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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung Plattenkondensator


Autor: BoB (Gast)
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Hallo,
mal ne Frage ich find dazu nirgends was vernünftiges.

Ich will einen Hochspannungskondensator selber bauen. Als Materialien 
will ich Glas und Alufolie nehmen.

Ich benötige eine Kapazität von 2n2 bei ca.30kV !

Ich habe schon etwas gefunden, mit dem ich einen einlagigen 
Plattenkondensator berechnen kann, nicht aber einen vielschichtigen, was 
sich aus platzgründen anbieten würde.

Kann mir vielleicht jemand sagen, wie man so einen berechnet? Kann ja 
nicht sein, dass ich dann einfach mehrere parallel geschaltet berechnen 
kann oder?

Gruß
BoB

: Verschoben durch Admin
Autor: Sabb (Gast)
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Doch. so ist es. Flaeche mal Suszeptilitaetskonstante (epsilon) 
dividiert durch den Abstand. In wieviele Sub-Flaechen die Flaeche 
zerteilt ist ist uninteressant.

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Hi,

ich habe bereits einen Plattencap gebaut und mir die Formeln überlegt. 
Dabei bin ich auf Folgendes gekommen:

Cgesamt = ((2*Anzahl Einzelcaps)-1)*Einzelkapazität

Anzahl Einzelcaps = 0,5*(Cgesamt/Einzelkapazität)  + 0,5

Anzahl Dielektrika:  Cgesamt/Einzelkapazität

Da die Platten/Dielektrika gestapelt werden, wirkt jede Platte auf 
diejenige Platte, die über ihr und auf die, die unter ihr sitzt. Somit 
ergibt sich dann
Cgesamt = ((2*Anzahl Einzelcaps)-1)*Einzelkapazität.

Einzelkapazität bezeichnet dabei die Kapazität eines einzelnen 
Kondensators, mit der Fläche und dem Dielektrikum, das auch der 
Schicht-Cap später haben wird. Angenommen, Deine Fläche ich 1m² und Dein 
Dielektrikum hat eine Permittivität von 3 und ist 1mm dick dann hat 
"Einzelkapazität" den Wert: 8,85EXP-12*3*(1m²/ 0,001m) = 2,655nF.

Allerdings rate ich Dir von Glas ab. Nimm lieber Kunststoff. Ich habe 
meinen aus AcrylButadienStyrol-Platten(ABS) mit 1,5mm Dicke gebaut. Die 
halten etwa 50kV aus.

Es ist wichtig, dass man an jeder Seite des Dielektrikums ca. 6cm 
Abstand von der Alufolie zum Rand hält, da sich sonst Korona bildet, 
welche das Dielektrikum zerstört.

Ein weiteres Kriterium ist ob Du den Cap an Gleich- oder Wechselspannung 
hängen willst. Bei Wechselspannung hoher Frequenz muss noch mehr Abstand 
gelassen werden. Außerdem wird das Dieklektrikum etwas warm.

Für was brauchst Du den Cap denn genau?

Daniel

Autor: BoB (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort.

Ich will ihn für den Zündkreis eines WIG-Schweißgeräts verweden, also im 
Prinzip ein Tesla-Trafo.

Er wird demnach mit AC befeuert, aber max 1s und das vielleicht jede 
Minute.

Ist ohnehin mehr ein Provisorium.
Wieso rätst Du von Glas ab? Das hab ich nämlich grad da

Autor: nemon (Gast)
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daniel, die 1. formel kann so niht stimmen, wenn du kondensatoren 
parallel schaltest, ist die gesamtkapazität gleich der summe der 
einzelkapazitäten, bei n gleichen kondensatoren also ist Cges = Ceinzel 
* n.

wenn du 2,2nF erreichen willst (die spannung ist für die kapazität 
egal!) und das aus glas aufbauen möchtest, dessen permittivität in etwa 
bei 6 liegt, brauchst du bei einer angenommen 1mm dicken schicht 
immerhin eine fläche von:

C = A  Epsilon0  permittivität / d

A = C * d / epsilon0 * permittivität

A = 2,2* 10^-9 / (8,85 * 10^-12 * 6)

A ~ 41m²!

und 1mm glas ist schon zum einen verdammt dünn, zum anderen schlägt dir 
bei 30kV auch irgendwann ein Blitz durch

Autor: nemon (Gast)
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EDIT! ich habe d vergessen, was ja als 1*10^-3m angenommen wurde, was 
aber alles in allem mir im nachinein als viel zu dünn erscheint, für 
10mm glas komme ich dann auf 0,41m², was noch immer recht viel ist, 
evtl. wärst du mit kaufbaren hochspannungskondensatoren, wie einigen 
2kV-folienkondensatoren besser beraten

Autor: BoB (Gast)
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@nemon: daniel hat aber recht, die darüberligende Platte wirkt auch auf 
den anderen kondensator unten.

btw, mit den 41m² stimmt was net so ganz, da hast Du die dicke 
vergessen!

Autor: BoB (Gast)
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...zu langsam. aber d=3mm also A=0,13m²

Autor: nemon (Gast)
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wenn es um hochspannungen geht, braucht man eh in der regel etwas mehr 
platz, daher denke ich, ist ein 1-2-schichtiger kondensator ganz ok, 
denn wir wissen ja, dass bei der reihenschaltung mehrerer (gleich 
großer) kondensatoren die kapazität sich durch die anzahl der 
kondensatoren teilt. wenn du aufgrunde der spannungsfestigkeit nun 
mehrere kondensatoren hintereinander schaltest, brauchst du 
kondensatoren, deren einzelkapazität die gwünschten gesamtkapazität mal 
die anzahl der kondensatoren ist, folglich muss der einzelkondensator 
eine schon recht große kapazität haben, was, wie mein rechenbeispiel 
gezeigt hat, zu noch viel größeren kondensatoren führt.

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Zum Thema Glas:
1. Es ist schwer
2. Zerbrechlich
...

OK, angesichts der Tatsache, dass der Cap nur alle Minute mal Spannung 
sieht wird er sich nicht erwärmen und das Glas bleibt heil.

Dann kannst Du natürlich auch Glas nehmen. Wie dick ist es denn? Ich 
würde 1 bis 2mm dickes(Quarzglas) nehmen. Musst halt schauen, wie viel 
Deins aushält.

Schau, dass Du KEINE Luft zwischen der Alufolie und dem Glas 
einschließt. Da gibts Korona, was evtl. den Cap zerstört.


@nemon
>und 1mm glas ist schon zum einen verdammt dünn, zum anderen schlägt dir
>bei 30kV auch irgendwann ein Blitz durch

Warum sollte einer durchschlagen? Wenn man alles ausreichend 
dimensioniert passiert da gar nix.
Ach ja: Meine Formel stimmt zu 100% ;) Die Platten wirken aufeinander..

Daniel

Autor: BoB (Gast)
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ich glaube wir reden irgendwie aneinander vorbei....

wenn ich links und rechts je 7 folien nehme, dann habe ich nicht 7 
kondensatoren sondern 13 oder etwa nicht

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Stimmt! Anzahl der Caps = Anzahl der Dielektrika.

@nemon

in Reihe schalten von selbergebauten Caps ist suboptimal. Man nimmt 
lieber dickere Dielektrika. Bei 30kV sollte das kein Problem darstellen.

Daniel

Autor: BoB (Gast)
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Ja aber wieso denn jetzt kein Glas?

Autor: BoB (Gast)
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sorry habs irgendwie übersehen...
ich hab des jetzt mal so grob zusammengestrickt, morgen werd ichs 
vergießen und dann werden wir sehen

Autor: Alma mater (Gast)
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Bring Dich nicht um !

Autor: Currywurst (Gast)
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Glas ist geeignet.
Hast du denn einen Glasschneider?

Autor: Christian (Guest) (Gast)
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Hi
1) ich habe keine Erfahrung mit Schweißgerätebau -

2) bei großen, langen Kondensatoren gibt es eine
große Induktivität.
Daher ist das parallel-schalten (eh/wie geplant)
besser, als 2 Platten.

3) Die Kontakte zu den Zündelektroden
würde ich daher nicht in eine ecke des C-s
packen.
Dick werde die Zuleitungen ja vermutl eh

4) beachten würde ich bei den Zuleitungen:
30 KV min. 1 cm Abstand in Luft
- da kommt aber sicherheitshalber ein bißchen hinzu:
   kanten, Ecken, ... können schnell dazu führen, dass der Funke eher
   entsteht, als das ein Abstand von 1cm es erwarten ließe.
   Die Feldlinien konzentrieren sich hier gern, auch wenn-s vergoßen 
ist.

5) Im Bild oben:
   zB die von rechts kommende Platte (1. obere) sollte auch nach li. 
mehr
   Platz haben.  am linken Ende gibt es eine Spannungserhöhung
   Ich hatte gerade ein 2d FDM programm gesucht - nicht gefunden 
(freeware)
Da gab es mal eins: APLC?? oder so ähnlich
War einfach & ggf. gibt das ein bißchen eine Info über die Auswirkung
von Ecken und Kanten.


Darf man auf Bilder hoffen  ?

Würde mich interessieren, wie das wird, :-).


