Самодельный конденсатор: Самодельный конденсатор большой ёмкости

Содержание

Делаем высоковольтный конденсатор в домашних условиях


Любители разных высоковольтных опытов часто сталкиваются с проблемой, когда бывает необходимо использовать высоковольтные конденсаторы. Как правило, такие конденсаторы очень сложно найти, а если и удастся, то придется заплатить за них немало денег, что по силам отнюдь не каждому. Помимо этого политика нашего сайта просто не позволит вам тратить средства на покупку того, что можно самому изготовить, не выходя из дому.

Как вы уже догадались, данный материал мы решили посвятить сборке высоковольтного конденсатора, чему также посвящен авторский видеоролик, который мы предлагаем вам посмотреть перед началом работы.

Что же нам понадобится:
- нож;
- то, что мы будем использовать в качестве диелектрика;
- пищевая фольга;
- прибор для измерения емкости.



Сразу отметим, что в качестве диелектрика автор самодельного конденсатора использует самые обычные самоклеющиеся обои. Что касается прибора для измерения емкости, то его использование не обязательно, поскольку предназначен этот прибор только для того, чтобы в конце можно было узнать, что получилось в итоге. С материалами все ясно, можно приступать к сборке самодельного конденсатора.

Первым делом отрезаем два куска от самоклеющихся обоев. Нужно примерно полметра, однако желательно, чтобы одна полоска получилась чуть длиннее другой.


Далее берем пищевую фольгу и отрезаем кусок по длине короткого куска от самоклеющихся обоев. По словам автора, лучше будет если кусок фольги будет примерно на 5 см меньше куска обоев.


Получившийся лист фольги режим ровно на две части по длине.


Следующим делом кладем на ровную поверхность один кусок обоев, на который аккуратно кладем один кусок пищевой фольги. Фольге нужно класть так, чтобы по трем краям получился зазор примерно в сантиметр. С четвертой стороны фольга будет выпирать, что вполне нормально на этом этапе.


Сверху кладем второй лист обоев.


На нем кладем второй лист фольги. Только на этот раз делаем так, чтобы выступала фольга с противоположной предыдущему шагу стороне. То есть, если у автора первый кусок выступал снизу, то на этот раз он должен выступать сверху. Отдельно следует отметить, что листы фольги не должны касаться друг друга.


Далее берем получившуюся заготовку и сворачиваем в трубочку.


Теперь с одного края снимаем подложку и проклеиваем наш конденсатор.


После этого сгибаем края и сворачиваем фольгу как конфетный фантик. Таким образом мы получаем выходы, к которым и будут крепиться провода. 


Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Facebook

ВКонтакте

Twitter

ОК

Самодельный конденсатор переменной емкости (КПЕ)

Предлагаемый вниманию читателей конденсатор переменной ёмкости (КПЕ) с изолированными ротором и статором прост конструктивно, не требует применения дефицитных материалов и станочных работ и может быть изготовлен в домашних условиях радиолюбителем, владеющим элементарными слесарными навыками.

Материалы

Из материалов понадобятся жесть или латунь толщиной 0,5...0,6 мм (желательно лужёные), кусочек листовой латуни толщиной 0,8...1 мм, отрезки медной проволоки диаметром 3 мм и тонкостенной медной трубки диаметром 7 мм, немного листового стеклотекстолита толщиной 6 мм, чуть более дюжины винтов М3 и припой (желательно ПОС-60, как довольно низкоплавкий и обеспечивающий хороший внешний вид паяного соединения), а из инструментов - ножовка и ножницы по металлу, напильники, шуруповёрт или дрель, несколько свёрл и мощный (не менее 100 Вт) электропаяльник.

Конструкция

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

Обозначения на рисунке:

  • 1 - пластина статора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт., паять к фиксаторам 12;
  • 2 - планка торцевая, стеклотекстолит листовой толщиной 6 мм, крепить к деталям 16 винтами 17;
  • 3 - гайка М3, 2 шт.;
  • 4, 9 - винт М3х15, 2 шт., фиксировать в найденном положении гайками 3;
  • 5 - пластина ротора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт.. паять к валику 6 и фиксатору 8;
  • 6 - валик ротора, трубка латунная тонкостенная (отрезок колена телескопической антенны), паять к пластинам 5;
  • 7 - токосъёмник-ограничитель, проволока стальная диаметром 0,8 мм, 2 шт., крепить к деталям 14 и 16 винтами 15;
  • 8 - фиксатор роторных пластин, проволока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к дет.5;
  • 10 - винты (М3х12, 4 шт.) крепления планки 11 к деталям 16;
  • 11 - планка, стеклотекстолит толщиной 6 мм, крепить к деталям 16 винтами 10;
  • 12 - фиксатор статорных пластин, проволока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к деталям 1;
  • 13 - лепесток, медь, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 2 шт., крепить к дет. 16 винтом 15;
  • 14 - подшипник, латунь толщиной 1 мм, 2 шт., крепить к детали 16 винтом 15;
  • 15 - винт МЗхб, 6 шт.;
  • 16 - планка боковая, стеклотекстолит толщиной 6 мм, 2 шт., крепить к деталям 2 и 11 винтами 10 и 17;
  • 17 - винт М3х12, 4 шт.;
  • 18 - шайба ограничительная, латунь толщиной 1 мм, 2 шт., паять к детали 6;
  • 19 - штифт, проволока медная диаметром 2 мм, запрессовать в деталь 6 до пайки шайб 18.

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

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

Осевое смещение ротора предотвращают закреплённые на валике 6 ограничительные шайбы 18, упирающиеся в подшипники 14, а в направлении, перпендикулярном оси, - ограничители-токосъёмники 7, закреплённые на подшипниках 14 и планках 16 винтами 15. Корпус КПЕ представляет собой прямоугольную рамку, состоящую из скреплённых винтами 10 и 17 двух планок 16 и поперечных планок 2 и 11.

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

В описываемом варианте КПЕ статор и ротор содержат по восемь пластин, воздушный зазор между ними - около 2 мм, максимальная ёмкость - около 90 пФ.

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

Рис. 2. Внешний вид готового КПЕ.

Перед сборкой ротора и статора валик 6, фиксаторы 8, 12 и места пайки на пластинах (пояски шириной 2...3 мм вокруг отверстий под валик и фиксаторы) необходимо залудить.

Кроме того, следует заготовить вырезанные из гофрокартона, толщиной, равной воздушному зазору между пластинами (т. е. 2 мм), технологические прокладки размерами 35x35 мм (их число должно быть примерно на десяток больше числа пластин).

Выбор материала прокладок обусловлен низкой теплоёмкостью гофрокартона, что облегчает процесс пайки пластин к фиксаторам. Далее к верхней (по рисунку) боковой планке 16 привинчивают планки 2 и 11, подшипник 14 и токосъёмник-ограничитель 7. В валике 6 сверлят отверстие под штифт 19.

Запрессовав его, надевают на валик ограничительную шайбу 18, после чего его конец вставляют в отверстие, образованное полукруглым вырезом в подшипнике 14 и токосъёмником 7, а концы фиксаторов 12 - в соответствующие отверстия планки 16.

Положив на её внутреннюю сторону четыре-пять картонных прокладки, надевают на валик 6 первую пластину ротора, кладут на неё следующую прокладку, затем на выступающие внутрь концы фиксаторов 12 надевают первую пластину статора, кладут следующую прокладку, надевают на валик следующую пластину ротора и т. д.

Когда число пластин ротора достигнет трёх-четырёх, в их отверстия диаметром 3,3 мм вставляют фиксатор 8, и в дальнейшем каждую следующую пластину ротора надевают и на валик 6, и на фиксатор 8.

Установив на место последнюю пластину статора, привинчивают вторую планку 16, вставляют в зазор между ней и пластиной статора последние несколько технологических прокладок из гофрокартона, и если необходимо, выбирают излишний зазор между ними дополнительными прокладками нужной толщины.

После этого свободные концы фиксаторов 12 вставляют в соответствующие отверстия второй планки 16, а конец трубчатого валика 6 с предварительно надетой на него второй шайбой 18 - в вырез второго подшипника 14, устанавливают на место второй ограничитель-токосъёмник 7 и фиксируют его положение винтом 15.

Взаимное положение пластин ротора и статора фиксируют припоем, прогревая места пайки их к валику и фиксаторам мощным паяльником.

Перед пайкой фиксаторы статора 12 устанавливают в положение, в котором их концы выступают за пределы планок 16 примерно на одинаковую величину, а фиксатор 8 - с таким расчётом, чтобы при максимальной ёмкости его нижний (по рисунку) конец надёжно упирался в винт-ограничитель 9.

Завершают сборку установкой на место винтов-ограничителей 4 и 9. Первым фиксируют ротор в положении, соответствующем минимальной ёмкости КПЕ, вторым - в положении, соответствующем его максимальной ёмкости. Положение самих винтов фиксируют гайками 3 (М3). Выступающие концы фиксаторов 12 аккуратно расклёпывают в отверстиях планок 16.

Материалы деталей КПЕ и некоторые технологические указания по его сборке содержатся в подписи к рис. 1. Внешний вид одного из вариантов практической конструкции показан на рис. 2.

С. Долганов, г. Барабинск Новосибирской обл. Р-12-2016.

Самодельный конденсатор влаги по типу «дышащего колодца»

Это еще одно отечественное изобретение, которое также предназначено для сбора воды из окружающего воздуха в местах с ее дефицитом.

Зачастую в регионах, где существующая вода не может быть использована для нужд сельского хозяйства из-за повышенного содержания в ней солей, ее приходится перерабатывать либо завозить пресную воду.

Переработка производится путем нагревания соленой воды солнцем и дальнейшей конденсацией паров на охлажденных поверхностях. Также производится конденсация влаги из атмосферного воздуха с помощью так называемых «дышащих колодцев».

Такой самодельный конденсатор влаги по типу «дышащего колодца» просто выкапывается в почве. Когда атмосферное давление повышается, воздух поступает в колодец и охлаждается в нем, ведь температура в колодце намного ниже, чем на поверхности земли. Затем на его дне и стенках конденсируется влага, а после этого она впитывается почвой. Постепенно колодец наполняется водой. Но при наличии солей в почве образующийся в колодце конденсат не будет годен к потреблению, поэтому, если грунтовые воды соленые, «дышащие колодцы» не устраиваются.

Если почва насыщена солями, то для получения конденсата из атмосферного воздуха применяется устройство, созданное по типу «дышащего колодца». Это устройство состоит из теплообменника, который закапывается в почву.

