Plaster i kondingar och kablar

[paa]

Vilken materialegenskap är det som gör att vissa plaster inte är lämpliga som högkvalitetskondensatorer i delningsfilter?
Det talas om plasters "minne" och fördröjning av laddningar mm.
Spelar dessa egenskaper i praktiken någon roll för kablar?
PVC är ju ett populärt material i kablar men inte i kondensatorer, vad kommer det sig?

[Keba]

I kondingar vill man använda isoleringsmaterial med hög dielektricitetskonstant för att de inte ska bli så stora. I kablar däremot vill man oftast ha låg kapacitans. Jag tror det kan vara en orsak. En annan är säkert tillverkningsmässiga val, vissa plaster är kanske lättare att göra folie av än andra.

[paa]

Viss ligger det säkert en poäng i att kablarna inte behöver konstrueras för hög kapacitans, men i Supra Sword har man PE (polyethylen) som isolering, liksom i RG62, samt vissa bättre audiokondensatorer.
En del kablar har väl funnits med polypropylenisolering, också ett bra kondensatorisolationsmaterial?

Dielektricitetskonstanten är säkert inte egenskapen som jag söker, utan någon sorts olinjär egenskap hos vissa plaster som suger i sig elektrisk laddning och ger sedan ifrån sig den igen fast långsamt, ungefär som en laddbar ackumulator. Vad kan den egenskapen heta, och hur är den för PVC?

[Morello]

Dielektrisk absorption är det fråga om, men det är ingalunda en olinjär egenskap, utan en linjär dito som kan modelleras medelst RC-länkar.

[paa]

Dielektrisk absorption är det fråga om, men det är ingalunda en olinjär egenskap, utan en linjär dito som kan modelleras medelst RC-länkar.

O.k. tack för svaret, vet du om PVC har stor dielektrisk absorbtion jämfört med PE, PTFE och PP? Och hur ser det ut för den emalj eller lack som man kan finna på koppartråd?

[IngOehman]

I kondingar vill man använda isoleringsmaterial med hög dielektricitetskonstant för att de inte ska bli så stora. I kablar däremot vill man oftast ha låg kapacitans. Jag tror det kan vara en orsak. En annan är säkert tillverkningsmässiga val, vissa plaster är kanske lättare att göra folie av än andra.

Nåja...

Skall man vara noga använder typiskt de kondensatorer som klassas som högklassiga isolermaterial med exceptionellt LÅG dielektricitetskonstant.

I övrigt har Morello helt rätt - det handlar om dielektrisk absorption, och det är inte en olinjär egenskap, utan en linjär!

I vissa applikationer är det till och med så att en kondensator med större förluster man vara den bättre! För vem säger att en "matematiskt ren kondensator = en ren kapacitans" skulle vara bättre än en som är lite mindre kapacitiv?

I sammanhang där man vill åstadkomma matematiska filter (RIAA-steg exempelvis) är det av stor vilka att de använda kondensatorerna uppvisar en ren kapacitans, för annars kan man inte åstadkomma tillräcklig noggrannhet på tonkurvan. I de fallen är kondensatorer med polypropylen, paraffin, styrol, styroflex, m.m, popuära.

Allihopa isolatorer med utpräglat låg dielektricitetskonstant. I kondensatorer i nätdelar handlar det dock oftast om att lagra stor elektrisk energi i liten volym. Då är elektrolyt kondensatorer vanligast, och de har en eletricitetskonstant som är MYCKET hög.

I kondensatorer har dock även dieletrikats mekaniska egenskaper stor betydelse, och ett material som Polypropylen kan vara svårt att få att fungera tillfyllest i kondensatorer. Inte sällan är resonanser fullt märkbara (hörbara!) genom att lyssna på kondensatorn akustiskt! Vissa tillverkare lyckas dock bättre än andra, och att de bästa polypropylenkondensatorerna duger för bruk i högtalarfilter vill jag påstå. De flesta duger dock inte. Däremot är det ofta en bra idé att använda polyesterkondensatorer, men det finns det många som inte håller med mig om alls...


