnatishimiz shart emas. Ushbu sxemaning yagona kamchiliklari shundaki, chiqish voltaji boshqa "umumiy" simga ega va tarmoqqa galvanik tarzda ulangan. Ammo miltillovchilarni yoqish uchun bu muhim emas.

TL431A va optokupl 817C chiqish kuchlanish stabilizatoriga ega bo'lib, u R16 rezistori tomonidan taxminan 150 dan 350 voltgacha tartibga solinadi. R13 rezistori kondansatör doimiy ravishda bir oz zaryadsizlanishi va belgilangan kuchlanishga erishilganda PWM kontrolleri o'chmasligi uchun kerak (chunki u o'zini va qayta aloqa pallasini quvvatlaydi). Garchi men bunday quvvat manbai ishonchli ishlashiga to'liq ishonchim komil emas - uni yig'ish va sinab ko'rish kerak. Shu bilan bir qatorda, siz kontrollerni quvvatlantirishingiz mumkin va fikr-mulohaza transformatordagi alohida quvvat manbaidan, lekin bu strukturaning o'lchamlarini oshiradi.

Yuqorida aytib o'tganimdek, transformatorning taxminiy ma'lumotlari - I va II o'rashlarning har biri 500 mkH, III va IV o'rashlari - oldinga yugurish paytida ularda kerakli kuchlanish hosil bo'ladi (mos ravishda 16 V va 12 V). Transformator to'yingan holda birlamchi o'rashda 4A oqimiga bardosh berishi kerak. Printsipial jihatdan oqim boshqacha bo'lishi mumkin - bu faqat qurilmaning quvvatini va kondansatkichning zaryadlash tezligini o'zgartiradi (maksimal ruxsat etilgan o'rash oqimi uchun faqat R2 tanlanishi kerak).

Strukturaviy ravishda, bu vakuum, gaz, suyuqlik, organik yoki noorganik qattiq bo'lishi mumkin bo'lgan ikkita o'tkazgich va dielektrikning "sendvichi" dir. Birinchi mahalliy kondansatörler (o'q bilan qoplangan, folga bilan qoplangan shisha idishlar) 1752 yilda M. Lomonosov va G. Rixter tomonidan ishlab chiqarilgan.

Kondensator allaqachon 250 yoshdan oshgan, lekin u eskirishni xayoliga ham keltirmaydi.. Bundan tashqari, 1 kg "oddiy oddiy kondansatörler" bir kilogramm batareya yoki yonilg'i xujayralariga qaraganda kamroq energiya saqlaydi, lekin uni chiqarishga qodir. Ularga qaraganda tezroq, ko'proq kuch rivojlanadi. — Kondensator tezda zaryadsizlanganda, masalan, fotofleshlarda, optik pompalanadigan impulsli lazerlarda va kollayderlarda yuqori quvvatli impulsni olish mumkin. Deyarli har qanday qurilmada kondansatkichlar mavjud, shuning uchun sizda yangi kondansatkichlar bo'lmasa, ularni tajribalar uchun u yerdan olib tashlashingiz mumkin.

Elektrodda zaryadlarni to'plash qobiliyati ularning o'zaro itarilishi bilan cheklanganligi sababli ularning elektrodga o'tishi cheksiz bo'lishi mumkin emas. Har qanday saqlash moslamasi singari, kondansatör juda o'ziga xos quvvatga ega. Bu shunday deyiladi - elektr sig'imi. U faradlarda va maydon plitalari bo'lgan tekis kondansatör uchun o'lchanadi S(har biri), masofada joylashgan d, sig'im S 0 e/d(da S>> d), Qayerda ε – nisbiy dielektrik doimiy, va ε 0 =8,85418781762039 * 10 -12 .

