Изобретение относится к области электротехники, в частности к электротехнической базе, а в данном конкретном случае к полярным конденсаторам постоянной емкости.

Уровень техники

Известны полупроводниковые и электролитические конденсаторы, все они работают за счет эффекта поляризации, их основа две обкладки - электрода, между которыми находится поляризуемый диэлектрик, положительно заряжаемая обкладка - это анод, отрицательно заряжаемая обкладка - это катод, за счет поляризации диэлектрика достигается накопление электрического заряда - электрической энергии, это самые большие конденсаторы имеющие электроемкость в 2 фарады при рабочем напряжении до 16 вольт.

Недостатком является большие массогабаритные показатели и низкие рабочие напряжения.

Сущность полезной модели

Технический результат от использования изобретения заключается в возможности создания малогабаритных накопителей электроэнергии большой емкости и напряжений.

Указанный технический результат достигается за счет использования следующей совокупности существенных признаков:

Вакуумный конденсатор, содержащий анод, расположенный вне вакуумной камеры, в которой размещен катод и помещенный между ними диэлектрик. Указанный катод выполнен с возможностью нагревания посредством электроизолированного накала, помещенный в вакуумную камеру, которая выполнена в виде диэлектрического герметичного баллона, а указанный анод расположен на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона. Катод выполнен холодным с микропикообразной поверхностью, обеспечивающей отдачу свободных электронов с его поверхности без нагрева, а анод расположен на внешней поверхности диэлектрического баллона с глубоким вакуумом и размещенным в нем катодом.

Для подтверждения теоретических предположений о возможности создания вакуумного конденсатора и определения электроемкости вакуума был поставлен опыт, где в качестве ВК был использован электровакуумный диод типа 6Д6А с примерным внутренним объемом вакуума 2,3 см ³ . С этой целью диод 6Д6А для изоляции собственного анода был помещен в металлический стакан, заполненный трансформаторным маслом, сам стакан стал анодом ВК. Накал катода осуществлялся с помощью накального трансформатора с эффективным напряжением 6,3 В. Заряд осуществлялся выпрямленным сетевым напряжением (т.е. « 310 В), через токоограничивающий переменный резистор и амперметр, с помощью которых в течение 8 часов заряда поддерживался постоянный ток заряда 10 мА. За 8 часов заряда напряжение между металлическим стаканом (анодом) и катодом диода 6Д6А достигло величины 28 В.

Из полученных измерений был произведен расчет вакуумной емкости созданного ВК.

Известно, что q _BK =l3*t ₃ =C _BK xU _3i где l ₃ =0,01 A, t ₃ =8 час=28800 сек, U ₃ =28 В, отсюда q _BK =0, 01 x28800=288 кулона, а значит емкость равна q _BK 288

С _вк = — =10,2857 фарады, где Ι ₃ -τοκ заряда ВК, ^-время заряда t/g 2S

ВК, и ₃ -напряжение между анодом и катодом ВК полученное по окончании заряда, q _BK -3apflfl ВК после окончания его заряда, С _вк - рассчитанная емкость ВК.

Полученный результат показал большую емкость ВК и, как следствие, возможность и целесообразность его использования в энергонакопительных системах и других энергетических устройствах. Измеренная таким образом электроемкость одного кубического сантиметра вакуума более 5 фарад на кубический сантиметр, а рабочие напряжения десятки киловольт, известные конденсаторы решить подобную задачу не могут.

Заявляемый вакуумный конденсатор, содержит нагреваемый катод с электроизолированным накалом, помещенный в диэлектрический герметичный баллон с глубоким вакуумом, анод, расположенный на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона.

В вакуумном конденсаторе катод выполнен холодным с микропикообразной поверхностью, обеспечивающей отдачу свободных электронов с его поверхности без нагрева.

Заявляемый вакуумный конденсатор позволяет решить следующие технические задачи: накапливать большой электрический заряд при больших напряжениях, что соответствует большой энергии при собственных малых размерах, это позволяет использовать его в энергонакопителях различного назначения как аккумулятор электроэнергии, способный быстро зарядится электроэнергией, а потом отдавать ее в любом режиме.

Чертежи

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - показан общий вид в разрезе вакуумного конденсатора с нагреваемым катодом; на фиг. 2 - то же с холодным катодом.

На чертежах позициями обозначены: 1 - катод; 2 - диэлектрический герметичный баллон; 3 - глубокий вакуум; 4 - анод; 5 - электроизолированный накал катода.

Вариант осуществления изобретения

На фиг. 1 показан ВК содержащий нагреваемый катод 1 с электроизолированным накалом 5, помещенный в диэлектрический герметичный баллон 2 с глубоким вакуумом 3, анод 4, расположенный на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона 2.

На фиг. 2 показан ВК, содержащий холодный катод 1 с микропикообразной поверхностью, помещенный в диэлектрический герметичный баллон 2 с глубоким вакуумом 3, анод 4, расположенный на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона 2.

Особенность конструкции заявляемого вакуумного конденсатора (ВК) заключается в том, что ВК содержит нагреваемый катод с электроизолированным накалом или холодный катод с микропикообразной поверхностью отдающий электроны для накопления заряда - электроэнергии в вакууме в диэлектрическом герметичном баллоне, внутри которого расположен катод, отделенный созданным глубоким вакуумом от анода, расположенного на внешней поверхности диэлектрического герметичного баллона.

Особенность накопления электрической энергии заключается в том, что анод располагают вне вакуумной камеры с катодом и между ними помещают диэлектрик, а энергию аккумулируют путем накопления свободных электронов в глубоком вакууме вокруг катода.

Промышленная применимость

Зарядка ВК происходит следующим образом, на катод относительно анода с помощью специального зарядного устройства (типа умножителя напряжения электронно-лучевой трубки, на чертежах не показан), генерирующего свободные электроны, подается отрицательный потенциал, вызывающий эмиссию электронов с катода в вакуум, где они устремляются к аноду, но достигнуть его не могут из-за диэлектрика герметичного баллона и остаются в вакууме, куда продолжают поступать с катода новые свободные электроны, формирующие объемный заряд вокруг катода, и этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряженность поля объемного заряда не станет равной напряжению зарядного устройства. Зарядка ВК закончена. Изобретение обеспечивает достижение следующих технических результатов: позволяет создать малогабаритные накопители электроэнергии большой емкости и напряжений, стационарные и автономные, т.е. новый тип аккумуляторных источников питания, что значительно снизит массогабаритные показатели различной мобильной электронной аппаратуры, а также создать новую, например автономную электросварочную аппарату и т.п., и может быть использовано в электротехнике и радиотехнике.