Кондукторы для сверления отверстий под шканты: виды кондукторов для мебельных шкантов, сферы их использования

Мебельный кондуктор для сверления отверстий: виды, изготовление своими руками

Точно и качественно выполнить отверстия в изделиях, изготовленных из натуральной древесины, ДСП, МДФ, металла и других материалов, позволяет такое удобное приспособление, как кондуктор. Таким приспособлением, в частности, активно пользуются специалисты, занимающиеся производством мебели. При этом кондуктор можно как приобрести в серийном исполнении, так и сделать своими руками.

Универсальный кондуктор ползункового типа для сверления отверстий под евровинты и шканты

Особенности конструкции и виды

Кондуктор, по сути, – это шаблон для сверления отверстий, позволяющий выполнить их максимально точно. Используют его и для создания отверстий, ось которых располагается перпендикулярно поверхности детали, и для сверления под углом.

Благодаря своей универсальности и простоте кондукторы для сверления отверстий активно применяются в различных сферах. В частности, в машиностроительной отрасли с их помощью уже давно и успешно выполняют сверление отверстий в заготовках различной конфигурации и изготовленных из разных материалов. Нельзя работать без кондуктора и в мебельном производстве, где такое приспособление активно используется при сборке мебели, установке на нее фурнитуры и выполнении целого ряда других технологических операций. Строительство – еще одна сфера, где кондукторы находят широкое применение. С их помощью, в частности, выполняют бурение отверстий в строительных конструкциях. Кондукторы также необходимы для сверления труб и решения других задач.

Даже простое приспособление в виде планки с упором намного облегчает и ускоряет процесс изготовления однотипных отверстий

В качестве мебельного кондуктора чаще всего применяются накладные модели, изготовленные из легких материалов, чтобы было удобнее ими манипулировать. Можно приобрести такие приспособления в заводском исполнении или изготовить мебельный кондуктор своими руками. Квалифицированные специалисты-мебельщики могут и не использовать кондуктор, чтобы качественно и точно просверлить отверстие в элементах мебельной конструкции, но для этого они должны обладать большим опытом работы в своей области.

Наиболее значимое преимущество кондуктора заключается в том, что с его помощью качественное и точное сверление как перпендикулярного к поверхности детали, так и наклонного отверстия может выполнить даже человек, не обладающий высокой квалификацией. Использование кондукторов исключает необходимость сложных предварительных расчетов и разметки мест расположения будущих отверстий, что снижает трудоемкость сборки мебельной конструкции и позволяет выполнить такую работу за более короткий промежуток времени. Даже начинающий специалист может разобраться в применении кондуктора для сверления под шканты и для решения других технологических задач.

Накладной кондуктор с револьверной головкой подходит для сверловки типовых отверстий под шканты любого размера

Прежде чем приобрести или изготовить свой самодельный кондуктор, определите, для решения каких задач необходимо его использовать, и на основе этих данных выберите его тип и конструктивное исполнение.

Среди кондукторов для сверления отверстий по типу конструкции и функциональным возможностям можно выделить целый ряд категорий.

Эти кондукторы называются так потому, что их накладывают на обрабатываемую деталь и закрепляют на ней либо просто фиксируют руками. Посредством кондукторов данного типа, в частности, выполняют сверление отверстий в ДСП, плитах МДФ и в других плоских деталях.

Такие шаблоны можно использовать для того, чтобы выполнять отверстия на деталях цилиндрической формы. Кондукторы данного типа оснащаются вертикальными и горизонтальными осями поворота, что дает возможность выполнять с их помощью отверстия под различными углами.

Это приспособления, которые особенно актуальны для маленьких серийных производств, где важна возможность быстрой переналадки используемого оборудования. Кондуктор данного типа как раз и наделен такими функциями.

Этот универсальный кондуктор предназначен для засверливания отверстий под минификс, конфирмат, рафикс и дверную петлю

Данные приспособления для сверления отверстий требуются в тех случаях, когда такую технологическую операцию приходится выполнять в нескольких плоскостях.

Скользящие и закрепляемые

Скользящий кондуктор в полном соответствии со своим названием не требует закрепления: его просто прикладывают к тому участку поверхности детали, где надо просверлить отверстие. Закрепляемые кондукторные устройства, хотя и являются более удобными, несколько ограничивают свободу действий специалиста, что особенно критично при выполнении сверлильных работ на станках, оснащенных только одним шпинделем.

Сферы использования

Мебельные кондукторы и шаблоны – это приспособления, без которых практически не обойтись при сборке мебельных конструкций. Использование кондукторов позволяет избежать основной проблемы, возникающей при сверлении отверстий, – вхождения сверла в обрабатываемую деталь не под тем углом. Исправление этой ошибки отнимает много времени и сил, и не всегда ее вообще можно исправить. Кондуктор, используемый для сверления отверстий, не только позволяет правильно сориентировать сверло на месте выполнения обработки, но и не дает инструменту сбиться с заданной траектории.

Такие приспособления, как мебельные кондукторы и шаблоны, применяются и при производстве, и при сборке мебели, когда в соединяемых элементах надо выполнить отверстия для размещения крепежных элементов. В таких случаях часто используется кондуктор для шкантов или кондуктор для сверления под конфирмат, без которых выполнить качественные отверстия под крепеж не представляется возможным. Незаменимым такое приспособление является в тех случаях, когда требуется сделать отверстия, в том числе и под углом, в тонких плитах (в частности, при выполнении отверстий в ДСП или МДФ).

Кондуктор для косых отверстий незаменим при устройстве скрытых соединений панелей и досок

При использовании кондуктора для сверления отверстий процесс сборки мебели происходит просто и быстро. Применяя такое приспособление, сверление отверстий можно выполнять на любом удалении от края детали вне зависимости от ее ширины.

В современной мебели активно используются шканты, которые в то же время являются достаточно устаревшим крепежным элементом. Именно поэтому кондуктор для шкантов (doweling jig) применяется в производстве мебельных конструкций. Основная сложность при использовании таких крепежных элементов заключается в том, чтобы оси отверстий, выполняемых в соединяемых деталях, имели между собой прямой угол. Соответственно, располагаться такие отверстия должны строго перпендикулярно друг к другу. Без применения такого приспособления, как кондуктор для шкантов, выполнить их затруднительно.

Кондуктор для выполнения отверстий в трубках будет весьма полезным приспособлением для домашней мастерской

Мебельное производство – не единственная сфера, в которой используются кондукторы, предназначенные для сверления отверстий. Шаблоны не менее часто применяют и для того, чтобы просверлить отверстие в трубе и других деталях, имеющих цилиндрическую форму. Кондукторы позволяют выполнять качественные отверстия даже в трубах небольшого диаметра.

Размер и принцип работы современных кондукторов могут быть различными. Некоторые из моделей таких устройств намного легче купить, а отдельные несложно изготовить своими руками. В пользу того, чтобы изготовить мебельный кондуктор для сверления отверстий своими руками, говорит и тот факт, что серийные устройства, особенно универсального назначения, стоят недешево.

