Willkommen auf der Dielektrikaseite der
der German Speaking Tesla Coilers - den GSTCs
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Diese Seite entstand nach einem sehr ausführlichen Thread auf der GTL im Januar'99. Die Texte sind z.T. direkt aus den mails übernommen.
Allgemeines zum Thema Dielektrika in Kondensatoren:
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Recycling-Nummern (für Plastikflaschen-SW-Caps): | |
1 | PETP |
2 | HDPE |
3 | PVC |
4 | LDPE |
5 | PP |
6 | PS |
7 | sonstige |
Materialeigenschaften für die wichtigsten Werkstoffe im Kondensatorbau:
Quellen:
(1) Internet (nicht
überprüfbar)
(2) Nührmann, Dieter (Das große
Werkbuch Elektronik)
(3) Taschenbuch Elektrotechnik (Eugen
Philippow)
(4) Saechtling: Kunststoff-Taschenbuch
(5) Eigenes Wissen (ist mehr
tendenzmäßig zu sehen :-)
e = rel. Epsilon (Luft =1), Zahl bedeutet Frequenz in Hz
d = tan delta = Verlustfaktor (Wirkleistung/Blindleistung) in 1e-4, Zahl
bedeutet Frequenz in Hz
D = Durchbruchfeldstärke (kV/mm) bei Foliendicke in (mm)
Ohm.cm = spez. Durchgangswiderstand
Ohm = Oberflächenwiderstand
F = dieser Wert gilt für Folie
Name | e0 /50/100 | e1M | d50 /100 | d1k | d1M | D | Ohm.cm | Ohm | Bemerkung |
Polypropylen = PP = MKP | 2.27 (3) | 2.25 (3) | <4 (3)(4) 7F (3) |
8F (2) | <5 (3)(4) | 50-65 (3) 30F (3) 24 (1) 50/65 (4) |
1e17F (2) >1e17 (3)(4) |
1e13 (3)(4) |
SUPER für TC (5) |
Polyetylen = PE | 2.3 (2) | 2.2 (2) | 2 (2) 0.2 (2) 2F (1) |
2F (1) | 2
(2) 0.2 (2) 2F (1) |
50(2) | 1e16 (2) |
- | sehr gut für TC, quillt aber etwas in Öl (5) |
LDPE | 2.29 (3)(4) 2.3 (4) |
2.28 (3)(4) | 1.5 (3)(4) 2-2.4 (4) |
- | 0.8 (3)(4) | 37 (1) 30-40 (4) |
>1e17 (3)(4) | 1e14 (3) >1e13 (4) |
- |
HDPE | 2.35 (3)(4) ca. 2.4 (4) |
2.34 (3)(4) | 2.4 (3)(4) 1-2 (4) |
- | 2 (3)(4) | 30-40 (4) | >1e17 (3)(4) | 1e14 (3)(4) >1e13 (4) |
zu hart zum rollen! |
Glas | 3-14 (2) | 6-16 (2) 5-9 (3) |
50 (2) | - | 80 (2) 10-100 (3) |
20-50 (2)(3) | 1e14 (2) 1e11-1e13 (3) |
- | hohe Verluste (5) |
Mylar = PET = PETP = MKT = Polyäthylenen- terephthalat = Hostaphan = Polyester |
3.1F (2) 3.3F (3) 3.5F (1) 4 (1)(4) |
3.3F
(1) 4 (1)(4) |
20F
(2)(3) 24F (1) 20 (1)(4) |
50F (2) 55F (1) |
160F (1) 200 (1)(4) |
160F (2) 30F (3) 42 (1)(4) |
1e17F (2)(3) 1e16 (4) |
1e16 (4) | nur für DC geeignet, da sehr hohe Verluste, siehe Abschätzung der Verlustleistung im TC |
Trafoöl | 2.4 (2) | 2.4 (2) | 1 (2) | - | 2 (2) | 10-20 (2) | 1e18 (2) | - | - |
Mineralöl | 2.15 (2) 2.2 (3) |
2.16 (1) | 0.8 (1) | 0.8 (1) <10 (3) |
<3 (1) | 20-30 (3) | 1e12-1e15 (3) | - | - |
Silikonöl | 2.8 (2) 2.7 (3) |
2.8 (2) | 1 (2) 0.8 (1) |
<4 (3) 0.8 (1) |
1 (2) | 50 (2) 15 (3) |
1e14 (2) 1e13-1e15 (3) |
- | - |
Keramik Typ 1 | niedrig (<100) | - | - | 3-5 (2) | niedrig | - | - | - | gut für TC (2) |
Keramik Typ 2 | hoch 90 (2) 120 (2) 250 (2) 1600 (2) 4000 (2) 10000 (2) |
- | - | sehr hoch 40 (2) 60 (2) 75 (2) 100 (2) 150 (2) 200 (2) |
sehr hoch | - | - | - | schlecht für TC (2) |
Preßspan (= Spanplatte) | 4 (2) | 4 (2) | 300 (2) | - | 500 (2) | 6-11 (2) | 1e9 (2) | - | - |
Holz | 2.5-6.8 (2) | - | - | - | - | - | - | - | enthält Wasser => schlecht |
Polymethylmethacrylat = PMMA = Plexiglas |
3.6 (2) 3.3-3.9 (3)(4) 4 (1) |
2.8 (2) 2.2-3.2 (3)(4) |
600 (2) 400-600 (3) 400 (4) |
- | 200 (2) 40-400 (3) |