Bunday holda, har xil tezlikda turli xil polarizatsiya jarayonlari sodir bo'ladi. Bir narsa - deyarli bir zumda sodir bo'ladigan elektron qobiqlarning siljishi, boshqa narsa - molekulalarning, ayniqsa kattalarning aylanishi, uchinchisi - erkin zaryadlarning ko'chishi. Oxirgi ikkita jarayon aniq haroratga bog'liq va suyuqliklarda ular qattiq moddalarga qaraganda tezroq sodir bo'ladi. Agar dielektrik qizdirilsa, dipol aylanishlari va zaryadlar migratsiyasi tezlashadi. Agar maydon o'chirilgan bo'lsa, dielektrikning depolarizatsiyasi ham bir zumda sodir bo'lmaydi. Issiqlik harakati molekulalarni asl xaotik holatga keltirmaguncha, u bir muncha vaqt qutblangan bo'lib qoladi. Shuning uchun, polarit yuqori chastotalarda almashtiriladigan kondansatörler uchun faqat polar bo'lmagan dielektriklar mos keladi: floroplastik, polipropilen.

Keling, bu hodisani tekshiramiz - kondansatör cho'zilganida kuchlanishning oshishi - eksperimental tarzda. PMK018 kontrollerimizdan ma'lumotlarni olish va uni ekranda ko'rsatish uchun Visual Basic-da oddiy dastur yozdim. Umuman olganda, biz 200x150 mm o'lchamdagi ikkita tekstolit plitasini olamiz, bir tomoni folga bilan qoplangan va o'lchash moduliga boradigan simlarni lehimlaymiz. Keyin ulardan biriga dielektrik - qog'oz varag'ini qo'yamiz va ikkinchi plastinka bilan yopamiz. Plitalar mahkam joylashmaydi, shuning uchun biz ularni qalamning tanasi bilan tepaga bosamiz (agar siz qo'lingiz bilan bossangiz, shovqin yaratishingiz mumkin).

O'lchov sxemasi oddiy: potansiyometr R1 kondansatkichga berilgan kuchlanishni (bizning holatda u 3 volt) o'rnatadi va S1 tugmasi uni kondansatkichga etkazib berish yoki bermaslik uchun xizmat qiladi.

Kondensator energiya ombori sifatida

Energiyaning eng kichik kondansatörda saqlanganligiga ishonch hosil qilish juda oson. Buni amalga oshirish uchun bizga shaffof qizil LED va doimiy oqim manbai kerak (9 voltli batareya ishlaydi, lekin agar kondansatörning nominal kuchlanishi imkon bersa, kattaroqni olish yaxshidir). Tajriba kondensatorni zaryad qilishdan, keyin unga LEDni ulashdan (qutblanish haqida unutmang) va uning miltillashini kuzatishdan iborat. Qorong'i xonada chirog'i hatto o'nlab pikofaradli kondansatkichlardan ham ko'rinadi. Taxminan yuz million elektron yuz million foton chiqaradi. Biroq, bu chegara emas, chunki inson ko'zi ancha zaifroq nurni sezishi mumkin. Men kamroq sig'imli kondansatkichlarni topmadim. Agar hisoblash minglab mikrofaradga yetsa, LEDni zaxiralang va uchqunni ko'rish uchun kondansatörni metall ob'ektga qisqartiring - bu kondansatörda energiya mavjudligining aniq belgisi.

Kondensator shuningdek, tebranish, tebranish, tovush, radio to'lqinlarini yoki elektr tarmog'ining nurlanishini aniqlash natijasida hosil bo'lgan "deyarli abadiy" energiyani saqlash uchun ishlatiladi. Vaqt o'tishi bilan bunday zaif manbalardan to'plangan energiya asta-sekin simsiz sensorlar va boshqa elektron qurilmalarning bir muncha vaqt ishlashiga imkon beradi. Bu tamoyil oddiy quvvat iste'moli (masalan, televizorning masofadan boshqarish pulti) bo'lgan qurilmalar uchun abadiy "barmoq tipidagi" batareyaning asosidir. Uning tanasida quvvati 500 millifarad bo'lgan kondansatör va 10 dan 180 millivattgacha bo'sh quvvatga ega 4-8 gerts chastotasida tebranishlar bilan oziqlanadigan generator mavjud. Pyezoelektrik nanosimlar asosidagi generatorlar ishlab chiqilmoqda, ular yurak urishi, poyabzal tagining erga tushishi, texnik jihozlarning tebranishlari kabi zaif tebranishlar energiyasini kondansatkichga yo'naltirishga qodir.