I kablar används ofta PVC i höljet, vilket beror på att det är en plast som är lätt att göra mjuk (naturligt är det dock en ganska hård plast), den är hyggligt billig och den är användbart seg - tål en del påfrestningar utan att gå sönder. Plasten man hittar närmast ledarna (och mellan dem) är dock ofta annan plast än PVC.

En högtalarkabel är typiskt mycket mindre känslig för kapacitansen än en interconnectkabel, eftersom den senare typiskt matas med en väldigt mycket högre impedans. Därför är man ofta noggrannare med att använda dielektrika med låg dielektricitetskonstant i interconnectkablar. Luft är ett av de bättre valen (ungefär halva dielektricitetskonstanten mot de bästa fasta ämnena) - förutsatt att man kan lösa det utan att skaffa sig nya problem i den mekaniska domänen.


Vh, iö

[paa]

Plasten man hittar närmast ledarna (och mellan dem) är dock ofta annan plast än PVC.
Vh, iö

Nja, det är PVC närmast ledarna på det mesta när det gäller högtalarkablar, från EKK till Supras alla varianter förutom just Sword!
Ingen som har jämförande värden för PVC?

[Naqref]

PVC har en bra egenskap till som gör att det är extra lämplig i kablar med lite högre spänningar - det tål högre fältstyrkor innan det blir överslag.

[Olmo]

Allihopa isolatorer med utpräglat låg dielektricitetskonstant. I kondensatorer i nätdelar handlar det dock oftast om att lagra stor elektrisk energi i liten volym. Då är elektrolyt kondensatorer vanligast, och de har en eletricitetskonstant som är MYCKET hög.

Nej, det isolerande skiktet i en elektrolytkondensator har inte en speciellt hög dielektricitetskonstant, däremot kan det göras mycket tunt, vilket är vad som ger den stora kapacitansen.

[IngOehman]

Dielektricitetskonstanten hos Polypropylen ligger på ungefär 2,2. Lägst av allt har vacuum, som ligger på 1,0, men luft bidrar inte signifikant till någon försämring, så man brukar säga att det ligger på 1,0 det också. De billigare plastfoliematerialen med högre dielektrisk absorption ligger lite högre ytterligare, mellan 2,8 och 3,5 närmare bestämt.

I en elektrolytkondensator används som dielektrika antingen aluminiumoxid eller också tantaloxid. Den förstnämnda ligger på 7 och den senare på 11.

Inte speciellt högt?

Tja, det beror förstås på vad man jämför med det!

Att skikten är mycket tunna och att detta bidrar till energilagringsförmågan är helt korrekt, men frågan är hur mycket med bidrar egentligen?

Låt oss titta på en ordinär elektrolytkondensators storlek och jämföra den med en polypropylenkondensator!

Tar man hänsyn till kapacitans och spänningstålighet (Storleken är proportionell mot k * C * U^2 i en teoretiskt ideal kondensator¤, där k är omvänt poportionell mot dielektricitetskonstanten), skiljer sig inte sällan storlekarna ungefär 3-4 ggr. Alltså precis det som kan förklaras med skillnaden i dielektrcitetskonstanten!


Sen finns det ju andra material också...
Vill man nå riktigt extremhöga dielektricitetskonstanter kan man roa sig med att titta på de keramiska materialen. De som ligger lägst är i samma storleksorning som papper i olja (runt 5), men de med högst dielektricitetskonstans som fortfarande brukar betraktas som högkvalitativa (låg temperaturglidning och måttligt spänningsberoende*) ligger på runt 60, men skräpmaterialen (ger kondensatorer med påtaglig distorsion, men höga värden per volym) ligger ofta på en bra bit över 1000#, och de allra extremaste keramiska materialen som används som dielektrika ligger uppåt 50 000!


Vh, iö

- - - - -

¤En där de volymer som upptas av metallfolieskikt och hölje är försumbart.