30-45 (2) 30-40 (3) 14-40 (1) |
1e15 (2) >1e15 (3) |
>1e15 (4) | - |
Name | e0 /50/100 | e1M | d50 /100 | d1k | d1M | D | Ohm.cm | Ohm | Bemerkung |
Acetylnitril- Butadien- Styrol = ABS |
2.4-5 (3) | 2.4-3.8 (3) | 38 (3) 30-80 (1) |
- | 20-150 (3) | 35-50 (3) | >1e15 (3) | >1e13 (3) | - |
Polystyrol = PS Polystyren = Styroflex |
2.5 (3)(4) 2.5F (3) 2.5-3.1 (1) |
2.5 (3)(4) 2.5-2.8 (1) |
2 (2) 1-4 (3)(4) 3-100 (1) 2F (1) |
<2F (2) | 3 (2) 0.5-4 (3)(4) 3-100 (1) 2F (1) |
50 (2) 30-70 (3)(4) 20-55 (1) |
1e14 (2) 1e17F (2) >1e16 (3)(4) |
>1e13 (3)(4) >1e14 (1) |
nicht ölbeständig! (5) |
PC = Polycarbonat = Lexan = Makrolon |
3 (2)(3) 2.8-3.1F (2) |
2.9 (2)(3) |
10 (2) 30F (2) 7 (3)(4) |
- | 100 (3)(4) | 25 (2) 170F (2) 38 (3) |
>1e17(4) | >1e15(4) | - |
Polytetrafluoro- ethylen = PTFE = Teflon (PFA) = Hostaflon TF |
2-2.1 (2) <2.1 (3)(4) <2.1F (3) |
2.1 (2) <2.1 (3)(4) 2-2.1 (1) |
5 (2) <2 (3)(4) 3F (3) |
- | 5 (2) <2 (3)(4) |
20-50 (2) 48 (3)(4) 10F (3) |
1e18 (2)(4) 1e17F (3) >1e16 (1) |
1e17 (3) | - |
Perflouräthylen- propylen = FEP = PFEP = Teflon |
2.1 (3) | 2.1 (3) 2-2.1 (1) |
<2 (3) | - | <7 (3) 2 (1) |
55 (3) | >1e18 (3) | 1e17 | - |
Polyvinylchlorid PVC (hart) | 3.3-4.1 (2) 3.5 (3) 3.3F (1) |
2.9-3.3 (2) 3.0 (3) 2.88F (1) |
130-140 (2) 110 (3) 200 (1) 130F (1) |
185F (1) | 180-220 (2) 150 (3) 160F (1) |
40-90 (2) 35-50 (3) 40-100 (1) |
1e13 (2) >1e15 (3) |
1e13 (3) | - |
Polyphenylsulfid = PPS | 3.1 (3) 3.9-4.8 (4) |
3.2 (3) | 4 (3) 10-20 (4) |
- | 7 (3) | 59.5 (3) 20-30 (4) |
>1e16 (3) >1e15 (4) |
>1e14 (4) | - |
Papier paraffingetränkt | 3 (2) 3.5-4 (1) |
2.9 (2) | 40-70 (2) 30 (1) |
- | 380 (2) | 60 (2) | 1e15 (2) | - | nicht alleine verwenden (5) |
Elektroisolierpapier | 2.4 (2) | - | 20 (2) | - | - | 8 (2) | - | - | - |
Hartpapier | 3.5-6 (2) | - | 800 (2) | - | 800 (2) | 20-30 (2) | 1e10 (2) | - | - |
Hartpapier IV | 4.5 (2) | 4.5 (2) | 300 (2) | - | 40 (2) | 10-20 (2) | 1e12 (2) | - | - |
Pertinax | 3.5-5.5 (2) | 3.5-5.5 (2) | 600 (2) | - | 900 (2) | 10-20 (2) | 1e10 (2) | - | - |
Hartgewebe | 5 (2) | - | 400 (2) | 50-80 (2) | 250 (2) | 40-50 (2) | 1e11 (2) | - | - |
Paraffin (fest) | 2 (2) | 2 (2) | 40 (2) | - | 90 (2) | 15-35 (2) | - | - | - |
Paraffinöl | 3 (2) (vermutlich eher 2.2!) |
- | - | - | - | - | - | - | - |
Silikongummi | 6 (2) | - | 10 (2) | - | 30 (2) | 20-30 (2) | 1e13 (2) | - | - |
Porzellan | 4.2-6.5 (2) | 4.2-6.5 (2) | 150 (2) | - | 100 (2) | 30-35 (2) | 1e15 (2) | - | - |
Hartporzellan | 5-10 (2) | 5-10 (2) | 200 (2) | - | 100 (2) | 30-35 (2) | 1e12 (2) | - | - |
Epoxydharz (Vergußmasse / Kleber) = EP |
3.3-3.6 (2) 3.5-5 (3)(4) |
3.4-3.7 (2) 3.5-5 (3)(4) |
60 (2) 10 (3)(4) 35-90 (1) |
- | 150 (2) 100 (3)(4) 150-200 (1) |
15-40 (2) 30-40 (3) 25-45 (1) |
1e16 (2) >1e14 (3)(4) |
>1e12 (3)(4) | - |
Polyurethan- Giessharz = PUR |
3.6 (3)(4) | 3.4 (3)(4) | 500 (3)(4) | - | 500 (3)(4) | 24 (3)(4) 20 (1) |
1e16 (3) | 1e14 (3) | - |
Polyesterharz- gießstoff | 3.4 (2) | - | 60 (2) | - | - | 25 (2) | - | - | - |
Bezeichnung und Verlustfaktor verschiedener
kommerzieller Kondensatortypen (in 1e-4):
(2)
Name | d1k | d10k | d100k | Technologie |
MP | 60-100 | - | - | Metall Papier (metal foil/paper) |
MKL | 120-150 | - | - | - |
MKS | 65 | - | - | Polyester / Aluminium metallisiert |
MKT = MKH = MKS (no difference) |
