Herramienta de descarga de capacitores de alto voltaje

¿Hay una parte ideal? Realmente no. Depende del presupuesto.

• La energía en la tapa es \ $ E = \ frac {1} {2} CV ^ 2 \ $ puede ser mayor que el Pd de la resistencia quizás Pd > = 10% Pk para evitar que la fusión se abra en 1 segundo. (se deben verificar las especificaciones de los componentes)
• La clasificación de resistencia de voltaje de las resistencias debe ser mayor que el voltaje almacenado.
• la constante de tiempo de decaimiento se puede determinar por el producto RC = T con un 40% de tensión restante y después de 5T aproximadamente el 1% de la energía permanece en la tapa.
• Esto crea 3 ecuaciones y 3 incógnitas para elegir la R ideal para cualquier límite dado que pueda estar bien para un rango limitado de valores C, V.
  • las 3 incógnitas son; Valor de Vmax, Pmax y R para la (s) resistencia (s).
  • otras incógnitas son el límite de tiempo para la descarga y la constante de tiempo de resistencia térmica, por lo tanto, utilicemos un límite de tiempo de 1 segundo para 5T. La potencia de pico en la resistencia decae exponencialmente. La transferencia de potencia en el condensador aumenta con la corriente y luego alcanza un máximo de aproximadamente 0.6 T seguido de una caída exponencial, por lo que Pd de R puede ser el 10% de Ppk, donde \ $ Ppk = V ^ 2 / R \ $

Ejemplos

1. 1kV 2uF , E = 2J = 2 vatios por segundo, R = 0.2s / C = 10 kΩ Ppk = 100W
   • así que elige el 10% de Ppk,
   • Pd = 10W, 10 kΩ, > 1 kV calificación
2. 10kV 0.2uF , E = 10J, R = 0.2s / C = 1 MΩ, Ppk = 100W,
   • Pd = 10W, clasificación 1 MΩ > 10 kV

3. 10kV 2uF , E = 100J, R = 0.2s / C = 10 kΩ, Ppk = 1kW,

   • Pd = 100W 10 kΩ > calificación de 10 kV

   añadido

4. 100V, 100 mF E = 500J, destornillador ESR y tapa de banco con 5% D.F.est. ESR = 1mΩ, Imax = 100kA (ignorando la inductancia), T = RC = 0.1s por lo tanto, si 5kW * 0.1s = 500J el pulso de 5kW debería haber vaporizado la punta del destornillador. (Ian puede confirmar)

Esto debería darle una idea aproximada de lo que es ideal para una descarga segura de un capacitor de alto valor y alto voltaje. Es posible que sea necesario aumentar la clasificación de Pd. para que el margen de seguridad no se abra con la fusión, dependiendo de la parte de pulso de Imax.

Si se elige una constante de tiempo mayor a 1 segundo, entonces R puede estar limitado por vatios / segundos o E / (RC) = \ $ Pd = \ frac {1} {2} CV ^ 2 / RC = \ frac {V ^ 2} {2R} \ \ $ para una descarga de pulso y \ $ Pd = \ frac {V ^ 2} {R} \ $ para que la carga continua permanezca dentro de la potencia nominal de R.

Recomiendo esmalte vítreo axial largo R enrollado en alambre. La clasificación V tiende a estar limitada por el valor de R que afecta la calificación continua de Pd y las clasificaciones de alta V son caras, pero innecesarias para esto.

Puede encadenar un "grupo" de piezas axiales de > = 500V clasificadas 1 / 4W en serie para obtener una solución barata y sucia para acomodar los valores de Pd, Vr y R necesarios si son iguales. Luego monte con silicona en un palo de nylon o madera seca con un clip de cocodrilo de tierra.

e, g, Ejemplo de clasificación de $ 30 de alta V

Cualquier diseño sano que use condensadores de alto voltaje tiene resistencias de purga a través de ellos. Así que, como medida de precaución, deje que el dispositivo bajo prueba permanezca sin alimentación durante un tiempo antes de sondear, luego continúe con su "herramienta".

Solo uso un destornillador largo aislado para cortar el condensador. Proceda bajo su propio riesgo de curso.

Solo recuerda, al poner en cortocircuito un capacitor grande se libera una gran cantidad de energía y se producen chispas y una gran explosión.

PS: me resistí a presentar esto como una respuesta en lugar de un comentario porque no quiero que un navegador rápido piense que este es el camino a seguir. De nuevo, ten mucho cuidado!

La teoría ya está bastante bien cubierta en otro post, pero aquí hay algunas consideraciones prácticas y un circuito que utilizo cuando descargo el ánodo HV en un CRT en cualquiera de mis gabinetes de arcade (50kV, capacidad mínima).

