kapacitet Vs Frekvens

[arsenix]

Foranlediget af en tidligere tråd har jeg idag haft mulighed for, mellem et par andre gøremål, at måle kapaciteten på nogle få kondensatorer

 

Der er ikke tale om fuldstændige målinger, det tillod tiden ikke, men alene kapaciteten ved nogle frekvenser op til egenresonansen og lige over. Formålet var at finde ud af i hvilket frekvensområde en given kondensator opfører sig som en kondensator og hvornår den begynder at opføre sig som en spole.

 

1) RIFA PEH200 nominelt 22.000uF 100VDC

 

100Hz 20.390uF, 1kHz 24.000uF, 2kHz 76.000uF og 2,5kHz induktiv

 

2) Wicon Type KBDI nominelt 47.000uF 63WVDC

 

100Hz 54.000uF, 1kHz 77.400uF og 1,5kHz induktiv

 

3) Wicon bipolar Type KCRI nominelt 500uF  50V (AC)

 

100Hz 519uF, 10kHz 586uF. kapaciteten er faldende ved 20kHz og kondensatoren er induktiv ved 25kHz.

 

Til sammenligning blev 2 foliekondensatorer, begge metaliseret målt ved 100Hz og op til grænsen hvor funktionen bliver induktiv.

 

4) Jensen MPA (metaliseret papir/impregneret) nominelt 20uF 125/250V AC/DC

100Hz 20,6uF. Kondensatoren er induktiv ved 120kHz.

 

5) Tysk MKT type (let ovaliseret) nominelt 33uF 250V.  100Hz 33uF. Induktiv ved 150kHz.

 

 

Alle frekvenser er indstillingsfrekvensen og de måste kapaciteter er afrundet. Samtlige 5 kondensatorer viser en stigende kapacitet til  før egenresonansen hvor kapaciteten er faldende mod egenresonansen. Over resonansfrekvensen opfører kondensatoren sig som en spole.

 

For de 2 ægte kondensatorer er stigningen indtil man nærmer sig resonansfrekvensen ganske beskeden (inden for kondensatorens tolerenceangivelse) indtil den falder mod resonansfrekvensen 

 

Målingerne harmonere fint med de målinger jeg foretog for små 10 år siden. Jo mindre kondensator jo større er det frekvensområde, overordnet set, hvor kondensatoren opfører sig som en kondesator, og omvendt.

[lydkaj]

Puha det godt nok være end jeg havde forestillet mig

[Modifix]

Tak for en kort men fint visende test af flere forskellige kondensatortypers egenskaber på dette specifikke område.

Der er tydelig forskel på størrelsen af viklerne iblandt elektrolytterne og dette afspejles også klart i måleresultaterne for induktion.

Jeg må indrømme at KCRI'en fra Wicon hele tiden har været en slags favorit hos mig. det flotte udseende og den mægtige fysiske størrelse for værdien, skyldes at kun anodefolien er ætset.

Små værdier i de ægte kondensatorer viser heldigvis også langt mindre værdier i ESL.

Ved Arsenix mon evt. hvornår/ved hvilken værdi måleudstyret detekterede induktion?

Mvh. Jens/Modifix

[Diamagnetic]

Tusind tak for målingerne det blev jeg MEGET klogere af. Havde ikke drømt om at det var SÅ slemt for de store kondensatorer. Det er måske forklaringen på at det ofte er hårdhed ved 2-3 khz. i effektforstærkere med store elektrolytter. Har ellers været tilbøjelig til at tro fejlen lå et andet sted og søgt at kompensere på forskellig vis.
  Fra nu af vil jeg ikke bruge større lytter end 4700 uf.
Kunne du muligvis måle på nogle 4 poler ?

[von Auspuff]

@Arsenix!

Fedt med målinger.
De viser, at elektrolytterne ikke kan aflades helt, ved stigende frekvens.
Det er et udslag af impedansen du beskriver.
Epcos beskriver deres beregning af brugbar kapacitet sådan her:
C(i Farad)= 1:2Pi*F*Z

Efter et afladningsforsøg ved en given frekvens, vil kondensatoren stadig indeholde energi, fordi den samlede kapacitet ikke er afhængig af frekvens.

Men i øvrigt tror jeg målingerne indikerer værdier der inkluderer måleopstillingen. Til gengæld tror jeg, at det ofte nok ikke ser ret meget bedre ud internt i en forstærker.

Hvis PSU har stigende impedans som funktion af frekvensen, så vil en klasse AB, B og muligvis en klasse D forstærker ikke kunne bringes til at  aflevere sin fulde effekt i ret høje frekvenser.

I øvrigt har jeg studeret den fysiske udformning af nogle forskellige elektrolyter inkl. RIFA PEH 169 105gr. siden sidst.

