Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Moderators: jkien, Xilvo

Reageer

Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Goedendag,

Graag wil ik de doorslagspanning van het dielecticum in een vlakke plaat condensator berekenen.

Bekend is:

- Het diëlektrisch materiaal (Mylar Type EL) met zo goed als alle eigenschappen hiervan (diëlektische constante leek mij van belang (=3,4)).

- Het oppervlakte van het substraat (dielecticum) en van de elektrodes (grafeen). (1500 cm2)

- De dikte van het substraat. (0,02 mm)

- De capaciteit per oppervlakte (grafeen). (80F/cm2) (al schrijvende vraag ik me ineens af of ik deze specifieke capaciteit moet zien als voor 1 electrode of voor beide (?))

Nu dacht ik dit is een simpele berekening, maar ik ben helemaal niet thuis in elektrotechniek en dus viel het me nogal tegen.

Mijn vraag is:

Kan ik met deze gegevens de doorslagspanning berekenen of zijn er meer bekenden nodig? En zo ja hoe valt dit te berekenen (of welke onbekenden zijn eventueel nog nodig)?

(Ik lees op het internet van alles en nog wat, maar geen eenduidigheid .. misschien zoek ik niet goed(?).)

Bvd en met vriendelijke groet,

Thomas

Gebruikersavatar
Berichten: 4.503

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Polyester-Mylar-A.pdf
(39.47 KiB) 211 keer gedownload
  • polyesterfilm
  • gemiddelde dikte 345μm
  • Dielectric strenght onderaan de tabel gemiddeld U=19KV
 
maximale veldsterkte dielectricum Emax= U/d = (19000V/345.10-6m) = 5,5.107 [V/m]
 
maximale spanning (=doorslagspanning dielectricum):  Umax=Emax .d =5,5.107 x (2.10-5 m) = 1,1KV  (aangenomen dikte d=0,02mm)
 
De doorslagspanning hangt alleen af van de elektrische eigenschappen van het dielectricum (maximale veldsterkte en de dikte d)
en niet van de oppervlakte A of Capaciteit C
 
 
 

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Oh. Ok, dat was snel. Hartelijk dank!

(Ik denk vaak wat te moeilijk (diep wetenschappelijk) weet ik van mezelf. (Doet me denken aan een bekende uitspraak van Einstein "hou het simpel, maar niet te simpel". .. Vreemde uitspraak eigenlijk voor iemand die de algemene relativiteitstheorie bedacht heeft, want hoe is dat nu ook maar enigszins simpel te beschouwen, maar goed.))

Nogmaals bedankt en misschien tot de volgende vraag . 

Berichten: 55

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

ukster schreef: Afbeelding Polyester-Mylar-A.pdf
  • polyesterfilm
  • gemiddelde dikte 345μm
  • Dielectric strenght onderaan de tabel gemiddeld U=19KV
 
maximale veldsterkte dielectricum Emax= U/d = (19000V/345.10-6m) = 5,5.107 [V/m]
 
maximale spanning (=doorslagspanning dielectricum):  Umax=Emax .d =5,5.107 x (2.10-5 m) = 1,1KV  (aangenomen dikte d=0,02mm)
 
De doorslagspanning hangt alleen af van de elektrische eigenschappen van het dielectricum (maximale veldsterkte en de dikte d)
en niet van de oppervlakte A of Capaciteit C
 
 
 
Zoals TS reeds opmerkte, het is inderdaad een eenvoudige, voor de hand liggende berekening maar de manier waarop de datasheet waarden door Ukster zijn geïnterpreteerd, duidt op specifieke kennis. Prima uitleg! (alleen dacht ik dat de 'doorslagspanning' wordt aangeduid als een MINIMALE spanning, d.w.z. dat bij deze waarde - en hoger - het dielectricum zijn isolerende eigenschappen verliest)

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Dag.

Ik heb even op Wikipedia gekeken en daar staat het volgende:

In physics, the term dielectric strength has the following meanings:

1. Of a pure insulating material, the maximum electric field that the material can withstand under ideal conditions without breaking down (i.e. without failure of its insulating properties).