Erkin energiyaning yana bir manbai - bu inhibisyon. Odatda, avtomobil tormozlanganda energiya issiqlikka aylanadi, lekin uni saqlash va keyin tezlashtirish vaqtida ishlatish mumkin. Bu muammo, ayniqsa, har bir bekatda sekinlashib, tezlashib borayotgan jamoat transporti uchun juda dolzarb bo‘lib, bu yonilg‘i sarfining sezilarli darajada oshishiga va chiqindi gazlar havosining ifloslanishiga olib keladi. 2010 yilda Saratov viloyatida Elton kompaniyasi Ecobus - g'ayrioddiy g'ildirakli elektr motorlari va superkondensatorlari bo'lgan eksperimental mikroavtobusni - energiya sarfini 40% ga kamaytiradigan tormozlovchi energiya saqlash moslamalarini yaratdi. U Energia-Buran loyihasida ishlab chiqilgan materiallardan, xususan, uglerod folgasidan foydalanadi. Umuman olganda, SSSRda yaratilgan ilmiy maktab tufayli Rossiya elektrokimyoviy kondansatkichlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish bo'yicha jahon yetakchilaridan biri hisoblanadi. Misol uchun, Elton mahsulotlari 1998 yildan buyon xorijga eksport qilinib kelinmoqda va yaqinda Rossiya kompaniyasi litsenziyasi asosida ushbu mahsulotlar AQShda ishlab chiqarila boshlandi.

Bitta zamonaviy kondansatörning quvvati (2 farad, chapdagi fotosurat) butun yer sharining sig'imidan minglab marta katta. Ular 40 kulonlik elektr zaryadini saqlashga qodir!

Ammo elektronlar uchun bu sovet "bobosining ko'kragi" (o'ngdagi fotosurat) unchalik sig'imli emas, lekin 40 000 volt kuchlanishga bardosh bera oladi (barcha bu voltlarni kondansatör korpusidagi buzilishdan himoya qiluvchi chinni stakanlarga e'tibor bering). Bu "elektromagnit bomba" uchun juda qulaydir, unda kondansatkich mis quvurga chiqariladi, u bir vaqtning o'zida portlash bilan tashqi tomondan siqiladi. Natijada radio jihozlarini o'chirib qo'yadigan juda kuchli elektromagnit impuls. Aytgancha, yadroviy portlash paytida, oddiy portlashdan farqli o'laroq, elektromagnit impuls ham chiqariladi, bu uran yadrosining kondansatkichga o'xshashligini yana bir bor ta'kidlaydi. Aytgancha, bunday kondansatör to'g'ridan-to'g'ri taroqdan statik elektr bilan zaryadlanishi mumkin, lekin, albatta, to'liq kuchlanish uchun zaryadlash uchun uzoq vaqt kerak bo'ladi. Ammo van Musschenbroekning qayg'uli tajribasini juda og'irlashtirilgan versiyada takrorlash mumkin bo'ladi.