Самодельные кондукторные устройства

Кондукторы простейшей конструкции, например, те, которые используются для сверления отверстий под конфирмат, стоят относительно недорого, поэтому многие мастера не озадачиваются их самостоятельным изготовлением и приобретают серийные модели. Между тем есть и те, кто даже такие простые устройства старается сделать своими руками. Вопрос о том, как сделать кондуктор для сверления своими руками, часто появляется и при необходимости просверлить нестандартные отверстия.

Чтобы самостоятельно изготовить кондуктор для шкантов или более простой по конструкции кондуктор для конфирматов, можно воспользоваться чертежами и видео в интернете.

При изготовлении кондуктора потребуется идеально точное сверление направляющих отверстий и закалка готового приспособления

Для изготовления такого устройства, естественно, потребуется его чертеж. Нужен также минимальный набор инструментов и оборудования:

• электрическая или ручная дрель;
• набор слесарных инструментов;
• болгарка;
• сварочный аппарат (для изготовления кондукторных приспособлений более сложной конструкции).

Простейший самодельный кондуктор можно изготовить из подручных средств и материалов, которые в избытке имеются в большинстве домашних мастерских или гаражей. Использование таких материалов, к которым относятся куски металлической арматуры, деревянные бруски, металлические пластины и др., позволяет значительно сэкономить на приобретении серийной модели устройства.

Чертеж самодельного кондуктора для высверливания отверстий под конфирматы

Изготовление самодельного кондуктора для дрели или одношпиндельного станка проходит в несколько этапов.

1. Квадратную арматуру сечением 10 на 10 мм, используя ножовку по металлу или болгарку, необходимо нарезать на отрезки требуемой длины.
2. Центры отверстий, через которые будет выполняться сверление, должны находиться на расстоянии 8 мм от края кондукторной плиты. Именно на таком расстоянии расположен центр плиты ДСП или МДФ, в которой сверлят отверстие.
3. Шаг между отверстиями на кондукторе в соответствии с общепринятыми мебельными стандартами составляет 32 мм, при этом диаметр таких отверстий должен быть равен 5 мм.
4. Если оснастить самодельный кондуктор упором, то использовать такое приспособление будет значительно удобнее. Для создания такого упора нужна металлическая пластина толщиной 1 мм и шириной 25 мм, которую сгибают под прямым углом и фиксируют на уже готовом кондукторном приспособлении, изготовленном из арматуры.
5. После того как конструктивные элементы самодельного кондуктора зафиксированы при помощи струбцины, их необходимо надежно соединить между собой, используя для этого резьбовые крепежные элементы.

Готовый кондуктор с поворотными упорами

Чтобы минимизировать количество пыли, образующейся при использовании самодельного кондуктора, его конструкцию можно дополнить половинкой пластиковой бутылки. Такое простейшее приспособление может выступать и в качестве поддона, в котором будет собираться образующаяся в процессе сверления стружка.

Описанный выше метод позволяет изготовить простейший самодельный кондуктор, который значительно облегчает и ускоряет процесс сборки любой мебельной конструкции.

Кондукторы для мебельного производства

Темы блога

• Mерчандайзинг в мебельном салоне
• Pезультаты и кейсы мебельных компаний
• Интернет-продажи мебели
• Обучение продавцов
• Обучение руководителей
• Работа с возражениями
• Техники продаж мебели
• Управление мебельным бизнесом

Главной целью любого бизнеса является максимизация прибыли. Существуют разные пути увеличения маржи, один из них снижение трудозатрат и как следствие ускорение процесса производства. Применение такого несложного приспособления как кондуктор поможет сократить затраты ручного труда и повысить точность сборки.

Что такое мебельный кондуктор

Мебельные кондукторы и шаблоны — это специальный инструмент, применяемый при сверлении отверстий. Использование кондуктора позволяет исключить операцию наметки и повысить точность выверки элементов конструкции. Сборку с использованием кондуктора может осуществлять даже начинающий специалист, так как возможность ошибки сводится на минимум.

Процесс сборки корпусной мебели унифицирован, вся фурнитура выпускается по стандартам, что позволяет применять заводские кондуктора. Такие изделия выпускаются для всех типовых сборочных процессов. Различают устройство двух типов – непосредственно для сверления или только для наметки. Более функциональным являются первые устройства, совмещающие два процесса одновременно.

На первое время начинающий производитель может использовать самодельные кондукторы, тем более, что принцип их устройства не сложный. В основе устройства используется металлическая линейка, перпендикулярно ей устанавливают поперечину. В линейке просверливаются отверстия на необходимых расстояниях, так для полкодержателя эти значения составят 100, 200, 300 мм, для минификса – 32 мм. Недостатком таких самодельных устройств является небольшой срок службы, из-за быстрого износа увеличивается неточность наметки, что негативно влияет на качество сборки мебели. Аналогичным способом можно изготовить другие специальные устройства, например, кондуктор для ручек или мебельных петель.

На серьезном производстве, где объем сборочных операций достаточно высок целесообразно применять заводские сборочные кондукторы. Стоимость приспособления окупиться за несколько производственных циклов.

Виды мебельных кондукторов

Исходя из потребности применяют различные виды мебельных кондукторов для сверления отверстий. Рассмотрим основные их виды.

Вид кондуктора, когда приспособление устанавливается сверху на основную деталь с фиксацией, либо без нее. Применяется для сверления отверстий древесно-стружечных плитах под прямым углом.

Скользящие

Данные кондукторы не имеют постоянной опоры, а переставляются отдельно для каждого отверстия. Процесс производства на них менее эффективен.

Поворотные

Эти приспособления используются на цилиндрических заготовках. Их производят с несколькими осями поворота – горизонтальной, вертикальной и наклонной. Используют для сверления в наклонной плоскости.

Опрокидываемые

Опрокидываемые кондукторы применяют для сверления отверстий в различных плоскостях.

Универсальные

Такие приспособления целесообразно применять при мелкосерийном производстве. Они позволяют использовать различные комбинации сверлильных отверстий и быстро перенастраивать устройство.

В мебельном производстве используются так же узкоспециализированные кондукторы, применяемые для отдельных операций. Например, шкантовый кондуктор для сверления монтажных отверстий под конфирмат или отверстий под углом.

Преимущества

Мебельный кондуктор для отверстий не только повышает качество сборки, но и минимизирует возможность ошибки, которая может повлечь за собой полную замену дорогостоящей испорченной детали. Работу с шаблоном можно доверить низкоквалифицированному персоналу, так как эта операция проще ручной выверки. Рабочим нет необходимости измерять углы, делать наметку и проверку измерений. Угол сверления контролируется кондуктором, который исключает возможность отклонений. Это значительно повышает точность сверления, что особенно критично для глубоких отверстий.

