Ljubitelji raznih visokonaponskih eksperimenata često se susreću s problemom kada je potrebno koristiti visokonaponske kondenzatore. U pravilu je takve kondenzatore vrlo teško pronaći, a ako to učinite, morat ćete platiti puno novca za njih, što ne može svatko priuštiti. Osim toga, politika naše stranice jednostavno vam neće dozvoliti da trošite novac na kupovinu nečega što možete sami napraviti bez napuštanja kuće.
Kao što ste možda pretpostavili, ovog materijala Odlučili smo svoju pažnju posvetiti montaži visokonaponskog kondenzatora, što je i tema autorskog videa, koji vas pozivamo da pogledate prije početka rada.
Šta nam treba:
- nož;
- šta ćemo koristiti kao dielektrik;
- folija za hranu;
- uređaj za mjerenje kapacitivnosti.
Odmah napominjemo da autor domaćeg kondenzatora kao dielektrik koristi najobičniju samoljepljivu tapetu. Što se tiče uređaja za mjerenje kapacitivnosti, njegova upotreba nije neophodna, jer je ovaj uređaj namijenjen samo da na kraju saznate šta se na kraju dogodilo. Sve je jasno s materijalima, možete početi sa montažom domaćeg kondenzatora.
Prije svega, odrežite dva komada samoljepljivih tapeta. Potrebno vam je oko pola metra, ali je poželjno da jedna traka bude nešto duža od druge.
Dobijeni list folije seče na tačno dva dela po dužini.
Sljedeća stvar je postavljanje jednog komada tapeta na ravnu površinu, na koju pažljivo postavljamo jedan komad folije za hranu. Foliju treba postaviti tako da na tri ivice ostane razmak od oko centimetar. Na četvrtoj strani će folija viriti, što je u ovoj fazi sasvim normalno.
Postavite drugi list tapeta na vrh.
Na to stavite drugi list folije. Samo ovaj put pazimo da folija viri sa strane suprotne od prethodnog koraka. Odnosno, ako je autor imao prvi komad koji viri odozdo, onda bi ovaj put trebao stršiti odozgo. Odvojeno, treba napomenuti da se listovi folije ne smiju dodirivati.
Sada uklanjamo podlogu s jedne ivice i lijepimo naš kondenzator.
Ako planirate da napravite laser, cijev za ubrzanje, generator elektromagnetskih smetnji ili bilo šta slično, tada ćete prije ili kasnije biti suočeni s potrebom za korištenjem niskoinduktivnog visokonaponskog kondenzatora koji može razviti Gigawatts snage koja vam je potrebna.
U principu, možete pokušati nabaviti korištenjem kupljenog kondenzatora i nešto blizu onoga što vam treba je čak dostupno za prodaju. Riječ je o keramičkim kondenzatorima kao što su KVI-3, K15-4, niz marki Murata i TDK, i naravno zvijer Maxwell 37661 (potonji je, međutim, uljnog tipa)
Korištenje kupljenih kondenzatora, međutim, ima svoje nedostatke.
- Oni su skupi.
- Oni su nedostupni (Internet je, naravno, povezao ljude, ali nošenje delova sa druge strane globusa je pomalo dosadno)
- I, naravno, najvažnija stvar: oni i dalje neće pružiti potrebne parametre zapisa. (Kada govorimo o pražnjenju u desetinama ili čak nekoliko nanosekundi za napajanje dušikovog lasera ili dobivanje snopa odbjeglih elektrona iz neiscrpljene cijevi za ubrzanje, ni jedan Maxwell vam ne može pomoći)
Koristeći ovaj vodič naučit ćemo kako napraviti domaću nisku induktivnost visokog napona
kondenzator na primjeru ploče namijenjene za korištenje kao drajver
laser za lampu. Međutim, princip je opšti i sa svojim
koristeći ćete moći posebno izgraditi kondenzatore (ali ne ograničavajući se na)
čak i za napajanje dušičnih lasera.
