خازن فشار قوی

سلام به همگی ؛ می خوام در اولین قدم روش ساخت یک خازن فشار قوی رو به شما آموزش بدم

اصطلاح فشار قوی معمولا برای ولتاز های بالا به کار میره و می شه اون رو معادل high voltage دونست

خازن فشار قوی در ساخت تسلا کویل یا آزمایشات تخلیه الکتریکی کاربرد داره که بعدا راجع به اونها بیشتر صحبت خواهیم کرد . مدل های تجاری از این خازن با ظرفیت های بالا در بازار وجود دارند که می تونید با قیمت بالا اون رو تهیه کنید اما این مدل خیلی ارزونه . حالا بهتره ساخت خازن رو شروع کنیم .

 

مواد لازم :

یک بطری دلستر خالی

فویل ( ورقه) آلومینیومی

چسب نواری پهن (5 سانتی)

یک میخ بلند

آب ، نمک ، روغن (به مقدار لازم !!!)

 

برای شروع داخل بطری رو خوب بشورید . بعد داخل یک ظرف آب نمک درست کنید و داخل بطری بریزید . شوری آب نمک باید متوسط باشه و تقریبا مشابه آب نمکی باشه که پنیر رو داخلش نگهداری می کنند . می تونید از نمک سنگ ( تصفیه نشده ) هم برای صرفه جویی در هزینه ها استفاده کنید . من تا بحال رابطه بین غلظت نمک و ظرفیت خازن رو بررسی نکردم . دوستان اگه بررسی کنن و بنده رو مطلع کنن ممنون می شم .

بعد از اینکه بطری رو تا 5 سانتی متری دهانه با آب نمک پر کردید یک لایه نیم سانتی متری روغن خوراکی روی اون بریزید . این لایه از نشت خازن شما جلوگیری می کنید و اگه هم نریزید مشکلی پیش نمیاد . حالا باید در بطری رو خوب ببندید تا مطمئن بشید که آب به هیچ وجه از اون خارج نشه . توصیه من اینه که ابتدا یه مقدار چسب ( مثلا چسب حرارتی یا پی وی سی) دور درب بطری بریزید و بعد درپوش رو محکم ببندید . 

مرحله بعدی پیچوندن فویل آلومینیوم به دور بطریه . برای اینکار فویل رو به اندازه مناسب ببرید و توجه داشته باشید که ارتفاع فویل بعد از پیچوندن دور بطری باید هم اندازه با سطح آبی باشه که داخل بطری ریختید . بعد از اینکار چسب پهن رو خیلی محکم دور بطری آلومینیوم پیچی شده بچسبونید . اگه زیر چسب هوا بره اصلا مهم نیست و تنها هدف اینه که آلومینیوم کاملا به سطح بطری بچسبه .

نهایتا میخ بلند رو یه مقدار داغ کنید و داخل درب بطری فرو کنید تا جایی که به آب نمک برسه و دورش رو یه مقدار چسب یا موم شمع بریزید که آب از اطراف اون نشت نکنه . خازن شما آماده است و ظرفیتی حدود 2 نانو فاراد داره که خیلی کمه .

یک نمونه خازن فشار قوی دست ساز (قبل از پیچیدن چسب پهن)

 

حالا بهتره یه مقدار راجع به خازنی که ساختید صحبت کنیم .

همونطور که می دونید خازن دو صفحه موازی رساناست که در فاصله معینی از هم قرار گرفته اند . انرژی به صورت میدان ؛ ناشی از جمع شدن بارهای الکتریکی روی دو صفحه خازن ؛ درون اون ذخیره میشه . هرچی فاصله بین صفحات بیشتر باشه ظرفیت خازن کمتر میشه و هرچه صفحات بزرگتر باشن ظرفیت بیشتر میشه  .

معمولا بین دو صفحه خازن رو با ماده ای به نام دی الکتریک پر می کنند تا هم چگالی میدان افزایش پیدا کنه و ظرفیت خازن بیشتر بشه و هم خازن بتونه با استفاده از اثر عایقی دی الکتریک ولتاز بیشتری رو در ابعاد کوچکتر تحمل کنه .