Теплообменник имеет воздухозаборную и воздуховыводную трубы. Сверху воздуховыводная труба снабжена ветровой турбиной для засасывания воздуха с последующим пропусканием его через теплообменник. В теплообменнике есть целый набор трубок, соединенных коллекторными трубами. Со стороны выхода воздуха из теплообменника к коллекторной трубе подсоединяется резервуар для сбора влаги. Попадая в погруженный в почву теплообменник, атмосферный воздух будет охлаждаться, образуя конденсат. Накопленная влага затем забирается из резервуара насосом. Однако данная конструкция не позволяет осуществлять полное осушение воздуха, поскольку поверхности этого теплообменника не снабжены должным оборудованием.

Еще один вариант подобного устройства имеет большую производительность для получения конденсата из атмосферного воздуха, поскольку его конструкция модифицирована и включает больше элементов. Основная деталь механизма — конденсатор. Он герметично соединяется с резервуаром, в верхней стенке которого есть отверстия для стекания конденсата. Между ребрами, образованными стенками конденсатора, свободно устанавливается воздуховыводная труба, в верхней части которой имеется горизонтальный дифлектор. В резервуар через его верхнюю стенку опускается заборная труба насоса. Резервуар вместе с конденсатором погружаются в колодец с соленой водой или грунтом.

Конденсатор должен быть изготовлен в виде цилиндра с гофрированной боковой стенкой. Именно такая конструкция позволяет осуществить больший забор влаги из атмосферного воздуха.

Как известно, гофрированную поверхность часто используют для придания изделиям повышенной жесткости. Кроме того, известно, что самую большую удельную поверхность имеет треугольная призма, а гофрированная поверхность конденсатора состоит из множества призм.

Также у цилиндра не самая малая удельная поверхность, т. е. поверхность, приходящаяся на единицу объема. В итоге конденсатор, предлагаемый в данной конструкции, сочетает в себе все эти качества. Помимо этого, устройство конструкции предполагает ее помещение в колодец с соленой водой, которая за счет испарения имеет более низкую по сравнению с воздухом температуру. Поэтому стенки конденсатора, соприкасаясь с соленой водой, будут охлаждаться и охлаждать атмосферный воздух, насыщенный влагой. В результате на одинаковый объем приходящего воздуха удельная поверхность конденсатора в данном устройстве будет гораздо больше, чем в аналоговом устройстве, описанном выше. Здесь воздух будет охлаждаться сильнее и больше отдавать влаги.

Нижний торец боковой стенки конденсатора должен быть герметично соединен с верхней стенкой резервуара для сбора конденсата. Верхний торец стенки должен оставаться открытым, через него нужно ввести и закрепить в конденсаторе воздуховыводную трубу. Она не должна доходить своим нижним торцом до резервуара для сбора конденсата.

Принцип работы устройства довольно простой. Сначала теплый атмосферный воздух с низкой относительной влажностью начнет поступать к отверстию колодца. Здесь он «насытится» парами воды и опустится в конденсатор, где, соприкасаясь с внутренней поверхностью стенки конденсатора, будет охлаждаться, способствуя образованию на стенке капель влаги. Накапливаясь, вода будет стекать через отверстия в резервуар для сбора конденсата. Уже осушенный воздух должен проходить в нижний торец воздуховыводной трубы и затем через нее и дифлектор выходить обратно в атмосферу.

Черный цвет трубы будет способствовать большему нагреванию воздуха днем, и, значит, движение последнего через конденсатор будет более ускоренным. Для этой же цели служит и дифлектор, который создает разрежение на верхнем конце воздуховыводной трубы.

Составляющие конструкцию элементы хорошо известны всем, но их оригинальное сочетание дает возможность повысить производительность устройства. На практике выяснено, что данное приспособление позволяет получить конденсата до 60 л в сутки. А это в 2 раза больше по сравнению с устройством с одинаковыми габаритами, но другими составляющими компонентами.

Самодельный электролитический конденсатор переменной ёмкости - Первоапрельские шутки и не только - Другие статьи - Каталог статей

В практике радиолюбителя иногда возникает необходимость подбирать ёмкость электролитических конденсаторов . Такая потребность появляется, например. при регулировке схем реле времени, схем медленной развёртки, схем медленного изменения фазы и т.п. В домашних условиях можно довольно легко изготовить переменный электролитический конденсатор большой ёмкости - до 300 мкФ. Для этого необходимо иметь переменный конденсатор с воздушным диэлектриком и алюминиевыми пластинами ротора и статора. Конденсаторы с медными, кадмированными или посеребрёнными пластинами непригодны.

Для приготовления электролита необходимо иметь едкий калий КОН и незначительное количество уксуснокислого алюминия Al(C2h4O2)3. При отсутствии едкого калия его можно получить из хлористого калия KCl, пропустив через водный раствор хлористого калия постоянный ток около 500 мА. Для электродов можно взять угольные стержни от старого гальванического элемента, прокалив их предварительно докрасна. При прохождении тока из раствора выделяются хлор и водород, поэтому работу надо производить в хорошо проветриваемом помещении. Когда выделяющийся газ не будет иметь характерного запаха хлора - реакция закончена, едкий калий получен.

Концентрированный раствор едкого калия надо разбавить наполовину дистиллированной водой, добавить незначительное количество уксуснокислого алюминия и профильтровать раствор через фильтровальную бумагу при помощи стеклянной или пластмассовой воронки.

Конденсатор перед сборкой должен быть тщательно обезжирен. промыт и высушен. для предотвращения коррозии в электролите все не алюминиевые детали - ось ротора, держатели статора, выводы - необходимо покрыть защитным слоем щелочеупорного лака или краски. Конденсатор лучше собирать в пластмассовом сосуде (полиэтилен, полистирол). При этом проще всего закрепить конденсатор на крышке вертикально, выведя ось ротора вверх. Электролит должен покрывать полностью все пластины.

После сборки конденсатор необходимо отформовать, пропуская через него постоянный ток. Плотность тока формовки - 0,25-0.35 ампера на 1 кв. см. поверхности статорной пластины. На статор подаётся плюс, на ротор - минус. В готовом электролитическом конденсаторе статор будет положительным полюсом.

Так как при формовке выделяется водород, то проводить её надо в защищённом от огня месте. Формовку следует начинать при напряжении 2 В, плавно увеличивая ток до расчетного значения, затем конденсатор следует выдержать под током несколько часов. если в течение длительного времени величина тока остаётся на прежнем уровне, не снижаясь. значит. имеется замыкание между ротором и статором. Формовку можно считать законченной, когда ток формовки снизится до 10-00 мкА. Величина конечного тока формовки зависит от величины ёмкости получившегося электролитического конденсатора и качества изоляции его. Чем меньше утечка и емкость, тем меньше ток в момент окончания формовки. Во время формовки ротор периодически проворачивают.

Из подстроечного конденсатора с воздушным диэлектриком ёмкостью 100 пФ получается электролитический конденсатор переменной ёмкости 15-50 мкФ. Из конденсатора на 365 пФ можно сделать электролитический конденсатор ёмкостью 200-300 мкФ. Изготовленные таким способом конденсаторы выдерживают напряжение до 15 В.

"Radio-Electronics", 1965 г., октябрь.

Источник публикации: ж. Радио, 1966, №8, с. 59

Примечание: Эта статья является примером великолепно выполненной первоапрельской шутки, которую неоднократно перепечатывали разные журналы.

Самодельный конденсатор из стекла, фольги и эпоксидка

Доброго времени, дорогие мои читатели! С нами снова наш старый знакомый, мастер-самоучка, который знает много историй про самоделки электрические. Вот его новый рассказ про самодельный конденсатор.

Ну, во-первых, что это за штука. Залезаем в википедию, читаем: двухполюсник с определённым или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Итак, у нас под руками находятся следующие предметы: Конд. Больше ничего не надо.
Как собирать я сейчас расскажу и будет пахать без всякого пробоя, вот только громоздкий очень будет.

Для начала нужно взять три прямоугольника фольги. Сперва виртуально обозначаем на столе некий квадрат, можно нарисовать мелом, но такими размерами, какие у вас фольга и стекло. Первый кусок фольги кладем ровно, с фитюлькой наружу с одной стороны — это будет один полюс. Зажимаем его с двух сторон стеклами. Потом эти стекла оборачиваем вторым куском фольги, но уже большим размером, с фитюлькой с другой стороны (это второй полюс). Опять кладем стекла и оборачиваем их фольгой. Ну, наконец-то, пришли к заключительному этапу. Кладем еще стекла, получился слоеный пирог, и всю эту приспособу заливаем эпоксидкой, не забывая, чтобы полюса торчали наружу. Вуаля! Вот и кондер.

Еще вариант. Правда электрончики будут ускользать за очень быстрое время, но 220 должен держать.

Наружные оболочки — 3 слоя листа для принтера, на них клеим алюминиевую фольгу жестким клеем, затем поверх клеим изоленту, наверху фольги, опять же, клеим сверх любой диэлектрик из очень толстого куска бумаги для принтера и поверх аналогичный второй кусок бумаги с фольгой. Полюса медной проводулькой 2 миллиметра.

Всё это хозяйство склеиваем эпоксидным клеем. Затем, как можно плотнее заворачиваем в ролик, как трубку и сверху заматываем изолентой, чтобы наверняка, ну а на счёт формы ёмкости можно и покумекать. Для завершаловки остаётся закрепить проводульки с фольгой посерьезней. Подумайте, как это сделать, а то могут отлететь. Ну вот и вторая емкость готова.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

"Взвешиваем КПЕ" (самодельный конденсатор) | NiceTV

РадиоМир 2005 №2

Эта статья - пример того, как не устраивающую по каким-либо параметрам самоделку можно с успехом применить в другой области. Экспериментировал я как-то с самодельным КПЕ. Необходимо было при небольших размерах получить максимальную ёмкость 30...40 пФ. Статор КПЕ состоял из двух вытравленных на печатной плате пластинок размерами 20x25 мм, а ротор представлял собой пластинку из фольгированного стеклотекстолита размерами 20x50 мм. Ёмкость такого КПЕ регулировалась изменением расстояния между статором и ротором. Измерение ёмкости проводилось обычным балансным мостом. Начальная ёмкость между пластинами статора составила менее 3 пФ (одна пластина соединялась с общим проводом, другая - с "горячим" концом катушки генератора). Таким образом, не требуется контакта с подвижным ротором, но ценой уменьшения ёмкости КПЕ вдвое. Начальная ёмкость КПЕ меня вполне устраивала, а вот максимальная составляла всего лишь 10...15 пФ, даже когда ротор полностью ложился на статоры, покрытые тонкой бумагой. Уменьшение толщины бумажной прокладки позволило немного увеличить максимальную ёмкость КПЕ, но не решило проблемы. Сменил бумагу на тонкую полиэтиленовую плёнку - ёмкость увеличилась до 18...20 пФ, однако и этого мне было мало. При измерениях обнаружилось, что полиэтиленовая пленка пружинит. Придавив ротор к статору достаточно сильно, я получил максимальную ёмкость 80 пФ! Получилось, что изменяя нажим на ротор, можно изменять ёмкость, но это требует специального винтового прижима, возможна деформация платы при перестройке КПЕ. Однако, укладывая на ротор в качестве прижима различные предметы, я заметил, что каждому предмету (его массе) соответствует своя ёмкость КПЕ. Необходимо лишь добиться механической стабильности конструкции и создать градуировочную (переводную) таблицу величины ёмкости в массу "взвешиваемых" предметов. Ёмкость можно измерять точным цифровым измерителем.