*NP0

#X7R, Z5U...

[soundbrigade]

PVC är ju ett populärt material i kablar men inte i kondensatorer, vad kommer det sig?

Spänningstålighet. Självläkningsegenskaper. Dielektricitetskoefficienter. Skumma effekter liknande piezoelektrisk effekt - kondensatorn svänger med.
Räkna inte med att kondensatortillverkare tillverkar kondingar med oss ljudfolk som primär målgrupp. Vi får upptäcka vilka kondingar av de som tillverkas som passar bäst till våra applikationer helt enkelt.

[soundbrigade]

Nej, det isolerande skiktet i en elektrolytkondensator har inte en speciellt hög dielektricitetskonstant, däremot kan det göras mycket tunt, vilket är vad som ger den stora kapacitansen.

;Man etsar alu-skiktet så man får en mycket ojämn yta och därmed ett mycket större area = högre C.

[Olmo]

Inte speciellt högt?

Tja, det beror förstås på vad man jämför med det!

Tja, att säga att 7 är "MYCKET högt" jämfört 2.5 köper jag inte, särskilt inte då det finns andra ämnen som ligger långt över 1000. Poängen är hur som helst att det inte är där den huvudsakliga förklaringen ligger till elektrolytkondensatorernas stora kapacitans.

Att skikten är mycket tunna och att detta bidrar till energilagringsförmågan är helt korrekt, men frågan är hur mycket med bidrar egentligen?

Låt oss titta på en ordinär elektrolytkondensators storlek och jämföra den med en polypropylenkondensator!

Tar man hänsyn till kapacitans och spänningstålighet (Storleken är proportionell mot k * C * U^2 i en teoretiskt ideal kondensator¤, där k är omvänt poportionell mot dielektricitetskonstanten), skiljer sig inte sällan storlekarna ungefär 3-4 ggr. Alltså precis det som kan förklaras med skillnaden i dielektrcitetskonstanten!

Men nu talade vi väl inte om teoretiskt ideala kondensatorer, utan om verkliga? Jag tror att jag förstår ungefär hur du har tänkt, men jag ser inte någon större relevans med din beräkning. (I verkligheten är storleken på en elektrolytkondensator snarare linjärt proportionell mot spänningen. Du kan ju fundera en stund på vad det beror på.)

[Olmo]

;Man etsar alu-skiktet så man får en mycket ojämn yta och därmed ett mycket större area = högre C.

Ja, ytförstorande tekniker kan förstås ytterligare öka kapacitansen.

[paa]

Men, vilken dielektrisk absorption har dom olika plasterna (PVC, PE, PP, PTFE) jämfört med luft?

[Naqref]

Men, vilken dielektrisk absorption har dom olika plasterna (PVC, PE, PP, PTFE) jämfört med luft?

Högre.

[IngOehman]

Inte speciellt högt?

Tja, det beror förstås på vad man jämför med det!

Tja, att säga att 7 är "MYCKET högt" jämfört 2.5 köper jag inte, särskilt inte då det finns andra ämnen som ligger långt över 1000. Poängen är hur som helst att det inte är där den huvudsakliga förklaringen ligger till elektrolytkondensatorernas stora kapacitans.

Tvärtom!

Det är det som är orsaken till att elektrolyterna har högre kapacitans. (se tidigare redogörelse)

Att andra ämnen har högre dielektricitetskonstant skrev jag ju nyss.


Vad som är "mycket" och "lite" beror ju på resonemanget. Du skulle säkert inte köpa att någon kallade NP0-materialets dielektricitetskonstant (cirka 60) för "mycket lågt" heller, men det skulle jag om jag visste att jämförelseobjektet var andra keramiska material som ligger >200. I detta fallet var jämförelseobjektet diverse plastmaterial, och dessa ligger <3,3. Då tycker jag det kan finnas fog att kalla 7-11 för mycket högt.

