В высоковольтных устройствах ни как не обойтись без высоковольтных конденсаторов. К примеру в таких устройствах как умножители напряжения, генераторах Маркса, катушек Тесла, разиличных высоковольтных импульсных установок, мощных лазеров и други устройств. Устройство таких конденсаторов отличается от устройства обычных низковольтных конденсаторов. Поскольку они должны работать в высоковольтных цепях, они довольно редки и труднодоставаемы.
Искать их в обычных магазинах радиодеталей совершенно нет смысла, лучше место для поиска это радиорынки, частные объявления в интернете и магазины для промышленного оборудования.
Высоковольтные конденсаторы бывают разных типов и марок, ниже представлен список некоторых ВВ конденсаторов. Все они отечественного производства, современные аналоги стоят гораздо дороже.
К75-25 — импульсные конденсаторы с рабочими напряжениями от 10 до 50 кВ, емкостью от 2 до 25 нФ их корпус сход с K75-15, они работают с напряжением с частотой до 500 Гц, что делает возможным их использование в качестве конденсаторов ММС в искровой катушки Тесла.
Загадочный конденсатор К 22-5 Паладий, платина, или серебро?
K15-4 — Зеленые керамические конденсотары «гриншиты» встречаются в страх телевизорах на лампах, в умножителях напряжения. Такие конденсторы имеют не большую емкость и большое рабочее напряжение. Такие конденстаоры не любят высокочастотные цепи, имеют большое значение TKE, с увеличением температуры емкость сильно меняется. Такие конденсаторы очень не любят высокчастотные цепи. Они довольно неплохо работают в генераторе Маркса.
K15-5 — Небольшие плоские керамические конденсаторы рыжего цвета. Которые постоянно выходят из строя, емкость постоянно меняется. Их можно использовать если только в высокочастотных фильтрах. Рабочее напряжение до 6,3 кВ. Их можно спокойно приобрести в магазинах радиотоваров.
Их также можно использовать в генераторе Маркса.
К73-14 — Пленочные конденсаторы применяемые в цепях постоянного тока, рассчитаны на приличное напряжение в 25 кВ. Такие конденсаторы имеют хорошую емкость и больщую эквивалентную индуктивность, поэтому их нельзя приемнять в катушка Тесла по причине того что они быстро греются и дохнут. Они отлично подойдут для всевозможных умножителей напряжения и генераторах Маркса. Номиналы таких конденсаторов 16 кВ 2200 пФ, 25 кв 2200 пФ и др.
КВИ-3 — Дисковидные керамические конденсаторы, которые сейчас встречаются довольно редко. Часто использовались в искровой катушки Тесла. Но такие конденсаторы имеют очень большой минус — это их цена. Так как обкладки выполнены их серебра то конденсатор с большой емкостью будет стоить приличные деньги. Поэто вместо них начали использовать другие К75-25.
Сколько серебра в КСО конденсаторах?
А КВИ конденсаторы устанавливают в высоковольтные устройства в качестве фильтра ВЧ. КВИ кондесаторы встречаются следующих номиналах: 3300 пф 10 кВ, 4700 пФ 12 кВ, 6800 пФ 12 кВ. Конденстатор с емкостью 6800 пФ довольно дорогой, заводской такой будет стоить до 2000 рублей за 1 штуку.
К15У1 — эти конденсаторы по внешнему виду очень похожи на высоковольтные конденсаторы КВИ-3, но опытный радиолюбитель эти различия видит сразу. К15У1 имеют более сглаженную форму диска на краях. Также у таких конденсаторов намного больше разных форм и номиналов. Могут быть размеры как миниатюрные так и здоровые блины с ладонь.
- 470 пФ, 15 кВ, 40 кВАР;
- 3300 пФ, 10 кВ, 10 кВАР.
ТГК1-У3 — По характеристикам схожы с К15У. Имеют форму «капли» и красный цвет. Конденсаторы очень редкие и большие. Наиболее распространены конденсаторы с номиналом 1000 пФ 8 кВ.