I. RESURSI
II. ASSEMBLY
Prilikom dizajniranja uređaja koji zahtijeva napajanje niske induktivnosti, potrebno je razmišljati o dizajnu u cjelini, a ne odvojeno o kondenzatorima, posebno o (na primjer) laserskoj glavi itd. U suprotnom, sabirnice će negirati prednosti dizajna kondenzatora niske induktivnosti. Obično su kondenzatori organski sastavni dio slični uređaji i zato bi primjer bila drajverska ploča lasera za bojenje.
Blago onom uradi sam koji ima listove fiberglasa i pleksiglasa koji leže oko sebe. Moram da koristim kuhinju daske za rezanje, prodaje se u radnji.
Uzmite komad plastike i izrežite ga na veličinu budućeg dijagrama. 
Ideja sklopa je primitivna. To su dva kondenzatora, skladišni i vršni, povezani kroz iskrište prema rezonantnom krugu punjenja. Ovdje se nećemo detaljno baviti radom kruga; naš zadatak je da se fokusiramo na sastavljanje kondenzatora. 
Odlučivši se o veličini budućih kondenzatora, izrežite komade aluminijskog kuta na veličinu budućih kontaktora. Pažljivo obradite uglove prema svim pravilima visokonaponske tehnologije (zaokružite sve kutove i zatupite sve rubove). 
Pričvrstite izvode budućih kondenzatora na rezultirajuću "štampanu ploču". 
Montirajte one dijelove kola koji, ako se ne sastave sada, mogu kasnije ometati sastavljanje kondenzatora. U našem slučaju to su spojne sabirnice i iskrište. 
Imajte na umu da je niska induktivnost prilikom ugradnje odvodnika žrtvovana radi lakšeg podešavanja. IN u ovom slučaju ovo je opravdano, budući da je samoinduktivnost (duge i tanke) lampe primjetno veća od induktivnosti kruga iskrišta, a osim toga, prema svim zakonima crnog tijela, lampa neće svijetliti brže od sigma*T^ 4, bez obzira koliko je brzo strujni krug. Može se skratiti samo prednji dio, ali ne i cijeli impuls. S druge strane, kada dizajnirate, na primjer, dušikov laser, više nećete tako slobodno pričvrstiti iskrište.
Sledeći korak potrebno je izrezati pakete od folije i eventualno laminata (osim ako veličina kondenzatora ne zahtijeva upotrebu formata punog pakovanja, kao što je slučaj sa kondenzatorom za skladištenje na pločici o kojoj je riječ.) 
Unatoč činjenici da se laminacija idealno odvija hermetički i da treba isključiti lomljenje po rubovima, ne preporučuje se da rubovi (dimenzija d na slici) budu manji od 5 mm za svakih 10 kV radnog napona.
Rubovi veličine 15 mm za svaki napon od 10 kV pružaju više ili manje stabilan radčak i bez zaptivanja.
Odaberite veličinu vodova (veličina D na slici) jednaku očekivanoj debljini snopa budućeg kondenzatora s određenom marginom. Uglove folije, naravno, treba zaokružiti.
Počnimo sa vršnim kondenzatorom. Evo kako izgledaju praznine i gotova, laminirana obloga: 
Za vršni kondenzator uzet je laminat debljine 200 mikrona, jer se ovdje očekuje skok napona od 30 kV zbog "rezonantnog" punjenja. Laminat potreban iznos korice (u našem slučaju 20 komada). Stavite ih u hrpu (sa terminalima naizmjenično u različitim smjerovima). Savijte provodnike dobijenog snopa (ako je potrebno, odrežite višak folije), postavite snop u utor koji formiraju ugaoni kontaktori na ploči i pritisnite ga gornjim poklopcem. 
Fetišisti će gornji poklopac pričvrstiti urednim zavrtnjima, ali možete ga jednostavno zamotati električnom trakom. Vrhunski kondenzator je spreman. 
Montaža kondenzatora za skladištenje nije suštinski drugačija.
Manje posla makaze, jer se koristi puni A4 format. Ovdje se bira laminat debljine 100 mikrona, jer se planira koristiti napon punjenja od 12 kV.