Что бы работа с кондуктором была эффективной, инструмент должен отвечать следующим требованиям:

• быть промытым и интуитивно понятным в использовании;
• он должен ускорять процесс сборки;
• позволять делать несколько отверстий сразу без дополнительной ручной наметки;
• повышать качество работы со сверлом.

Немаловажное значение имеет материал из которого изготовлен кондуктор. Для шаблонов чаще всего используется пластик или оргстекло, сверлильные приспособления производятся из стали. При выборе кондуктора обратите внимание на следующие его характеристики:

• паспортное значение деформаций при повышенных нагрузках;
• выверенная ось отверстия под сверло;
• отсутствие перегревов во время работы.

Всеми вышеперечисленными достоинствами обладают заводские кондукторы, они изготовлены на основе длительных научных исследований и прошли строгий контроль качества.

Производители мебельных кондукторов

На отечественном рынке широко используются и хорошо зарекомендовали себя кондукторы следующих торговых марок.

Assistant

Система мебельных кондукторов этой фирмы разработана для производства корпусной мебели базирующейся на 32 мм системе сборки, подходящей для всей европейской фурнитуры. Комплектацию системы заказчик подбирает для себя индивидуально, что позволяет сэкономить, выбрав только самое необходимое. Кондуктор Assistant содержит модули для наметки и сверления отверстий под направляющие (роликовые и шаровые), тандемы, петли, подъемные механизмы, конфирмат, эксцентрики, шканты, ручки и другие отверстия по системе 32 мм.

Dubel-Profi от KWB

Немецкий кондуктор для сверления отверстий под шканты. Механизм прибора позволяет производить идеально точное позиционирование отверстий диаметром от 3 до 12 мм. Кондуктор оснащен глубиномером и специальным упором, который помогает рассверливаться под прямым и косым углом. Благодаря резиновой накладке прибор удобно использовать на гладких и полированных поверхностях.

Кондор

Мебельный шаблон Кондор является портативным устройством, которое удобно взять с собой непосредственно на установку мебели. Благодаря сменным втулкам можно регулировать расстояние между отверстиями. Инструмент позволяет производить отверстия под шкант или конфирмат. Фрезеровочные пазы устанавливаются на растояниях 16 или 18 мм, что позволяет работать с различными материалами.

Мебельный кондуктор является незаменимым помощником на любом мебельном производстве. Это недорогое приспособление поможет не только сократить трудозатраты, но и значительно повысить качество ваших изделий.

Кондуктор для сверления отверстий. Задаём правильные координаты!

В процессе сборки или ремонта мебели часто приходится выполнять работы по точному сверлению отверстий под конфирмат, для шкантов, нагелей и прочего мебельного крепёжа. В случае дерева и ДСП такие отверстия выполнить при помощи одной только электродрели сложно: разбивается входная часть отверстия, а оно само может получиться не под прямым углом к сопрягаемым поверхностям. Таким образом, потребуется кондуктор для сверления отверстий.

Назначение и классификация мебельных кондукторов

Назначение кондуктора для сверления отверстий – точно направить сверло в требуемую точку, и обеспечить прямолинейность хода инструмента на протяжении всей глубины получаемого отверстия. В металлообработке такие приспособления известны давно, и часто поставляются вместе со станком. В связи с возросшим количеством закрытых соединений в современных мебельных изделиях, потребность в таких кондукторах специалистам по деревообработке весьма актуальна.

Различают следующие разновидности мебельных кондукторов:

1. Накладные, которые не требуют фиксации перед началом применения. Они просты, мобильны, но вынуждают при сверлении пользоваться только одной рукой (если дрель или болгарка не установлены в специальную станину). Изготовить такой кондуктор своими руками легко и просто. Используют их преимущественно при получении отверстий в МДФ- или ДСП-плитах.
2. Поворотные, которые снабжаются откидными кронштейнами, и позволяют с одного захода выполнить сверление на двух прилегающих друг к другу плоскостях.
3. Кондукторы для сверления отверстий под углом. Узкоспециализированный вариант кондуктора, который предназначен для выполнения отверстий под различными углами. Часто сочетается с накладным исполнением рассматриваемой оснастки.
4. Скользящие, при помощи которых можно, не меняя установок выполнить несколько отверстий (в том числе, и в несколько рядов). Более необходимы профессионалам, которым приходится часто выполнять подобные работы. Требуют навыков для грамотного применения.

При достаточной жёсткости кондуктора его можно использовать и для сверления отверстий в изделиях, не имеющих ровной плоскости, например, в трубах. Тогда закрепление кондуктора производят при помощи струбцины (для мебели этот вариант не подходит, из-за опасности деформации поверхности).

Кондуктор для сверления отверстий своими руками

Принципиально такая оснастка состоит из следующих деталей:

1. Углового корпусного элемента, накладываемого на поверхности изделий, которые впоследствии будут соединяться между собой шкантами, нагелями или конфирматами.
2. Направляющих втулок, куда входит сверло.
3. Зажимных/фиксирующих устройств, которые располагаются у торцевых частей кондуктора.

Для кондуктора, который предполагается изготавливать своими руками, важно спроектировать приспособление под наиболее часто встречающиеся у домашнего мастера варианты креплений. Если требуется универсальный кондуктор (для мебельщиков), то лучше растратиться на промышленный вариант оснастки, которая отличается повышенной точностью фиксации деталей, и имеет более качественное исполнение. Тем более что, производители в комплект к кондуктору часто предлагают шаблоны, упоры и прочие полезные мелочи. Цена мебельного кондуктора промышленного производства составляет от 500 до 1200 руб., что определяется его функциональными возможностями – длиной и количеством направляющих отверстий.

Проектировать мебельный кондуктор для сверления отверстий начнём с выбора уголка. Больше возможностей для изделия, где уголок будет неравнополочным, причём с максимально возможной толщиной полки. Согласно сортаменту ГОСТ 8510 «Уголки стальные неравнополочные» минимально допустимыми габаритами обладает уголок L63×40×8: при толщине полки в 8 мм, там можно разместить направляющую втулку с наружным диаметром до 6 мм. Внутреннее отверстие под сверло, таким образом, может быть не более 3,5…4 мм, но этого вполне достаточно для большинства вариантов получаемых отверстий. В крайнем случае, их можно рассверлить, уже не пользуясь приспособлением, особенно, если отверстие – достаточно глубокое.

Следующий этап – конструирование направляющей втулки. Её можно подобрать из любой нержавеющей трубы ГОСТ 9941 (бесшовные) или ГОСТ 9940 (цельносварной). Рекомендуется вначале подобрать трубу по диаметру внутреннего отверстия. Труба 6×1 позволит получить внутреннее отверстие под сверло диаметром до 3,6…3,7 мм, а труба 6×1.5 – под сверло до 2,7 мм (двухсторонний зазор принимается с учётом теплового расширения материала). Длина втулки должна быть не меньше, чем удвоенная высота отверстия, выполненного в уголке. Посадка каждой втулки в отверстие должна быть выполнена с натягом или переходной. Наиболее целесообразной является посадка по системе вала, когда за основу принимают уже известный наружный диаметр втулки, и под него сверлят отверстие в уголке. Лучше использовать посадку с небольшим натягом, например, h9/Р10.