Микроволновые конденсаторы — такие конденсаторы устанавливаются в микроволновках где работают в паре с шифтером для МОТа. Эти конденсаторы масленные, они выпускаются с рабочим напряжением в 2000-2200 В и емкостью около 0,96-1,10 мкФ. Они отлично работают в качестве умножителя МОТа. Найти такие конденсаторы можно в старых сломаных микроволновках либо на радиорынке.
К41-1а — Обычные ни чем не приметные маслобумажные конденсаторы, есть экземпляры с большой емкостью и большим напряжением. Их модно применить, к примеру, в фильтре 50 Гц, либо в удвоителе напряжения. Найти им другое применение затруднительно. Емкость конденсаторов зависит от размеров.
КБГ — П — масляные конденсаторы, как можно было подумать что такие конденсаторы должны работать в фильтрах или в умножителях напряжения. Но такие конденсаторы,как показала практика, можно использовать в искровой катушке Тесла. Но нужно быть осторожным так как разрыв таких конденсаторов может привести к разбрызгиванию масла. Распространенные номиналы: 10 кВ, 0.1 мкФ; 5 кВ, 1 кмФ; 20 кВ, 0.1 мкФ.
К41И-7 — также как и предыдущий конденсатор он масленный, применяется для накачки лазеров. Имеет хороший номинал 5 кВ 100 мкФ, все такого конденсатора 12.5 кг. Рекомендуется заряжать такой конденсатор только до половины. Ток разряда таких конденсаторов 100 — 200 А.
К75-28 — схож с предыдущим конденсатором, отличается габаритами, он меньше по размерам и по весу. Можно встретить такие конденсаторы 3 кВ и емкостью 100 мкФ, ток разряда до 2000 А.
К75-40 — Импульсный конденсатор, также похож на К41И-7 но с лучшим разрядным током, уже порядка 10 кА и множество разных номиналов. Но эти высоковольтные конденсаторы встречаются редко и довольно дорогие.
К15-10 — Керамический импульсный конденсатор. Не расчитан на частотный режим. Пригоден для работы с импульсным током с частотой следования импульсов несколько десятков Герц. Отлично подойдут для сборки генератора Маркса. Рабочее напряжение до 50 кВ.
При работе с напряжением более рабочей конденсатор нужно будет погрузить в бак с маслом, для того чтобы избежать пробоя по поверхности. Обкладки такого конденсатора выполнены из технического серебра.
Вакуумные конденсаторы — Могут быть как перменные так и постоянные. Их главное преимущество это отсутсвие диэлектрических потерь. Поэтому они могут работать при любых режимах и частотах при высоком напряжении. К минусам можно отнести их хрупкость так как имеем дело со стеклом и малую емкость. Самые оптимальные на мой взгляд это высоковольтные конденсаторы переменной емкости марки КП.
Источник: radio-magic.ru
Обкладки конденсатора могут выполняться из серебра
КОНДЕНСАТОР — означает накопитель. В радио и электронной аппаратуре конденсатор является накопителем электрических зарядов. Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластинок разделенных слоем диэлектрика. Диэлектрик — это материал который не проводит электрического тока и обладает определенными свойствами о которых поговорим чуть позже.
Так как конденсатор является накопителем, то он должен обладать определенной емкостью (объемом для накопления зарядов). На емкость конденсатора влияют площадь пластин (еще их называют «обкладками»), расстояние между обкладками и качество диэлектрика. К хорошим диэлектрикам относятся вакуум, эбонит, фарфор, слюда, полиэтилен, текстолит и много других синтетических материалов.
На рисунке изображен простейший конденсатор с двумя параллельными обкладками площадью S (S = m * n), которые находятся в вакууме на расстоянии d друг от друга.
Если между верхней и нижней обкладками конденсатора приложить напряжение Uab, то на верхней и нижней обкладках конденсатора накопятся одинаковые положительный +q и отрицательный -q заряды, которые называют свободными. Между обкладками возникает электрическое поле обозначенное на рисунке буквой Е.