Конструкция конденсатора

Другая "профессия" предлагаемого КПЕ - датчик давления. При определённой нагрузке на ротор КПЕ получается соответствующая этой нагрузке ёмкость. При изготовлении деталей датчика главное внимание нужно уделить получению одинаковой формы и площади обеих пластин статора. Ротор должен перекрывать их симметрично, приходя каждый раз в одно и то же место, не смещаясь в стороны. Как статор, так и ротор не должны содержать неровностей и заусенцев. Лучше всего их отполировать. Для защиты от окисления можно покрыть обкладки конденсаторного датчика каким-либо "нестареющим" металлом.

 

В.БЕСЕДИН, г.Тюмень.

Самодельный конденсатор влаги по типу дышащего колодца

Самодельный конденсатор влаги по типу «дышащего колодца»

Это еще одно отечественное изобретение, которое также предназначено для сбора воды из окружающего воздуха в местах с ее дефицитом.

Зачастую в регионах, где существующая вода не может быть использована для нужд сельского хозяйства из-за повышенного содержания в ней солей, ее приходится перерабатывать либо завозить пресную воду.

Переработка производится путем нагревания соленой воды солнцем и дальнейшей конденсацией паров на охлажденных поверхностях. Также производится конденсация влаги из атмосферного воздуха с помощью так называемых «дышащих колодцев».

Такой самодельный конденсатор влаги по типу «дышащего колодца» просто выкапывается в почве. Когда атмосферное давление повышается, воздух поступает в колодец и охлаждается в нем, ведь температура в колодце намного ниже, чем на поверхности земли. Затем на его дне и стенках конденсируется влага, а после этого она впитывается почвой. Постепенно колодец наполняется водой. Но при наличии солей в почве образующийся в колодце конденсат не будет годен к потреблению, поэтому, если грунтовые воды соленые, «дышащие колодцы» не устраиваются.

Если почва насыщена солями, то для получения конденсата из атмосферного воздуха применяется устройство, созданное по типу «дышащего колодца». Это устройство состоит из теплообменника, который закапывается в почву.

Теплообменник имеет воздухозаборную и воздуховыводную трубы. Сверху воздуховыводная труба снабжена ветровой турбиной для засасывания воздуха с последующим пропусканием его через теплообменник. В теплообменнике есть целый набор трубок, соединенных коллекторными трубами. Со стороны выхода воздуха из теплообменника к коллекторной трубе подсоединяется резервуар для сбора влаги. Попадая в погруженный в почву теплообменник, атмосферный воздух будет охлаждаться, образуя конденсат. Накопленная влага затем забирается из резервуара насосом. Однако данная конструкция не позволяет осуществлять полное осушение воздуха, поскольку поверхности этого теплообменника не снабжены должным оборудованием.

Еще один вариант подобного устройства имеет большую производительность для получения конденсата из атмосферного воздуха, поскольку его конструкция модифицирована и включает больше элементов. Основная деталь механизма — конденсатор. Он герметично соединяется с резервуаром, в верхней стенке которого есть отверстия для стекания конденсата. Между ребрами, образованными стенками конденсатора, свободно устанавливается воздуховыводная труба, в верхней части которой имеется горизонтальный дифлектор. В резервуар через его верхнюю стенку опускается заборная труба насоса. Резервуар вместе с конденсатором погружаются в колодец с соленой водой или грунтом.

Конденсатор должен быть изготовлен в виде цилиндра с гофрированной боковой стенкой. Именно такая конструкция позволяет осуществить больший забор влаги из атмосферного воздуха.

Как известно, гофрированную поверхность часто используют для придания изделиям повышенной жесткости. Кроме того, известно, что самую большую удельную поверхность имеет треугольная призма, а гофрированная поверхность конденсатора состоит из множества призм.

Также у цилиндра не самая малая удельная поверхность, т. е. поверхность, приходящаяся на единицу объема. В итоге конденсатор, предлагаемый в данной конструкции, сочетает в себе все эти качества. Помимо этого, устройство конструкции предполагает ее помещение в колодец с соленой водой, которая за счет испарения имеет более низкую по сравнению с воздухом температуру. Поэтому стенки конденсатора, соприкасаясь с соленой водой, будут охлаждаться и охлаждать атмосферный воздух, насыщенный влагой. В результате на одинаковый объем приходящего воздуха удельная поверхность конденсатора в данном устройстве будет гораздо больше, чем в аналоговом устройстве, описанном выше. Здесь воздух будет охлаждаться сильнее и больше отдавать влаги.

Нижний торец боковой стенки конденсатора должен быть герметично соединен с верхней стенкой резервуара для сбора конденсата. Верхний торец стенки должен оставаться открытым, через него нужно ввести и закрепить в конденсаторе воздуховыводную трубу. Она не должна доходить своим нижним торцом до резервуара для сбора конденсата.

Принцип работы устройства довольно простой. Сначала теплый атмосферный воздух с низкой относительной влажностью начнет поступать к отверстию колодца. Здесь он «насытится» парами воды и опустится в конденсатор, где, соприкасаясь с внутренней поверхностью стенки конденсатора, будет охлаждаться, способствуя образованию на стенке капель влаги. Накапливаясь, вода будет стекать через отверстия в резервуар для сбора конденсата. Уже осушенный воздух должен проходить в нижний торец воздуховыводной трубы и затем через нее и дифлектор выходить обратно в атмосферу.

Черный цвет трубы будет способствовать большему нагреванию воздуха днем, и, значит, движение последнего через конденсатор будет более ускоренным. Для этой же цели служит и дифлектор, который создает разрежение на верхнем конце воздуховыводной трубы.

Составляющие конструкцию элементы хорошо известны всем, но их оригинальное сочетание дает возможность повысить производительность устройства. На практике выяснено, что данное приспособление позволяет получить конденсата до 60 л в сутки. А это в 2 раза больше по сравнению с устройством с одинаковыми габаритами, но другими составляющими компонентами.

Устройство для конденсации влаги из атмосферного воздуха

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к водоснабжению, и может быть использовано в местах с дефицитом пресной воды. Сущность изобретения: устройство состоит из конденсатора 1, герметично соединенного с резервуаром 2, имеющим отверстия 3 в верхней стенке для стекания конденсата. Воздуховыводная труба 4 свободно установлена между ребрами, образованными стенками конденсатора 1, а в верхней ее части имеется горизонтальный дифлектор 5. Заборная труба насоса 6 опущена в резервуар 2 через его верхнюю стенку. Резервуар 2 с конденсатором 1 погружены в колодец 7 с соленой водой 8. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к водоснабжению, и может быть использовано в местах с дефицитом пресной воды.

Во многих регионах вода не может быть использована для нужд сельского хозяйства из-за повышенного содержания солей. Проблема дефицита воды в таких регионах решается путем завоза или путем конденсирования водяных паров, находящихся в атмосферном воздухе, а также путем нагревания соленой воды за счет солнечной радиации и конденсации паров на охлажденных поверхностях. При конденсации влаги из атмосферного воздуха используют так называ- емые «дышащие колодцы», которые работают следующим образом. В почве копается колодец. При повышении давления в атмосфере воздух заходит в колодец, охлаждается в нем, поскольку температура в колодце ниже, чем на поверхности земли, и отдает часть влаги, которая конденсируется на дне и стенках колодца и впитывается почвой.

Однако при наличии солей в почве конденсат будет не годен к потреблению, а при наличии соленых грунтовых вод «дышащий колодец» устроить невозможно.

Более близким к предлагаемому является устройство, которое позволяет получить конденсат из атмосферного воздуха. Устройство состоит из теплообменника, размещенного в почве, имеющего воздухоза- борную и воздуховыводную трубы. На верхнем конце воздуховыводной трубы установлена ветровая турбина для засасывания воздуха с последующим пропусканием его через теплообменник. Теплообменник представляет собой набор трубок, соединенных коллекторными трубами. К коллекторной трубе со стороны выхода воздуха из теплообменника подсоединен резервуар для сбора влаги, которая конденсируется за счет охлаждения воздуха в теплообменнике, отдающего теплоту грунту. Накопленная влага удаляется из резервуара насосом.

Недостатком такой конструкции является неполное осушение воздуха ввиду неразвитой поверхности теплообменника.

Целью изобретения является повышение производительности устройства для получения конденсата из атмосферного воздуха.

Указанная цель достигается тем, что конденсатор выполнен в виде цилиндра с гофрированной боковой стенкой. При этом нижний торец стенки герметично соединен с верхней стенкой резервуара для сбора конденсата, а верхний торец остается открытым и через него введена и укреплена в конденсаторе воздуховыводная труба, не доходящая своим нижним торцом до резервуара для сбора конденсата, на верхнем конце воздуховыводящей трубы установлен подвижный дефлектор, резервуар с конденсатором помещены в колодец с соленой водой или в грунт.

На фиг. 1 изображено устройство для конденсации влаги; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из конденсатора 1, герметично соединенного с резервуаром 2, имеющим отверстия 3 в верхней стенке для стекания конденсата. Воздуховыводная труба 4 свободно установлена между ребрами, образованными стенками конденсатора 1, в верхней ее части имеется горизонтальный дифлектор 5. Заборная труба насоса 6 опущена в резервуар 2 через его верхнюю стенку. Резервуар с конденсатором погружены в колодец 7 с соленой водой 8.

На фиг. 1 и 2 показано также движение воздуха: атмосферного 9, осушенного 10, паров 11 воды, и накопившейся конденсат 12.

Устройство работает следующим образом.

Теплый атмосферный воздух 9 с низкой относительной влажностью поступает к отверстию колодца, где насыщается парами 11 воды и опускается в конденсатор 1. Соприкасаясь с внутренней поверхностью стенки конденсатора 1, воздух охлаждается и на стенку конденсируются капельки влаги, которые стекают через отверстия 3 в резервуар 2 для сбора конденсата 12. Осушенный воздух 10 проходит в нижний торец воздуховыводной трубы 4 и далее через нее и дифлектор 5 выходит в атмосферу. Черная окраска трубы способствует нагреванию воздуха днем и ускорению его движения через конденсатор. Этой же цели служит и дифлектор 5, создающий разрежение на верхнем конце воздуховыводной трубы 4. Конденсат 12 из резервуара 2 удаляется насосом 6.