خازن های استفاده شده در مدار های الکترونیکی می تونن ولتاژ های کمی در حد 20 ولت رو تحمل کنند که این عدد روی خازن نوشته شده . توی پاور کامپیوتر و مدار خیلی از دستگاههای الکترونیکی خازن هایی هستن که می تونن تا 220 ولت ( یعنی برق شهر ) رو تحمل کنند . توی بعضی از پاور ها هم دو تا خازن عدسی کوچیک آبی رنگه هست که می تونه تا 2000 ولت رو تحمل کنه . اگه ولتاژی بیش از ولتاژ قابل تحمل خازن بهش اعمال بشه ؛ داخل خازن جرقه میزنه و دی الکتریک میسوزه و اصطلاحا میگن خازن سوخته . البته در صورتی که دی الکتریک مایع باشه باید جرقه خیلی ادامه پیدا کنه تا دی الکتریک خاصیت عایقیش رو از دست بده و اگه دی الکتریک گاز باشه (مثل هوا) اصلا مشکلی برای خازن ( نه برای مدار) بوجود نمیاد . 

در مورد خازنی که ساختیم ؛ دی الکتریک همون جداره بطریه که از جنس پلاستیک PET ساخته شده . رول های با ضخامت مختلف از این پلاستیک در بازار قابل تهیه است و ترانس پیچی ها از اون برای عایق بندی استفاده می کنند . در این خازن یک صفحه خازن فویل آلومینیومی که به دور بطری پیچیده شده است . اما صفحه بعدی در واقع اصلا شکل صفحه نیست چون آب نمکی که داخل بطری ریخته شده ؛ نقش صفحه بعدی رو بازی می کنه . برای همین میخ رو سر بطری قرار دادیم تا بتونیم به این صفحه از خازن دسترسی پیدا کنیم .

پلاستیک بطری دلستر که اینجا در جایگاه دی الکتریک قرار گرفته میتونه تا 5000 ولت رو به طور پیوسته تحمل کنه و تا 15000 ولت رو به طور لحظه ای ؛ و اگه ولتاژ های بیشتر بهش اعمال بشه جرقه میزنه و سوراخ میشه و آب نمک بیرون میریزه . البته این اعدادی که گفتم تقریبی و تجریبی هستن و برای موارد مختلف جداولی وجود داره که میزان عایقی اونها رو نشون میده اما در کاربرد های عملی زیاد نمیشه به این جداول استناد کرد چون میزان عایقی هر ماده نسبت به ولتاژ بالا به شدت به خلوص اون وابسته است و اگه یه مقدار جزئی ناخالصی وجود داشته باشه ممکن با عدد داخل جدول خیلی تفاوت پیدا کنه . 

میتونید با شیشه آب لیمو و دلستر . . . هم خازن بسازید اما توجه داشته باشید که در هنگام استفاده نشکنه و در ضمن چون ضخامت شیشه های اینجوری زیاده ظرفیت خازنتون طبق فرمول خیلی کمتر میشه . یه نوع شیشه دلستر هم هست که تیره است و نباید از اونها استفاده کرد چون داخلش ذرات ریز فلز داره که باعث میشه اصلا خازنتون شارژ نشه ( و یا اگه بتونید شارژش کنید ؛ سریع خالی بشه). بعضی افراد توی اینترنت تجربیات ساخت خازن فشار قوی با شیشه معمولی رو گذاشتن که می تونید از مطالب اونها هم استفاده کنید .

همونطور که گفتم ظرفیت این خازن خیلی کمه . برای همین نمیشه اون رو به آسونی اندازه گرفت . بعضی مولتی متر ها خازن سنج هم دارند که بهتره از اونها برای اندازه گیری ظرفبت خازنتون استفاده کنید . اما نمی تونید از مدار های شارژ و دشارژ برای اندازه گیری ظرفیت خازنتون استفاده کنید چون ثابت زمانی در این مدار ها اینقدر کوچیک میشه که اصلا قابل اندازه گیری نیست .

    در قسمت های بعدی روش شارژ این خازن رو با استفاده از منابع ولتاژ بالای در دسترس به شما آموزش میدم فقط خواهش می کنم که اگه منبع ولتاژ بالا در دسترس دارید خازن رو شارژ نکنید چون در صورت تخلیه می تونه باعث مرگ بشه . انرژی ذخیره شده در خازن از رابطه E=(0.5)*C*(V^2) پیروی می کنه که C ظرفیت خازن بر حسب فاراده و V ولتاژ اعمالی به خازن . حالا خودتون با توجه به منبعتون حساب کنید ببینید چقدر انرژی توی خازنتون ذخیره شده و در نظر داشته باشید که بالای 10 ژول خطرناکه . پس حسابی مراقب خودتون باشید.

 در نهایت لازمه که از مهندس صدرا خدایی بابت جمع آوری اطلاعات و ساخت تشکر کنم . در واقع ایشون پیشرو ساخت این المان بودند و بنده فقط اطلاعات رو منتشر کردم

بنده رو از نظراتتون مطلع کنید