Bygga variabel vakuum kondensator?

[HUGGBÄVERN]

En variabel vacuumkondensator får man väl fixa med speglar och magneter ...
Med det menar jag att man får sätta magneter på plattorna och sedan påverka dessa med magneter på utsidan.

[E Kafeman]

Mineral-olja är enkelt att hantera då steg-motor kan dränkas. Att se upp med när det gäller val av olja för utomhus-bruk är att dielektricitets-konstanten och därmed resulterande kapacitans kan variera med temperatur och om under 0-gradigt är värme närmast nödvändigt.
Ger upp till 10 gånger så hög spänningstålighet som luft.
Billig transformator-olja är inte alltid optimalt val men sådana oljor är ofta relativt billiga och har data-blad på spännings-tålighet, Dielectric Withstanding Voltage (DWV) och Dielectric strength, och temperatur-egenskaper vilket kan vara mycket värt.

Teflon och mylar är byggmässigt enkla material att hantera om man vill bygga en variabel konventionell skiv-kondensator. Väldesignat och det är jämförbart med vad som ofta i praktiken kan uppnås i vakuum, upp till 60 ggr högre spänningstållighet jämfört med luft.

Vakuums stora fördel är den låga förlustvinkeln. Alla material och gaser av något slag, inklusive luft, ger större förluster.
Om det är sändare på många kW kan även små förlustvinklar bli ett värmeproblem och vid större förlustvinklar kommer sändareffektivitet och SNR påverkas, men det ska till rätt stora förluster innan det är skillnader på 1 dB eller mer.

Överslags-spänningen kan ses som en sekundär egenskap som föregås av korona-bildningen (jonisering) som är det som slår ut kondensator-egenskaperna.
Spänningstålighet/korona-bildning är även ett resultat av fysiska storleken på kondensator-ytans storlek.
Ytorna och dess kanters utformning bör därför designas för att undvika spets och hörn-effekter vilket är startpunkter för korona-bildning.

cap11.jpg

Bilden ovan knyckt här.
Denna kondensator ingick i tuningen av en sändare på 50kW och 600kHz.
Notera plattornas avrundning och att det är helt runda diskar till skillnad från en konventionell vridkondensator.
Tuningen skedde genom att varannan platta kunde hissas i höjdled.
Kondensatorn ser stor ut men på grund av våglängden är den bara ca 1/200-del av våglängden.
Det är annars ett problem att en fysiskt stor kondensator även tillför resistiva förluster och oönskad serie-induktans.
Det går ofta hantera den typen av problem på en mängd olika sätt. Hur man gör det beror ofta på vad man vill uppnå, optimera närfälts-egenskaper E&H eller maximera verkningsgrad.
Ofta så är tillförd sändar-effekt som kompensation till evt förluster så mycket billigare än att försöka optimera för 10% högre antenn-effektivitet och i synnerhet på lägre frekvenser är det även i bland en stor kostnad att öka effektivitet med att använda större antenn, vilket annars ofta är enkelt sätt att öka verkningsgraden på relativt vågländen små loop-antenner.
Som små loopantenner räknas vanligen antenner med aktiv omkrets 10% av våglängden och mindre.

[Bigstone]

Så mineralolja funkar alltså? (Alltså, jo, det visste jag iof. ) Men har den inte försämrande egenskaper på något sätt som jag hört från annat håll??

(Alltså den DÄR kondingen!!!! För att låna ett utryck från qrz.com "QRO PORN!!!" )

E Kafeman: Stort tack för informationen! Står fast vid mitt uttalande tidigare, det här är ett fantastiskt forum!

[bit96]

Om man ska blaska med olja, varför i så fall inte använda paraffinolja?
Den är ju i det närmaste giftfri.
Används till mat och kropp, kan drickas (nåja) och är väl i princip samma som Ecopar d.v.s. miljövänligt diesel och kan hällas ut i sjön utan påverkan.
Jag vet dock inte vad den har för dielektriska egenskaper?