В отличие от прототипа устройство отличается конструкцией коллектора. В прототипе это трубы, а в заявленном устройстве — это цилиндр с гофрированной поверхностью, что дает возможность резко увеличить площадь конденсатора при равных и одинаковых с прототипом габаритных размерах.

Известно, что гофрированную поверхность придают изделиям для повышения их жесткости (шифер, швеллер и др. ). Известно также, что наименьшую удельную поверхность, т. е. поверхность, приходящуюся на единицу объема, имеет шар. Несколько большую поверхность имеет цилиндр и самую большую удельную поверхность имеет треугольная призма. Гофрированная поверхность конденсатора состоит из множества призм, внешняя поверхность которых соприкасается с соленой водой, имеющей за счет испарения более низкую по сравнению с воздухом температуру. Внутренняя поверхность соприкасается с атмосферным воздухом, насыщенным влагой. Следовательно, на одинаковый объем приходящего воздуха удельная поверхность конденсатора в данном устройстве будет больше, а это значит, что воздух охлаждается сильнее и больше отдает влаги из единицы объема.

Все перечисленные элементы устройства в отдельности известны, однако такого конструктивного сочетания, позволяющего повысить производительность устройства, в литературе не обнаружено.

Применение конструкции позволяет получить конденсата до 60 л/сут, что в 2-3 раза больше по сравнению с устройством с одинаковыми габаритами. (56) Степанов В. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях. М. : Агропромиздат, 1989, с. 72-73.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, состоящее из конденсатора, резервуара для сбора конденсата, воздухозаборной и воздуховыводной труб, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности по получению конденсата из атмосферного воздуха, конденсатор выполнен в виде цилиндра с гофрированной боковой стенкой, соединенной нижним торцом с верхней стенкой резервуара для сбора конденсата, а через верхний открытый торец конденсатора введена внутрь его воздуховыводная труба, не доходящая своим нижним концом до стенки резервуара, при этом на верхнем конце воздуховыводной трубы дополнительно установлен дифлектор, а резервуар и конденсатор погружены в водоем с соленой водой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство помещено в грунт.

Система получения пресной воды из атмосферного воздуха

Система получения пресной воды из атмосферного воздуха

Нехватка воды становится одним из главных факторов, сдерживающих развитие цивилизации во многих регионах Земли. В ближайшие 25-30 лет мировые запасы пресной воды сократятся в два раза.

За последние сорок лет количество чистой пресной воды из расчета на каждого человека уменьшилось практически на 60%. Как результат, сегодня около двух миллиардов людей в более чем 80 странах страдают от недостатка питьевой воды.

А уже к 2025 году ситуация более усугубится, по прогнозам недостаток питьевой воды ощутят на себе более трех миллиардов человек.

Только 3% пресной воды Земли находятся в реках, озёрах и почве, из них для человека легкодоступен только 1%. Несмотря на то, что цифра невелика этого было бы вполне достаточно для полного удовлетворения человеческих потребностей в случае если бы вся пресная вода (именно этот 1%) была распределена равномерно по местам проживания человека.

Атмосферный воздух является гигантским резервуаром влаги, и даже в засушливых районах содержит, как правило, более 6-10 г воды на 1 м3. А в 1 км3 приземного слоя атмосферы в жарких, засушливых и пустынных областях Земли содержится до 20 000 тонн водяных паров. Количество воды, находящейся в каждый данный момент в атмосфере Земли, равно 14 тыс. км3, в то время как во всех речных руслах всего 1,2 тыс. км3. Однако погодно-климатические условия в этих зонах не позволяют водяным парам достигнуть состояния насыщения и выпасть в виде осадков.

Ежегодно с поверхности суши и океана испаряется около 577 тысяч кубокилометров воды которые потом выпадают в виде осадков. В этом объеме речной годовой сток составляет лишь 7% от общего количества осадков. Сравнивая общее количество испаряющейся влаги и количество воды в атмосфере можно сделать вывод: в течение года вода в атмосфере обновляется 45 раз.

Взгляд в прошлое


В истории человечества есть примеры добывания атмосферной влаги из воздуха, один из них – колодцы, построенные вдоль Великого шёлкового пути, величайшего в истории человечества инженерно-транспортного сооружения. Они были вдоль всего пустынного пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга. В каждом из них количество воды было достаточно для того, чтобы напоить караван в 150 — 200 верблюдов.

В таком колодце чистая вода получалась из атмосферного воздуха. Разумеется, процентное содержание водяных паров в пустынном воздухе крайне незначительно (меньше 0,01% удельного объёма). Но, благодаря конструкции колодца через его объём «прокачивался» пустынный воздух тысячами кубометров в сутки и у каждого такого кубометра отнималась практически вся масса воды, содержащаяся в нём.

Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт. Путешественники спускались за водой по лестницам , на отмостки и черпали воду. В центре возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней углубления для скопившейся воды. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода, и воздух на уровне отмостков, были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Нижняя тыльная часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными.

Стоит только обратить внимание на тот факт, что керамическая облицовка и в те времена была недешёвым материалом, но строители колодцев не считались с затратами и делали такие покрытия над каждым колодцем. А ведь это делалось неспроста, материалу из глины можно придать любую необходимую форму, затем отжечь и получить готовую деталь, способную работать в самых тяжёлых климатических условиях ,долгие годы.

В конусном или шатровом своде колодца были выполнены радиальные каналы, прикрытые керамической облицовкой, или сама керамическая облицовка представляла собой набор деталей с уже готовыми сечениями радиальных каналов. Нагреваясь под лучами солнца, облицовка передавала часть тепловой энергии воздуху в канале. Возникало конвективное течение нагретого воздуха по каналу. В центральную часть свода вбрасывались струи нагретого воздуха. Но, как и почему появлялось вихревое движение внутри здания колодца?

Самое первое предположение – ось каналов не совпадала с радиальным направлением. Имелся небольшой угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными (Рис. 2). Строители использовали очень малые углы тангенциальности . Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

Использование струй малой тангенциальности с доведением их числа до бесконечности открывает новые возможности в вихревых технологиях. Только не надо при этом воображать себя первопроходцами. Инженеры в древности довели эту технологию до совершенства. Высота здания колодца, включая его вкопанную часть, составляла 6 — 8 метров при диаметре здания в основании не более 6 метров, но в колодце возникало и устойчиво работало вихревое движение воздуха.

Охлаждающий эффект вихря использовался с очень высоким КПД. Конусная груда камней действительно исполняла роль конденсатора. Ниспадающий «холодный» осевой поток вихря отнимал тепло камней, охлаждал их. Водяной пар, содержащийся в ничтожных количествах в каждом удельном объёме воздуха, конденсировался на поверхностях камней. Таким образом, в углублении колодца шёл постоянный процесс накопления воды.

«Горячий» периферийный поток вихря выбрасывался наружу через входные проёмы лестничных спусков в колодец (Рис. 3). Только этим можно объяснить наличие сразу нескольких спусков внутрь колодца. Благодаря большой инерционности вращения вихревого образования, колодец работал круглосуточно. При этом каких-либо других видов энергии, кроме солнечной, использовано быть не может. Вода добывалась и днём, и ночью. Вполне возможно, что ночью колодец работал даже интенсивнее, чем днём, поскольку температура воздуха пустыни после захода солнца падает на 30…40єС, что сказывается на его плотности и влажности.


В результате проведённых экспериментов омским изобретателем было найдено комплексное технологическое решение. Изобретенная им установка по извлечению влаги из атмосферного воздуха, помимо основной своей задачи, позволяет удалить из воздуха частицы пыли, даже самой мельчайшей фракции.

Метод позволяет сконденсировать всю газообразную влагу, присутствующую в воздушном потоке, достигая температуры конденсации и каплеобразования, исключительно газодинамическим способом без применения хладагента.

Технологическое решение состоит из двух ступеней. При прохождении воздуха через первую ступень создается интенсивно-закрученное течение с целью разделения частиц пыли и воздуха с последующим осаждением пыли в бункере. Во второй ступени чтобы с достаточной эффективностью сконденсировать влагу воздух необходимо охладить.

Итак, весь объём поступающего воздуха в градиентном сепараторе интенсивно закручивается, и в конфузорной части градиентного сепаратора происходит его расслоение и разделение на основные две составляющие зоны – центральную и периферийную.

Так как, в поперечном сечении закрученного потока разряжение формирующееся центрального вихря намного превышает разряжение периферийного торроидального вихря, то газообразная влага попросту втягивается и концентрируются в центральной зоне канала в виде «шнура». В центре закрученного потока вследствие понижения температуры начинает происходить частичная конденсация водяных паров, мельчайших частицы пыли соприкасаются друг с другом, это в результате приводит к интенсивной коагуляции частиц пыли.

На основании вполне изученных инерционных сил, сам воздух прижимается по периферии и абсолютно без какого-либо избыточного давления как бы «переуплотняется», правильнее даже применить такой термин как «псевдо-уплотнение» и через отборный периферийно-радиальный патрубок посредством дымососа направляется обратно в атмосферу.

При работе градиентного сепаратора, над его заборным соплом формируется искусственный смерч, имеющий размеры как у естественно образовавшегося, но с гораздо более высокой интенсивностью вращения.

Далее насыщенную влаго-воздушную смесь отсасывают через пылеотборный патрубок по оси канала и направляют на вторую ступень сепарации, где она пропускается через второй градиентный сепаратор и происходит конденсация водяных паров в водоприёмном бункере.

В результате в бункере под первым сепаратором оседает мельчайшая пыль, присутствующая в воздухе. А во втором бункере под вторым сепаратором, конденсируется практически вся влага, содержащаяся в закрученном воздухе.

Общий вид Установки:
1. Градиентный сепаратор 1-й ступени;
2. Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 1-й ступени;
3. Градиентный сепаратор 2-й ступени;
4. Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 2-й ступени;
5. Основной дымосос;
6. Дымосос периферийного отбора 1-й ступени;
7. Дымосос периферийного отбора 2-й ступени;
8. Пылеосадительный бункер №1.
9. Водопринимаемый бункер №2.

Минимальная производительность установки, при которой можно получить ощутимый эффект влагообразования – 150 000 нм³/час. Количество воды, которое можно получить с этой установки составляет 1,357 тонны в час или 32,58 тонн в сутки.

КАК ДОБЫТЬ ВОДУ С ПОМОЩЬЮ КОНДЕНСАТОРА

Иногда в пустыне удается собрать выпавшую в первые утренние часы росу.