Skulle du vilja säga att bly är en mycket tung substans? Det finns sådant som per volym väger mer. 10 gånger mer faktiskt, ja 10 000 gånger mer till och med. I själva verket finns det substanser som väger 10 000 000 gånger mer, och faktiskt väsentligt mer än 10 000 000 000 (tio miljarder) gånger mer till och med. Är då inte bly en mycket tung substans plötsligt?


Vad du menar med att du inte "köper det", vet jag inte. Men du behöver inte berätta om det. Hoppas det inte var ovänligt menat i varje fall.

Att skikten är mycket tunna och att detta bidrar till energilagringsförmågan är helt korrekt, men frågan är hur mycket med bidrar egentligen?

Låt oss titta på en ordinär elektrolytkondensators storlek och jämföra den med en polypropylenkondensator!

Tar man hänsyn till kapacitans och spänningstålighet (Storleken är proportionell mot k * C * U^2 i en teoretiskt ideal kondensator¤, där k är omvänt poportionell mot dielektricitetskonstanten), skiljer sig inte sällan storlekarna ungefär 3-4 ggr. Alltså precis det som kan förklaras med skillnaden i dielektrcitetskonstanten!

Men nu talade vi väl inte om teoretiskt ideala kondensatorer, utan om verkliga?

Javisst, jag talar om verkliga kondensatorer!

Jag öppnar slumpmässigt ELFA-katalogen på sid 816 (jag siktar på kondensatorerna, ju) och där plockar jag ut en SCR på 250 V och 47 uF. Den har volymen: 1,81^2*pi*5,3 = 54,5485 cm^2 (milliliter).

En elektrolyt med samma värde och spänningsmärkning hittar jag på idan 848, och den har volymen: 0,9^2*pi*3,7 = = 9,41535... dm^2.

Delar men dem med varandra finner man att skillnaden är 5,79 gånger. Lite mera än 3-4 gånger, men vad jag ville visa var bara att en elektrolyt blir inte så himla mycket mindre än en polypropylenkondensator på grund av att dess oxidskikt är så tunt. Den dominerande egenskapern som avgör respektive komponents storlek är - faktiskt - dielektrikat!

Jag tror att jag förstår ungefär hur du har tänkt, men jag ser inte någon större relevans med din beräkning.

Jasså du grabben, du säger det...

(I verkligheten är storleken på en elektrolytkondensator snarare linjärt proportionell mot spänningen. Du kan ju fundera en stund på vad det beror på.)

Är du på allvar? Skall jag fundera på det?

Storleken (volymen) på elektrolytkondensatorer är ungefärligen proportionell mot spänningens kvadrat. En 100V/1000 uF kondensator har typiskt fyra gånger större volym än en 50V/1000 uF kondensator, med metallfolie och hölje borträknat (vilket jag redan nämnt är förutsättningen för ekvantionen i tidigare inlägg).


Jag tar ett nytt exempel från ELFA-katalogen, nu när den ligger här:

47u/100V: 0,5^2*pi*2,1 = 1,65

47u/250V: 0,8^2*pi*3,3 = 6,635

Om proportionaliteten varit linjär skulle det blivit 1,65*2,5 = 4,125

Att det inte blir ett alldeles kvadratiskt förhållande är självklart eftersom hölje och aluminium också tar plats. Det strider inte mot vad jag skrivit, tvärtom var jag noga med att påpeka det. Förvisso finns det gott om fall där storleken växer saktare, till och med saktare än linjärt med spänningen, men som sagt: Jag har redogjort för orsakerna till att det är så. Det får du nöja dig med, eller om du hellre vill kan du ju fundera en stund på vad det beror på...


Vh, iö

[paa]

Med en dåres envishet:
Var finns värden för dielektrisk absorption?