[Hedning]

Det finns inte mycket mätningar av dielektriska förluster för oljor som tar med frekvenser
över de som används i kraftnät. Någon enstaka mätning visar att vid 10kHz händer inget
drastiskt men om oljan har molekyler som är polariserade så händer samma som för ferriter,
frekvensberoende i de flesta fall. Enkelt att bygga en plattkondensator och jämföra
förlusterna i luft och den olja man är intresserad av.

(edit) ... och man mäter förstås vid den frekvens man tänker använda.

[E Kafeman]

> Men har den inte försämrande egenskaper
Jo allt utom ingenting (absolut vakuuum) ger kondenstorn olika egenskaper.
Det handlar om olinjära och instabla egenskaper relativt temperatur, spänning och tid.
Förlustvinkeln är kanske den mest viktiga egenskapen sett till materialet.

>Om man ska blaska med olja, varför i så fall inte använda paraffinolja?
Paraffinolja och vaselin går bra att använda men ger bl.a. inte så bra spänningstålighet och sämre temperatur-linjära egenskaper vad gäller kapacitansen.
Sk. baby-olja används även rent praktiskt.
Transformator-olja ger stabila temperatur-egenskaper vad gäller spänningstålighet, men det finns anda oljor som ger något större tålighet och mindre RF-förlust främst genom extrem renhet.
Finns att köpa men är dyrt relativt en bra transformator-olja som redan den kan kosta 10-1000kr/litern i liten kvantitet.
Det man betalar för är till stor del att det finns ett bra data-blad.
Se upp med oljor som säljs på Ebay med handskrivna etiketter. Ofta begagnad olja som filtrerats men med kvarvarande orenheter av otrevliga slag.
I detta exempel står det redan på etiketten, unused : https://www.ebay.com/itm/5-Litre-Transf ... 2869263423

>Det finns inte mycket mätningar av dielektriska förluster för oljor som tar med frekvenser
Nej ur transformator-synpunkt och dess data-blad finns inte mycket sådant men det finns underlag nog på annat håll för att kunna förutsätta att en viss typ av olja inte särskiljer sej ur RF-synpunkt.
Dielektriska förlusterna vet man annars relativt väl vad som händer upp till några GHz och oljor och fetter i allmänhet är definitivt på den lindrigare skalan vad gäller olinjäritet med frekvens eller förluster mätbara som dielektrisk förlustvinkel.
Det är relativt enkla egenskaper att mäta mha nätverksanalysator och en enkel prob. Jag brukar använda en hertzian dipol och mäter då bl.a. kropps-fetters egenskaper i vanligen frekvenser mellan 1MHz- 2.4 GHz med avseende på RF-medicinsk utrustning.
Det man vanligtvis varnar för är att oljan kan innehålla odeklarerade orenheter.

[Bigstone]

Check!
Men baby olja eller mineralolja från macken är ok substitut för att få en vridkondensator med 0,5mm plattavstånd att klara 2~3kv utan att jag får några nämnvärda sämre funktioner... OM den beter sig som vid 50-10KHz vill säga?

(Knepigt att inte fler väljer den lösningen framför en svindyr vakuum konding. )

[E Kafeman]

Kanske ska tillägga att man ska läsa på etiketten till baby-olja. Den sorten man är ute efter ska det stå på etiketten: paraffinum liquidum eller något liknande.
Det finns även andra typer av babyolja, ofta baserade på vegetariska produkter typ soja eller kokosnöt som nog smakar bättre om man nödvändigt vill göra det men det är paraffin-oljan man är ute efter.
Står det baby-olja så hoppas vi på hög renhet från PCB/kvicksilver/ruttnande biprodukter som bl.a. kan ge svåra hud-allergier som kan finnas i billig mineralolja.
Det är inte så länge sedan 1000pers dog av att man använde begagnad transformator-olja för att spä ut oliv-olja: https://www.theguardian.com/education/2 ... reducation
Det var inte transformator-oljan i sej som var giftig utan det var orenheter i den som skapade problem, troligen anilin och plast-föreningar som inte tålde matlagnings-temperaturer.