Тут надо уметь обходиться подручными средствами. Например, расстелить на песке полиэтиленовую пленку или листовую резину, чуть продавить в центре, сверху уложить любой материал или чистую одежду, на нее близко друг к другу набросать очищенные от пыли и песка камни, металлические предметы, консервные и стеклянные банки, бутылки и т. п. Роса, выпавшая на металлические, стеклянные и каменные поверхности, будет стекать вниз на пленку и скапливаться в ямке-углублении или впитываться в ткань.

После обильного выпадения росы или дождя можно собирать воду из стаканообразного листа пустынного растения ферула, где она может скопиться в достаточно большом количестве.

Все прочие способы аварийной добычи воды используют свойство полиэтиленовой пленки конденсировать на своей поверхности влагу. Но для этого необходимо, как минимум, создать разность температур внутри и снаружи пленки.

Проще всего этого добиться, соорудив так называемый солнечный конденсатор (рис. 283). Для этого надо вырыть в грунте яму диаметром 0,8-1,0 м и глубиной 50—60 см. На дно поставить емкость, предназначенную для сбора воды. Сверху яму прикрыть куском полиэтиленовой пленки, края которой закрепить, плотно присыпав по периметру слоем песка или земли. В центр пленки, чтобы придать ей конусообразную форму, необходимо уложить камешек. Солнечные лучи, свободно проникая сквозь полиэтилен, «выпаривают» из грунта влагу, которая из-за разности температур в яме и на улице осаждается на пленке. Капли стекают в центр воронки и капают в емкость. Чтобы каждый раз для слива воды не надо было разрушать конденсатор, целесообразно внутрь емкости опустить резиновую или полихлорвиниловую трубку, другой конец которой вывести на поверхность земли. Для увеличения производительности конденсатора внутрь ямы рекомендуется уложить свежесорванные ветки растений. Или даже, простите, помочиться на ее стенки.

Согласно опубликованным данным, описанный солнечный конденсатор за сутки может дать до 1,5 л воды. Честно говоря, мы ни разу не могли выйти даже на 1 л расчетной мощности конденсатора. Или мы делали что-то не так, или нам попадалась слишком сухая почва. Надеюсь, читатели окажутся более удачливыми.

По– настоящему хорошие результаты такой способ дает в менее засушливых, чем пустыня, районах, где земля более влажная.

Существует еще один, более простой, но достаточно эффективный тип солнечного конденсатора. Между собой мы называем его «мешочным» (выше был описан земляной конденсатор). Мешочный – потому что такой конденсатор не отличается конструктивной изощренностью и представляет из себя самый обыкновенный пластиковый мешок (вроде тех, в которых хранят взятые с собой в дорогу бутерброды).

В некоторых книгах оговаривается, что в солнечных конденсаторах можно использовать лишь пленку, изготовленную из специального гидрофобного пластика. Однако опыт показал, что прекрасно работают и конденсаторы, сделанные из обыкновенного бытового полиэтилена. Так что не спешите в аварийной ситуации избавляться от грязных пластиковых мешков. Подобный «мусор» поможет вам сохранить жизнь!

Принцип работы мешочных конденсаторов заключается в выпаривании влаги из листьев и веток растений. Надо сказать, что нашим пустыням не повезло. В отличие, например, от североамериканских или австралийских пустынь, у нас не встречаются растения, накапливающие в своих стеблях или корнях влагу. Но все равно даже в высушенной на солнце верблюжьей колючке влага присутствует. Если такое растение поместить в пластиковый мешок, то испаряющаяся с поверхности листьев и древесины влага попадает как бы в западню. Внутри мешка образуется собственный микроклимат – температура повышается на несколько градусов в сравнении с улицей (парниковый эффект), увеличивается влажность, образуется «карманный» туман, который осаждается каплями на внутренней поверхности мешка. Так по капле в конденсаторе собирается вода.

Следует помнить , что пакеты с различными рекламными рисунками , фотографиями и эмблемами следует использовать только с чистой внутренней стороны ! В противном случае выпарившаяся вода может смешаться с красителями и стать непригодной для употребления !

В большой мешок можно поместить целиком отдельно стоящий небольшой куст или деревце (рис. 284).

Для этого на слегка смятую с двух сторон крону куста надо осторожно натянуть мешок и обвязать его веревкой или обрывком корневого отростка у основания ствола. Чтобы избежать потерь воды, дальний конец мешка необходимо наклонить к земле для образования водосборника, или с той же целью в нижнем конце конденсатора сделать «карманы», выпустив большую круговую складку. В противном случае капли по стволу будут просачиваться наружу и скатываться в песок.

Если дерево большое, то мешок можно надеть на отдельно торчащую густую ветку. При этом устанавливать конденсатор лучше на юго-западной стороне куста, с тем, чтобы он находился на солнце весь световой день. Наибольшую производительность солнечные конденсаторы показывают в пик жары, то есть в полдень и околополуденные часы. Через каждые 3-5 ч мешок желательно развязывать, чтобы растение не задохнулось. А еще лучше – перевесить в новое место. Ветки в конденсатор следует засовывать аккуратно, стараясь сильно не мять, иначе сок, выдавившийся из листьев, испортит вкус выпарившейся воды. Если в мешке обнаружилось несколько небольших отверстий – ничего страшного, конденсатор работать будет, надо только постараться, чтобы они не оказались в том месте, где располагается водосборник.

Другой способ набивки конденсатора удобней и более безопасен для самого мешка, но экологически «грязный». Применять его допустимо лишь в ситуациях, угрожающих жизни пострадавшего.

С куста или дерева срезаются несколько наиболее пышных и влажных на ощупь веток, складываются вместе, обвязываются вокруг веревкой. Потом полученный «брикет» закладывается в полиэтиленовый мешок. Горловина мешка плотно завязывается. После чего конденсатор выставляется на солнцепек (рис. 285). В принципе, с таким мешком за плечами можно совершать дневные переходы, стараясь удерживать его на солнце и не мять сложенную в него растительность.

Производительность мешочных конденсаторов прямо пропорциональна размеру мешка (понятно, что большой мешок дает больше воды, чем маленький), интенсивности солнечного излучения и качеству исходного материала, предназначенного для выпаривания. Существует также зависимость от степени набивки: она должна быть средней – не разреженной, но и не сверхплотной. Но в подобные мелкие хитрости я здесь вдаваться не стану, так как они очень быстро познаются на практике.

Если с мешочными конденсаторами работать осторожно (а в аварийной ситуации только так и нужно работать!), то их обычно хватает на несколько закладок.

Для набивки чаще всего выбирают деревья саксаула и кусты верблюжьей колючки. Саксаул за счет того, что его иглы-листочки легко повреждаются, давал воду с чуть горьковатым привкусом, верблюжья колючка – совершенно чистую и зачастую больше по объему, несмотря на свой совершенно сухой вид! Но саксаул имеет одно неоспоримое преимущество – он, в отличие от верблюжьей колючки, лишен шипов, которые могут легко прокалывать полиэтилен.

В среднем один мешочный конденсатор при размере сторон 40—80 см дает 150—400 г чистой, прозрачной на вид и, главное, вкусной воды. Максимальный зарегистрированный нами выход воды с одного мешка составил 600 г за 7 ч работы при температуре воздуха в тени +40°С. Как видите, совсем даже немало!

При отсутствии мешка конденсатор можно соорудить из двух кусков полиэтилена – одного наброшенного сверху на куст и другого, уложенного в специальную круговую ямку-водосборник. Стекая по верхней накидке, вода будет скапливаться в желобке-накопителе, откуда ее можно высасывать через специальную трубочку (рис. 286).

Так что, собираясь в пустыню, не поленитесь и прихватите с собой 3-4 больших пластиковых мешка. Места они займут немного, а польза от них может быть великая!

«Воздушный колодец» построен чтобы собирать питьевую воду из воздуха

Ёмкости, которые производят питьевую воду из воздуха, могут показаться прорывными изобретениями, но принципы, лежащие в их основе, очень просты, а технология очень старая.

Открытие, сделанное в 1900 г инженером Фридрихом Зиболдом, показало, что древние греки успешно восстанавливали воду из атмосферных водяных паров в масштабах, достаточных для снабжения водой города Феодосия, известного ныне как Феодосия, расположенная на Крымском полуострове, в Украине.

Зиболд расчищал леса в Крыму, когда обнаружил тринадцать больших камней. Каждая коническая стопка высотой 10 метров занимала площадь более 900 кв м. Он также нашел фрагменты терракотовых труб диаметром 3 дюйма, ведущие к колодцам и фонтанам в городе. Зиболд пришёл к выводу, что каменные кучи были конденсаторами росы, которые снабжали город водой. Он подсчитал, что каждый «воздушный колодец» ежедневно производит более 55 400 литров воды.

Чтобы проверить свою гипотезу, Зиболд построил конденсатор на вершине горы Тепе-Оба возле Феодосии. Его конденсатор был 6 метров высотой с вершиной 8 метров, окружён стеной, 1 метр высотой и 20 метров в ширину, создавая чашеобразную зону сбора с дренажём.

По случайному стечению обстоятельств, конденсатор Зиболда действительно работал. Конденсатор производил до 360 литров воды каждый день. Эксперименты с конденсатором Зиболда продолжались в течение 3 лет до 1915, затем появились утечки, заставившие прекратить эксперимент.

То, что Зиболд идентифицировал, как воздушные колодцы, имеет средневековое происхождение и не связано с курганами. Недавние исследования показали, выход конденсаторов росы резко сокращается по мере увеличения структуры. Конденсатор Зиболда работал относительно хорошо, потому что имел хорошую форму камней с минимальным тепловым контактом, создавая тысячи небольших промежутков, через которые мог проходить воздух. Это позволяло камню быстро терять тепло ночью. Коллектор перехватывал туман, что значительно повышало доходность.

Успех Зиболда с конденсатором стал вдохновением для многих. Начали экспериментировать с различными механизмами ловушки росы. Среди них бельгийский изобретатель Ахилл Кнапен, который построил большой «воздушный колодец» на высоте 600-футового холма в коммуне Транс-ан-Прованс, на юго-востоке Франции, 1930-1931 гг. Он всё ещё стоит.

Воздушный колодец Кнапена «Puit Aerien» имеет высоту 14 м и сделан из массивных стен с каменной кладкой толщиной около 3 метров, для поддержания температуры внутри. Стены пробиты рядом отверстий, которые позволяют тёплому, насыщенному влагой воздуху проходить в течение дня. Ночью, когда температура падает, водяной пар воздуха конденсируется на огромной бетонной колонне, встроенной в конструкцию, и капает вниз к сборному бассейну в нижней части конструкции.

Хотя воздушный колодец Кнапена вызвал некоторый общественный интерес, он имел неутешительно низкий выход, производя не более нескольких литров воды в день, в отличие от 30 000 и 40 000 литров воды, на которые надеялся Кнапен. В конечном счёте, проект был оставлен.