Бывает, что кондуктор необходимо рассчитать под сверление глубокого отверстия. В таких случаях втулка должна быть ступенчатой (с буртиком). Необходимыми точностью и размерами обладают втулки для станочных приспособлений по ГОСТ 12214, внутреннее отверстие в которых имеет постоянное значение диаметра по всей высоте втулки.

Количество отверстий, и особенно – расстояние между ними выбирают под конкретные потребности пользователя.

При выборе способа крепления кондуктора выбирают один из следующих вариантов:

• Пружинный упор, который будет прижимать поверхность кондуктора к детали за счёт сил упругости материала. В качестве такого упора подойдёт любая плоская пружина с нужным усилием прижима;
• Фиксирование с помощью саморезов, которые ввинчиваются в материал детали, и удерживают кондуктор от смещения силами трения. Такой вариант удобен тем, что получившиеся намётки можно далее использовать в качестве дополнительных элементов центрирования будущего отверстия. В случае ДСП такой вариант следует использовать с осторожностью;
• Внешние струбцины, под которые стоит подложить прокладки из рифлёной резины. В этом случае вес кондуктора увеличится, а податливость резины может нарушить перпендикулярность оси кондукторных втулок. Поэтому, используя такой способ крепления, вначале вводят сверло во втулку, намечают отверстие, и только после этого используют зажим струбцинами.

Кондуктор для сверления под шканты и конфирматы

Последовательность и конструкция простейших приспособлений для точного получения отверстий рассмотрена на следующих двух примерах:

1. Многопозиционный кондуктор со струбцинным креплением (см. рис. 1). Исходной корпусной деталью тут принят толстостенный алюминиевый уголок. Ввиду значительной длины приспособления предусмотрено промежуточное крепление посредине. При повороте кондуктора на угол 90º удачно использована увеличенная толщина стенки уголка, который накладывается на поверхность детали. Расстояние между направляющими втулками подбирается по наиболее часто встречающимся расстояниям для шкантов или под конфирмат.

Рисунок 1 — Многопозиционный кондуктор для сверления отверстий со струбцинным креплением

1. Двухползунковый мебельный кондуктор, при помощи которого можно выполнять отверстия в двух взаимно сопрягаемых деталях. Конструкция приспособления ясна из прилагаемого чертежа (см. рис. 2). Оно состоит из двух направляющих линеек, которые соединяются крепежом с соединительной планкой. Наличие на ней нескольких отверстий позволяет устанавливать планку на детали различной ширины. По линейкам перемещаются сменные корпуса с набором направляющих втулок с разным расстоянием между ними. Фиксация кондуктора производится при помощи соединительной планки, а с противоположной стороны – ограничителем хода, который поджимается барашковым винтом.

Рисунок 2 – Многоползунковый мебельный кондуктор: 1 — Направляющая линейка; 2 – Регулировочный винт; 3 – Корпус; 4 – Упорная планка; 5- Ограничитель перемещения.

Как сделать кондуктор для сверла своими руками

Очень часто при ремонте мебели или её сборке нужно точно просверлить отверстия для комфирмата, нагеля и других крепежей. Если сверлить лист ДСП, то простым сверлом сделать это практически невозможно, поскольку отверстие разбивается и не всегда получается сделать прямой угол. Поэтому для таких работ обязательно нужно иметь инструмент, который называется кондуктор.

Классификация кондукторов

Главная функция кондукторов — это обеспечение прямолинейности в сверлении деревянных поверхностей на протяжении всей глубины отверстия. Такие приспособления в обработке металла используются довольно часто и, как правило, поставляются прямо со станком. В связи с необходимостью создания подобных отверстий в производстве мебели в большом количестве такие приспособления очень востребованы среди мастеров.

Существуют такие разновидности кондукторов:

• Накладные. Подобный вид не требует фиксации перед началом работы. Они практичны и просты, но пользоваться ими следует только одной рукой, если дрель не установлена на специальную станину. Сделать самостоятельно такой кондуктор можно легко и просто, а использовать необходимо в ДСП плитах.
• Поворотные. С их помощью можно сделать два отверстия в плоскостях, которые прилегают друг к другу. Выполняется такая операция благодаря откидному кронштейну.
• Кондуктор для сверления отверстий под углом. Этот вариант применяется в узкоспециализированных отраслях. С его помощью можно просверлить отверстия под углом. Иногда используется вместе с накидными кондукторами.
• Скользящие. Они предназначены для сверления отверстий в нескольких местах, но при этом первичные установки остаются неизменными. Они в основном используются профессионалами, а для успешной работы необходим небольшой опыт.

Если кондуктор имеет достаточную жёсткость, то его можно использовать не только на ровных плоскостях, но и для кривых труб и т. п. В этом случае он закрепляется с помощью струбцины. Но ни в коем случае ее нельзя использовать для крепления на деревянных поверхностях, так как можно испортить мебель. Его можно купить в магазине, а также сделать своими руками.

Кондуктор по факту является шаблоном для проделывания отверстий, с помощью которого такую работу можно сделать с максимальной точностью. В связи с простотой строения конструкции они часто применяются не только в сферах производства мебели. В частности, активно используют в сфере машиностроения для сверления отверстий в различных заготовках и т. п. Не стоит забывать и о мебельной индустрии, где такое приспособление используется для разнообразных нужд при сборке мебельной фурнитуры.

Особенности самостоятельного производства

При проектировании кондуктора под конфирмат необходимо правильно рассчитать, какие функции он должен будет выполнять в последующем. Делать его нужно под наиболее часто используемые крепления в доме. Если такое приспособление требуется мебельщикам для постоянной работы, то лучше купить заводский образец, который отличается большой точностью работы. К тому же производители зачастую в комплекте прилагают дополнительные крепежи, упоры и шаблоны.

Цена подобного устройства для профессионального использования составляет от 400 до 1100 рублей. Зависит она от непосредственных возможностей определённого агрегата, количества проделываемых отверстий, их длине и прочее. Многие интересуются, как сделать мебельный кондуктор своими руками. Чертежи с размерами являются обязательными для начинающих мастеров, поскольку позволяют сделать конструкцию качественно с первой попытки. Подобные схемы можно найти в интернете.

В основном кондуктор имеет такие элементы:

• Основа изделия. Она непосредственно прикладывается к плоскости мебели, на которой и будут сверлиться отверстия.
• Направляющие втулки. Через них проходит сверло.
• Детали для зажима поверхности. Как правило, они находятся на торцевой части кондуктора.

Для начала проектирования собственного кондуктора необходимо правильно выбрать уголок. Лучше делать не равнополочный уголок, поскольку у него будет намного больше возможностей, а толщину полки выбирать максимальной.