[paa]

Nu har jag äntligen hittat en mycket utförlig tabell med div värden för plast:

http://www.soldana.dk/dk/plast_skema.htm

Dielektrisk absorbtion ("dielektrisk tabsfaktor" på dansk) för:
Mjukgjord PVC: 400 - 600
PE ca 3-5
Polypropylen: 5
PTFE: 5

Det är ju ganska stor skillnad.
Det höga värdet för PVC, är det helt garanterat säkert att det inte innehåller några olinjäriteter, även fast definitionen för dielektrisk absorbtion inte hanterar det?

[IngOehman]

Själva värdet för den dielektriska absorptionen inrymmer per definition inga olinjäriteter, men det det betyder ju inte att kondensatorer beter sig linjärt. De kan självklart ha olinjäriteter. Det är olyckligt att blanda begreppen samman dock, för det är olika saker.

(En spole kan vara exceptionellt linjär, men den kan också vara olinjär, men det betyder inte att det finns skäl att förvänta sig att en stor spole skall vara olinjärare än en liten.)


Jag har redan i denna tråd nämnt de stora olijäriteter som vissa keramiska meterial uppvisar, liksom de olinjäriteter som uppstår på grund av mekaniska ofullkomligheter i vissa plastfolietyper.

Polypropylenkondensatorer uppvisar inte sällan så stora (och för det mesta olinjära) rörelser att man hör musiken spela klart och tydligt (men distorderat) från dem. Den låga dielektricitetskonstanten gör dock att den relativa pumpvolymen (för ett givet ljudtyck X meter från kondensatorn) blir relativt liten (givet kondensatorns stora volym) och därför blir modulationen av kondensatorns kapacitans inte så stor trots allt.


Vh, iö

[Olmo]

Jag öppnar slumpmässigt ELFA-katalogen på sid 816 (jag siktar på kondensatorerna, ju) och där plockar jag ut en SCR på 250 V och 47 uF. Den har volymen: 1,81^2*pi*5,3 = 54,5485 cm^2 (milliliter).

En elektrolyt med samma värde och spänningsmärkning hittar jag på idan 848, och den har volymen: 0,9^2*pi*3,7 = = 9,41535... dm^2.

Eller så kan vi ta elektrolytkondensatorn på sidan 836, med volymen 0.9^2 * pi * 4.2 = 10.6 cm^3 och kapacitansen 10000 μF, 16 V. Sedan kan du försöka hitta en plastfilmskondensator med samma volym och kapacitans... Lycka till!

Är du på allvar? Skall jag fundera på det?

Tja, om du inte kommer på svaret direkt så tycker jag att du kan göra det. Eller så kan du be mig förklara det för dig.

Jag tar ett nytt exempel från ELFA-katalogen, nu när den ligger här:

47u/100V: 0,5^2*pi*2,1 = 1,65

47u/250V: 0,8^2*pi*3,3 = 6,635

Om proportionaliteten varit linjär skulle det blivit 1,65*2,5 = 4,125

Låt oss titta lite noggrannare (samma sida som förut):

470μF/16V: 0.5^2 * pi * 1.3 = 1.02 (0.064)
470μF/25V: 0.5^2 * pi * 1.6 = 1.26 (0.050)
470μF/50V: 0.65^2 * pi * 2.1 = 2.79 (0.056)
470μF/100V: 0.8^2 * pi * 3.2 = 6.43 (0.064)
470μF/200V: 1.1^2 * pi * 4.5 = 17.1 (0.086)

(Inom parentes, volym/spänning.) Som synes ser det tämligen linjärt ut, åtminstone upp till 200 V (för högre spänningar tycks linjäriteten brytas). Hade sambandet varit kvadratiskt skulle vi vänta oss att 200-voltaren hade 150 ggr så stor volym som 16-voltaren! (Vill man undersöka detta noggrannare kan man förstås öppna kapseln och mäta storleken på innandömet istället, men det lär inte ge någon fundamentalt annorlunda slutsats.)

Det är helt enkelt så Ingvar, att isoleringsskiktet utgör en helt försumbar del av en elektrolytkondensators totala volym, och därför fungerar inte din formel (som ju bygger på att isoleringsskiktet upptar huvuddelen av volymen).