Umuman olganda, bu tajriba uchun 100 nf dan ortiq bo'lmagan har qanday kondansatör mos keladi. Siz ko'proq narsani qilishingiz mumkin, lekin LED uchun etarli kuchlanishni olish uchun uni uzoq vaqt davomida zaryad qilishingiz kerak bo'ladi. Ammo kondansatkichdagi qochqin oqimlari kichik bo'lsa, LED uzoqroq yonadi. Suhbat chog'ida sochlaringizga ishqalab uyali telefonni zaryad qilish uchun qurilma yaratish uchun ushbu printsipdan foydalanish haqida o'ylashingiz mumkin :)

Zo'r yuqori kuchlanishli kondansatör tornavida hisoblanadi. Bunday holda, uning tutqichi dielektrik bo'lib xizmat qiladi va metall novda va inson qo'li plastinka bo'lib xizmat qiladi. Bilamizki, sochlarga surtilgan qalam qog‘oz parchalarini o‘ziga tortadi. Agar siz tornavida bilan sochlaringizga ishqalasangiz, undan hech narsa chiqmaydi - metall oqsillardan elektronlarni tortib olish qobiliyatiga ega emas - u qog'oz parchalarini o'ziga tortmadi va tortmadi. Ammo oldingi tajribada bo'lgani kabi, uni zaryadlangan qalam bilan ishqalasangiz, tornavida o'zining past sig'imi tufayli tezda yuqori kuchlanishga zaryadlanadi va qog'oz parchalari unga tortila boshlaydi.

Biroq, nima uchun bunday qiyinchiliklar - video yozuvlar mavjud. Bu shuni ko'rsatadiki, LED juda yorqin miltillaydi:

Kondensatorlar yuqori kuchlanish bilan zaryadlanganda, chekka effekti rol o'ynay boshlaydi, bu quyidagilardan iborat. Agar dielektrik plitalar orasiga havoga joylashtirilsa va ularga asta-sekin ortib borayotgan kuchlanish qo'llanilsa, u holda ma'lum bir kuchlanish qiymatida plastinkaning chetida jim deşarj paydo bo'lib, xarakterli shovqin va qorong'uda porlash bilan aniqlanadi. Kritik kuchlanishning kattaligi plastinkaning qalinligi, chekkaning keskinligi, dielektrikning turi va qalinligi va boshqalarga bog'liq. Dielektrik qanchalik qalin bo'lsa, kr shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan, dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa, u shunchalik past bo'ladi. Yon ta'sirini kamaytirish uchun plastinkaning qirralari yuqori elektr quvvatiga ega bo'lgan dielektrikga o'rnatiladi, dielektrik qistirmalari qirralarda qalinlashadi, plitalarning qirralari yumaloqlanadi va kuchlanishning asta-sekin kamayib borayotgan zonasi hosil bo'ladi. plitalarning chekkalarini yuqori qarshilikka ega bo'lgan materialdan yasash, uni bir nechta ketma-ket ulanganlarga bo'lish orqali bitta kondansatör uchun kuchlanishni kamaytirish.

Hmm .. lekin agar tananing sig'imi zaryadni to'plash qobiliyati bo'lsa, unda ijobiy va manfiy zaryadlar uchun u juda farq qiladi ... Keling, vakuumdagi sferik kondansatörni tasavvur qilaylik... Elektr stansiyalari va gigavatt-soatlarni ayamay, uni yurakdan manfiy zaryad qilaylik (fikr tajribasining yaxshi tomoni shu!) ... lekin bir nuqtada juda ko'p ortiqcha bo'ladi. Bu to'pdagi elektronlar shunchaki butun vakuum bo'ylab tarqala boshlaydi, shunchaki elektronegativ zichlikda bo'lmaslik uchun. Ammo bu musbat zaryad bilan sodir bo'lmaydi - elektronlar, ularning qanchasi qolsa ham, kondansatörning kristall panjarasidan uchib ketmaydi.
Nima bo'ladi, ijobiy sig'im salbiydan ancha kattaroqmi? Yo'q! Elektronlar aslida bizning erkalashimiz uchun emas, balki atomlarni ulash uchun bo'lganligi sababli va ularning sezilarli ulushi bo'lmasa, kristall panjaraning ijobiy ionlarining Kulon itarishi eng zirhli kondansatörni bir zumda changga aylantiradi :)

Aslida, ikkilamchi plastinka bo'lmasa, kondansatörning "yakka yarmlari" ning sig'imi juda kichik: diametri 2 mm va uzunligi 1 m bo'lgan bitta simning elektr sig'imi taxminan 10 pF ni tashkil qiladi va butun yer shari 700 mF.