Na isti način ih skupljamo u hrpu, savijamo vodove i pritiskamo ih poklopcem: 
Kuhinjski pult s izrezanom ručkom izgleda, naravno, zlo, ali ne ometa funkcionalnost. Nadam se da ćete imati manje problema sa resursima. I još nešto: ako odlučite koristiti komade drveta kao podlogu i poklopac, morat ćete ih ozbiljno pripremiti. Prva stvar je da se dobro osuši (po mogućnosti na povišenim temperaturama). I drugo, hermetički zatvorite. Uretanski ili vinil lak.
Ovo nije pitanje električne snage ili curenja. Činjenica je da kada se vlažnost zraka promijeni, drvo će se saviti. Prvo, to će poremetiti kvalitetu kontakta i produžiti vrijeme pražnjenja kondenzatora. Drugo, ako se, kao ovdje, na ovu ploču treba montirati laser, on će se također saviti sa svim posljedicama koje proizilaze.
Kada savijate vodove, ne zaboravite ih položiti preko dodatnog sloja izolacije. Inače, u stvari: ploče su odvojene jedna od druge sa dva sloja dielektrika, a vodovi sa ploče suprotnog polariteta su odvojeni samo jednim.
Hajde da vidimo šta imamo. Koristimo multimetar sa ugrađenim mjeračem kapacitivnosti.
Ovo pokazuje kondenzator za skladištenje. 
A ovo pokazuje vršni kondenzator. 
To je sve. Kondenzatori su spremni, tema vodiča je iscrpljena.
Međutim, vjerovatno jedva čekate da ih isprobate. Dovršavamo dijelove kruga koji nedostaju, postavljamo lampu i spajamo je na izvor napajanja.
Ovako to izgleda. 
Ovdje je oscilogram struje snimljen malim prstenom žice direktno spojenom na osciloskop i smještenom u blizini kola koje napaja lampu. Istina, umjesto lampe, krug je bio opterećen šantom. 
A evo oscilograma blica lampe, snimljen fotodiodom FD-255 usmjerenom na najbliži zid. Difuzno svjetlo je sasvim dovoljno. Ispravnije bi bilo reći "više od". 
Možete dugo grditi loše proizvedene kondenzatore i tražiti razlog zašto pražnjenje traje više od 5 μs... Zapravo, blic lampa ispušta gomilu megavata pa čak i svjetlost raspršena sa zidova tjera fotodiodu u duboko zasićenje. Uklonimo fotodiodu. Evo oscilograma snimljenog sa 5 metara, kada fotodioda ne gleda tačno u sijalicu, već malo u stranu od nje. 
Vrijeme porasta je teško precizno odrediti zbog šuma, ali se može vidjeti da je ono reda veličine 100 ns i dobro se slaže s trajanjem poluperioda struje.
Preostali rep u svetlosnom pulsu je sjaj plazme koja se polako hladi. Ukupno trajanje je ispod 1 μs.
Da li je ovo dovoljno za laser baziran na kažnjaču? Ovo je posebno pitanje. Generalno, takav impuls je obično više nego dovoljan, ali sve zavisi od boje (koliko je čista i dobra), od kivete, iluminatora, rezonatora itd. Ako uspijem dobiti laser na nekom od komercijalno dostupnih fluorescentnih markera, postojat će poseban vodič o domaći laser na bojama.
(PS) Morao sam dodati još 30 nF glavnom kondenzatoru za pohranu i bilo je zaista dovoljno. Lula, čija se fotografija može naći u odjeljku „Fotografije“, radila je čak bolje nego iz GIN-a od dva maxwella.
Općenito, vrijeme pražnjenja od 100 ns nikako nije granica za opisanu tehnologiju stvaranja kondenzatora. Evo fotografije kondenzatora s kojim zračni azotni laser radi stabilno u superradiance modu: 
Njegovo vrijeme pražnjenja je već izvan mogućnosti mog osciloskopa, međutim, generator dušika s ovim kondenzatorom efektivno stvara već na 100 mmHg. omogućava vam da procijenite vrijeme pražnjenja na 20 ns ili manje.
