No Image

Методика измерения емкости конденсатора

СОДЕРЖАНИЕ
35 просмотров
15 ноября 2019
Рис. 2

Для измерений используем схему, изображенную на рисунке 2. Здесь ЗГ – звуковой генератор, частоту f которого можно изменять в широком диапазоне. К выходу генератора подключены резистор R и конденсатор C, соединённые последовательно. Роль резистора здесь двоякая: он служит ограничителем тока в цепи при высоких частотах, когда сопротивление конденсатора мало и, кроме того, напряжение U на резисторе пропорционально току I в цепи:

Величина UR этого напряжения определяется из (5), которое можно преобразовать к несколько иному виду:

(6)

Если теперь обозначить:

то в этих обозначениях (6) приобретёт вид уравнения прямой линии:

(7)

Эта прямая отсекает на оси ординат отрезок равный а угловой коэффициент наклона прямой равен .

Всё это изображено на Рис. 3:

Рис. 3

Продолжив график до пересечения с осью ординат, найдём U, а затем, зная сопротивление резистора R,по наклону графика определим ёмкость конденсатора.

Вольтметр V показывает величину так называемого действующего напряжения, пропорционального амплитуде переменного напряжения:

Это действующее напряжение и называют величиной переменного напряжения. Тем самым в нашем опыте напряжение UR, измеренное вольтметром также зависит от частоты согласно (6). Здесь через U мы обозначаем напряжение (действующее) на выходе звукового генератора.

Здесь необходимо отметить одно обстоятельство. Все наши формулы справедливы в предположении о том, что внутреннее сопротивление r генератора равно нулю. На самом деле это не так, поэтому напряжение на выходе генератора само зависит от силы тока в цепи:

Здесь E – эдс генератора. Уменьшить влияние внутреннего сопротивления можно за счёт уменьшения силы тока в цепи. Для этого достаточно выбрать сопротивление резистора R большим по сравнению с внутренним сопротивлением r генератора. В нашем генераторе внутреннее сопротивление составляет величину порядка 200 Ом, тем самым сопротивление резистора R должно быть не менее нескольких тысяч Ом (иначе, кОм).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Лабораторный стенд (Рис. 4) включает:

1. Исследуемый набор радиоэлементов:

· два конденсатора с бумажным диэлектриком,

· катушку индуктивности на основе серийного трансформатора или дросселя со стальным сердечником (в данной работе она не понадобится),

· измерительный резистор R с сопротивлением 220 Ом.

2. Милливольтметр переменного тока В3-38 (или другой прибор для измерения переменного напряжения с диапазонами в пределах 0,1…10 В и внутренним сопротивлением порядка 10 6 Ом).

3. Источник питания схемы стенда – звуковой генератор типа Г3-112/1 с выходным сопротивлением 220 Ом и диапазоном частот 20 Гц – 20 МГц

Набор радиоэлементов Вольтметр В3-38 Звуковой генератор Г3-112/1
Рис. 4

4. На генераторе устанавливаются:

· начальная частота – 100 Гц,

· максимальное выходное напряжение – 10 В.

Исследуемая схема подключается к постоянно включенному генератору с помощью кабеля с двумя штекерами, позволяющими отключать стенд без выключения генератора. Для коммутации радиоэлементов используются две перемычки.

Состав лабораторного стенда схематически изображён на рисунке 5.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы весь механизм прекратил выполнять свои функции.

Как проверить конденсатор мультиметром

Я рад снова видеть все вас на страницах сайта «Электрик в доме». Сегодня мы познакомимся и изучим одну из самых используемых деталей в электронике – конденсатор. История создания первого конденсатора относит нас назад в 1745 год («лейденская банка»).

В наше время, в век технологий нас со всех сторон окружает электротехнические машины и оборудование. Вы конечно хорошо знакомы с конденсатором и если не сталкивались технически, то слышали о нем однозначно.

Одной из самых распространённых причин неисправности электронной техники, это выход из строя конденсатора. Любая электроника, бытовая техника и цифровые процессоры все имеют в своем оборудовании конденсаторы и достаточно одной незначительной неисправности конденсатора, что бы весь механизм прекратил выполнять свои функции.

Читайте также:  Ножи ручной работы своими руками чертежи

Вот почему, в случае неисправности оборудования, первым делом необходимо обратить ваше внимание на работоспособность в схеме конденсаторов. И сделать это можно только при помощи электронного прибора, так как визуально определить состояние невозможно, если нет внешних повреждений.

Для этих целей и предназначен недорогой прибор мультиметр, выполняющий многие функции. Об одной из них — проверки сопротивления, я уже знакомил вас в своей предыдущей статье. Этот же материал предназначен для изучения методики проверки конденсатора мультиметром.

С этой проблемой ко мне обратился один из моих подписчиков. Следуя уже своей традиции, я как всегда, буду излагать материал просто и доступно для легко понимания всем желающим.

Проверка конденсатора мультиметром

Для лучшего усвоения материала, начнем с небольшой теории:

  • Устройство и принцип работы мультиметра;
  • Виды и особенности конденсаторов.

Устройство (прибор) предназначенное для накопления электрического заряда – это основное определение конденсатора. Конструктивно он состоит из определенного корпуса, внутри которого расположены две параллельные металлические пластины. Между пластинами установлена прокладка (диэлектрик). Площадь пластин напрямую влияет на величину электрического заряда. Чем больше площадь пластин, тем больше величина накопленного заряда.