Дальше нужно позаботиться о правильном направлении втулки. Её можно сделать из нержавеющей трубы. Длина втулки должна быть как минимум в два раза больше, чем отверстие, в котором она будет находиться на уголке. Втулка в отверстии должна сидеть с натягом. Самый простой и распространённый вариант — это посадка по принципу вала. Под уже известный диаметр втулки сверлится соответствующее отверстие в уголке, а после этого производится посадка. Рекомендуется использовать посадку с маленьким натягом.

Бывают случаи, когда кондуктор нужно сделать под сверление глубоких отверстий. Тогда втулка изготавливается с буртиком. Количество возможных отверстий, их длина и расстояние между ними выбирается под определённые потребности каждого мастера.

Для крепления приспособления могут быть использованы несколько вариантов:

• Упор с пружины. Кондуктор будет приживаться к обрабатываемому материалу с помощью пружинной силы. Для этих целей можно использовать любую плоскую пружину с необходимой силой.
• Крепление к дереву с помощью саморезов. С помощью такого метода кондуктор прижимается и удерживается на рабочей поверхности благодаря силе трения. Подобный метод крепления позволяет использовать образовавшиеся пометки для последующего центрирования детали. При работе с ДСП нужно с большой аккуратностью использовать такой метод.
• Струбцины с резиновыми прокладками. Опасен такой метод возможным смещением оси втулки. Происходит это, потому что вес кондуктора увеличивается, а втулки поддаются искривлению. Поэтому нужно сначала приложить кондуктор к поверхности, пометить будущее отверстие, а потом приступать к сверлению.

Конструкция под конфирматы и шканты

Мебельный кондуктор для сверления отверстий под шкант и конфирмат — очень необходимое приспособление для мебельщиков. Особенно если используется ДСП материал.

Для этих целей используют два вида кондуктора:

• Кондуктор для шкантов со струбцинным креплением с множеством функций. Основой такой конструкции является уголок из толстого алюминия. Так как приспособление довольно длинное, посередине есть дополнительное крепление. При поворачивании уголка на девяносто градусов хорошо помогает увеличенная толщина приспособления. Втулки на конструкции располагаются на расстоянии наиболее часто использованному для конфирматов и шкантов при производстве мебели.
• Двухползунковый кондуктор, который применяется для проделки отверстия в двух скреплённых между собой деталях. Конструкция состоит из двух планок, которые соединяются крепежом. Имеет несколько отверстий, благодаря чему можно устанавливать приспособления на различной ширине.

Сфера использования

Мебельные кондукторы — это приспособления, без которых не обойдётся ни один мебельщик в процессе работы. Такие устройства позволяют избежать основной проблемы при производстве мебели, а именно вхождения сверла не под тем углом. Если сделать подобную ошибку, то её впоследствии очень сложно исправить или вовсе невозможно. Такое приспособление не только даёт возможность правильно направить сверло при работе, но и позволяет инструменту постоянно держать нужную траекторию (ровную, перпендикулярную или под углом).

Подобные приспособления используются как при проектировании и производстве мебели, так и при сборке, когда есть необходимость проделки отверстий для крепления элементов между собой. Зачастую для таких действий используются кондуктора под комфирматы или шканты, без которых ровные отверстия выполнить невозможно. Также без этого устройства не обойтись при необходимости проделки отверстий под углом или в торце тонкой плиты (особенно важно использовать устройство при работе с ДСП плитами).

При сверлении отверстий при помощи такой конструкции сам процесс происходит быстро и просто. Крепёж позволяет делать работу на любом удалении от края плиты, а также независимо от её ширины.

В мебельной индустрии очень часто используются шканты в качестве крепежей. Но в то же время этот вариант уже существует давно, и их использование требует обязательного наличия при работе сверлильного кондуктора. Единственным условием и в то же время проблемой является тот фактор, что соединяемые детали между собой должны иметь прямой угол при работе. Поэтому подобные элементы должны располагаться точно перпендикулярно друг к другу. При изготовлении отверстий для шкантов и присадке деталей очень трудно будет обойтись без кондуктора.

Мебельное производство — не единственная сфера применения таких приспособлений. Зачастую они могут использоваться для проделки отверстий в трубах и других деталях округлой формы. Специальные устройства позволяют сделать качественные отверстия даже в самых маленьких трубках.

Принцип их работы и габариты могут быть разные. Некоторое узкопрофильные модели лучше купить, чем производить самостоятельно. Но, с другой стороны, цена подобных устройств не маленькая, поэтому это является недостатком, если сравнивать с самодельными моделями.

Как сделать своими руками

Самые простые конструкции стоят дешёво, и профессиональные мебельщики не озадачиваются самодельным изготовлением, а предпочитают покупать заводские модели. Но есть и такие мастера, которые хотят именно сделать такое устройство своими руками.

Для самостоятельного создания кондуктора необходимо воспользоваться чертежами, которых в интернете есть очень много. Своими руками можно сделать и простые конструкции для конфирматов и более сложные для шкантов.

Для производства требуется подготовить инструмент:

• дрель;
• классический набор инструментов для слесаря;
• сварка;
• болгарка.

Простейший кондуктор можно изготовить из подручных средств, которые в основном есть в любом хозяйстве, в мастерской на даче или гараже. Для его создания подойдут простейшие материалы, такие как арматура, металлические листы и деревянные бруски и т. п. Они позволяют существенно сэкономить средства при производстве подобного устройства.

Изготовление такого устройства следует проводить в несколько этапов:

• Из квадратной арматуры 10х10 миллиметров необходимо сделать несколько отрезков нужной длины.
• Отверстия, через которые будет проходить сверло, должно находиться на расстоянии 8 миллиметров от края арматуры.
• Согласно общепринятым нормам, расстояние между отверстиями должно быть 3.2 сантиметра, а диаметр отверстия при этом 5 миллиметров. Таким образом, создаётся петля из отверстий.
• Когда сделать ещё и дополнительные упоры, то пользоваться таким устройством будет значительно проще. Для его создания понадобится металлическая пластина толщиной в 1 миллиметр, а шириной 20 миллиметров. Пластину следует согнуть под углом 90 градусов, тогда крепить к общей конструкции. После закрепления всех элементов с помощи струбцины их необходимо надёжно соединить болтами.

Для того чтобы при работе было мало пыли, требуется вмонтировать половину пластиковой бутылки. В ней также будет собираться пыль.

Originally posted 2018-04-06 09:10:15.

Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Во всех радиотехнических и электронных устройствах кроме транзисторов и микросхем применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совсем без конденсаторов не бывает практически ни одной электронной схемы.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. Прежде всего, это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов. С помощью конденсаторов передается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы в выдержках времени и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

Свою родословную конденсаторы ведут от лейденской банки, которую в середине XVIII века в своих опытах использовал голландский ученый Питер ван Мушенбрук. Жил он в городе Лейдене, так что нетрудно догадаться, почему так называлась эта банка.

