Список разделов Flyback.org.ru » WIKI » Матчасть
Тему сейчас просматривают - зарегистрированных: 0, скрытых: 0 и гостей: 0
Зарегестрированные - Нет
тема: КОНДЕНСАТОРЫ
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


По многочисленным заявкам трудящихся создаю эту тему.

Часто возникают вопросы и недоразумения по поводу типов конденсаторов, применимых для разных устройств. Часто повторяются одни и те же вопросы и ошибки.

Итак, начнём:

1) Конденсаторы для контуров катушек Тесла.

БЕЗУСЛОВНО ГОДНЫЕ В КОНТУР

- К15у-* Хорошие конденсаторы большой (как правило, десятки кВАр) реактивной мощности. Габарит и цена тоже "хорошие".

- КВИ-3 Тоже хороши. Единственно, при напряжениях, близких к номинальным, возможны перекрытия по поверхности. А ещё у них довольно большой ТКЕ. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=207520#207520

- КВИ-2 То же, что и КВИ-3, только маленьких ёмкостей. Их можно ставить в контура ламповых катушек Тесла или маленьких искровых (где не нужна большая ёмкость). http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=160027#160027

-К78-2 Для искровой катушки средней мощности их нужно несколько десятков, но они дёшевы. Есть ещё импортные аналоги, но лучше брать таки наши- они с запасом прочности. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=93619#93619

- ТГК Аналогичны по конструкции и допустимой реактивной мощности К15У, но штатно рассчитаны на более низкую частоту - параметры нормируются на сотнях кГц. Как правило, рабочая частота КТ имеет тот же порядок.


УСЛОВНО ГОДНЫЕ В КОНТУР

-Неплохо зарекомендовали себя в контурах даже очень крупных искровых катушек конденсаторы с пропиткой жидким диэлектриком. Например, КБГ-п и К75-25 (не путать с К75-15!). Хотя, строго говоря, ни контурными, ни высокочастотными они не являются. Посему, использовать желательно при напряжениях, не превышающих половину номинального. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=219088#219088

-Неожиданно хорошо повели себя в контуре небольшой искровой катушки металлобумажные МБМ и их импортные аналоги на напряжение 1500- 1600 В. Их надо соединять последовательно с таким расчётом, чтобы на каждый конденсатор в линейке приходилось не более половины номинального напряжения. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=144836#144836

СОВЕРШЕННО НЕ ГОДНЫЕ В КОНТУР

- К15-5 не годны ни под каким соусом. Исключительные неженки.

- К15-4 то же самое. Ненадёжное соединение выводов с керамической основой.

- К15-10 С виду здоров, но в контуре не живёт.

- К73- 14 Случаи работы очень маленьких искровых катушек с ними имелись, но это не то, к чему следует стремиться. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=109218#109218

- ФГТИ были случаи неудачного применения в контурах искровых катушек. Причины выхода из строя не ясны.

- надеюсь, даже с самого жестокого перепоя/укура и т.д., никому не придёт в голову использовать в контуре электролитический конденсатор.

1а) О применении конденсаторов в ЛКТ (ламповых катушках Тесла): /добавлено (Антон)

К15У1...К15У3, КВКГ -высокочастотные мощные конденсаторы. Идеальны для контуров ЛКТ, индукционных ВЧ нагревателей и передатчиков, это для них "родной" режим работы (естественно, при непревышении допустимой реактивной мощности и высокочастотного напряжения). Также отлично будут работать в качестве блокирующих в цепях питания, разделительных и сеточных (блокировка резистора гридлика по ВЧ, например). http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=156795#156795

Вакуумные конденсаторы К61-хх, В, ВВ, ВМ, переменной емкости КП1-хх. Мощные ВЧ конденсаторы. Аналогично, - идеально подходят для работы в контурах и других ВЧ цепях. КП1 - позволяют перестраивать рабочую частоту колебательного контура, что очень полезно для его точной настройки в резонанс со вторичной обмоткой ЛКТ. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=182632#182632

КВИ-3 -импульсные конденсаторы. Ввиду заметно бОльших ВЧ потерь использовать их в контурах ЛКТ не следует, кроме разве маломощных катушек. При работе в контуре они могут ощутимо нагреваться и даже выйти из строя. КВИ-2 ведут себя в этом отношении несколько лучше. Конденсаторы этих типов можно использовать в цепях с относительно малой реактивной мощностью, - как блокирующие в питании, как разделительные и сеточные.

КСО - конденсаторы высокочастотные, но маломощные. В контур не годятся. Аналогично, - можно использовать как блокирующие и сеточные на небольших мощностях. Допустимое ВЧ напряжение у них сильно падает с ростом частоты (реактивная мощность измеряется в ВАр, но не кВАр!)