Vad gäller gör-det-själv-mek så är vakuum mindre lätt-hanterligt men det är utan tvekan den lösning som ger teoretiskt minsta förlustvinkeln.
Om sedan skillnaden är så stor att det är värt besväret är sådant som man bör göra ett överslag på i varje enskilt fall.
Om förbättringen pga vakuum istället för olja är 10% högre antenn-effektivitet så är det kanske inte ens en läsbar skillnad på S-metern, skillnad på betydligt mindre än 1 dB.
Däremot var 10% tillräckligt mycket för att en antenn inklusive dess masttorn på 200 meter brann upp för några år sedan.
De 10% av sändareffekten på några 100kW hamnade som värme i tornet och hela antenn-strukturen rasade av värmen.

[Bigstone]

Njaa, ska ju varken förtäras eller användas utvärtes för min del och några +100Kw kommer inte på fråga, 100w som mest.
Tja är det "bara" 10% försämring så kanske man kan leva med det... Utstrålad effekt jämfört med tex. dipol lär vara ~97% iaf. så åt det hållet är det ju ok med 10%.
Men gissar att det även gäller mottagningen... där är visst looparna lite trista redan innan. Men... kanske funkar tillräckligt för att kunna köra lite QSO'n där det är trångt om antennplats. Om inte annat får man väl sända där man sitter och lyssna på någon av alla de SDR mottagare som finns på nätet.

[E Kafeman]

Kanske ska nämna att teoretisk överslagsspänningar som man kan hitta i diverse uppslagsverk är baserat på testuppställning med väl rundade prober. En konventionell vridkondensator med plattor med vassa hörn kommer ge tidigare korona-effekt i dessa hörn.
För olja är det nästan alltid så att det är inte oljan som sätter gränsen för spänningstålighet utan dess föroreningar. Även en relativt dyr olja innehåller sådana föroreningar.
Så både innehållet i oljan och kondensatorns fysiska utformning är väsentliga parametrar.
När man räknar på de olika effekterna måste man även ta hänsyn till den förändrade dielektricitets-konstanten vilket påverkar den variabla kondensatorns kapacitans-område.
Det är en av anledningarna till att kondensatorer med hög kapacitans gärna badar i elektrolyt medans små kapacitans-värden fungerar med enbart luft mellan plattorna.

Några opportunistiska påståenden:
En loop-antenn är inte mindre effektiv än en dipol-antenn av samma apertur-storlek.
Om loopen är magnetisk, nej oftast är antennen omagnetisk.
I närfältet kan man mäta olika E och H-komponenter beroende på antenn-typ men på lite avstånd, typ 5-10 våglängder går det inte mäta någon skillnad som visar att sändarens antenn är en loop eller dipol. Så varför välja det ena eller det andra?
Loop-antenn helt magnetisk, dvs med elektriska fältet avskärmat, kommer inte stråla alls, då det är detsamma som att antennen är placerad i en relativt frekvensen helt tät Faradays bur.

[Hedning]

Lite dielektricitetsförlustkvällspyssel för er (risk för biverkningar = ni somnar tidigare än vanligt).

http://www.rfcafe.com/references/electr ... engths.htm
[url]http://www.kronjäger.de/hv-old/hv/tbl/prop.html[/url]

Data för olika oljor (och en del annat) med mätvärden även för högre frekvenser.
Ingen dramatisk försämring för olika oljor vid 10 MHz t.ex.

[E Kafeman]

Nej 10 MHz är alldeles för låg frekvens för att vara nämnvärd brytfrekvens för oljors dielektriska egenskaper i allmänhet.