Емкость нашего конденсатора (обозначается буквой С) будет: С = Eo*S/d, где Ео — электрическая постоянная (для вакуума) Ео=8,854 * 10 -12 Ф/м (Фарад на метр).
Если между обкладками поместить диэлектрик,
то ёмкость конденсатора будет: С = Er * Eo *S / d. В формуле расчета ёмкости добавилась величина Er — относительная диэлектрическая проницаемость введённого диэлектрика.
Из формулы следует, что емкость конденсатора увеличивается на величину Er проницаемости диэлектрика. Итак, чем больше площадь S пластин конденсатора, больше значение Er и меньше расстояние d между пластинами, тем больше емкость конденсатора. Основной единицей емкости в системе единиц СИ является фарад (Ф). Емкость 1Ф очень велика. В электротехнике обычно используют дольные единицы емкости:
микрофарада (мкФ), 1мкФ = 1*10 -6 Ф,
нанофарада (нФ), 1нФ = 1*10 -9 Ф , и
пикофарада (пФ), 1пФ = 1*10 -12 Ф.
При выборе диэлектрика для конденсаторов, кроме относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, учитывают еще два важных параметра:
1) Электрическую прочность — прочность диэлектрика при подаче на прокладки конденсатора высокого напряжения. При низкой электрической прочности может произойти электрический пробой, и диэлектрик станет проводником электрического тока;
2) Удельное объемное сопротивление — электрическое сопротивление диэлектрика постоянному току. Чем больше удельное сопротивление диэлектрика, тем меньше утечка накопленных зарядов в конденсаторе.
КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
 |
Если подключить конденсатор к источнику электрической энергии GB, то в момент включения через конденсатор потечет ток Iз зарядки конденсатора (рис. 1). Как только конденсатор зарядится, ток в цепи станет равным 0. Если конденсатор отключить от источника GB, то заряд накопленный в конденсаторе сохраниться. Если конденсатор отключить от источника GB и подключить к резистору R (рис. 2), то через резистор потечет ток разряда конденсатора Iр. Заряд накопленный в конденсаторе расходуется на разогрев резистора и в конечном итоге конденсатор разрядится. |
На графике накопление заряда конденсатором выглядит как показано на рисунке 1.
Время заряда конденсатора зависит от ёмкости конденсатора (при одинаковом приложенном напряжении). Чем больше ёмкость конденсатора, тем больше время заряда. Аналогичная картина (Рис. 2) наблюдается при разрядке конденсатора на сопротивление. При одинаковом сопротивлении время разряда больше у конденсатора с большей ёмкостью.
КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Если напряжение приложенное к емкостному элементу, будет изменяться по амплитуде (переменное напряжение),то будет изменяться и заряд конденсатора, то есть в емкостном элементе появится ток.
Ток Ic проходящий через конденсатор зависит от частоты f приложенного переменного напряжения и ёмкости С конденсатора. Если для постоянного тока сопротивление конденсатора можно считать равным бесконечности, то для переменного тока конденсатор обладает определённым сопротивлением. Сопротивление конденсатора переменному току Rc рассчитывается по формуле показанной на рисунке.
В формуле расчета емкостного сопротивления переменному току частота выражается в герцах, а емкость конденсатора в фарадах. Из формулы видно, что с увеличением частоты f при неизменной емкости конденсатора сопротивление Rc снижается, аналогично с увеличением емкости конденсатора при неизменной частоте сопротивление Rc так же снижается. Конденсаторы, так же как и резисторы, для получения заданной емкости Со можно включать параллельно и последовательно. Формулы расчета результирующей емкости показаны на рисунке.
КОНСТРУКЦИЯ, ПАРАМЕТРЫ И ТИПЫ КОНДЕНСАТОРОВ. Предположим, что мы конструируем конденсатор и попробуем, уже обладая определенными знаниями, рассчитать емкость конденсатора. Как известно, емкость конденсатора зависит от площади обкладок S, расстояния между обкладками d и диэлектрической проницаемости применяемого диэлектрика Er. Обкладки конденсатора изготавливаются из металлов с хорошей электрической проводимостью — алюминий, медь, серебро, золото. Емкость конденсатора не зависит от толщины обкладок, поэтому чем тоньше обкладки конденсатора, тем лучше — экономим металл и уменьшаем геометрический объём конденсатора.