Plitalarning o'lchamlarini aniq o'lchash asosida jismoniy formulalar yordamida uning quvvatini hisoblash yo'li bilan mutlaq quvvat standartini qurish mumkin. Mamlakatimizda ikkita joyda joylashgan eng aniq kondansatörler shunday ishlab chiqariladi. GET 107-77 davlat standarti SNIIM Federal davlat unitar korxonasida joylashgan bo'lib, quvvati yorug'lik tezligi va uzunlik va chastota birliklari yordamida yuqori aniqlik bilan hisoblangan 4 ta qo'llab-quvvatlanmaydigan koaksial silindrli kondansatörlardan iborat. tekshirish uchun olib kelingan kondansatkichlarning sig'imlarini standart (10 pf) bilan 1-100 MGts chastota diapazonida 0,01% dan kam xato bilan solishtirish imkonini beruvchi yuqori chastotali sig'imli komparator (chapdagi fotosurat).

VNIIM nomidagi Federal davlat unitar korxonasida joylashgan GET 25-79 standarti (o'ngdagi rasm). DI. Mendeleev vakuum blokidagi hisoblash kondansatörü va interferometrni, sig'im o'lchovlari va termostatni o'z ichiga olgan sig'imli transformator ko'prigini va stabillashgan to'lqin uzunligiga ega radiatsiya manbalarini o'z ichiga oladi. Standart elektrodlarning uzunligi yuqori barqaror yorug'lik nurlanishining ma'lum miqdordagi to'lqin uzunliklari bilan o'zgarganda, kondansatör kondansatkichlarining o'zaro faoliyat elektrodlari tizimining sig'imidagi o'sishlarni aniqlash usuliga asoslangan. Bu aniq 0,2 pF sig'im qiymatining 0,00005% dan yuqori aniqlik bilan saqlanishini ta'minlaydi.

Ammo Mitinodagi radio bozorida menga 5% dan yuqori aniqlikdagi kondansatör topish qiyin bo'ldi 🙁 Xo'sh, keling, sevimli PMK018 orqali kuchlanish va vaqt o'lchovlariga asoslangan formulalar yordamida sig'imni hisoblashga harakat qilaylik. Imkoniyatlarni ikki yo'l bilan hisoblaymiz. Birinchi usul eksponentning xususiyatlariga va zaryadsizlanishning turli momentlarida o'lchanadigan kondansatördagi kuchlanish nisbatiga asoslangan. Ikkinchisi, zaryadsizlanish paytida kondansatör tomonidan chiqarilgan zaryadni o'lchash yo'li bilan; u vaqt o'tishi bilan oqimni birlashtirish orqali olinadi. Joriy grafik va koordinata o'qlari bilan chegaralangan maydon son jihatidan kondansatör tomonidan berilgan zaryadga teng. Ushbu hisob-kitoblar uchun siz kondansatör zaryadsizlangan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligini aniq bilishingiz kerak. Men bu qarshilikni elektron to'plamdan 10 kOhm nozik qarshilik bilan o'rnatdim.

Va bu erda tajriba natijalari. Ko'rgazma ishtirokchisi qanchalik chiroyli va silliq bo'lganiga e'tibor bering. U kompyuter tomonidan matematik hisoblanmaydi, balki tabiatning o'zidan bevosita o'lchanadi. Ekrandagi koordinatalar panjarasi tufayli eksponentning xossasi aniq kuzatilganligi aniq - teng vaqt oralig'ida u teng marta kamayadi (men uni hatto ekrandagi o'lchagich bilan ham o'lchaganman :) Shunday qilib, fizik formulalar atrofimizdagi voqelikni yetarli darajada aks ettirishini ko'ramiz.

