是时候考虑一下薄膜电容了
三水合番2016/04/14电磁炮 IP:四川
最近几年淘宝上出现了很多廉价的薄膜电容,有很多价格能低至 0.1~0.2元/J。比如说这些

便宜的薄膜电容.jpg
(不是来打广告的……)

0.1~0.2元/J是个什么概念?质量稍好些的电解电容差不多就是这个价格。而薄膜电容的性能,除了能量密度以外,几乎可以碾压电解电容。
对于大家最关心的ESR,比如说这个60元的电容。
上datasheet的电容.jpg

从datasheet上来看,这个不算运费约0.16元/J的电容的内阻是1.7毫欧。
datasheet内阻.jpg
而相同电压(可以靠串联达到)相同容量的电解电容,其ESR通常不会低于20毫欧,这种薄膜电容的ESR比电解电容的小了一个数量级
(类似的电容一年前买过一批,现在这批电容在黑龙江,然而我人在四川…所以只能给datasheet上的参数了)

另外比如说现在手头有两个薄膜电容,标称750V,130uF。每个25元(两个运费一共36元……),每个储能36.5J,合1.18元/J。价格有点高但还可以接受。下面是实测的参数(遗憾的是我找不到它的datasheet,这家公司的官网上找不到这个系列的电容……,所以没法对比datasheet与实测数据了,还请能找到的帮忙发一下)
IMG_20160414_124134_HDR.jpg

2.1毫欧!
这样的参数对于用惯了电解电容的我来说简直是震撼。
相比之下电解电容的参数就差得多,比如下面这个(标称330V,370uF,Rubycon的闪光灯电容,4元一个……)
IMG_20160414_124309_HDR.jpg
可以看出内阻差别明显。

除了低内阻外,薄膜电容的另一个优点是,没有极性。这意味着我们可以通过LC振荡实现能量回收以及在振荡电流过零的时候实现自动关断。虽然用有极性的电解电容也可以搭出来“无极电容”,然而搭出来的“无极电容”容量仅有原电容的1/4,而且耐压不变,所以储能仅为原来的1/4。而把电解电容的价格乘4以后,其价格相比这些廉价薄膜电容来说已经没有优势了,更不用比较它们的电性能了。

薄膜电容还有些稳定性上的优势,比如温度系数小,寿命长,而且不需要耐压恢复。常规的电解电容在低温下会容量降低,内阻增加(据一本电解电容设计相关的书讲,是低温下电解液“黏度”增加,难以渗入多孔铝箔的孔隙中导致的),所以有些纯靠定时触发的电磁炮可能会出现夏天能用,冬天就用不了的情况,相比之下,薄膜电容的温度特性就好得多(未经测试)。而且不存在电解液干涸,氧化膜被腐蚀等问题,寿命更长,也不存在长时间储存后需要耐压恢复的问题。

薄膜电容还有一个相对来讲用处可能不那么大的好处,它的漏电流小。利用这一点也许可以制作能以天为单位保持电容满电待机的电磁炮。
[hr]

当然,薄膜电容也不是所有方面都好,下面来说说薄膜电容的缺点

薄膜电容最大的问题,就是能量密度实在太低,比如说我买的那两个薄膜电容,每个重1.3kg,两个的体积加起来比我的脑袋都大,然而它的储能和边上的两个电解电容几乎相等……,体积差别简直无法直视……
IMG_20160414_123657_HDR.jpg
拿不起比游戏手柄更重的东西的孩子们表示无法接受用一堆这样的电容做电炮……
(这个例子比较极端了,大部分类似的薄膜电容能量密度都比这个大)

薄膜电容还有一个问题,廉价薄膜电容单个储能太高,不利于合理分配储能。很奇怪的是,淘宝上适合用来储能的(拆机)薄膜电容,价格跟储能关系不大,很多储能相差十倍的薄膜电容价格几乎相等……(这个实在是无法理解,求懂行的人解释一下……)所以说廉价的薄膜电容通常伴随着很大的储能,比如说0.1元/J通常对应着300J以上的储能……
大储能不一定总是好的。对于磁阻式来说,单级储能太高不利于提高效率,因为磁饱和后,随电流增加,电磁力随之一次方提高,而电阻损耗成平方倍提高。而对于感应式,由于电流脉冲更短,幅度更大,加之感应式靠斥力做功,线圈受的径向力更大,储能太大对线圈强度可能吃不消。不过,这个对于做电热炮的人来说应该是个好消息。

而且薄膜电容和电解电容相比,还是价格偏高,淘宝上最廉价的电解电容大约可以做到0.05元/J(性能肯定不太好看),而储能合适的薄膜电容价格还是在1元/J以上,相比之下薄膜电容的价格还是挺高的。另外,这东西因为能量密度低,所以运费总是让人很恼火……

还有一个比较现实的缺点,薄膜电容的耐压不兼容市面上常见的为电解电容设计的充电模块。所以说我现在给他们充电都是用的高压条……不过好在薄膜电容漏电低,高压条的5ma输出依然能充的起来。(也许是因为电解电容需要耐压恢复,用高压条给电解电容充的时候非常吃力)

然而瑕不掩瑜,拆机的薄膜电容相比电解电容依然可以说是优势明显,是时候考虑一下薄膜电容了

[修改于 8年1个月前 - 2016/04/15 19:08:33]