III. UMJESTO ZAKLJUČKA. SIGURNOST
Reći da je takav kondenzator opasan znači ništa ne reći. Strujni udar iz takvog kontejnera smrtonosan je kao kamion KAMAZ koji leti prema vama brzinom od 160 km/h. Ovaj kondenzator se mora tretirati s istim poštovanjem kao oružje ili eksploziv. Kada radite s takvim kondenzatorima, koristite sve moguće sigurnosne mjere, a posebno daljinsko uključivanje i isključivanje.
Predvidite sve opasnim situacijama i jednostavno je nemoguće dati preporuke kako izbjeći upadanje u njih. Budite oprezni i razmišljajte svojom glavom. Znate li kada završava karijera sapera? Kada prestane da se plaši. Upravo u tom trenutku kada se sprijatelji sa eksplozivom, raznese mu glavu.
S druge strane, milioni ljudi voze se putevima sa kamionima KAMAZ, a hiljade sapera idu na posao i ostaju živi. Dokle god budete oprezni i razmišljate svojom glavom, sve će biti u redu.
Majica kondenzator
Ovaj tip kondenzatora je dobio ime zbog sličnosti oblika ploča s paketom "majica".
Induktivnost ovog kondenzatora je veća od kondenzatora opisanog iznad ili kondenzatora slatkiša, ali je sasvim prikladan za upotrebu u CO2 ili GIN-u. Teško je pokrenuti boju i nije pogodna za dušik.
Materijali koji će vam trebati su isti kao u gornjem vodiču: mylar film (ili vrećice za laminiranje), aluminijska folija i traka/ljepljiva traka.
Dijagram ispod prikazuje dimenzije glavnih praznina.
L - dielektrična dužina
D - dielektrična širina
R - vanjski radijus kondenzatora
Razmaci od rubova dielektrika su 15 mm. Na strani gdje izlaze kontaktne trake ploča nalazi se udubljenje od 50 mm. Ova udubljenja su napravljena što je moguće minimalno za maksimalnu kapacitivnost na datim L i D dielektrika. Imajte na umu da su ovi praznini odabrani za 10 kV. (Sumnjam da ima smisla praviti ovaj tip kondenzatora za veće napone, tako da neću ovdje pisati formule za ponovno izračunavanje pomaka i praznina za druge napone)
Udaljenost između terminala ploča je 30 mm. Ovaj razmak je također uzet što je moguće minimalniji za 10 kV. Povećanje ovog razmaka učinit će izvode preuskim - induktivnost kondenzatora će se povećati.
Manufacturing
Kondenzator rezervoara je spreman. Možete ga instalirati na vaš laser, GIN ili drugi visokonaponski uređaj.
Električni kapacitet globusa, kao što je poznato iz kurseva fizike, je približno 700 μF. Običan kondenzator ovog kapaciteta može se uporediti po težini i zapremini sa ciglom. Ali postoje i kondenzatori s električnim kapacitetom globusa, koji su po veličini jednaki zrnu pijeska - superkondenzatori.
Takvi uređaji pojavili su se relativno nedavno, prije dvadesetak godina. Nazivaju se drugačije: jonistori, joniksi ili jednostavno superkondenzatori.
Nemojte misliti da su dostupni samo nekim visokoletećim avio kompanijama. Danas u prodavnici možete kupiti jonistor veličine novčića i kapaciteta jednog farada, što je 1500 puta više od kapaciteta globusa i blizu kapaciteta same Zemlje. velika planeta Solarni sistem- Jupiter.
Svaki kondenzator skladišti energiju. Da biste razumjeli koliko je velika ili mala energija pohranjena u superkondenzatoru, važno je uporediti je s nečim. Ovo je malo neobično, ali vizuelni način.
Energija običnog kondenzatora dovoljna je da skoči oko metar i po. Mali superkondenzator tipa 58-9V, mase 0,5 g, napunjen naponom od 1 V, mogao bi skočiti na visinu od 293 m!