I den forbindelse kan jeg fortælle, at størrelsen af f.eks. PEH 169 skyldes muligheden for varmeafledning. Viklingen fylder ikke dåsen ud, kun i højden. Der er med andre ord sørget for varmeafledning via bolten til en køleplade. Derfor kan de holde til ekstreme IR.
Ud over det, så er viklingen forsynet med mange tapper mellem terminal og folie, for at mindske ESR og L.
Det samme gør de hos Epcos i Sikorel lytterne.
Levetiden af en elektrolyt er i høj grad afhængig af renheden af materialerne. Igen er Sikorel og RIFA usædvanlige.

Jeg vil dog lige tilføje, at jeg ikke tror, at man så bare skal skifte lytterne i en given forstærker ud med Sikorel eller RIFA, og så bare læne sig tilbage.
Så nemt tror jeg næppe det er.
De bedste elektrolytter har en meget lav ESR og en lav Z. Men hvis en forstærker fra udgangspunktet er konstrueret som en klasse AB, med almindelige elektrolytter i PSU, så tror jeg sagtens, at den kan køre bedst med det. Rigtig godt tror jeg så aldrig det bliver.

[lydkaj]

@von Auspuff
Den formel du har taget er den udledt af denne skole formel som har som betingelse at alt er ideelt xc=1/2*PI*F*C fordi så kan jeg anbefale at du tager formlen for C på følgende link indsætte det i din formel:
http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor lidt nede på siden ser du den generelle formel for beregning af kapacitet, tryk på Permittivity som er et "udtryk" for Dielectric constant , du se at denne værdi er frekvens afhængig og temp afhængig og skal skrives i en formel som en complex værdi, alle de store kondensator fabrikanter nævne dette problem.
Og hvad for dig enelig til at tro at der findes et Dielectricum der er fulstændig perfekt, det er der vist kun vacum der er.

[Hurtig]

@ Arsenix:
Det er alment kendt i videnskabelige sammenhænge, at hvis en række målinger skal tages alvorligt af læseren, så skal man også fortælle om målemetoden, da den i mange tilfælde siger mere om de data man får ud af testen, end data'ene i  sig selv.

Hvilken opstilling har du anvendt?? Hvilke instrumenter osv... I min branche skal man endda for hvert enkelt måleinstrument oplyse serienummer og seneste kalibreringsdato samt hvem der har udført kalibreringen!
Men vi kan vel nøjes med opstillingen og instrumenternes type. Og så en beskrivelse af hvilke værdier du har fået ud, som du så har regnet videre på.

Grunden til at jeg lige studser lidt over målingerne, er mit kendskab til RIFA PEH200. Det er ikke samme kvalitet som PEH169, men så ringe har jeg godt nok aldrig oplevet den!! At en 22.000uF har en kapacitet ved 100Hz på 20.390uF er indenfor tolerancen... Men 76.000uF ved 2kHz. Den tror jeg simpelthen ikke på! Og jeg tror slet ikke på at dn er induktiv ved 2.5kHz.

Husk lige på, at en leder har en selvinduktion på typisk 1.5nH/mm. Bare 5 cm ledning fra hver skrueterminal på kondensatoren og hen til dit måleudstyr, vil således fordoble den samlede ESL.
Har du eks haft et sæt prøveledninger på 25cm til hhv + og - på kondensatoren, har du tilføjet ca. 75nH, og forsøger at måle en selvinduktion i størrelsen 16nH. Det giver ikke mening, men kan forklare de resultater du er kommet til.
For mig lugter det langt væk af, at dine målefejl er væsentligt større end de størrelser du er i gang med at måle. Forestil dig at måle en spænding i størrelsesordnen 1uV, med et volmeter med en unøjagtighed på +/- 100uV   .

[Modifix]

Hvorfor tror jeg at Arsenix' målinger er foretaget under særdeles kontrollerede forhold?

Mvh. Jens/Modifix

[arsenix]

Tusind tak for målingerne det blev jeg MEGET klogere af. Havde ikke drømt om at det var SÅ slemt for de store kondensatorer. Det er måske forklaringen på at det ofte er hårdhed ved 2-3 khz. i effektforstærkere med store elektrolytter. Har ellers været tilbøjelig til at tro fejlen lå et andet sted og søgt at kompensere på forskellig vis.
Fra nu af vil jeg ikke bruge større lytter end 4700 uf.
Kunne du muligvis måle på nogle 4 poler ?

Der var kun kort tid til rådighed og hensigten var at give et fingerpeg om hvad man kan forvente sig af store kondensatorer.

Det var der ikke tid til og jeg havde heller ikke en 4pol ved hånden men du kan jo konsultere fabrikantens datablad.

Der er jo flere metoder til at "trække pinen ud" men ingen af dem er uden indbyggede ulemper, valget er dit. 