Descargo de responsabilidad: mientras que el circuito que se presenta aquí se toma de una fuente acreditada (ver atribución a continuación) y ha funcionado bien para mí, ¡no lo construyas si no entiendes lo que hace o cómo funciona!

• Permita siempre que las resistencias de purga existentes tengan tiempo para hacer su trabajo; esta herramienta existe como una forma de asegurarse de que un circuito todavía no almacena el HV de manera inesperada debido a que fallaron.
• Siempre descarga a una tierra verdadera.
• Asegúrese de que todas sus piezas estén calificadas muy por encima de lo que espera.
• Asegúrese de que lo que esté utilizando (esta herramienta o cualquier otra cosa) esté diseñado para fallar a seguridad en cualquier permutación de fallas de piezas. No desea la posibilidad de una "fallo en cascada".
• Ponga la mayor distancia posible entre usted y el punto de contacto, según las circunstancias. Es posible que la electricidad no sea propensa a volar por la habitación, pero los trozos de plástico y metal pueden serlo.
• El problema principal con el uso de resistencias de estilo 1 / 4w es que la tensión dieléctrica del aire es lo suficientemente baja como para que la tensión pueda "saltar" la resistencia por completo, dado lo corto que es. Si bien el uso de varios en una fila ayuda a mitigar esto, es mejor obtener una resistencia única que sea lo suficientemente grande como para manejar la carga, si puede. Si este es un punto de preocupación depende de si está hablando "un par" de kV o "varias decenas" de ellos, que la pregunta original no abordó.
• Coloque la resistencia lo más cerca posible de la punta de prueba. Esto minimiza la porción de su circuito de descarga que lleva un alto voltaje en relación con la tierra.
• Use un calibre de cable apropiado.
• Recuerde que varios modos de falla pueden resultar en que se exponga más circuito del HV a lo que se pretende, y aislar / contener todos los componentes en consecuencia.
• Aunque parezca obvio: no se sienta tentado a poner un interruptor en el circuito

Con todo lo dicho, el circuito:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Notas sobre el circuito:

• D1-D8 puede ser cualquier 1N400x para X = 1-7, o un equivalente; existen para proporcionar una pinza de voltaje a través de los indicadores LED
• LED1-2 puede ser prácticamente cualquier LED sin una resistencia interna
• R1 debe tener diferentes valores dependiendo de lo que estés descargando; Este circuito refleja mi "plataforma" personal. Los valores recomendados de la fuente original son:
  • 2kΩ 25W (voltaje "bajo" (400V), alta capacitancia (1000µF): fuentes de alimentación, etc.)
  • 100kΩ 25W (alto voltaje (5kV), baja capacitancia (2µF): microondas)
  • 1MΩ 10W (extremadamente alto voltaje (50kV), extremadamente baja capacitancia (2nF): ánodos CRT)
• R2 limita la corriente a LED1 y LED2 y, por lo tanto, se puede sustituir con cualquier cosa que tenga un valor apropiado para las clasificaciones de los LED.

Atribución: una de mis fuentes principales al investigar este año atrás, y la fuente del circuito, es la sci.electronics.repair Preguntas frecuentes , en particular la sección sobre descarga segura de condensadores .

Mi implementación real del circuito es:

• Una sonda construida alrededor de:
  • 2-3 pies de PVC (quiero decir 1/4 "pero no es particularmente crucial)
  • Una sonda de voltímetro de sacrificio (los ánodos CRT están debajo de una "tapa" de goma, por lo que necesita algo lo suficientemente estrecho para meterse debajo de eso)
  • Una resistencia de 2MΩ 20W (aproximadamente del tamaño de mi dedo meñique y la parte más difícil de encontrar por mucho)
  • cable de cobre sólido / desnudo de calibre 12 (el cable a tierra de un viejo 12/3 que tenía alrededor)
• Más del conductor 12/3 y un enchufe "en blanco" de la tienda de suministros para el hogar, para construir un enchufe "solo para conexión a tierra"

Omito deliberadamente una descripción de mi parte del "circuito indicador", porque el diseño original no era seguro y he dejado de usarlo debido a eso y la falta de cualquier indicación útil de descarga (cuando se trata de valores "EHV" , la descarga puede ser demasiado breve como para notarlo, un problema que se planteó en las Preguntas frecuentes originales).

Edición 1: esquema corregido para utilizar una conexión a tierra y orientarla correctamente

Edición 2: espaciado lista de detalles de implementación para que se formatee correctamente