Ponekad misle da ionisti mogu zamijeniti bilo koju bateriju. Novinari su prikazali svijet budućnosti sa tihim električnim vozilima na pogon superkondenzatorima. Ali ovo je još daleko. Jonistor težak jedan kg može akumulirati 3000 J energije, a najgora olovno-kiselinska baterija je 86 400 J - 28 puta više. Međutim, po povratku velike snage iza kratko vrijeme Baterija se brzo pokvari i samo je napola ispražnjena. Ionistor više puta i bez ikakve štete po sebe daje bilo kakvu snagu, sve dok je može izdržati spojne žice. Osim toga, superkondenzator se može napuniti za nekoliko sekundi, dok su bateriji obično potrebni sati za to.
Ovo određuje obim primjene jonistora. Dobar je kao izvor napajanja za uređaje koji troše kratko, ali prilično često više snage: elektronska oprema, baterijske lampe, starteri automobila, električni čekići. Ionistor možda ima vojnu primjenu kao izvor energije za elektromagnetno oružje. A u kombinaciji s malom elektranom, jonistor omogućava stvaranje automobila s električnim pogonom na kotače i potrošnjom goriva od 1-2 litre na 100 km.
Ionistori za širok raspon kapaciteta i radnih napona su dostupni za prodaju, ali su prilično skupi. Dakle, ako imate vremena i interesa, možete pokušati sami napraviti jonistor. Ali prije davanja konkretnih savjeta, malo teorije.
Iz elektrohemije je poznato: kada je metal uronjen u vodu, na njegovoj površini se formira takozvani dvostruki električni sloj koji se sastoji od suprotnih električnih naboja- joni i elektroni. Međusobne privlačne sile djeluju između njih, ali se naboji ne mogu približiti jedno drugom. To ometaju privlačne sile vode i molekula metala. U svojoj srži, dvostruki električni sloj nije ništa drugo do kondenzator. Naboji koncentrirani na njegovoj površini djeluju kao ploče. Udaljenost između njih je vrlo mala. I, kao što znate, kapacitivnost kondenzatora raste kako se udaljenost između njegovih ploča smanjuje. Stoga, na primjer, kapacitet običnog čeličnog kraka uronjenog u vodu doseže nekoliko mF.
U suštini, jonistor se sastoji od dvije elektrode uronjene u elektrolit sa vrlo velika površina, na čijoj se površini pod utjecajem primijenjenog napona formira dvostruki električni sloj. Istina, korištenjem običnih ravnih ploča bilo bi moguće dobiti kapacitivnost od samo nekoliko desetina mF. Za postizanje velikih kapaciteta karakterističnih za jonistore, oni koriste elektrode od poroznih materijala koji imaju veliku površinu pora pri malim vanjske dimenzije.
Spužvasti metali od titanijuma do platine nekada su bili isprobani za ovu ulogu. Međutim, neuporedivo bolji je bio... obični aktivni ugljen. Ovo ugalj, što nakon posebna obrada postaje porozna. Površina pora od 1 cm3 takvog uglja dostiže hiljade kvadratnih metara, a kapacitet dvostrukog električnog sloja na njima je deset farada!
Domaći jonistor Slika 1 prikazuje dizajn jonistora. Sastoji se od dvije metalne ploče koje su čvrsto pritisnute na “punjenje”. aktivni ugljen. Ugalj je položen u dva sloja, između kojih se nalazi tanak razdjelni sloj tvari koja ne provodi elektrone. Sve je to impregnirano elektrolitom.
Prilikom punjenja jonistora, u jednoj polovini ugljičnih pora formira se dvostruki električni sloj s elektronima na površini, au drugoj polovici s pozitivnim ionima. Nakon punjenja, ioni i elektroni počinju teći jedni prema drugima. Kada se sretnu, formiraju se neutralni atomi metala, a akumulirani naboj se smanjuje i vremenom može potpuno nestati.
Da bi se to spriječilo, između slojeva aktivnog ugljena uvodi se razdjelni sloj. Može se sastojati od raznih tankih plastične folije, papir, pa čak i vata.
U amaterskim jonistorima, elektrolit je 25% otopina kuhinjska so ili 27% rastvor KOH. (Pri nižim koncentracijama, sloj negativnih iona se neće formirati na pozitivnoj elektrodi.)
