Jak mogę zbudować własny kondensator?

14

Chcę zbudować własny kondensator, przede wszystkim jako eksperyment w różnych konfiguracjach i orientacjach płyt, aby lepiej zrozumieć teorię pola. (Innymi słowy, gram i nie szukam gotowego rozwiązania. Budowa jest o połowę mniejsza.) Zbudowałem małe jednostki PCB na zamówienie kilku nanofaradów. Chciałbym zbudować coś większego, rzędu 5-10 uF, co wydaje się czynić płytki PCB niepraktycznymi. Chcę też, aby czapka była niespolaryzowana, więc mogę poprowadzić przez nią prąd przemienny.

Myślę, że potrzebuję kilku rolek folii, rolki izolatora i jakiegoś sposobu na przymocowanie przewodów do folii. Ale zanim pójdę do Wal-Mart i kupię całą ich folię aluminiową, chciałem zapytać: czego może mi brakować? Czy istnieją standardowe techniki ręcznego budowania kondensatorów? Czy są jakieś szczególne materiały, których powinienem używać (lub których należy unikać)?

capacitor

— Stephen Collings
źródło

15

Najpierw musisz wykonać kilka podstawowych obliczeń. Wzór na pojemność to

do = ϵ_{R} ϵ_{0} \frac{ZA}{re}

$C = \epsilon_R \epsilon_0 \frac{A}{d}$

Powiedzmy, że chcesz użyć woskowanego papieru o grubości 1 mil (25,4 µm) jako dielektryka. Pamiętaj, że to określi napięcie znamionowe twojego kondensatora. Wytrzymałość dielektryczna woskowanego papieru wynosi około 35-40 MV / m, więc daje to kondensator, który teoretycznie może obsłużyć prawie kilowolt, ale zachowaj ostrożność w sposobie jego używania!

Względna przenikalność woskowanego papieru wynosi około 3,7, przenikalność wolnej przestrzeni wynosi 8,854e-12 F / m. Rozwiąż dla wymaganego obszaru:

ZA = \frac{do \cdot re}{ϵ_{R} ϵ_{0}}

$A = \frac{C \cdot d}{\epsilon_R \epsilon_0}$

ZA = \frac{5 μ fa \cdot 25,4 \cdot μ m}{3.7 \cdot 8,854 \cdot 10^{- 12} fa / m} = 3,8767 m^{2)}

$A = \frac{5 \mu F \cdot 25.4 \cdot \mu m}{3.7 \cdot 8.854 \cdot 10^{-12} F/m} = 3.8767 m^2$

Jeśli dostaniesz folię aluminiową i woskowany papier o szerokości około 30 cm (12 cali), prawdopodobnie możesz uzyskać zakładkę, powiedzmy, 25 cm, co oznacza, że będziesz potrzebować długości około 15,5 m, aby uzyskać potrzebną powierzchnię .

Jeśli następnie zwiniesz kondensator (używając drugiej warstwy woskowanego papieru), pojemność zostanie podwojona, czyli około 10 µF. Oczywiście będzie to fizycznie dość duże, ponad metr długości i kilka cali średnicy.

— Dave Tweed
źródło

3

Lepsze wyniki można uzyskać, stosując folię jako dielektryk zamiast woskowanego papieru. 1 miliony jest dość cienki jak na papier woskowany, ale nie na folię. Nie wiem, co to jest przenikalność, ale prawdopodobnie bardziej niż woskowany papier.

— Olin Lathrop

1

Domowa folia spożywcza (np. „Folia Saran” lub „folia Glad”) ma zazwyczaj grubość 0,5 milicala (12,5 um) i jest wykonana z PVC. PVC ma wytrzymałość dielektryczną około 40 MV / m i stałą dielektryczną około 4,5. Dałoby to kondensator, który potrzebuje około połowy powierzchni, ale miałby połowę wartości znamionowej napięcia.

— Dave Tweed

2

ϵ_{R}

$\epsilon_R$

5

W zależności od marki i linii produktów folia plastikowa jest teraz często LDPE.

— Phil

3

@Phil +1 potwierdził, że Glad Wrap jest polietylenem. thecloroxcompany.com/downloads/msds/glad/gladwrap.pdf

— Spehro Pefhany

14

Witamy w świecie budowania kondensatorów. Zbudowałem całkiem sporo kondensatorów, od typu układanego do zwijanego. Jedyną rzeczą jest to, że buduję je dla wysokiego napięcia prądu przemiennego (4 kVAC do 15 kVAC). Nie będę wchodził w szczegóły fizyki, ESR itp.

Najlepszym hitem dla wszystkich wypróbowanych i przetestowanych materiałów jest polietylen niskiej gęstości (LDPE), który brzmi bardzo technicznie, dopóki nie zorientujesz się, że jest to w zasadzie to samo, co używane w zamykanych torebkach do zamrażania. Jeśli nadal nie masz pewności, po prostu udaj się do dowolnego działu kuchennego i poszukaj torebki plastikowej, którą LDPE można szczelnie zamknąć. te używane do śmieci i kosza mają mnóstwo zanieczyszczeń z materiałów pochodzących z recyklingu, więc staraj się ich unikać. Zwykle rolki dywanowe (tak, dywanowe) są pakowane w długie plastikowe folie / tuby. Są również LDPE. Staraj się unikać polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE), ponieważ mają tendencję do łatwiejszego rozrywania. HDPE jest również tym samym materiałem, który jest używany w plastikowych torbach na zakupy w supermarketach.

Jeśli chcesz przelać trochę gotówki, możesz kupić rolki Poplypropylen (PP) od kwiaciarni, ale są one dość drogie. Nie mam na to doświadczenia, ponieważ buduję gigantyczny kondensator wysokiego napięcia przy małych mikrofaradach (0,01 do 0,2 uF), a PP byłby nieekonomiczny.

Im grubszy dielektryk, tym wyższe napięcie będzie się opierać i tym mniejszy będzie uF, ale myślę, że w przypadku napięcia 240 VAC można uciec od cienkich rzeczy, nie mam teraz pod ręką listy napięcia przebicia dielektryka, spróbuj googlować po to.

Niektóre informacje: http://www.richieburnett.co.uk/parts.html http://deepfriedneon.com/tesla_cap1.html

Cewka Tesli jest niebezpieczna, ale jednocześnie działa.

— Człowiek Tesli
źródło

1

Jeśli cały punkt ćwiczenia polega na eksperymentowaniu z konfiguracjami, które są dla ciebie matematycznie możliwe , prawdopodobnie najprostszym jest posiadanie dwóch dużych i bardzo płaskich okrągłych metalowych płyt, w powietrzu, bezpiecznie zakotwiczonych w ustalonej odległości (użyj dystansów wokół obwodu) który jest regulowany i nie zwarcie. Dyski pokryte folią również mogą działać (może być konieczne przyklejenie folii). Możesz obliczyć, jakich pojemności należy się spodziewać po aparacie o rozsądnych rozmiarach, i na tej podstawie dostosować obwód. Czy planujesz wbić sondy między płytki, aby zmierzyć pola, napięcia lub cokolwiek innego?

Stamtąd możesz wypróbować różne separacje, różne kształty (kwadratowe, prostokątne itp.), Przesunięcia boczne, stawiając różne dielektryki między płytami i tak dalej. Sugerowałbym trzymanie się rozsądnie niskich napięć. Następnie możesz wypróbować zwinięte projekty. Nie jestem pewien, jak powstałe przeplecione płytki będą zachowywać się inaczej niż jedna duża para płytek. Pamiętasz stare zmienne kondensatory z tunerów radiowych? Baw się dobrze (i bądź bezpieczny)!

— Phil Perry
źródło

4

Wypróbuj papier impregnowany woskiem pszczelim - możesz go później sprzedać za duże pieniądze audiofools.

— Szymon Bęczkowski

0

Dla rzędu 5-10uF potrzebujesz kondensatorów elektrolitycznych. Sprawdź na przykład http://www.youtube.com/watch?v=LXf3SUQ8F5g

— Wouter van Ooijen
źródło

Nie określiłem, chcę niepolaryzowaną czapkę. Mój błąd.

— Stephen Collings

0

Możesz iść do Old School z prostym słojem Leyden

— Wayfaring Stranger
źródło

Czy zauważyłeś tę część OP, w której wskazał od 5 do 10 uF?

— WhatRoughBeast

1

@WhatRoughBeast Nie, zgadnij, że będzie musiał znaleźć DUŻY słoik, aby zrobić to w ten sposób.

— Wayfaring Stranger

1

Według wikipedii słój o pojemności około 0,5 litra będzie miał 1nF. Wystarczy podłączyć 5000 takich urządzeń, aby uzyskać 5µF.

— SpiderPig