Собственно это и была обыкновенная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой – станиолем. Использовалась она в тех же целях, как и современная алюминиевая, но тогда алюминий открыт еще не был.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжали лейденскую банку. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрук разрядил свою банку через цепь из десяти гвардейцев взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным. До этого не дошло, ведь емкость лейденской банки была незначительной, импульс получился очень кратковременным, поэтому мощность разряда была невелика.

Как устроен конденсатор

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две обкладки, разделенные диэлектриком. Именно так на современных электрических схемах изображаются конденсаторы. На рисунке 1 показано схематичное устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь S – площадь пластин в квадратных метрах, d – расстояние между пластинами в метрах, C – емкость в фарадах, ε – диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, от которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой геометрией формула может быть иной, например, для емкости одиночного проводника или электрического кабеля. Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними та же, что и у плоского конденсатора: чем больше площадь и чем меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делаются плоскими. У многих конденсаторов, например металлобумажных, обкладки представляют собой алюминиевую фольгу свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, по форме металлического корпуса.

Для увеличения электрической прочности тонкая конденсаторная бумага пропитывается изолирующими составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет делать конденсаторы с емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит никаких ограничений на площадь пластин S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть небольшая, все равно останется. Подобное рассуждение говорит о том, что даже просто два проводника, расположенные по соседству, обладают электрической емкостью.

Этим обстоятельством широко пользуются в высокочастотной технике: в некоторых случаях конденсаторы делаются просто в виде дорожек печатного монтажа, а то и просто двух скрученных вместе проводков в полиэтиленовой изоляции. Обычный провод–лапша или кабель также обладают емкостью, причем с увеличением длины она увеличивается.

Кроме емкости C, любой кабель обладает еще и сопротивлением R. Оба этих физических свойства распределены по длине кабеля, и при передаче импульсных сигналов работают как интегрирующая RC – цепочка, показанная на рисунке 2.

На рисунке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а вот он же на выходе. Импульс искажается до неузнаваемости, но это сделано специально, для чего и собрана схема. Пока же речь идет о влиянии емкости кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса на другом конце кабеля появится вот такой «колокол», а если импульс короткий, то он может и вовсе не дойти до другого конца кабеля, вовсе пропасть.

Исторический факт

Здесь вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель. Первая попытка в 1857 году потерпела неудачу: телеграфные точки – тире (прямоугольные импульсы) искажались так, что на другом конце линии длиной 4000 км разобрать ничего не удалось.

Вторая попытка была предпринята в 1865 году. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию передачи данных по длинным линиям. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы принять удалось.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловала ученого рыцарством и титулом лорда Кельвина. Именно так назывался небольшой город на побережье Ирландии, где начиналась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно, к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немножко о диэлектриках

Эта ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, ее увеличение повлечет за собой возрастание емкости. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт эта константа практически такая же, как у вакуума. Но вместе с тем существует много веществ, диэлектрическая проницаемость которых намного выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость возрастет раз в 15…20.

Но подобные вещества обладают кроме высокой ε еще и достаточно высокой проводимостью, поэтому такой конденсатор заряд держать будет плохо, он быстро разрядится сам через себя. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, которые позволяют при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечивать приемлемые токи утечки. Именно этим и объясняется такое разнообразие видов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Электролитический конденсатор

Наибольшей удельной емкостью (соотношение емкость / объем) обладают электролитические конденсаторы. Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы работают хорошо только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включаются с соблюдением полярности.

Электродами в таких конденсаторах является тонкая пленка из оксида металлов, поэтому часто эти конденсаторы называют оксидными. Тонкий слой воздуха между такими электродами не очень надежный изолятор, поэтому между оксидными обкладками вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рисунке 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Чтобы оценить размеры конденсатора рядом с ним сфотографировался простой спичечный коробок. Кроме достаточно большой емкости на рисунке можно разглядеть еще и допуск в процентах: ни много ни мало 70% от номинальной.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались ЭВМ, такие конденсаторы стояли в дисководах (по-современному HDD). Информационная емкость таких накопителей теперь может вызвать лишь улыбку: на двух дисках диаметром 350 мм хранилось 5 мегабайт информации, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением показанных на рисунке суперконденсаторов был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электроэнергии. Такие конденсаторы могли хранить заряд несколько лет, что было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено проделать несколько простых опытов, чтобы понять, что может делать конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, вот только достать их почему-то очень непросто. Чтобы как-то эту проблему обойти, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если полярный электролитический конденсатор включить в цепь переменного тока, то сначала он будет греться, а потом раздастся взрыв. Отечественные старые конденсаторы разлетались во все стороны, импортные же имеют специальное приспособление, позволяющее избежать громких выстрелов. Это, как правило, либо крестовая насечка на донышке конденсатора, либо отверстие с резиновой пробкой, расположенное там же.

Очень не любят электролитические конденсаторы повышенного напряжения, даже если полярность соблюдена. Поэтому никогда не надо ставить «электролиты» в цепь, где предвидится напряжение близкое к максимальному для данного конденсатора.

Иногда в некоторых, даже солидных форумах, начинающие задают вопрос: «На схеме означен конденсатор 470µF * 16V, а у меня есть 470µF * 50V, можно ли его поставить?». Да, конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор C достаточно большой емкости, чтобы процессы заряда – разряда протекали медленно, и даже очень наглядно. Это дает возможность наблюдать работу схемы визуально с помощью обычной лампочки от карманного фонаря. Фонари эти давно уступили место современным светодиодным, но лампочки для них продаются до сих пор. Поэтому, собрать схему и провести простые опыты очень даже просто.

Может быть, кто-то скажет: «А зачем? Ведь и так все очевидно, да если еще и описание почитать…». Возразить тут, вроде, нечего, но любая, даже самая простая вещь остается в голове надолго, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как она работает?

В положении переключателя SA, показанном на схеме, конденсатор C заряжается от источника питания GB через резистор R по цепи: +GB __ R __ SA __ C __ -GB. Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом iз. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс заряда конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе возрастает по кривой линии, в математике называемой экспонентой. Ток заряда прямо-таки зеркально отражает напряжение заряда. По мере того, как напряжение на конденсаторе растет, ток заряда становится все меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, показанной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор зарядится от 0В до напряжения источника питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как это время определить, сколько ждать, когда же конденсатор зарядится?