Только в конце 20-го века механика конденсирования росы была понята. Стало известно, что конденсаторы с малой массой работают лучше всего, потому что быстрее остывают под действием теплового излучения. Вот почему массивный воздушный колодец Кнапена потерпел неудачу.

В последние несколько лет несколько независимых разработчиков и организаций в разных странах разработали местные способы сбора питьевой воды из росы. В деревне Чунгунго в Чили, где ежегодное количество осадков составляет менее 6 сантиметров, коллекторы тумана производят 15 000 литров воды в год последние нескольких лет.

Ещё один проект по сбору тумана в Лиме, ​​Перу, фиксирует туман в огромных сетях, производящих более 2200 литров воды в день.

Многие деревни в Индии используют летучие конденсаторы, построенные на крышах домов. В ближайшие годы роса и туман станут еще более важной жатвой, поскольку идут прогнозы на длительные периоды засухи.

Самодельный конденсатор влаги по типу дышащего колодца

Уважаемые партнеры, мы очень заинтересованы в озеленении наших городов и предлагаем свой “оптимальный” вариант озеленения магистралей ” на столбах” и вертикальных садов на улицах и приусадебных участках

Самое дорогостоящее в организации вертикального сада – эта правильная несущая конструкция и обслуживание растений. Если в помещении мы устанавливаем капельный полив и замыкаем его на сеть, то на улице мы это имеем возможность сделать или на своем дачном участке, или (если сад на фасаде нашего здания), то подключить к домашней сети.

Мы можем минимизировать эти затраты, если будем использовать для размещения вертикального сада осветительные столбы вдоль магистралей, рассматривая их в качестве несущих опор. Мы также можем установить в верхнем ярусе нашего сада устройство накопления дождевой и влаги конденсата для полива растений без капельного полива.

Готова поделиться с Вами технологией изготовления устройства для сбора дождевой воды и конденсата влаги из воздуха на базе корпуса фитомодуля редкого полива. Я пока знакомлю Вас с первой тестовой моделью, т.к. планирую услышать Ваши критические замечания и с их учетом изготовить опытный образец. Если сложится, то продемонстрирую изделие на Эко неделе в Доме художника, где планируется экспозиция членов сообщества Вертикальные сады и городские огороды.

1. Для изготовления устройства берем модуль модификации №1 с маленьким отверстием на крышке. Также нам понадобиться кусок толстой полиэтиленовой пленки, 2 решетки, фильтр, кусок полипропиленовой строительной сетки, фитинг для вывода воды в систему полива (мы используем крышку на аптечный пузырек).

2.Лобзиком делаем пропил по верхней грани модуля, как на фото. Этот пропил будет служить установочной частью, в которую мы вставим воронку из жести для сбора влаги дождя.

3.Мы закрываем д

ренажное отверстие на нижней грани и просверливаем отверстие, в которое вставляем наш фитинг для соединения со шлангом 4-6 мм. Через этот шланг будем поливать весь нижний ряд модулей. Возможно для этого используем капельную ленту.

4. Вставляем конструкцию из 2 решеток для отделения отсека для воды. На большую решетку закрепляем фильтр, закрывающий резервуар для воды от засорения.

5. Берем кусок плотной полиэтиленовой пленки . Возможно фиксируем его на внутренней части крышки и вставляем в корпус. Нам необходимо закрыть места соединения корпуса с крышкой, чтобы не было протечек.

6.Изнутри крышки клеем кусок строительной сетки.

7. Вешаем модуль на специальный кронштейн с фиксацией модуля сверху и снизу (конструкцию опишу в другой статье). Если речь идет о столбе, то кронштейн к нему крепится железным хомутом, если о конструкциях стены, то на традиционные крючки, или полки.

8. Вставляем в отверстие “юбочку” для сбора дождя, дополнительно фиксируем к столбу муфтой.Возможно, красим верх устройства в черный цвет с целью получить максимальный прогрев поверхности.

9. Для получения конденсата нам необходимо обеспечить проветриваемость воздуха в верхней части модуля, его нагрев и соприкосновение с холодной деталью, чтобы получить точку росы. Конечно, самый оптимальный вариант медная вставка (самая высокая теплопроводность), но медь дорогой материал и мы воспользуемся углеродистой сталью. Вставка – эта скоба из металлической ленты, заведенная в модуль через боковые прорези. Она изначально будет крепиться к кронштейну, плотно прижатому к холодному (бетонному, или металлическому) столбу. Тем самым мы обеспечим соединение горячего воздуха, поступающего через сетку в модуль и холодного металла, заведенного внутрь

Самодельные конденсаторы своими руками (бумажный конденсатор и его теория)

БЫТОВЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ
DIY бумажный конденсатор
DIY бумажный конденсатор

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

Конденсатор

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

Строительство и работа

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


Конденсаторные уравнения

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

Уравнение емкости
Уравнение тока





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

Второе уравнение показывает связь между током и напряжением с емкостью.

Подключение конденсатора

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

Параллельный конденсатор
Последовательный конденсатор






Конденсаторы разного типа
Электролитический конденсатор

1.Электролитический конденсатор

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

2. Керамические конденсаторы.

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

3. Танталовый конденсатор

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

Пленочный конденсатор

4.Пленочный конденсатор

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

5. бумажный конденсатор

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

Конденсатор Изготовление

План

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

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

Процесс показан на видео.

Примечание. Убедитесь, что две пластины конденсатора (алюминиевая фольга) не соприкасаются друг с другом. Если есть цепь выстрела, она не работает.

Подробная процедура изготовления приведена на моей странице с инструкциями. Ссылка приведена ниже:

https://www.instructables.com/id/Paper-Capacitor

Как сделать электролитические конденсаторы в домашних условиях

Самодельный электролитический конденсатор - это конденсатор, в котором диэлектрик очень, очень тонкий слой оксида алюминия (см. диаграмму справа.) Фактически, несмотря на то, что отрицательная пластина обозначена как серый металл полоса, электролит является проводящим и действительно считается частью отрицательная пластина тоже. Поскольку диэлектрик очень тонкий, емкость относительно высокий, от 60 до 500 мкФ. По крайней мере, это высоко по сравнению с большинством самодельных конденсаторов, в которых используются только бумажные, пластиковые или стенки банки как диэлектрик, 600 пикофарад. Сравнение что более наглядно:

  • 500 мкФ = 0.0005 фарад для самодельного электролитического конденсатора
  • 600 пикофарад = 0,0000000006 фарад на нормальный самодельный конденсатор

Обратите внимание, что они хороши для научных проектов и экспериментов, но не очень стабильно. Если дать им немного посидеть, диэлектрик слой деформируется и изменится при следующем использовании.


60 мкФ простой электролитический конденсатор.
Спиральный электролитический конденсатор емкостью 500 мкФ.

Изготовление электролита

Для изготовления электролита вам понадобятся (см. Также фото ниже):

  • пищевая сода или бура,
  • вода дистиллированная,
  • емкость для смешивания (например, стакан для питья),
  • приспособление для перемешивания (например, ложка).

Пищевую соду можно найти в разделе выпечки любого продуктовый / продуктовый магазин.Буру можно найти в разделе товаров для стирки. продуктовых магазинов по крайней мере в Северной Америке. Вода должна быть дистиллированной. воды. Я не пробовал воду из-под крана, но знаю человека, который пробовал и не пробовал преуспевать. Когда он перешел на дистиллированную воду, все заработало.

Чтобы смешать электролит, наполните емкость дистиллированной водой. Положить как столько, сколько вы думаете, вам понадобится для конденсатора, больше, если это поможет сделать это. Положите одну чайную ложку пищевой соды или буры. в воду.Помешивайте, пока он не растворится, т.е. вы не увидите только воду. Повторить несколько раз, пока он не перестанет растворяться. Даже это может быть больше, чем есть нужный. Я кладу примерно 3 или 4 чайных ложки примерно на 1 стакан / 250 мл воды.

Ингредиенты для приготовления электролита.

Простые тарелки в таре.

Листы спирально-катаные в таре.

Подготовка пластин

Я сделал два разных электролитических конденсатора. Первый был простой один просто чтобы проверить, работает ли он, а второй был спиралевидным один с большей емкостью.

Простые тарелки в таре

Тот, что на первом фото справа, самый простой и состоит из всего две алюминиевые пластины в стакане, наполненном электролитом.Его емкость составляет около 60 мкФ. Я использовал и кухонную алюминиевую фольгу, и алюминиевую фольгу из банки с содовой. и оба работали нормально. Емкость может быть сделана из чего угодно.

Обратите внимание, что я разрезал алюминий так, чтобы деталь выступала из электролит для электрического контакта. Я также пометил один положительный и один отрицательный, поскольку электролитические конденсаторы поляризованы, то есть они всегда должны быть подключены одинаково.

Важно, чтобы на алюминии для начала ничего не было. Для фольги все, что вы можете сделать, это взять его прямо с рулона, разрезать и положить в контейнер с минимальным обращением. За алюминиевую банку с газировкой вы необходимо отшлифовать всю краску, а также отшлифовать другую сторону, так как она также имеет покрытие на нем. Затем тщательно очистите его с помощью средства для мытья посуды и горячей водой, а затем тщательно промойте (я промыла его водой из-под крана).

Пластины спирального электролитического конденсатора

Тот, что на втором фото справа, сделан из длинных полосок алюминий для пластин, которые были свернуты в спираль так, чтобы он не занимает так много места на столе.Емкость около 500 микрофарад.

На схеме ниже показано, как расположены слои.

Вид спиральных слоев сверху / изнутри

Бумажное полотенце используется для сохранения положительного и отрицательного алюминия. пластины из фольги разделяются, но пропускают электричество это, так как он пропитан электролитом. Помните, что оксид алюминия изоляционный диэлектрик; все остальное - дирижер.

Ниже представлены фото строительства. Первым делом нужно было разрезать два длинных Г-образные кусочки алюминиевой фольги. На первом фото показаны эти два кусочки выкладываем поверх целого листа алюминиевой фольги. Уведомление концы L, называемые на фото выступами.

Нарезанные Г-образные детали.

Далее, как вы можете видеть на 1-м фото ниже, лист бумажного полотенца был уложен на лист алюминиевой фольги и На него заливали электролит так, чтобы он пропитался электролитом.Затем один из L-образных кусочков алюминиевой фольги был уложен на один сторона смоченного бумажного полотенца.

На 2-м и 3-м фото вы можете увидеть, как я сложил другую сторону смоченное бумажное полотенце на кусок алюминиевой фольги.

Фольга на пропитанном бумажном полотенце.
Складывание бумажного полотенца.
А теперь в сложенном виде.