2. For a specific configuration of dielectric material and electrodes, the minimum applied electric field (i.e. the applied voltage divided by electrode separation distance) that results in breakdown. This is the concept of breakdown voltage.

Zoals ik het begrijp is dan Umax (of Emax) gewoon Umin (Emin). Dit klinkt alleen niet logisch ..

Gebruikersavatar
Berichten: 4.503

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

doorslag dielectricum.jpg
doorslag dielectricum.jpg (33.71 KiB) 2497 keer bekeken


Berichten: 55

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

TommyWhite schreef: Dag.

Ik heb even op Wikipedia gekeken en daar staat het volgende:

In physics, the term dielectric strength has the following meanings:

1. Of a pure insulating material, the maximum electric field that the material can withstand under ideal conditions without breaking down (i.e. without failure of its insulating properties).

2. For a specific configuration of dielectric material and electrodes, the minimum applied electric field (i.e. the applied voltage divided by electrode separation distance) that results in breakdown. This is the concept of breakdown voltage.

Zoals ik het begrijp is dan Umax (of Emax) gewoon Umin (Emin). Dit klinkt alleen niet logisch ..
De spanning waaronder de condensator werkt, mag niet hoger zijn dan Umax. In dat geval praat men over een MAX waarde. Maar je vraag was, hoeveel bedraagt de "doorslagspanning"? Ukster heeft die berekent op 1,1 kV. D.w.z. op die waarde - en daarboven - slaat de condensator door. In dat geval is er derhalve sprake van een MIN waarde. Overigens staat ook op de datasheet van Ukster vermeld, dat het om een "minimale" waarde gaat. Kan inderdaad verwarrend zijn maar hoop hiermede iets duidelijkheid te hebben verschaft.      

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Ik vind het idd wat verwarrend (ben ook niet thuis in elektrotechniek). Iig wil ik de breakdown voltage graag weten. En dit is voor lucht toch wanneer de bliksem inslaat? En in dat geval is wat ukster zegt toch juist?

Scheelt deze minimaal waarde overigens veel van de maximale?

Want het gaat eerst om een benadering (het betreft namelijk een project over toepassingen met grafeen en hiervan is nog veel te weinig bekend om exacte berekeningen te maken).

Berichten: 55

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

TommyWhite schreef: Ik vind het idd wat verwarrend (ben ook niet thuis in elektrotechniek). Iig wil ik de breakdown voltage graag weten. En dit is voor lucht toch wanneer de bliksem inslaat? En in dat geval is wat ukster zegt toch juist?

Scheelt deze minimaal waarde overigens veel van de maximale?

Want het gaat eerst om een benadering (het betreft namelijk een project over toepassingen met grafeen en hiervan is nog veel te weinig bekend om exacte berekeningen te maken).
Nee, er is maar 1 waarde en dat is die welke door Ukster is berekend en waarbij de condensator doorslaat. Maar of je dit een MAX of MIN waarde noemt hangt af van hoe je daar tegen aan kijkt. Of vanuit het (veilige) werkgebied beneden de doorslaggrens naar boven toe of vanuit het gebied boven de doorslaggrens naar beneden toe. In het eerste geval praat je over een MAX waarde voordat hij gaat doorslaan en in het tweede geval over een MIN waarde waarbij dit (is) gebeurt. Maar we spreken in beide gevallen over dezelfde spanning: doorslagspanning. Op de datasheet wordt de doorslagspanning aangeduid als "minimale" spanning. Is verder ook niet erg belangrijk voor het antwoord op jouw vraag. Dat heb je tenslotte gekregen.    

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

Kan ik nu met deze Emax en doorslagspanning de maximale ladimg berekenen? Met Emax = 1/2 CUmax^2 ?

(C = 80F/cm2 (A = 3045 cm2)

Of is dit een verkeerde aanpak?

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

=CQ hmm.Dan met Emax=1/2CQmax ?

Of gewoon met Qmax=CUmax. Toch?

Gebruikersavatar
Berichten: 4.503

Re: Doorslagspanning dielecticum vlakke plaat condensator berekenen

condensator.jpg
condensator.jpg (40.6 KiB) 2495 keer bekeken


Reageer