 

[Thomas Sillesen]

Tjae.. jeg vil endda gå et skridt videre end Modifix og sige der er en god chance for at det er målt hos en der har beskæftiget sig med kondensatorer i over 50 år  

Men sjovt er det da at disse ting nu er målt 2 gange, og alligevel ryger den ikke ind  

[von Auspuff]

@von Auspuff
Den formel du har taget er den udledt af denne skole formel som har som betingelse at alt er ideelt xc=1/2*PI*F*C fordi så kan jeg anbefale at du tager formlen for C på følgende link indsætte det i din formel:
http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor lidt nede på siden ser du den generelle formel for beregning af kapacitet, tryk på Permittivity som er et "udtryk" for Dielectric constant , du se at denne værdi er frekvens afhængig og temp afhængig og skal skrives i en formel som en complex værdi, alle de store kondensator fabrikanter nævne dette problem.
Og hvad for dig enelig til at tro at der findes et Dielectricum der er fulstændig perfekt, det er der vist kun vacum der er.

Formlen er den Epcos anvender til beregning af brugbar kapacitet ved en given frekvens.
Måske du kan lære dem noget

[arsenix]

@ Arsenix:
Det er alment kendt i videnskabelige sammenhænge, at hvis en række målinger skal tages alvorligt af læseren, så skal man også fortælle om målemetoden, da den i mange tilfælde siger mere om de data man får ud af testen, end data'ene i sig selv.

Hvilken opstilling har du anvendt?? Hvilke instrumenter osv... I min branche skal man endda for hvert enkelt måleinstrument oplyse serienummer og seneste kalibreringsdato samt hvem der har udført kalibreringen!
Men vi kan vel nøjes med opstillingen og instrumenternes type. Og så en beskrivelse af hvilke værdier du har fået ud, som du så har regnet videre på.

Grunden til at jeg lige studser lidt over målingerne, er mit kendskab til RIFA PEH200. Det er ikke samme kvalitet som PEH169, men så ringe har jeg godt nok aldrig oplevet den!! At en 22.000uF har en kapacitet ved 100Hz på 20.390uF er indenfor tolerancen... Men 76.000uF ved 2kHz. Den tror jeg simpelthen ikke på! Og jeg tror slet ikke på at dn er induktiv ved 2.5kHz.

Husk lige på, at en leder har en selvinduktion på typisk 1.5nH/mm. Bare 5 cm ledning fra hver skrueterminal på kondensatoren og hen til dit måleudstyr, vil således fordoble den samlede ESL.
Har du eks haft et sæt prøveledninger på 25cm til hhv + og - på kondensatoren, har du tilføjet ca. 75nH, og forsøger at måle en selvinduktion i størrelsen 16nH. Det giver ikke mening, men kan forklare de resultater du er kommet til.
For mig lugter det langt væk af, at dine målefejl er væsentligt større end de størrelser du er i gang med at måle. Forestil dig at måle en spænding i størrelsesordnen 1uV, med et volmeter med en unøjagtighed på +/- 100uV .

 

Jeg kan kun anbefale dig at se fuldstændig bort fra tråden.

 

[von Auspuff]

Tusind tak for målingerne det blev jeg MEGET klogere af. Havde ikke drømt om at det var SÅ slemt for de store kondensatorer. Det er måske forklaringen på at det ofte er hårdhed ved 2-3 khz. i effektforstærkere med store elektrolytter. Har ellers været tilbøjelig til at tro fejlen lå et andet sted og søgt at kompensere på forskellig vis.
Fra nu af vil jeg ikke bruge større lytter end 4700 uf.
Kunne du muligvis måle på nogle 4 poler ?

Der var kun kort tid til rådighed og hensigten var at give et fingerpeg om hvad man kan forvente sig af store kondensatorer.

Det var der ikke tid til og jeg havde heller ikke en 4pol ved hånden men du kan jo konsultere fabrikantens datablad.

Der er jo flere metoder til at "trække pinen ud" men ingen af dem er uden indbyggede ulemper, valget er dit. 

 

Jeg tror bestemt ikke målingerne er ved siden af, i en given applikation.
Der er jo næsten ingen på kloden, der i audio sammenhænge viser hensyn til, at der er spolevirkning i kabler, print osv. for det er jo der den er værst.
Vejen uden om den slags hedder desværre klasse A, og det er jo ikke politisk korrekt nu om dage.

[Karsten Sømand]

Hvorfor tror jeg at Bjørn's målinger er foretaget under særdeles kontrollerede forhold?

Mvh. Jens/Modifix

Hvem er Bjørn ?

Venlig hilsen

Karsten

[von Auspuff]

Tjae.. jeg vil endda gå et skridt videre end Modifix og sige der er en god chance for at det er målt hos en der har beskæftiget sig med kondensatorer i over 50 år

Men sjovt er det da at disse ting nu er målt 2 gange, og alligevel ryger den ikke ind

God heavens!

Jeg synes det  vil være yderst relevant, om du tager kontakt til Epcos og RIFA og forklarer dem, at deres måleudstyr er i udu .
Det vil være for fedt, om du har ret.