Viel Erfolg!
c.

Autor: Christian (Guest) (Gast)
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Zitat:
Es ist wichtig, dass man an jeder Seite des Dielektrikums ca. 6cm
Abstand von der Alufolie zum Rand hält, da sich sonst Korona bildet,
welche das Dielektrikum zerstört.



Da kam ich zu spät - sorry!!

Autor: BoB (Gast)
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Also ich hab alles vorbereitet (Glas geschnitten, alu geschnitten und 
eingelegt). Am Montag werd ich vermutlich im Geschäft den PVC sägen, 
dann gibts bilder.

Bilder vom fertigen WIG gibts garantiert nicht so schnell, ich hab 
nämlich noch nen paar andere Sachen aufm Tisch, die weg müssen.

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Ach ja: Da keine Luft zwischen Platten und Dielektrikum sein darf, musst 
Du die Alufolie an einer Seite über das Dielektrikum herausragen lassen, 
damit Du dort die Kontaktierung vornehmen kannst. Also alle Platten mit 
gleicher Ladung z.B. nach rechts überstehen lassen, alle anderen nach 
links. Falls Du nicht weißt, wie ich es meine frag nochmal. Ich kann 
dann mal n paar Bilder reinstellen.

Daniel

Autor: BoB (Gast)
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Also, Versuch isch nix geworden.

Ich hab von den Alufolien ca 20mm zum Rand, dann 3mmGlas und wieder 20mm 
zur nächsten Platte. Dann alles mit wasserflüssigem Epoxi vergossen.

Hat nen paar minuten funtioniert, dann ists irgendwie doch zwischen 
Epoxy und Glas durchgeschlagen.

Ich kauf jetzt irgendwo nen fertigen... Weis jemand wo's sowas gibt?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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das wird teuer
vielleicht oppermann, der hat gelegentlich sowas
ja hier:
http://www.oppermann-electronic.de/html/body_keram...

Keramischer Hochspannungskondensator 200 pF 30 KV Aufbau in hochwertiger 
Graphitschichttechnik, für Schellenbefestigung,
mit steckbaren Kabelanschluß, 50 cm Kabel liegen bei, besonders geeignet 
für TESLA Hochspannungsversuche.
Typ TEHK 200 
1 St. 10,15 €
da brauchst du nur 10 Stück

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Meinst Du, ich habe umsonst gesagt, dass Du 6cm Abstand von der Alufolie 
zum Rand des Dielektrikums lassen sollst? Bei 20mm gehen 30kV HF da 
durch wie nix. Vergießen braucht man so nen Cap nicht. Es reicht, genug 
Abstand zu lassen.

Daniel

Autor: Shishi (Gast)
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Guten tag,

Ich habe ein ähnliches Projekt wie BoB vor und würde mich freuen wenn 
ihr mir etwas hilfe gibt.

Ich brauch einen Plattenkondestor für eine Teslaspule. Der sollte 
mindestens 24KV aushalten. Nach der oben genannten berechnung habe ich 
mir ausgerechnet wenn ich Acrylbutadienstyrol nehme bei einer dicke von 
2mm brauch ich eine fläche von 0.11 m² aber jetzt habe ich ein paar 
fragen uns zwar wie viele schichten sollte man nehmen und wäre es ratsam 
die fläche zu erhöhen wegen dem abstand der aluminumfolien zueinander?

Würde mich um baldige antwort freuen.

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Totengräber ;)

Wofür brauchst Du 0.11m²? Das gibt etwa 2nF. Willst Du nicht mehr haben?

Du kannst auch viel dünnere Folie nehmen. 2mm hält gut 150kV aus, wenn 
das Material etwas taugt. 0.8mm reichen locker.

ABS ist  für eine Teslaspule aber ungeeignet, da es einen hohen 
dielektrischen Verlustfaktor tan(delta) hat.

Besser ist PolyPropylen. Mit dem Zeug hab ich meinen 180nF, 40kV 
Kondensator gebaut. Hält prima.

Zur Fläche: Je größer die Fläche, desto weniger Dielektrikum brauchst Du 
aufs Ganze betrachtet, da Du dann weniger Rand hast. Am besten 
quadratisch auslegen.

Daniel

Autor: Shishi (Gast)
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Danke für die schnelle antwort. Würden sich flaschenkondensatoren besser 
eigenen dafür und hättest du sowas wie ne art bauplan?

Autor: Daniel R. (daniel_r)
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Flaschenkondensatoren sind Schrott. Bauplan hab ich keinen. Einfach 
PPFolie-Öl-Alufolie-PPFolie-Öl-Alufolie usw.

Bei 24kV ca. 60mm Seitenrand lassen.

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