50-70 | <150 | <300 | Polyester / metallisiert (metallized PET foil) |
MKC | 10-30 | <75 | - | Polycarbonat / Aluminium metallisiert (metallized PC foil) |
MKP | 1-3 | - | - | Polypropylen / Aluminium metallisiert (metallized or metal foil and PP) (KP = MKP, except the tolerance class is very low (~2.5-3%)) |
MKY | 5 | - | - | - |
KS | 1-3 | <5-10 | <5-15 | Polystyrolfolie / Metall (Styroflex) |
KP/FKP | 1-3 | <10 | <10-25 | Polypropylen/Alufolie |
Glimmer | 1-5 | - | - | - |
Alu-Elko | (600-1500)* | - | - | *bei 100Hz! |
Tantal-Elko | (50-80)** | - | - | **bei 120 Hz! |
FKC | 15 | - | - | Polycarbonat / Metallfolie (see MKC, except they use metal foil) |
FKS | 55 | - | - | Polyester / Metallfolie |
KT | 40 | - | - | Polyester / Metall |
PKP | 10 | - | - | Papier und Polypropylenfolie / Metall |
PKT | 45 | - | - | Papier und Polyesterfolie / Metall |
ALE | Aluminium Elektrolyt = polarized (DC) electrolytic cap | |||
TAP | Tantal = polarized tantalum caps (the ones that go boom right away, if connected backwards ;o]) | |||
FKP | see MKP, except they are definately built with metal foil. | |||
FKT (rare) | = MKT except they are made with metal foil | |||
MKI | Metallisierter Kunststoff (polyphenylensulfid) = metallized PPS | |||
MKK/MKV | Compensation caps made from different materials for HV AC usage (too expensive for our purposes, tho) |
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Abschätzung der im Cap deponierten Verlustleistung im Teslabetrieb anhand des Verlustfaktors und der TC-Betriebsdaten:
In der Argumentation zum Mylar-thread fehlt noch ein Beispiel. Sonst könnte man nämlich sagen, daß das 200fache von 'absolut vernachlässigbar' immer noch 'vernachlässigbar' sei....
Annahmen (mein 4"-System von 8'97, ich hatte aber SW-Caps):
Wenn wir nun PET als Dielektrikum nähmen, wären das dann ca. 650W, die im Cap als Verlustleistung deponiert werden würden!!! Klar daß das die Folie nicht lang mitmachen würde. Abgesehen davon blieben für den TC von den 2.6kW Eingangsleistung nur 1.9kW übrig...
Bei Glas liegt tand wohl zwischen 10e-4 und 100e-4, genaue Angaben für Flaschen- oder Fensterglas lassen sich hier schwer finden (interessiert ja auch keinen außer uns Coilern). Da Glasflaschencaps (Salzwassercaps) in der Regel sehr groß sind (etwa 1nF pro Literflasche), ist die Verlustwärme so weit verteilt, daß keine Probleme auftreten (außer daß diese Leistung halt verloren ist). Stapelt man Flachglas, dann gibts wieder Wärmeprobleme, die zum Zerspringen der einzelnen Scheiben durch thermische Spannungen führen.
FAZIT: Die Verwendung von MKT-Caps (=PET=Polyester=Mylar, klein aber verlustreich) in TCs führt wegen der hohen Verluste, die den Cap aufheizen, recht bald zur Zerstörung des Caps (Wärmedurchschlag). MKP-Caps (=Polypropylen) haben viel kleinere Verluste (mindestens um den Faktor 50), werden also bei ausreichender Spannungsfestigkeit den TC-Betrieb überleben.
Hinweise zu Eigenbau-Kondensatoren gibts hier (auf englisch).
Die interessanteste Alternative zu einem großen kommerziellem Cap oder der Eigenbauvariante aus Glas oder Folie sind viele kleinere kommerzielle Caps (MKP!) in Parallel/Serien-Schaltung, genannt MMC. Infos dazu finden sich ebenfalls hier.
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