Ko'rib turganingizdek, o'lchangan va hisoblangan sig'im nominalga (va Xitoy multimetrlarining o'qishlari bilan) to'g'ri keladi, lekin aniq emas. Afsuski, ulardan qaysi biri to'g'ri ekanligini aniqlash uchun standart yo'q! Agar kimdir arzon yoki uyda mavjud bo'lgan standart idishni bilsa, bu haqda sharhlarda yozishni unutmang.

Energiya elektrotexnika sohasida dunyoda birinchi bo'lib 1877 yilda Pavel Nikolaevich Yablochkov kondensatordan foydalangan. U Lomonosov kondensatorlarini soddalashtirgan va bir vaqtning o'zida takomillashgan, zarba va plyonkani suyuqlik bilan almashtirgan va banklarni parallel ravishda bog'lagan. U nafaqat Evropani zabt etgan innovatsion boshq lampalar ixtirosiga, balki kondansatörler bilan bog'liq bir qator patentlarga ham ega. Keling, Yablochkov kondensatorini o'tkazuvchi suyuqlik sifatida sho'r suvdan, shisha idishdagi sabzavotlardan foydalangan holda yig'ishga harakat qilaylik. Olingan quvvat 0,442 nf edi. Agar kavanozni maydoni kattaroq va qalinligi bir necha baravar kam bo'lgan plastik to'rva bilan almashtirsak, sig'imi 85,7 nf ga oshadi. (Birinchidan, sumkani suv bilan to'ldiring va oqish oqimlarini tekshiring!) Kondensator ishlaydi - hatto LEDni miltillash imkonini beradi! Shuningdek, u elektron sxemalarda o'z vazifalarini muvaffaqiyatli bajaradi (men uni oddiy kondansatör o'rniga generatorga ulashga harakat qildim - hamma narsa ishlaydi).

Bu erda suv o'tkazgich sifatida juda kamtarona rol o'ynaydi va agar sizda folga bo'lsa, siz usiz ham qila olasiz. Yablochkovga ergashib, biz ham shunday qilamiz. Bu erda 130 pf quvvatga ega slyuda va mis folga kondansatörü.

Metall plitalar dielektrikga iloji boricha yaqinroq bo'lishi kerak va plastinka va dielektrik o'rtasida o'zgaruvchan tokda qo'shimcha yo'qotishlarga olib keladigan yopishtiruvchi moddalarni kiritishdan qochish kerak. Shuning uchun, hozirda asosan metall qoplama sifatida ishlatiladi, kimyoviy yoki mexanik ravishda dielektrik (shisha) ustiga yotqiziladi yoki unga mahkam bosiladi (slyuda).

Slyuda o'rniga siz o'zingiz yoqtirgan turli xil dielektriklardan foydalanishingiz mumkin. O'lchovlar (teng qalinlikdagi dielektriklar uchun) havoni ko'rsatdi ε eng kichigi, floroplastik uchun u kattaroq, silikon uchun u yanada kattaroq va slyuda uchun u yanada kattaroq va qo'rg'oshin zirkonat titanatida u shunchaki katta. Ilm-fanga ko'ra, aynan shunday bo'lishi kerak - axir, ftoroplastikada elektronlar, aytish mumkinki, ftoruglerod zanjirlariga mahkam bog'langan va faqat bir oz og'ishi mumkin - elektronning atomdan atomga sakrashi uchun hech qanday joy yo'q.

Turli xil dielektrik doimiyliklarga ega bo'lgan moddalar bilan bunday tajribalarni o'zingiz o'tkazishingiz mumkin. Nima deb o'ylaysiz, dielektrik doimiyligi yuqori, distillangan suv yoki moy? Tuz yoki shakar? Parafinmi yoki sovunmi? Nega? Dielektrik doimiylik ko'p narsaga bog'liq ... bu haqda butun kitob yozilishi mumkin.

Ana xolos? 🙁

Yo'q, hammasi emas! Bir haftadan keyin davomi bo'ladi! 🙂