För att vara petig, det finns inget som heter dielektricitetsförlust, det är ett lika lite som tumstocksförlust när vi mäter avstånd ett vedertaget mått.
Ordet förekommer inte i tekniskt korrekta sammanhang.
Det är svårt då man kan använda dielektriska parametrar för att beräkna effekt-förluster i olika sammanhang men det är inte någon dielektrisk egenskap.
Ett annan "förlust-ord" är dielektrisk förlust-vinkel, vilket är tangenten för resistiva och reaktiva planet som ges av komplexa permittivitets-mätningarna man kan göra med en VNA.
De olika komplexa uttrycken kan presenteras som vektorstorhet samt vinkel eller som real och imaginär-del.

Dielektriska konstanten är ett uttryck för ett ämnes vågutbrednings-hastighet relativt våg-hastigheten för en plan våg i vakuum och är inget som kan tilldelas förluster utan att vända uppochner på fysiken.
Med dielektrisk förlust avses förlusttangenten för resistiva och reaktiva planet för den våg som utbreder sej i materialet med hastighet given av dielektrikumets konstant och för att det ska bli ett användbart begrepp behövs utöver vinkeln ett värde på vektor-längden, ofta S/m, vilket är den uppmätta ledningsförmågan. Förlustvinkeln är inte automatiskt en förlust ur effektsynpunkt eller en kritisk faktor.
I detta fallet är det en olja där man tvärs om vill ha låg ledningsförmåga.

Det som är mätt är en enkel typ av olja som är så tjock att den knappt flyter och används ofta för att simulera vissa kroppsfetter. Blod som ur RF-synpunkt har betydligt högre förluster har en liknande kurva men bryter vid lite högre frekvens, vid 1 GHz.
De flesta oljor ser liknande ut men nedan kurva ska bara ses som generellt mätexempel för en ej helt ideal mätuppställning:

GL3.png

Kan relativt enkelt mäta de vanligaste dielektriska egenskaperna för vätskor och fasta ämnen så om någon har en olja som behöver mätas kan jag göra det. Mätningen är gjord på en sekund, det är mätuppställning och kalibrering som kan ta timmar.

Om man vill krångla till det ytterligare så är de flesta transformatoroljor vakuum-tåliga, de avgasar eller kondenseras obetydligt i vakuum så man kan ha både olja och vakuum till kondensatorn.
Olja i film-kondensatorer har utöver att öka spänningståligheten funktionen att förbättra kylning, släcka korona och förhindra att luften kommer åt att oxidera de oftast tunna metall-folierna. Ofta hålls oljan på plats mha en porös pappers-remsa mellan metallfolierna.
Kondensatorns elektrolyt är inte nödvändigtvis en olja och inte alltid så flytande. Flytande olja i större mängd inuti kondensatorer hittas ofta i motorkondensatorer som ska tåla stora transient-spänningar och strömmar. Liknande som för oljefyllda kraft-brytare. Dessa oljorna finns sällan att köpa i öppna handeln och är skyddade av hemliga ingredienser. Dielektrol och Spearinol är två sådana oljor. Askarel var/är annan vanlig olja. Den var giftig med höga halter av PCB och förbjöds först på 1980-talet. Sådan olja kan förekomma även i typ oljefyllda äldre värmeelement och oljefyllda transformatorer.

Numera ska oljan som används vara hyggligt fri från giftiga tillsatser men det finns massor av antika ölburkar fortfarande i drift. Dessa ska man inte öppna i onödan.
Kontentan är att man ska inte lockas till att försöka återanvända gamla oljor i elektriska försök med kondensatorer där korona och överslag kan göra giftigheten än värre.
Baby-olja är inte optimala oljan men är hyggligt ofarlig och ogiftig och kan fås till lågt pris samtidigt som den har i dessa sammanhang egenskapen med hög renhet, vilket är en viktig faktor för spänningståligheten.

new-usa-asc-5uf-motor-run-oil-capacitor-for-western.jpg

Bilden visar en modernare oljefylld kondensator som deklarerar oljetypen, Spearinol, och det finns en hänvisning till en offentlig UL-deklaration där oljans egenskaper i samband med värme och öppen eld deklareras.

[Hedning]

... så passa er för "hemkörda" starkvaror till julsillen - kan innehålla vinkelolja!