НЕ следует использовать: К78-2 (велика собственная индуктивность) и прочие пленочные (К73 например), керамические К15-4, К15-5, К15-10 (они для работы на постоянном токе). Различные бумажно-масляные и комбинированные (КБГ,МБГ,К41,К75) непригодны для работы на ВЧ, но их можно с успехом использовать в блоке питания ЛКТ.



2. Конденсаторы для генераторов Маркса.

Для настольных конструкций хорошо идут К73-14 и К15-4. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=157086#157086

Для конструкций поздоровей можно порекомендовать К41-1, те же К75-25, К75- 15 и другие конденсаторы импульсных серий с комбинированным диэлектриком. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=110065#110065

КВИ-3, в принципе, использовать можно. Есть даже примеры профессиональных конструкций с ними. Однако, с ними может возникнуть та же проблема, что и в контуре искровой катушки- пробой по поверхности. Так что, если использовать- то осторожно, "под завязку" не заряжать.

К15-5 Данные очень противоречивы. У некоторых работает успешно. У некоторых работает, но не долго. У некоторых пробивает с ходу. Лично моё мнение- лучше этот тип вообще нигде не использовать. Но если их есть много и охота поэкспериментировать- отчего бы и нет? http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=143406#143406

Специально для работы в марксоподобном режиме предназначены конденсаторы К15-10. Однако, следует помнить, что указанное на них номинальное напряжение (30-50 и выше кВ) достигается только при заливке диэлектриком. В воздухе при таком напряжении неизбежен пробой по поверхности.

3. Конденсаторы для импульсных устройств.

Для всевозможных бухалок, бахолок, рельсовых, индукционных или электротермических ускорителей, "шринкеров", импульсных газоразрядных ламп и прочих хлопушек нужны высоковольтные конденсаторы специальных импульсных серий.
Номенклатура их весьма обширна. Вот некоторые из них: К41и-7, К75- 11, К75- 17, К75- 25, К75-40.
Использование в импульсных устройствах с запасом энергии от нескольких сотен Дж и выше случайных конденсаторов может привести к выходу последних из строя (отгарание вывода внутри, испарение части обкладок). http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=206588#206588

Считаю не лишним напомнить, что из всех типов высоковольтных игрушек этот наиболее опасен!

Нередко мощные импульсные устройства делают на основе электролитических конденсаторов. Строго говоря, среди них тоже есть специальные импульсные типы: К50-3и, К50-13, К50- 23, К50-17 (эти вроде как даже до сих пор производятся). Но достать их непросто и недёшево.
С другой стороны, обширная практика показала живучесть в батареях даже килоджоульного диапазона всякого барахла вроде фильтровых из блоков питания мониторов или старых советских телевизоров. Но это совет из разряда "НА СВОЙ СТРАХ И РИСК". Раз на раз не приходится. http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=120210#120210



P.S. Рядом с пунктами по возможности буду давать ссылки на реальные конструкции.

Добавлено: Wed Aug 25, 2010 5:30 pm
тема: УПРАВЛЯЕМЫЕ РАЗРЯДНИКИ
Ответить с цитатой

Котофеич
Унылейший Старый Раздолбай


Периодически всплывает вопрос: чем коммутировать на нагрузку высоковольтные конденсаторы и их батареи? Традиционные механические устройства для этих целей непригодны или ненадёжны.

Ответ: грамотно это делается управляемыми разрядниками.

Существует превеликое множество их разновидностей. В зависимости от целей, параметров коммутируемой цепи, допустимой частоты срабатывания, требуемой крутизны фронта импульса и многого другого. Данная статья не в коем случае не претендует на полный охват всего их разнообразия. Будут рассмотрены несколько простых и эффективных конструкций, легко изготовимых в любительской практике.

Конечно, если есть возможность достать мощный управляемый разрядник промышленного изготовления- стоит ею воспользоваться. Но вещи эти чаще всего громоздки, дороги и труднодоставаемы. (Не путать с маленькими дешёвыми защитными разрядниками! Об них ниже.)

1) Простейший управляемый разрядник представляет два главных стержневых электрода с зазором, сбоку которого расположен третий, поджигающий, электрод (см. рис.1). Промышленные разрядники часто заключают в колбу с инертным газом для снижения эрозии электродов. На любительском уровне это, как правило, недоступно. Приходится довольствоваться воздушным разрядником. Воздушный разрядник В ОБЯЗАТЕЛЬНОМ ПОРЯДКЕ требует ухода. Электроды периодически надо зачищать, проверять зазор, удалять с изоляторов копоть. В противном случае, возможны самопробои или отказ разрядника. Периодичность обслуживания зависит от конструкции устройства и режима его работы. В общем случае, износ электродов пропорционален ЗАРЯДУ, перенесённому через прибор.

Предпочтительные материалы для главных электродов- медь, латунь, бронза. Можно попробовать из нержавеющей стали.