На 1-м фото ниже вы можете увидеть еще один лист бумажного полотенца. затем положил сверху, а затем другую алюминиевую деталь во 2-м Фото. На третьем фото показано, как затем складывали бумажное полотенце. алюминиевые детали, а также пропитанные электролитом.

Еще одно бумажное полотенце.
Другой кусок фольги.
Сложенное и пропитывающее бумажное полотенце.

Наконец, как показано ниже, все это было свернуто и закреплено стяжными ремнями. Затем его поместили в контейнер и залили электролит, чтобы восполнить для всего, что может испариться. Выполнено!

Прокатка.
Застежки для галстука.
В емкости с большим количеством электролита.

Формирование слоя оксида алюминия

Последний этап называется «формованием», и на нем слой оксида алюминия формируется на положительной пластине. Он состоит из подключения конденсатора к источнику питания и приложив напряжение выше, чем напряжение, при котором вы будете использовать этот конденсатор.Поскольку это электролитический конденсатор, он поляризован. Одна тарелка всегда положительная, а другая всегда отрицательный. Полярность, которую вы использовали во время формования, - это полярность. вы будете использовать, когда конденсатор включен в цепь.

На фотографиях ниже я использую адаптер постоянного тока на 9 вольт для формовки. Измеритель находится на шкале ампер. Когда начинается формирование, текущая высокий, но сразу же начинает падать. Сначала текущий быстро падает, но его падение постепенно замедляется.Когда ток упал довольно низкий и больше не сильно меняется, остановите формирование. Ваш конденсатор готов.

Образование оксида на простом конденсаторе.
Образование оксида на спиральном конденсаторе.

Демонстрации

А вот несколько демонстрационных фотографий их использования.

Простой конденсатор в цепи, заставляющей мигать лампочки.
Спиральный конденсатор сбрасывает заряд через лампочку.

Видео - Как сделать электролитические конденсаторы

Пошаговое видео о том, как сделать простой электролитический конденсатор, вместе с демонстрацией его в схеме, которая делает свет мигает и гаснет.

Видео - Как сделать электролитический конденсатор большой емкости

Пошаговое видео о том, как сделать спиральный электролитический конденсатор, а также несколько демонстраций его зарядки, а затем разряжая его через различные нагрузки.

Сделайте свои собственные высоковольтные конденсаторы

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

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

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

Описание конденсатора

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

C = (0,224KA / день) (n-1)

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

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

Таблица 1 - Диэлектрические постоянные и напряжения пробоя

Изолятор Диэлектрическая
Постоянная

Напряжение прокола
на 0.001 дюйм

Банкноты
Воздух 1.0 30 1
Оконное стекло 7,8 200
Полиэтилен 2,3 450
Бумага (высокосортная) 3,0 200
Поликарбонат (Lexan) 2.96 400
тефлон 2,1 1000
Полистирол 2,6 500
Монтажная плата из эпоксидной смолы 5,2 700 2, 3
Pyrex 4,8 335
Оргстекло 2.8 450
ПВХ (жесткая лента) 2,95 725
Силикон RTV 3,6 550
Полиэтилентерфталат (майлар) 3,0 7500
Нейлон 3,2 407 4
Минеральное масло, Squibb 2.7 200 2, 5
Шеллак 3,3 200
Примечания: Все измерения на частоте 1 МГц, если не указано иное.
1 Испытано сухим воздухом.
2 Проверено при 300 Гц с помощью мультиметра Healthkit IM-2320 и самодельного конденсатора.
3 Оценка без опыта.
4 Наименьшее значение из 3-х типов
5 Оценка. Наверное, выше.Зазор 0,040 дюйма выдержал напряжение более 10 000 вольт постоянного тока перед пробоем в одном испытании.

Диэлектрики

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

В частности, лексан

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

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

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

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

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

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

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

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

Рекомендации по проектированию

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

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

Безопасность при высоком напряжении

Высокое напряжение считается любым значением выше 500 вольт переменного или постоянного тока. Когда вы подключаете конденсатор к высокому напряжению, вы многократно увеличиваете его опасность.Следовательно, экспериментаторы должны принять дополнительные меры предосторожности, чтобы избежать болезненных ударов и возможного поражения электрическим током. Вот несколько рекомендаций, которым следует следовать при работе с высоким напряжением:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Признаки неисправности

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

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

Изоляция

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

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

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

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

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

Требования к конструкции

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

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

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

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

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

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

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

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

Конденсатор лейденской банки

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

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

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

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

Конденсатор печатной платы.

Некоторые изящные конденсаторы с низкой индуктивностью могут быть изготовлены из кусков покрытой медью монтажной платы из эпоксидной смолы (см. Рис. 2). Для простого двухпластинчатого конденсатора можно использовать один двусторонний лист. Для нескольких секций используйте одностороннюю доску.

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

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

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

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

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

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

Дизайн сложенных листов

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

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

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

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

Roll-Up Дизайн

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

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

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

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

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

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

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

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

Источники

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

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

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

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

Самодельный конденсатор 19 нФ / 10 кВ - PocketMagic

После различных экспериментов с высоким напряжением, необходимость в высоковольтных компонентах стала очевидной.К сожалению, это одни из самых дорогих запчастей.

Итак, я решил попробовать построить некоторые из них сам - в данном случае конденсатор высокого напряжения.
При использовании пластиковой фольги (из различных пакетов для покупок) и алюминиевой фольги требовалось только терпение: разрезать все ножницами и соединить части с помощью скотча.

Я использовал два куска пластиковой пленки размером 30 см на 40 см, разрезанных на 3 равные продольные части (10 см на 40 см). Несколько полосок из алюминиевой фольги меньшего размера (во избежание выхода дуги), скажем, 7 см x 37 см.

Две пластиковые фольги использовались как одна фольга для бегущей строки, и они служили диэлектриком. Проведя несколько первоначальных измерений (что необходимо сделать!), Они показали, что они могут выдерживать 10 кВ без проколов.

Итак, один слой диэлектрика, один из алюминиевой фольги, другой из диэлектрика и так далее, все объединяется в эту топологию:

======= (диэлектрик)
——- (A)
======= (диэлектрик)
——- (B)
======= (диэлектрик)
—— - (A)
======= (диэлектрик)
——- (B)
======= (диэлектрик)
——- (A)
======= (диэлектрический )
——- (B)
======= (диэлектрик)

Три А соединены вместе с помощью хорошо изолированного провода, как и Б.Обычно в конце вам нужно подключить один провод конденсатора к А, а другой к В. Я использовал красный - провода высокого напряжения.

Затем сверните все вместе, чтобы минимизировать используемое пространство, и постарайтесь сжать их как можно лучше, так как крошечные воздушные пространства могут повлиять на емкость. Тем не менее, мой самодельный конденсатор имел переменную емкость в зависимости от приложенного к нему давления.

Подробности смотрите в этом видео:

Cheers,
Radu Motisan

Как сделать свой собственный конденсатор дома

Чтобы завершить этот безопасный простой школьный эксперимент, вам понадобятся некоторые низкотехнологичные ресурсы, которые вы, вероятно, сможете найти по всему дому.Когда вы их собрали, вы готовы сделать свой собственный конденсатор, и это действительно легко.

ИНСТРУМЕНТЫ

Мультиметр

Ножницы для бумаги

Клей-карандаш для бумаги

Где работать

МАТЕРИАЛЫ

Лист тонкой писчей бумаги

Короткий отрезок алюминиевой фольги

Две новые скрепки

Скотч или аналогичный

Как сделать свой собственный конденсатор

Вырежьте три куска алюминиевой фольги одинакового размера, скажем, каждый квадрат размером один дюйм.Вырежьте лист бумаги, на который можно положить квадраты с полем в четверть дюйма между ними. Также вам понадобится поле в восемь дюймов по периметру. Нарисуйте линии, как показано. Необязательно быть точным на 100%. Продлите линии на другую сторону бумаги.

Отложите один квадрат фольги в качестве запасного. Пусть позиции двух других частей будут «1» и «2» соответственно, как на второй диаграмме. Сложите лист справа налево над цифрой «1». Затем сложите цифру «2» вправо, чтобы получился зигзагообразный узор.Согните складки, а затем разгладьте бумагу. Теперь вы готовы сделать свой собственный конденсатор.

Теперь идет захватывающий бит

Приклейте один квадрат из фольги в положение «1». Возьмите одну скрепку и откройте один конец. Нанесите клей на среднюю часть. Поместите скрепку вертикально посередине фольги так, чтобы прямой конец выступал снизу. Сложите бумагу, чтобы получилась первая пластина конденсатора.

Создайте вторую пластину конденсатора на обратной стороне позиции 2.На этот раз расправленный конец скрепки должен выступать вверх. Сложите первую пластину справа налево и надежно приклейте. Скатайте готовый конденсатор в плотную вертикальную трубку, пока клей еще влажный. Закрепите его лентой или чем-то подобным. У вас должно получиться что-то примерно похожее на настоящую вещь. Теперь вы знаете, как сделать свой собственный конденсатор в домашних условиях.

Подсоедините мультиметр к торчащим концам скрепки. Вы должны заметить небольшое движение индикатора.Зарядите свой конденсатор двумя батареями AA на несколько секунд. Второе чтение докажет, что вы сделали свой первый пленочный конденсатор. Насколько это было легко? Вот отличное видео, показывающее, как сделать то же самое немного по-другому.

Связанные

Что такое конденсатор

Какая марка батарей AA лучше?

