Jak mogę szybko i bezpiecznie rozładować naładowany kondensator (małe i niskie napięcie; <= 42 V)?

Uczę się, jak korzystać z kondensatorów (ceramicznych i elektrolitycznych od 1pf - 1000uf) i próbuję różnych eksperymentów z wykorzystaniem płyty chlebowej. Ciągle dodaję / usuwam elementy z mojego układu, aby zobaczyć, co się dzieje ... ale czekanie na rozładowanie kondensatora czasami zajmuje dużo czasu! Książka, którą obecnie czytam (Make: Electronics) sugeruje, aby „rozładować kondensator, dotykając na nim rezystora przez sekundę lub dwie”. Czy to bezpieczny / zalecany sposób? Czy mogę po prostu przytrzymać rezystor palcami i dotknąć go na obu zaciskach?

Uwaga: muszę przyznać, że jestem trochę paranoikiem z kondensatorami po obejrzeniu zdjęć eksplodujących kondensatorów i wynikających z nich wypadków, takich jak stopione płyty chlebowe, spalone stoły, a nawet czytanie o ludziach, którzy tracą palce!

Edycja: Obecnie pracuję z 1,5 - 12 V, chociaż mam również silniki krokowe 24 V, które w końcu chciałbym zacząć pracować.

capacitor discharge

— glenneroo
źródło

Obecnie gramolę się w zepsutym telewizorze. I mam teraz wskazówkę, co robię. Wiem tylko, że kilka sekund wcześniej… Byłem w szoku. I jako intensywność nie była daleka od zwykłych porażeń prądem 220 V. (Wiem o czym mówię, też miałem ich mnóstwo). Och, i tak, to były kondensatory, ponieważ telewizor nie jest aktualnie podłączony.

Odpowiedzi:

Przy małych kondensatorach do 1 mF nie ma się czym martwić. Przypuszczam, że dobrym pomysłem jest upewnienie się, że są rozładowane przed podłączeniem ich w miejscu, w którym napięcie, które może znajdować się na czapce, może coś uszkodzić, ale nie jest to na ogół niepokojące, dopóki nie dojdzie się do prawdziwych energii lub wysokich napięć.

W przypadku małych nasadek elektrolitycznych, takich jak te, nad którymi pracujesz, po prostu zwróć je o coś metalowego, np. Ołowiany komponent, metalową obudowę lub poręczny śrubokręt.

Nie marnuj cykli mózgowych na myślenie o tym na coś wystarczająco małego, aby być ceramiczną nasadką, którą możesz podłączyć do deski do krojenia. Zanim go podłączysz, palce wyładują się. Nawet jeśli nie, zrób matematykę. 1 µF przy 10 V wynosi tylko 50 µJ. Tak, mikro dżuli. Wielka rzecz.

— Olin Lathrop
źródło

Czy potrafisz zdefiniować „rzeczywiste energie” i „wysokie napięcia”?

— glenneroo

Przy 1000 uF = 1 mF możesz zacząć modyfikować porady Olina powyżej około 30 V. Powyżej poziom energii zaczyna być zauważalny, a ryzyko szoku zaczyna mieć znaczenie. Nawet przy 30 V możesz dostać „odprysków” z wyładowania z bardzo bardzo mało prawdopodobnym, ale możliwym skutkiem czegoś w oku. Dla 30 V przy 1000 uF energii = 0,5CV ^ 2 = 0,5 x E-3 x 900 ~ = 0,5 Dżuli. Dżul to energia rozpraszana przez upuszczenie 1 metra masy o masie 1, więc 0,5 J = 100 gramów x 500 mm. Tak jak kropla czegoś takiego MOŻE wyrzucić małą cząstkę, tak zwarcie czapki z tą energią MUSI ZROBIĆ to samo.

— Russell McMahon

@glenneroo: Chciałem też powiedzieć 1 mF i 30 V, zanim przeczytałem komentarz Russella. Nie ma twardej linii, ale na tym poziomie energia jest wystarczająco mała i wystarczająco skończona, a napięcie ograniczone do bezpiecznego poziomu, chyba że zrobisz coś celowo głupiego. Pamiętam, że grałem ze znacznie większym (44 mF?) I myślę, że 15 V cap na studiach. Zrobiłem nawet kilka zdjęć oświetlonych tylko iskrami, które zwierałem śrubokrętem. Iskry były fajne, ale daleka droga od zranienia mnie nawet palcami. Impulsy wysokoprądowe przez nasadkę prawdopodobnie nie były jednak najlepsze.

— Olin Lathrop,

@Jonny: Nie, nie bardzo, bo jak mówisz, baterie nie są kondensatorami. Kondensatory wielkości, o których mówimy, mają znacznie mniej miejsca na energię niż akumulator samochodowy. To zupełnie inna sprawa.

— Olin Lathrop,

Prawdopodobnie powinieneś zmienić „Wielka sprawa” na „Wielka sprawa”, ponieważ sarkazm nie jest oczywisty dla wielu ludzi, którzy nie dorastali w twoim języku.

— Jay Bazuzi

Zamiast przytrzymywać rezystor palcami, spróbuj przykleić go do końca patyczka Popsicle lub innego izolowanego materiału. W ten sposób twoje palce będą znacznie mniej narażone na kontakt z kondensatorem. Jeśli masz do czynienia z napięciem 20 woltów lub mniejszym, powinno to być w porządku.

Zakładam, że mówimy tutaj o stosunkowo małych kondensatorach i napięciach. Jeśli zaczniesz mówić o wysokich napięciach, które mogą być śmiertelne, to czego potrzebujesz profesjonalnie wyprodukowanego urządzenia i dodatkowych środków ostrożności.

Oto artykuł, w którym ktoś zrobił ładną sondę wyładowczą z pióra Bic. On także idzie do matematyki, jeśli jesteś ciekawy. Jeszcze raz - bezpieczeństwo przede wszystkim! Jeśli masz do czynienia z śmiertelnymi napięciami, najlepszą alternatywą jest użycie profesjonalnie wyprodukowanej, przetestowanej i certyfikowanej sondy.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Powiedziawszy to wszystko, zgadzam się z Ollinem, że będzie to przesada w przypadku małych kondensatorów, z którymi masz obecnie do czynienia. Informacje te mogą okazać się pomocne w miarę postępów i być może zaczniesz zajmować się większymi kondensatorami i wyższymi napięciami.

— JonnyBoats
źródło

Przeprowadziłem test HIPOT korpusu pióra przy 1500 woltów i nie było mierzalnego prądu. Użyj tego długopisu lub dowolnego innego na własne ryzyko. Nie mogę zagwarantować, że w najbliższych miesiącach wiele długopisów Bic nie będzie zawierać zanieczyszczeń ani zmian chemicznych, które pogorszą jego wytrzymałość dielektryczną. <- Ta linia jest ważna! Długopisy BIC i patyczki do popsicle nie są znane ze swoich właściwości izolacyjnych. Istnieje wiele bezpieczniejszych alternatyw. Proponuję zmienić przeznaczenie multimetru do tego zadania.

— Kevin Vermeer

@Kevin - Dzięki za wskazówkę dotyczącą bezpieczeństwa. Zmodyfikowałem swoją odpowiedź, aby podkreślić bezpieczeństwo. Szczególnie dla osób nieposiadających niezbędnego laboratorium do przeprowadzenia testu HIPOT zaleca się kupowanie produktu komercyjnego, a nie przysięgania przy montażu czegoś, co mogłoby ich zabić.

— JonnyBoats

Powiązane: elektronika.stackexchange.com/questions/52289/…

— zebonaut

Iloczyn rezystancji (w omach) i pojemności (w faradach) to czas skali rozładowania (do 1 / e pierwotnego ładunku): t = RC. Przy V = Q / C i I = V / R = Q / t możesz również rozwiązać problem minimalnej rezystancji, aby utrzymać prąd rozładowania na bezpiecznej wartości. (Utrzymywanie prądu poniżej 1 mA jest surową wytyczną: https://www.asc.ohio-state.edu/physics/p616/safety/fatal_current.html To dotyczy wyładowań przez ludzi, ale to, co stanowi „bezpieczne”, różni się w zależności od podłączony do obwodu rozładowania. Jeśli prąd płynie przez giętkie okablowanie miedziane, prawdopodobnie może on zająć kilka amperów.) Zwróć też uwagę na energię zgromadzoną w kondensatorze, która zostanie osadzona w oporniku, który go zwiera: U = 0,5 CV ^ 2.

Tak długo, jak masz do czynienia z rodzajami kondensatorów zwykle używanych z płytkami chlebowymi, prawdopodobnie możesz je zwierać drutem miedzianym, jak wspominali inni: 1 uF * 1mOhm = 1 ns czas rozładowania. Jeśli ma tylko 42 V, te formuły mówią, że będzie miał wysoki prąd przez kilka nanosekund, ale pasożytnicze indukcyjności w skali nanoHenry ograniczą prąd i spowolnią rozładowanie. To 42 V przy 1uF jest mniejsze niż 1 mJ, co może uszkodzić wrażliwe elementy elektroniczne - więc nie zwieraj kondensatora z tym wysokiej klasy procesorem. Wszystko inne powinno być w porządku.

Jeśli dostaniesz się do napięcia i prądu, w którym rozładowanie zajmuje sekundę lub dłużej, lub gdy twoje prądy rozładowania będą przekraczać 1 mA przez więcej niż 1 ms lub gdzie zgromadzona energia przekracza kilka dżuli, powinieneś być ostrożny: Sprawdź prąd i moc znamionową elementów w obwodzie rozładowania, oszacuj indukcyjność i być może uruchom prostą symulację procesu rozładowania. Ogólnie rzecz biorąc, rozładowanie przed użyciem nie będzie znaczącym problemem, chyba że kondensator jest porównywalny do pełnego Farada lub napięcia wynoszą kilka kV.

— Sarah Messer
źródło