Kao elektrode koriste se bakrene ploče sa prethodno zalemljenim žicama. Njihove radne površine treba očistiti od oksida. U tom slučaju preporučljivo je koristiti grubi brusni papir koji ostavlja ogrebotine. Ove ogrebotine će poboljšati prianjanje uglja na bakar. Za dobro prianjanje, ploče se moraju odmastiti. Odmašćivanje ploča vrši se u dvije faze. Prvo se isperu sapunom, a zatim utrljaju prahom za zube i isperu mlazom vode. Nakon toga ne smijete ih dodirivati prstima.
Aktivni ugljen, kupljen u ljekarni, melje se u malter i pomiješa s elektrolitom kako bi se dobila gusta pasta koja se razmazuje na dobro odmašćenim pločama.
Prilikom prvog testa, ploče sa papirnom zaptivkom se postavljaju jedna na drugu, nakon čega ćemo pokušati da je napunimo. Ali ovdje postoji jedna suptilnost. Kada je napon veći od 1 V, počinje oslobađanje plinova H2 i O2. Uništavaju ugljične elektrode i ne dozvoljavaju našem uređaju da radi u kondenzatorsko-jonistorskom režimu.
Stoga ga moramo puniti iz izvora s naponom ne većim od 1 V. (Ovo je napon za svaki par ploča koji se preporučuje za rad industrijskih jonistora.)
Detalji za radoznale
Pri naponu većem od 1,2 V, jonistor se pretvara u plinsku bateriju. Ovo je zanimljiv uređaj koji se također sastoji od aktivnog uglja i dvije elektrode. Ali strukturno je drugačije dizajniran (vidi sliku 2). Obično uzmite dvije ugljene šipke iz stare galvanske ćelije i oko njih vežite vrećice od gaze s aktivnim ugljenom. Kao elektrolit koristi se otopina KOH. (Otvor kuhinjske soli se ne smije koristiti, jer se pri njenom raspadanju oslobađa hlor.)
Energetski intenzitet gasne baterije dostiže 36.000 J/kg, odnosno 10 Wh/kg. Ovo je 10 puta više od jonistora, ali 2,5 puta manje od konvencionalnog olovna baterija. Međutim, plinska baterija nije samo baterija, već vrlo jedinstvena gorivne ćelije. Prilikom punjenja na elektrodama se oslobađaju plinovi - kisik i vodik. Oni se "talože" na površini aktivnog ugljena. Kada se pojavi struja opterećenja, oni se spajaju u vodu i električna struja. Ovaj proces, međutim, ide vrlo sporo bez katalizatora. I, kako se ispostavilo, samo platina može biti katalizator... Dakle, za razliku od jonistora, plinska baterija ne može proizvoditi velike struje.
Međutim, moskovski izumitelj A.G. Presnyakov (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) je uspješno koristio plinsku bateriju za pokretanje motora kamiona. Njegova znatna težina - gotovo tri puta veća od uobičajene - u ovom slučaju se pokazala podnošljivom. Ali niska cijena i odsustvo štetnih materijala kao što su kiselina i olovo izgledali su izuzetno privlačni.
Plinska baterija najjednostavniji dizajn pokazalo se da je sklon potpunom samopražnjenju za 4-6 sati. Time je stavljena tačka na eksperimente. Kome treba automobil koji se ne može pokrenuti nakon što je parkiran preko noći?
Pa ipak, “velika tehnologija” nije zaboravila na plinske baterije. Snažni, lagani i pouzdani, nalaze se na nekim satelitima. Proces u njima odvija se pod pritiskom od oko 100 atm, a sunđer nikal se koristi kao apsorber gasa, koji u takvim uslovima deluje kao katalizator. Cijeli uređaj je smješten u ultra laganom cilindru od karbonskih vlakana. Dobivene baterije imaju energetski kapacitet skoro 4 puta veći od kapaciteta olovnih baterija. Na njima bi električni automobil mogao preći oko 600 km. Ali, nažalost, i dalje su veoma skupi.