РЕШЕНИЕ: Самодельный конденсатор собирается путем размещения двух 9-дюймовых. сковороды на расстоянии 5,0 \ mathrm {cm} друг от друга и соединяя их с…

Стенограмма видео

Так вот этот вопрос.У нас есть пастор-домохозяйка, и его нельзя покупать, вставляя концы труб диаметром 29 дюймов. Так что нам нужно кое-что. Каждый мой дюйм и мы ставим примерно пять сантиметров друг от друга, а потом подключаем их к противоположным клеммам ночи с аккумулятором. Итак, это установка, и нам нужны ее первые оценки. Емкость. Что такое емкость в части B? Сколько стоит каждая пластина? Посмотрите на электрическое поле на полпути между пластинами, Е на полпути в них. Партия так работает на батарею для зарядки, ммм, пластин.И, наконец, мы хотим сказать, если вставлен диэлектрик, какие из вышеперечисленных значений были изменены. Хорошо, давай поработаем над кем-нибудь один раз. Это много вопросов, но этот образ жизни, как только мы найдем Уэллса и сможем найти ответы на следующие вопросы Так что давайте забудем часть, а? Здесь мы просто используем такое определение. Да, привлекательно. В прошлых грехах был Авессалом, всегда пространство на расстоянии. Итак, здесь площадь всего лишь пи r в квадрате, а у нас по 4,5. Итак, что такое восемь баллов.Выбирается умножением на два дюйма, нектар, 12 от подсчета очков, время и квадрат метра Времени. Хорошо, площадь равна pi r Square in. К сожалению, нам придется преобразовать сигналы в единицы sa, потому что, ну, потому что нас здесь интересует. Итак, один дюйм равен 2,54 сантиметру, что составляет проблему 0,54 метра. Поскольку весь этот квадрат C и есть площадь. И пока у нас есть сенаторы, у нас есть пять тренажеров, а это их 50,5 метра. И вместе это дает нам 1,265 стандарта времени. Отрицательные 12 родителей, которых примерно семь, выбирают одного из родителей.Хорошо. Нет, если мы уже знаем емкость, найти заряды лекарств не так уж и сложно. Ублюдки десятки нах. Потенциальная разница по разнице потенциалов - это мой голос. Так у нас так Зилин 16 раз указывал на интернет, 12 раз либерализовал. Так что раз мой голос потому что 6.5 война умножить на 10 отрицательно. Вы ему не звоните. Итак, примерно 65 колонок PICO. Хорошо, теперь это электрическое поле в электрическом поле. Я имею в виду, что это всего лишь половина пути, но на самом деле это почти одинаково. О, потому что я имею в виду, что для емкости у вас должно быть однородное электрическое поле.Если только вы не совсем близко к краю, о котором особо не задумывались. У нас это традиция. Так просто. Просто обычно голосование выносится на расстоянии. Итак, это моя лодка более 0,5 метра, это 100 девелоперов. Мид. Ага. Итак, это ихсаа электрическое поле. Ладно. Когда Али, наконец, оказывается, не у дел, покупает батарейку АА. Итак, то, что у нас также есть, говорит: эм, может, нам стоит просто продать это или вы. У нас есть формулы, абсорбция составляет 1/2 квадрата CVI, и мы нас не видим.Мы знаем, что он такое. Так что мы просто готовим в числах, и это 2,9 умножить на 10 до Z. Гм, отрицательно. 10 присяжных, и вы можете увеличить процентную ставку, если хотите. И это очень заблуждение, которое мы должны выяснить, если мы добавим в него какой-то диалектический материал. Что изменится? Хорошо, во-первых, имплантаты или какой-то непосредственный материал в сцене паркуют этот вид, мы можем сказать, что вопросы изменятся. Я видел, что там говорится об изменениях, это, конечно, совершенно не изменение. Перед ним стоит дополнительный множитель k.Итак, видите, вы измените изменения емкости. У нас есть изменения емкости. Ну, ну, плата за изменение, потому что напряжение здесь не меняется при резких изменениях. А как насчет энергии к энергии? Ой, завелась не энергия. А что насчет городского электрического поля? Гм, электрическое поле не меняется, потому что, пока вы находитесь в воздухе, оно не меняется, потому что у вас одинаковая разница напряжений. У вас такое же расстояние. Так что да, это все то же самое. Но, гм, мы меняемся, потому что меняется емкость.Итак, вы также меняете, поэтому меняются три вещи. Этот шанс изменил эту траншею, но электрическое поле осталось прежним.

Что такое конденсатор?

Конденсатор является одним из основных компонентов электроники и представляет собой устройство, накапливающее электрический заряд. Конденсаторы являются важным компонентом аналоговой и цифровой электроники с целым рядом применений, начиная от фильтрации сглаживания сигналов, и без них современная электроника не смогла бы работать.Конденсаторы не только накапливают электрический заряд, но также могут возвращать этот заряд в цепь и вести себя как батареи.

Если бы мы проводили аналогию между конденсатором и его водопроводным аналогом, то конденсатор был бы диафрагмой. Диафрагма - это кусок гибкого материала в трубе, который может изгибаться под действием потока воды. Если давление воды увеличивается с одной стороны, диафрагма будет толкать воду с другой стороны и накапливать энергию воды под давлением.Когда давление будет сброшено, диафрагма вернется в исходное положение и вытолкнет воду обратно из своего входа (при всасывании воды из выхода).

История конденсатора

Первые конденсаторы были сделаны из сосуда с водой, окруженного металлом, и металлического контакта, уходящего в воду (который изолирован от внешнего металла). Эти конденсаторы назывались лейденскими банками и позволяли ученым накапливать электрический заряд, который они генерировали от машин статического электричества.Когда работа конденсаторов и электричества стала более известной, для использования в радиосхемах были разработаны конденсаторы меньшего размера, получившие название «конденсаторные». С тех пор конденсаторы можно найти практически повсюду, они бывают самых разных форм и размеров.

Основные сведения о конденсаторах

Конденсаторы, как правило, представляют собой две пластины проводника, разделенные диэлектриком. Это означает, что конденсаторы по сути являются изолятором, так как через них не может протекать ток.Символ конденсатора показывает эту конструкцию, как показано ниже, но есть разные символы в зависимости от типа конденсатора (мы рассмотрим это позже).

Единица емкости измеряется в фарадах, названная в честь Майкла Фарадея, а 1F - это когда заряд в один кулон на конденсаторе приводит к разности потенциалов в 1 В. Один фарад - очень большое число, поэтому большинство конденсаторов имеют диапазон емкости от 1 пФ до 1000 мкФ. Конечно, конденсаторы большой емкости существуют, но их очень мало.

Конденсаторы

в цепях - конденсаторы, подключенные параллельно, по сравнению с последовательными

Конденсаторы в схемах ведут себя почти так же, как резисторы, за исключением обратного; конденсаторы, включенные параллельно, складываются, а конденсаторы, включенные последовательно, делятся поперек.

Параллельные конденсаторы

Параллельно подключенные конденсаторы складываются по простому уравнению: C_T = C_1 + C_2… + C_n

Конденсаторы серии

Конденсаторы, включенные последовательно, в зависимости от соотношения значений емкости: 1 / C_t = 1 / C_1 + 1 / C_2… + 1 / C_n

RC кривые

Мы знаем, что конденсаторы могут накапливать заряд, но скорость, с которой этот заряд передается конденсатору, не является мгновенной.{т / RC}

В начальное - это напряжение на конденсаторе перед разрядом.

Типы конденсаторов

: неполяризованные и поляризованные

Конденсаторы

бывают всех форм, размеров и разновидностей в зависимости от области применения. Конденсаторы попадают в две основные категории: неполяризованные или поляризованные. Неполяризованные конденсаторы не имеют полярности и могут использоваться в любой ориентации. Однако поляризованные конденсаторы можно вставлять только с определенной ориентацией с положительным и отрицательным выводами.Если поляризованный конденсатор установить наоборот, это может привести к повреждению конденсатора. Из этих категорий конденсаторы также имеют номинальные характеристики, включающие максимальное напряжение, емкость и рабочую температуру. Допуск также является еще одним важным фактором, который следует учитывать, поскольку некоторые конденсаторы могут иметь допуски до ± 30%.

Неполяризованные конденсаторы: керамические и пленочные конденсаторы

Эти конденсаторы поставляются как в корпусах для сквозного монтажа, так и в корпусах для поверхностного монтажа, которые включают большинство конденсаторных технологий.

Керамика

Керамические конденсаторы являются наиболее распространенным типом конденсаторов и бывают всех форм и размеров. Эти конденсаторы имеют широкий диапазон номинальных напряжений, обычно имеют емкость менее 1 мкФ и большие допуски. Керамические конденсаторы широко используются в основных схемах, таких как развязка и связь, поскольку их значение, как правило, не критично для конструкции.

Пленочные конденсаторы

Пленочные конденсаторы - это конденсаторы, в которых в качестве диэлектрика используются тонкие пластиковые пленки, и они почти всегда представляют собой многослойные устройства со сквозными отверстиями.Хотя эти устройства бывают разных номиналов напряжения и емкости, их номинальное напряжение часто очень высокое, что делает их идеальными для высоковольтных приложений. Однако их частотные характеристики плохие по сравнению с керамическими конденсаторами, и поэтому они обычно не используются в приложениях для обработки сигналов.

Поляризованные конденсаторы: алюминиевые электролитические и танталовые конденсаторы

Поляризованные конденсаторы, как и их неполяризованные аналоги, бывают самых разных форм, размеров и номиналов.Эти конденсаторы обычно имеют гораздо большую емкость, чем неполяризованные устройства, и, как следствие, в основном используются в силовых приложениях.

Алюминий электролитический

Этот тип конденсатора доступен как для сквозного монтажа, так и для поверхностного монтажа с емкостью, обычно превышающей 1 мкФ. Большой допуск этих конденсаторов делает их непригодными для использования в прецизионных схемах, но их большие значения позволяют им хорошо работать в проектах аудиосвязи, а также в схемах питания.Их плохие частотные характеристики означают, что они часто не используются на частотах выше 50 кГц.

Тантал

Танталовые конденсаторы

намного меньше алюминиевых электролитических конденсаторов и также доступны как для сквозного монтажа, так и для поверхностного монтажа. Хотя они имеют большую емкость на единицу объема, чем другие электролитические конденсаторы, их максимальное рабочее напряжение, как правило, не превышает 35 В, а у многих из них всего несколько вольт. Эти конденсаторы более летучие, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, и могут взорваться при изменении полярности.Однако, несмотря на свои недостатки, танталовые конденсаторы отлично подходят для приложений, требующих уменьшения занимаемой площади цепи.

Конденсаторы переменной емкости

Как и резисторы, конденсаторы также доступны в различных вариантах, которые позволяют изменять емкость в реальном времени. Эти конденсаторы часто называют конденсаторами переменной емкости или подстроечными конденсаторами, и они особенно полезны для точной настройки схемы. Их конструкция обычно основана на нескольких пластинах, которые вращаются и увеличивают или уменьшают общую поверхность конденсатора.

Сделайте свой собственный конденсатор!

Знаете ли вы, что конденсаторы невероятно просты и легко могут быть изготовлены в домашних условиях? Хотя самодельный конденсатор не так хорош, как коммерческий конденсатор, его можно сделать, и что интересно, самодельные конденсаторы обычно имеют более высокое номинальное напряжение, чем обычно доступные.

Для изготовления конденсатора вам понадобится пара проводов (для ножек), алюминиевая фольга, бумага и лента. Два отрезка прямоугольной фольги, разделенные листом бумаги, являются основным конденсатором.Если мы соединим каждую пластину с проводом, добавим второй слой бумаги к кусочку фольги, а затем скатим конденсатор (убедившись, что два слоя фольги не соприкасаются), то мы можем использовать это как тривиальное конденсатор!

Заключение

Конденсаторы

- невероятно полезные компоненты, позволяющие фильтровать сигналы, отделять переменный ток от постоянного и накапливать энергию. Умение понимать различные типы и знать, когда их использовать, имеет важное значение при разработке электроники.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *