Свежие обсуждения
Измерения

Измеритель RLC-2

1 651 746

Вот здесь об собственном резонансе C, L и R, парраграф "1.5 Component dependency factors" http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5950-3000.pdf

Типичная частотная характеристика для реальных конденсаторов:

Ls: индуктивность проводов конденсатора
Rs: эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

Перевод от туда:
На собственной резонансной частоте (SFR) емкостные и индуктивные значения реактанса конденсатора равны друг другу 1/(wC) = wLs. В результате фазовый угол равен 0°, и компонент является резистивным. После резонансной частоты фазовый угол изменяется на положительное значение около +90° и, таким образом, доминирует индуктивный реактанс из-за паразитной индуктивности.
Конденсаторы ведут себя как индуктивные устройства на частотах выше своего резонанса и, как результат, не могут использоваться в качестве конденсатора.
Собственная резонансная частота (SRF) определяет максимальную частоту при которой можно использовать конденсаторы и индуктивности.

 

После резонансной частоты фазовый угол изменяется на положительное значение около +90° и, таким образом, доминирует индуктивный реактанс из-за паразитной индуктивности.

90° - это для идеальных конденсатора и индуктивности, в реальности же (для электролитических конденсаторов на высокой частоте) угол далек от 90°, а так же далек для паразитной индуктивности конденсатора (я так думаю). Да что на высокой, электролиты даже на 100 Гц не дадут угла 90°. Вот, например, 1000 мкФ 25 В (низкоимпедансный) на 100 Гц угол тета -87°, а на 10 кГц -28°.

На графиках тоже ошибочно нарисовали угол 90°, такое возможно только для идеальных конденсаторов и катушек. Хотя все-таки, некоторую плавность перехода угла возле резонанса они обозначили. Для идеальных конденсатора и катушки будет переход в виде ступеньки.

 

АК: Вот, например, 1000 мкФ 25 В (низкоимпедансный) на 100 Гц угол тета -87°, а на 10 кГц -28°.

Измерьте на частоте 1 Гц и будут Вам 90°. Просто отличие от 90° будет меньше разрешающей способности прибора.
Так что ваше утверждение об ошибочности графиков не совсем верно.
Частотная ось графиков ведь простирается от 0 до бесконечности, а график фазового угла ассимптотически приближается к +/- 90°.
То, что на 10 кГц получили угол -28°. говорит о том, что измерение проводилось ближе к резонансной частоте. Если бы была возможность плавно повышать частоту измерения, то совсем недалеко нашлась бы точка с углом 0° безо всякой дополнительной индуктивности.

 

Tadas: Измерьте на частоте 1 Гц и будут Вам 90°. Просто отличие от 90° будет меньше разрешающей способности прибора.

Согласен, я тоже об этом думал.

Tadas: Так что ваше утверждение об ошибочности графиков не совсем верно.
Частотная ось графиков ведь простирается от 0 до бесконечности, а график фазового угла ассимптотически приближается к +/- 90°.

Мое утверждение хоть и не совсем верное, но ближе к реальности, а те, кто поверит графикам, будут знать (если не перепроверят экспериментально), что угол не далеко от резонанса становится -90° или +90°, а это не так.

Tadas: То, что на 10 кГц получили угол -28°. говорит о том, что измерение проводилось ближе к резонансной частоте. Если бы была возможность плавно повышать частоту измерения, то совсем недалеко нашлась бы точка с углом 0° безо всякой дополнительной индуктивности.

Конечно. И эта точка была бы точкой резонанса. Что я и проверил вчера экспериментально, соединив последовательно электролит 1000 мкФ и катушку с подстроечным сердечником. Потому что я не мог плавно повышать частоту, я плавно повышал индуктивность, чтобы поймать резонанс.
А вот увидеть угол 90 (и даже 89) градусов в эксперименте не удастся с реальным электролитом и реальной катушкой. Хотя бы потому что наш прибор не измеряет на частоте 1 Гц и на бесконечно высокой частоте.

 

АК: 90° - это для идеальных конденсатора и индуктивности, в реальности же (для электролитических конденсаторов на высокой частоте) угол далек от 90°

АК: На графиках тоже ошибочно нарисовали угол 90°

Так и есть, там же написано что "около" 90°. В графиках всё правильно.