Простейший вариант самодельного разрядника такого типа представлен на рис.2. Электроды выполнены из медного прутка диаметром 5 мм. На торцах завалены под полусферу. Выставлен на напряжение 2 кВ. Долго и успешно использовался для коммутации конденсаторной батареи на 600 Дж.

1а) Управляемый разрядник такого же типа, но на большую энергию (около 2 кДж), представлен на рисунке 3. Основные электроды выполнены в виде массивных латунных втулок специальной формы. При обгорании промежутка втулки просто поворачиваются вокруг своих осей на небольшой угол. Поджигающий электрод в виде тонкой медной проволоки подведён к промежутку сверху.

На том же основании смонтирован блок поджига (строчник с транзисторным автогенератором и умножителем напряжения).

На рис. 4. он же во время испытания на малой энергии.

2) Разрядник типа ТРИГАТРОН. Очень распространённый вид. На рис. 5 показана его принципиальная схема, на рис. 6- эскиз одного из промышленных образцов, на рис. 7- внешний вид промышленного устройства.

Отличительная особенность тригатрона в том, что поджигающий электрод находится в канале одного из основных (как правило, катода). Надеюсь, понятно, что поджигающий электрод надо хорошо изолировать от основного. Пробой между поджигающим электродом и катодом должен происходить на кромке последнего. Разрядник этого типа очень удобно перенастраивать на разные напряжения, если один из основных электродов подвижен.

На рис. 8 показан один из самодельных тригатронов. Основные электроды- латунные трубки. Закреплены на текстолитовом основании с помощью алюминиевых уголков. Один из уголков может перемещаться в пазах основания. Фиксируются электроды в определённом положении с помощью гаек М8 на текстолитовых шпильках, проходящих сквозь оба уголка.
На рис. 9 он же на испытаниях с малой энергией разряда.

В виду компактности конструкции, тригатрон удаётся встроить прямо в разрыв шины накопительной батареи. При этом катодом служит латунная трубка, анодом- одна из частей шины. (Рис. 10) Части шины скреплены между собой двумя стеклотекстолитовыми изоляторами. Настройка разрядника производится перемещением катода и фиксацией его в нужном положении двумя гайками М8. Разрядник коммутирует батарею напряжением 5- 5,2 кВ энергией около 3 кДж.

Недостаток этой конструкции- близкое расположение изоляторов и разрядного промежутка. Из-за этого разрядники быстро покрываются продуктами эрозии электродов, что ведёт к их перекрытию.

3) Поджиг управляемых разрядников. Как правило, для инициирования пробоя в управляемых разрядниках любительских конструкций, достаточно простейшего строчника на транзисторном блокинг- генераторе. Для надёжного срабатывания на выход строчника можно подключить УН9/27. "+" УНа выводится на поджигающий электрод, "землю"- на катод управляемого разрядника.


4) Чего делать не стоит.
Иногда пытаются использовать в качестве управляемых защитные разрядники телефонных линий и другого оборудования. Они, во- первых, относительно низковольтные, во- вторых, не рассчитаны на многократные разряды больших энергий. Могут разлететься и поранить осколками незадачливого экспериментатора.

Внимание! Если разрядник не сработал - ни в коем случае не стоит в него соваться.
Детали разрядника находятся под смертельным напряжением. (На это случай батарея должна быть снабжена системой аварийного "спуска" заряда. Хоть высокоомными резисторами параллельно выводам конденсаторов.)
Также при срабатывании разрядника возникает УФ-излучение. Звук работы некоторых экземпляров на полном серьёзе сопоставим с выстрелом из огнестрельного оружия. Так что, глазки защищаем. А у кого слух музыкальный- то и ушки тоже.


Добавлено: Fri Aug 27, 2010 8:20 pm
trigatron.jpg
trigatron.jpg (4.92 Кб)
РИСУНОК 7. Внешний вид промышленного тригатрона в стеклянной колбе.
gap2.jpg
gap2.jpg (3.27 Кб)
РИСУНОК 1. Простейший управляемый разрядник.
шинах.JPG (53.32 Кб)
РИСУНОК 10. Тригатрон в разрыве положительнойшины накопительной батареи.
действии.jpg (24.94 Кб)
РИСУНОК 9. Испытания самодельного тригатрона на малых энергиях.
.JPG (38.19 Кб)
РИСУНОК 8. Самодельный тригатрон.
.JPG (69.54 Кб)
РИСУНОК 6. Эскиз промышленного тригатрона с воздушным зазором.
.JPG (82.16 Кб)
РИСУНОК 5. Принципиальная схема тригатрона.
в действии.jpg (39.74 Кб)
РИСУНОК 4. Испытание управляемого разрядника на малой энергии.
.JPG (38.83 Кб)
РИСУНОК 3. Самодельный управляемый разрядник.
.jpg (37.52 Кб)
РИСУНОК 2. Простейший самодельный управляемый разрядник.
тема: GDT
Ответить с цитатой

Seriyvolk
Бездельник


Типичные осциллограммы трансформаторного управления затворами.

На рисунках ниже показаны некоторые типичные сигналы, наблюдаемые на затворе МОП и БТИЗ транзисторов при управлении ими через трансформатор гальванической развязки (ТГР, GDT). В идеале нужно добиться такого сигнала на затворе транзистора, чтобы он был очень чистый, с крутыми фронтами, без выбросов и звона, и с ровными полками. К сожалению есть очень много факторов, влияющих на качество сигнала GDT. Комментарии рядом с каждой картиной указывают на удовлетворительность сигнала. Также, свойства сигнала перечислены и для тех случаев, когда сигнал не является удовлетворительным, причины приведены вместе с предложениями по улучшению ситуации ...



Ужасный сигнал управления затвором с низкочастотным звоном большой амплитуды. 
- Звон низкой частоты из-за чрезмерной индуктивности рассеяния управляющего трансформатора. 
- Сигнал полностью непригоден, потому что звон загоняет MOSFET обратно в линейный режим!

Совет:
Сигнал не может быть исправлен путем увеличения затворного сопротивления. Для этого необходимо слишком большое сопротивление и фронты сигнала выйдут слишком заваленными. Нужно сокращать чрезмерную индуктивность рассеяния путем пересмотра конструкции GDT.



Плохой сигнал управления затвором с высокочастотным звоном большой амплитуды.
- Большой выброс в момент переключения транзисторов. 
- Длительный высокочастотный сигнал на полках из-за отсутствия какого-либо демпфирующего сопротивления. 
- Полностью непригоден, потому что звон заставляет MOSFET неоднократно заходить в линейную область ВАХ!

Совет:
Нужно немного увеличить затворный резистор, либо добавить гасящее сопротивление затвор-исток! Кроме того, можно попробовать уменьшить индуктивность рассеяния GDT, если это возможно.



Хороший сигнал управления затвором, за исключением нескольких моментов. 
+ Плоские вершины и основания импульсов. 
+ Крутой передний и задний фронты. 

- Значительный выброс на фронтах из-за недостаточного демпфирования GDT. 
- Некоторый звон после фронтов, но это не очень криминально.

Совет:
Увеличить немного резистор затвора и звон с выбросами должны уменьшиться.



Идеальный сигнал управления затвором! 
+ Плоские вершины и основания импульсов.
+ Крутой передний и задний фронты
+ Маленькие выбросы на фронтах.
+ Нет звона после фронтов.

Совет:
Никакие действия не нужны, если время нарастания и спада не более 200 нс или около того.



Небольшой завал фронтов сигнала управления затвором. 
- Фронты завалены из-за слишком большого демпфирующего сопротивления. 
- Плохие фронты из-за слишком тяжёлого затвора MOSFET.
- Такой сигнал вызывает нагрев из-за высоких потерь переключения.

Совет:
Уменьшить затворный резистор, чтобы сделать фронты круче.



Сигнал слишком сильно демпфирован ёмкостью затвора.
- Осциллограмма выглядит как "плавники акулы" из-за слишком большого сопротивления в цепи затвора.
- Причиной также может быть слишком маленький ток, выдаваемый драйвером для данной ёмкости затвора.
- Сигнал полностью непригоден, потому что транзисторы будут находиться практически все время в линейной области ВАХ! 
- Такой сигнал приводит к быстрому перегреву МОП-транзисторов.

Совет:
Уменьшить затворный резистор либо использовать более мощный затворный драйвер.



Слегка наклонные верхние и нижние полки. 
- Верхняя и нижняя части импульсов немного стремятся к нулю.
- Это вызвано низкой индуктивностью первичной обмотки. Слишком мало витков на трансформаторе.
- Это не является проблемой до тех пор, пока величина спада будет менее, чем на пару вольт.

Совет:
Добавить несколько витков в первичную и вторичную обмотки для уменьшения спада.




Чрезмерно наклонные верхние и нижние полки.  
- Верхняя и нижняя части импульсов сильно стремятся к нулю.
- Слишком низкая индуктивность первичной обмотки. Либо слишком мало витков, либо неверно выбран материал используемого сердечника. 
- Непригодно к использованию, поскольку транзистор начнет выключаться в конце импульсов!

Совет:
Использовать много больше витков или выбрать сердечник с более высокой удельной индуктивностью (AL).


Добавлено: Sun Mar 08, 2015 8:46 pm
Список разделов Flyback.org.ru » WIKI » Матчасть
    Просмотр темы целиком



Лицензионное соглашение

(c)Flyback.org.ru
Российское общество любителей высоких напряжений.
Использование материалов с данного сайта и форума возможно только с разрешения администрации.