Постоянная времени «тау» τ = R*C

В этой формуле просто перемножаются сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадах, то результат получится в секундах. Именно это время необходимо для того, чтобы конденсатор зарядился до 36,8% напряжения источника питания. Соответственно для заряда практически до 100% потребуется время 5* τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, подставляют в формулу сопротивление в Омах, а емкость в микрофарадах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего придется микросекунды просто умножить на миллион, а проще говоря, переместить запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, показанной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкФ и сопротивлении резистора 500Ω постоянная времени получится τ = R*C = 500 * 2000 = 1000000 микросекунд или ровно одна секунда. Таким образом, придется подождать приблизительно 5 секунд, пока конденсатор зарядится полностью.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правое положение, то конденсатор C разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет. Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом iр. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разряда конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедиться в этом утверждении поможет еще более простая схема, показанная на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть переключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что свидетельствует о том, что конденсатор C зарядился через лампочку. Здесь же показан и график заряда: в момент замыкания переключателя ток максимальный, по мере заряда конденсатора уменьшается, а через некоторое время прекращается совсем.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряда) повторное замыкание выключателя к вспышке не приведет. Для получения еще одной вспышки конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в фильтрах питания

Конденсатор ставится, как правило, после выпрямителя. Чаще всего выпрямители делаются двухполупериодными. Наиболее распространенные схемы выпрямителей показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителей

Однополупериодные выпрямители также применяются достаточно часто, как правило, в тех случаях, когда мощность нагрузки незначительна. Самым ценным качеством таких выпрямителей является простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухполупериодного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

C = 1000000 * Po / 2*U*f*dU, где C емкость конденсатора мкФ, Po мощность нагрузки Вт, U напряжение на выходе выпрямителя В, f частота переменного напряжения Гц, dU амплитуда пульсаций В.

Большое число в числителе 1000000 переводит емкость конденсатора из системных Фарад в микрофарады. Двойка в знаменателе представляет собой число полупериодов выпрямителя: для однополупериодного на ее месте появится единица

C = 1000000 * Po / U*f*dU,

а для трехфазного выпрямителя формула примет вид C = 1000000 * Po / 3*U*f*dU.

Суперконденсатор – ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, так называемый ионистор. По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с несколькими ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит в течение короткого времени, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать в качестве резервного источника питания. По сути ионистор прибор неполярный, единственное, чем определяется его полярность это зарядкой на заводе – изготовителе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать она указывается знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов. При температуре 70˚C при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если же прибор будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не превысит 40 градусов, то исправная работа возможна в течение 40 000 часов и более.

Наиболее распространенное применение ионистора это источники резервного питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. В этом случае основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Достаточно перспективным является использование ионисторов совместно с солнечными батареями. Здесь также сказывается некритичность к условию заряда и практически неограниченное число циклов заряд-разряд. Еще одно ценное свойство в том, что ионистор не нуждается в обслуживании.

Пока получилось рассказать, как и где работают электролитические конденсаторы, причем, в основном в цепях постоянного тока. О работе конденсаторов в цепях переменного тока будет рассказано в другой статье – Конденсаторы для электроустановок переменного тока.

§52. Конденсаторы, их назначение и устройство

Заряд и разряд конденсатора.

Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока (рис. 181, а).

Рис. 181. Заряд и разряд конденсатора

При заряде конденсатора свободные электроны, имеющиеся на одном из его электродов, устремляются к положительному полюсу источника, вследствие чего этот электрод становится положительно заряженным. Электроны с отрицательного полюса источника устремляются ко второму электроду и создают на нем избыток электронов, поэтому он становится отрицательно заряженным.

В результате протекания зарядного тока i3 на обоих электродах конденсатора образуются равные, но противоположные по знаку заряды и между ними возникает электрическое поле, создающее между электродами конденсатора определенную разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов станет равной напряжению источника тока, движение электронов в цепи конденсатора, т. е. прохождение по ней тока i3 прекращается. Этот момент соответствует окончанию процесса заряда конденсатора.

При отключении от источника (рис. 181,б) конденсатор способен длительное время сохранять накопленные электрические заряды. Заряженный конденсатор является источником электрической энергии, имеющим некоторую э. д. с. ес. Если соединить электроды заряженного конденсатора каким-либо проводником (рис. 181, в), то конденсатор начнет разряжаться.

При этом по цепи пойдет ток iр разряда конденсатора. Начнет уменьшаться и разность потенциалов между электродами, т. е. конденсатор будет отдавать накопленную электрическую энергию во внешнюю цепь.

В тот момент, когда количество свободных электронов на каждом электроде конденсатора станет одинаковым, электрическое поле между электродами исчезнет и ток станет равным нулю. Это означает, что произошел полный разряд конденсатора, т. е. он отдал накопленную им электрическую энергию.

Емкость конденсатора.

Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд, так же как с увеличением вместимости сосуда или газового баллона увеличивается объем жидкости или газа в нем.

Емкость С конденсатора определяется как отношение заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его электродами (приложенному напряжению)U:

C = q / U (69)

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в 1 Ф обладает конденсатор, у которого при сообщении заряда в 1 Кл разность потенциалов возрастает на 1 В. В практике преимущественно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой (1 мкФ=10 -6 Ф), пикофарадой (1 пФ = 10 -12 мкФ).

Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его электродов, их взаимного расположения и свойств диэлектрика, разделяющего электроды. Различают плоские конденсаторы, электродами которых служат плоские параллельные пластины (рис. 182, а), и цилиндрические (рис. 182,б).

Рис. 182. Плоский (а) и цилиндрический (б) конденсаторы

Свойствами конденсатора обладают не только специально изготовленные на заводе устройства, но и любые два проводника, разделенные диэлектриком. Емкость их оказывает существенное влияние на работу электротехнических установок при переменном токе.

Например, конденсаторами с определенной емкостью являются два электрических провода, провод и земля (рис. 183, а), жилы электрического кабеля, жилы и металлическая оболочка кабеля (рис. 183,6).

Рис. 183. Емкости, образованные проводами воздушной линии (а) и жилами кабеля (б)

Устройство конденсаторов и их применение в технике.

В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными (рис. 184).

Рис. 184. Общие виды применяемых конденсаторов: 1 — слюдяные; 2 — бумажные; 3 — электролитический; 4 — керамический

Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным.

В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями.

Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций.

Рис. 185. Устройство бумажного (а) и электролитического (б) конденсаторов

Всякий конденсатор характеризуется не только значением емкости, но и значением напряжения, которое выдерживает его диэлектрик. При слишком больших напряжениях электроны диэлектрика отрываются от атомов, диэлектрик начинает проводить ток и металлические электроды конденсатора замыкаются накоротко (конденсатор пробивается).

Напряжение, при котором это происходит, называют пробивным. Напряжение, при котором конденсатор может надежно работать неограниченно долгое время, называют рабочим. Оно в несколько раз меньше пробивного.

Конденсаторы широко применяют в системах энергоснабжения промышленных предприятий и электрифицированных железных дорог для улучшения использования электрической энергии при переменном токе.

На э. п. с. и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для создания симметричного трехфазного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин.

В радиотехнике конденсаторы служат для создания высокочастотных электромагнитных колебаний, разделения электрических цепей постоянного и переменного тока и др.

В цепях постоянного тока часто устанавливают электролитические конденсаторы. Их изготовляют из двух скатанных в рулон тонких алюминиевых лент 3 и 5 (рис. 185,б), между которыми проложена бумага 4, пропитанная специальным электролитом (раствор борной кислоты с аммиаком в глицерине).

Алюминиевую ленту 3 покрывают тонкой пленкой окиси алюминия; эта пленка образует диэлектрик, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью. Электродами конденсатора служат лента 3, покрытая окисной пленкой, и электролит; вторая лента 5 предназначена лишь для создания электрического контакта с электролитом. Конденсатор помещают в цилиндрический алюминиевый корпус.

При включении электролитического конденсатора в цепь постоянного тока необходимо строго соблюдать полярность его полюсов; электрод, покрытый окисной пленкой, должен быть соединен с положительным полюсом источника тока. При неправильном включении диэлектрик пробивается.

По этой причине электролитические конденсаторы нельзя включать в цепи переменного тока. Их нельзя также использовать в устройствах, работающих при высоких напряжениях, так как окисная пленка имеет сравнительно небольшую электрическую прочность.

В радиотехнических устройствах применяют также конденсаторы переменной емкости (рис. 186).

Рис. 186. Устройство конденсатора переменной емкости

Такой конденсатор состоит из двух групп пластин: неподвижных 2 и подвижных 3, разделенных воздушными промежутками. Подвижные пластины могут перемещаться относительно неподвижных; при повороте оси 1 конденсатора изменяется площадь взаимного перекрытия пластин, а следовательно, и емкость конденсатора.

Способы соединения конденсаторов.

Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении нескольких (например, трех), конденсаторов (рис. 187, а) эквивалентная емкость

эквивалентное емкостное сопротивление

результирующее емкостное сопротивление

При параллельном соединении конденсаторов (рис. 187,б) их результирующая емкость

Рис. 187. Последовательное (а) и параллельное (б) соединения конденсаторов

Включение и отключение цепей постоянного тока с конденсатором.

При подключении цепи R-C к источнику постоянного тока и при разряде конденсатора на резистор также возникает переходный процесс с апериодическим изменением тока i и напряжения u_c.

При подключении к источнику постоянного тока цепи R-C выключателем В1 (рис. 188,а) происходит заряд конденсатора. В начальный момент зарядный ток I_нач=U /R. Но по мере накопления зарядов на электродах конденсатора напряжение его и с будет возрастать, а ток уменьшаться (рис. 188,б).

Рис. 188. Схема подключения цепи R-C к источнику постоянного тока (а) и кпивые тока и напряжения при переходном процессе (б) кривые

Если сопротивление R мало, то в начальный момент подключения конденсатора возникает большой екачок тока, значительно превышающий номинальный ток данной цепи. При разряде конденсатора на резистор R (размыкается выключатель В1 на рис. 189, а) напряжение на конденсаторе u_с и ток i постепенно уменьшаются до нуля (рис. 189,б).

Рис. 189. Схема разряда емкости С на резистор R (а) и кривые тока и напряжения при переходном процессе (б)

Скорость изменения тока i и напряжения ис при переходном процессе отделяется постоянной времени

T = RC

Чем больше R и С, тем медленнее происходит заряд конденсатора.

Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С помощью их получают периодаческие несинусоидальные колебания, называемые релаксационными, и, в частности, пилообразное напряжение, необходимое для работы систем управления тиристорами, осциллографов и других устройств.

Для получения пилообразного напряжения (рис. 190) периодически подключают конденсатор к источнику питания, а затем к разрядному резистору.

Рис. 190. Кривая пилообразного напряжения

Периоды Т₁ и T₂, соответствующие заряду и разряду конденсатора, определяются постоянными времени цепей заряда Т₃ и разряда Т_р, т. е. сопротивлениями резисторов, включенных в эти цепи.

Что такое конденсатор и для чего он нужен в схемах

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Чем больше емкость — тем больше может накопиться зарядов на обкладках конденсатора, т.е. электрического тока.

Основное свойство конденсатора — это емкость. Она зависит от площади пластин, расстояния между ними и материала диэлектрика, которым заполняют пространство между обкладками.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратится. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. Но если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.

Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения.

По мере зарядки, лампочка начинает тусклее светиться.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный. Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Назначение и функции конденсаторов

Конденсатор играет огромную роль как в аналоговой, так и цифровой технике. Они бывают электролитическими и керамическими, и отличаются своими свойствами, но не общей концепцией. Примеры использования:

• Фильтрует высокочастотные помехи;
• Уменьшает и сглаживает пульсации;
• Разделяет сигнал на постоянные и переменные составляющие;
• Накапливает энергию;
• Может использоваться как источник опорного напряжения;
• Создает резонанс с катушкой индуктивности для усиления сигнала.

Примеры использования

В усилителях обычно используются для защиты сабвуферов, фильтрации питания, термостабилизации и разделение постоянной составляющей от переменной. А электролитические в автономных схемах с микроконтроллерами могут долго обеспечивать питание за счет большой емкости.

В данной схеме транзистор VT1 постоянно открыт, чтобы усиливать звук без искажений. Но если вход замнется или на него поступи постоянный ток, то транзистор откроется, перейдет в насыщение и перегреется. Чтобы этого не допустить, нужен конденсатор. С1 позволяет отделить постоянную оставляющую от переменной. Переменный сигнал легко проходит на базу транзистора, а постоянный сигнал не проходит.

С2 совместно с резистором R3 выполняет функцию термостабилизации. Когда усилитель работает, транзистор нагревается. Это может внести искажения в сигнал. Поэтому, резистор R3 помогает удержать рабочую точку при нагреве. Но когда транзистор холодный и стабилизации не требуется резистор может уменьшить мощность усилителя. Поэтому, в дело вступает С2. Он проводит через себя усиленный сигнал шунтируя резистор, тем самым, не снижая номинальную мощность схемы. Если его емкость будет ниже расчетной, он начнет вносить фазовые искажения в выходной сигнал.

Чтобы схема качественно работала, обязательно хорошее питание. Когда схема в пиковые значения потребляет больше тока, то это всегда сильная нагрузка на источник питания. С3 фильтрует помехи по питанию и помогает снизить нагрузку. Чем больше емкость — тем лучше звук, но до определенных значений, все зависит от схемы.

А в блоках питания используется тот же принцип, как и в предыдущей схеме по питанию, но здесь емкость нужна гораздо больше. На этой схеме емкость элеткролита может быть как 1000 мкФ, так и 10 000 мкФ.

Еще на диодный мост можно параллельно включить керамические конденсаторы, которые будут шунтировать схему от высокочастотных наводок и шума сети 220 В.

Фазовые искажения

Конденсатор может искажать переменный сигнал по фазе. Это происходит из-за неверного расчета емкости, общего сопротивления и взаимодействия с другими радиодеталями. Не стоит забывать и о том, что любая радиодеталь имеет как реактивное, так и активное сопротивление.