Расстояние d не должно быть слишком малым, во избежание электрического пробоя диэлектрика.
Выберем в качестве диэлектрика наиболее распространенный материал — гетинакс с Er равной 6 . 8. Примем Er для нашего конденсатора равной 7.
Площадь S вычисляется для одной обкладки конденсатора при условии, что линейные размеры обкладок одинаковы. Если одна из обкладок имеет меньшие длину или ширину то площадь вычисляется для меньшей обкладки.
Все размеры — длина и ширина обкладок и расстояние между ними должны быть выражены в метрах. Примем размеры такие, какие показаны на рисунке. Подставим в формулу расчета емкости конденсатора наши данные: C = Er * Eo * S / d;
C = 7 * 8.854*10 -12 * 0.0025 / 0.001= 0.000000000155Ф (фарады).
Возведем полученный результат в 12 степень чтобы получить значение емкости в пикофарадах:
C = 0.000000000155 12 = 155пФ.
Полученная нами ёмкость конденсатора 155пф очень мала, обычно такие ёмкости используются в аппаратуре работающей на высоких частотах переменного тока порядка 1 — 600 МГц (мегагерц).
Представьте себе, что мы разрабатываем миниатюрный карманный радиоприемник в котором требуется порядка 30 таких конденсаторов.
Если мы установим в схему 30 разработанных нами конденсаторов, не считая других необходимых радиодеталей, то наш радиоприемник никак не получится миниатюрным. Все дело в том, что объём только наших конденсаторов получится таким, что его никак нельзя будет назвать приемлемым.
Объем одного конденсатора Vc равен Vc = 5см * 5см * 0,1см
Vc = 2,5см в кубе. Тогда объем 30 конденсаторов будет равен:
V = 30 * 2,5 = 75см в кубе.
Что делать, как быть, как уменьшить геометрический объем конденсатора для применения в миниатюрной радиоаппаратуре? Для решения этой проблемы максимально уменьшают расстояние между обкладками, тогда увеличивается емкость и уменьшается геометрический объем конденсатора. Но расстояние уменьшают до определенных пределов иначе конденсатор будет пробиваться даже при низком напряжении подаваемом на конденсатор. В связи с этим на каждом конденсаторе указывается напряжение которое он может выдержать.
Для уменьшения площади обкладок конденсатор делают многослойным состоящим как бы из нескольких параллельно включенных конденсаторов (вспомните формулу параллельного включения конденсаторов).
В качестве диэлектрика в миниатюрных конденсаторах используют тонкие пленки из синтетических материалов, а в качестве обкладок металлическую фольгу, чаще всего из алюминия.
На корпусе конденсатора, обычно, указывается его тип, емкость и рабочее напряжение. Остальные параметры конденсатора определяются из справочников. Емкость конденсатора указывается не так, как на электрических схемах. Например емкость 2,2пФ обозначается 2П2, емкость 1500 пФ — 1Н5, емкость 0,1 мкФ — М1, емкость 2,2 мкФ — 2М2, емкость 10 мкФ — 10М.
У обычных конденсаторов КМ, КД, МБМ и так далее трудно получить большую ёмкость при малых габаритах поэтому были разработаны так называемые электролитические конденсаторы у которых в качестве диэлектрика используется специальная электролитическая жидкость с очень большим Er. Ёмкость таких конденсаторов может достигать сотен тысяч микрофарад. К недостатку таких конденсаторов следует отнести низкое рабочее напряжение (до 500V) и обязательное соблюдение полярности при включении в схему.
Для настройки и подстройки некоторых типов радиоаппаратуры, например радиоприемник или телевизор, применяют специальные конденсаторы с изменяемой ёмкостью.
Источник: hi-intel.ru