АК: Вот, например, 1000 мкФ 25 В (низкоимпедансный) на 100 Гц угол тета -87°, а на 10 кГц -28°.

Это только подтверждает то что на графиках.

АК: Хотя все-таки, некоторую плавность перехода угла возле резонанса они обозначили

А Вы попробуйте мысленно растянуть первый график по горизонтали (или взгляните на правый), плавность увеличится и может быть очень большой. Вы ведь не знаете где на графике 100Гц и где 10кГц.

 

АК: Мое утверждение хоть и не совсем верное, но ближе к реальности, а те, кто поверит графикам, будут знать (если не перепроверят экспериментально), что угол не далеко от резонанса становится -90° или +90°, а это не так.

Что значет "угол не далеко от резонанса"? Ведь там не показано далеко или не далеко. Это всё относительно. Если правильно читать график то всё там верно показано.

Tadas: Частотная ось графиков ведь простирается от 0 до бесконечности, а график фазового угла ассимптотически приближается к +/- 90°.

Очень верно

 

АК: что последовательная индуктивность увеличивает емкость.

вернее уменьшается суммарное сопротивление емкости + индуктивность (реактивная часть). а так как прибор измеряет Z = (wL-1/wC)^2 , а по углу он определяет что это емкость то считает по формуле Z=1/wC соответственно при уменьшение Z расчетная емкость растет. (а на самом деле меняется реактивное сопротивление L и С)
В принципе можно вычислить по отдельности С и L (при последовательном соединение) если произнести измерения на двух частотах и решив систему из двух уравнений с двумя неизвестными:

Z1=1/wC+wL при w=1кГц
Z2=1/wC+wL при w=10кГц.

(формулы написал неполные, только чтобы пояснить суть)

 

Laimys: А Вы попробуйте мысленно растянуть первый график по горизонтали (или взгляните на правый), плавность увеличится и может быть очень большой. Вы ведь не знаете где на графике 100Гц и где 10кГц.

Кривую зависимости угла тета от частоты надо было изобразить так, чтобы было видно, что угол становится 90 градусов только в двух точках частоты: 0 и бесконечность, а на других частотах угол только приближается к 90 градусов. На втором графике ближе к реальности.
Нуль и бесконечность частоты конечно же в начале шкалы частоты и в конце. И подписать на графике, что эти точки 0 и бесконечность частоты. И только в этих двух точках кривая угла доходит до 90 градусов.
Хотя, если присмотреться к графикам, то кривая угла нигде не пересекается с пунктирной линией 90 градусов.

С K0L0B0K1 согласен, спасибо. И Laimys, спасибо. И Tadas, спасибо.
Главное, что мы все понимаем, как оно работает. И теперь знаем, почему у 1000 мкФ с длинными выводами емкость на 10 кГц завышается. А у выпаянных (с короткими выводами) не завышается.

 

АК: Хотя бы потому что наш прибор не измеряет на частоте 1 Гц и на бесконечно высокой частоте.

Согласитесь, это проблема прибора, а не реального мира

АК: И только в этих двух точках кривая угла доходит до 90 градусов.

Теоретически так. Но прибор вполне может показать 90°., когда разрешающая способность по фазовому углу не позволит отличить 90° от 89.9°.
Вот интересно, что покажет прибор, если померить действительно качественный конденсатор (напр. КСО) на частоте 100 Гц ?

 

У качественных конденсаторов прибор показывает угол очень близкий к 90 градусов, и не только на 100 Гц.
Высокодобротный конденсатор MPP 474J250V

Даже наоборот, на 100 Гц может показать угол меньше (я думаю калибровка виной), но 89,9 градусов всегда есть для качественных конденсаторов.

Еще пример: К71-7 4700 пФ (из модуля УСР 3УСЦТ):
100 Гц угол -89,956° (диапазон 5)
1 кГц угол -89,971° (диапазон 4)
10 кГц угол -89,981° (диапазон 3)
При смене частоты, при измерении конденсатора обычно меняется диапазон, а разные диапазоны калибруются отдельно.

КСО измерю в другой раз, на несколько тысяч пФ должен быть.
Вот тут есть замеры КСО двумя приборами, но только добротность, без угла. Видно, что на 100 Гц добротность хуже. Но это скорее всего проблема прибора.

 
1 651 746