来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
三水合番 作者
8年1个月前 IP:四川
816186
引用 smith:
我第一个的想到的是拿来做电热炮或者爆桥丝
另外我发现这些无极性电容,耐压往往是标称的很多倍,像我的点火器用的是一个洗衣机移相电容,但我发现给它充电到2000v也没有什么问题
也许可以短时间耐高压,但是长时间应该是不可能。毕竟如果能耐2kV的话,电容厂家是绝对不会只标几百V耐压的[s::lol]

另外,给一个储能动不动就好几百焦的东西超压,万一击穿了……很可怕的样子……
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三水合番作者
8年1个月前 IP:四川
816231
引用 FormulaX:
事实上做感应炮薄膜电容确实很好,放电速率秒电解电容。。。不过估计和便携基本上再见了。。。
用薄膜电容的感应式效果的确好。我觉得应该是因为薄膜电容通常都电压高容量小,电流的“频率”比较高。尤其是对于小口径的感应式(比如说发射管状弹丸的同轴感应式),弹丸尺寸比较小,导致弹丸线圈内的电流衰减很快,用小容量电容能趁着弹丸电流没衰减的太厉害就放完电。用大容量电解电容的话,振荡频率就比较低,往往是驱动线圈里电流很高,但是弹丸线圈里的电流已经衰减得很小了,所以效果差。而电解电容容量小了的话,内阻会大到严重影响效率……
ps:其实薄膜电容的能量密度没有那么低……只是我买的那个薄膜电容能量密度谜一般的异常之低……第一张淘宝的图里那些电容能量密度有的能比我的大将近10倍……比如说里面有的是1.6kg储385J,而我的是1.3kg储36.5J[s::(]
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三水合番作者
8年1个月前 IP:四川
816292
引用 心旅过客:
1.上面哪个EC公司哪个1.3KG的薄膜电容我家里还有5个,在自家淘宝店看来标价贵了啊,不过俺不改价,这货耐用,超低损耗0.024%;后来出的都是小体积的缩水版,内阻大容易爆裂,反正卖掉也没几个钱,自己留着用上就很靠谱

2.体积小了,...
这么巧,这都能碰到同款……不过你的电容成色好些,我电容的螺丝脚上都长上厚厚一层氧化膜了。
我想这个电容能量密度低,除了电介质和导电层厚度的影响以外,有没有可能和它特殊的塑料封装有关?(当初选了它就是因为它是塑料壳的,不会像金属壳的二手电容那样有有凹痕[s::lol])
感谢你传上来的的datasheet,可惜你传上来的东西里面依旧没有这个标号“5MP 19214E”的电容的参数……
另外,你提到的那种脉冲充电的测内阻的办法,和广泛使用的方法,比如自由轴法相比,优点在哪里?
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三水合番作者
8年1个月前 IP:四川
817589
引用 ATN:
薄膜电容拿来做感应会放电过快导致反拉的说。。。。
感应线圈中当电流开始减小时,根据楞次定理,此时弹丸受的力方向是指向线圈的,然后就是反拉。
不过要玩也不是不可以,用很轻很轻的弹丸,比较容易被加速,但是弹丸太轻没威力。。。
5g的弹丸整个电路...
你提到了一个关于感应式回拉的常见误区——“感应式在驱动线圈电流减小时就会产生回拉”

事实上,只有当驱动线圈的电流开始减小并且经过一段时间之后,回拉才会出现,之前电磁力始终做正功。至于回拉具体在何时开始出现,我也说不清,它和感应炮回路的几乎每个参数有很大关系。
驱动线圈电流开始减小时,弹丸中的的确会感生出反向电动势,之所以不会立即出现反向电流并产生回拉,是因为弹丸的电感不可忽略。虽然可能只有几nH,然而由于弹丸线圈只有一匝所以驱动线圈在上面感生出来的电压也比较小,所以这nH级的电感也足以产生很大的影响。


带续流二极管的感应式的电流波形应该是这样的(仅供定性分析用)
感应式电流波形.jpg

其中白线是弹丸电流,红线是驱动线圈电流。(这里白线每格所代表的值是红线的10倍)

可以明显看出,弹丸电流在驱动线圈电流开始下降一段时间以后才变为负值,也就是从这个时候开始才出现的回拉。
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三水合番作者
8年1个月前 IP:四川
817867
引用 ATN:
内啥,如果电流下降过快一样会反拉吧。。。。
延时应该是与电流变化有关系的
回拉肯定是有的,不管电流下降快不快。
“延时”肯定也是和电流下降速度有关的,具体成什么关系我就不知道了……
关于感应式的回拉,至少有两点我们是知道的。驱动线圈电流不下降的时候,回拉损耗的机械能是几乎没有的。在驱动线圈电流以无穷大的速度下降到零的时候(考虑到弹丸电感,这时弹丸电流只会突变到某一负值,不会变为无穷),回拉损耗的机械能也是几乎没有的。
其他情况下,对于减小感应式的回拉,目前我还无法证明电流下降快点好还是慢点好……

另外,关于感应式的回拉的讨论与本文主题无关……如果想继续讨论的话可以另开一贴
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