Конденсаторы могут быть двух видов: полярными и неполярными.

Конденсаторы полярные.

Определить какой вид конденсаторов достаточно не сложно, уже название вам дает подсказку, что «полярные» должны иметь полярность, то есть иметь (+ плюс) и (- минус). Их подключение в электросхему строго регламентировано в соответствие полярности. Плюс подключается к плюсу, минус к минусу. При нарушении этого правила — конденсатор не будет работать, а вместе с ним и вся схема.

Все полярные конденсаторы заполнены электролитом (твердым или жидким), поэтому их классифицируют как электролитические. Их физические параметры (емкость) находится в следующих параметрах 0.1 ÷ 100000 мкФ.

Конденсаторы неполярные

Неполярные конденсаторы, как вы уже поняли, не имеют полярности и не требуют строгого соблюдения условий подключений. У них нет ни плюса, ни минуса. Роль диэлектрика у них могут выполнять: бумага, стекло, керамика и слюда. Их физические параметры (емкость) незначительна и находится в следующем диапазоне (от нескольких микрофарад до нескольких пикофарад).

Забегая вперед, сразу хочу ответить на ваши вопросы, зачем нам с вами необходимо знать эти технические тонкости. Это очень важно, так как к каждому типу конденсаторов применима своя методика проверки мультиметром. И пред началом проверки, мы должны первым делом, установить тип конденсатора. Это очень важный момент. Прошу вас обратить на это внимание!

Как проверить конденсатор с помощью приборов

Любую проверку конденсаторов необходимо начинать с внешнего осмотра, на наличие внешних признаков повреждений корпуса (трещин, вздутия). Достаточно часто происходит повреждение электролита, что приводит к повышению давления на внутреннюю поверхность оболочки и последующее ее вздутие.

После того как визуальный осмотр окончен и мы не установили внешних повреждений конденсатора, необходимо продолжить проверку специальным прибором, в нашем случае мультиметром. Этот простейший прибор поможет нам установить емкость конденсатора и обрывы внутри.

Перед проверкой незабываем, установить тип конденсатора, более подробно об этом написано выше. Продолжаем процесс проверки с соблюдением полярности, для этого подключаем плюсовой щуп к плюсовому контакту конденсатора и соответственно минусовой щуп к контакту минус.

Проверяя неполярный конденсатор, подключение мультиметра проводим произвольно без соблюдения правила полярности. Единственное, что здесь необходимо выполнить, это выставить переключатель мультиметра на отметку 2 Мом. Это важно, так как при меньшем значении дисплей прибора отобразит — «1» (единицу), что укажет на неисправность конденсатора.

Проверяем конденсатор мультиметром в режиме омметра

Для примера мы свами выполним проверку четырех конденсаторов: два полярных (диэлектрических) и два неполярных (керамических).

Но перед проверкой мы должны обязательно разрядить конденсатор , при этом достаточно замкнуть его контакты при помощи любого металла.

Для того чтобы перейти в режим (омметра) сопротивления, мы перемещаем переключатель в группу измерения сопротивления, для того чтобы установить наличие обрыва или короткого замыкания.

Итак, первым делом проверим полярные кондиционеры (5.6 мкФ и 3.3 мкФ), установленных ранее у неработающих энергосберегающих лампочек

Читайте также:  Из чего состоит медь сплав

Разряжаем конденсаторы путем замыкания их контактов обычной отверткой. Вы можете использовать, удобный для вас, любой другой металлический предмет. Главное чтобы к нему плотно прилегали контакты. Это позволит нам получить точные показания прибора.

Следующим шагом выставляем переключатель на шкалу 2 МОм и соединяем контакты конденсатора и щупы прибора. Далее наблюдаем на дисплее быстро увиливающие параметры сопротивления.

Вы спросите меня, в чем дело и почему на дисплее мы наблюдаем «плавающие показатели» сопротивления? Это объяснить довольно просто, поскольку питание прибора (батарейка) имеет постоянное напряжение и за счет этого происходит зарядка конденсатора.

С течением времени конденсатор все больше и больше накапливает заряд (заряжается), тем самым увеличивая сопротивление. Емкость конденсатора влияет на скорость зарядки. Как только конденсатор получит полную зарядку, значение его сопротивления будет соответствовать значению бесконечности, а мультиметр на дисплее покажет «1». Это параметры рабочего конденсатора.

Нет возможности показать картинку на фотографии. Так для следующего экземпляра емкостью 5.6 мкФ, показатели сопротивления начинаются с 200 кОм и плавно возрастают до тех пор, пока не преодолеют показатель 2 МОм. Эта процедура не занимает более -10 сек.

Для следующего конденсатора емкостью 3.3 мкФ происходит все аналогично, но время процесса занимает менее — 5 сек.

Проверить следующую пару неполярных конденсаторов можно точно также по аналогии с предыдущими конденсаторами. Соединяем щупы прибора и контакты, следим за состоянием сопротивления на дисплее прибора.

Рассмотрим первый «150nК». Вначале его сопротивление несколько снизится примерно до 900 кОм, затем следует его плавное увеличение до определенной отметки. Время процесса занимает — 30 сек.

При этом на мультиметре модели МБГО переключатель устанавливаем на шкалу 20 МОм (сопротивление приличное, очень быстро идет зарядка)

Процедура классическая, снимаем заряд при помощи замыкания контактов отверткой:

Смотрим на дисплей, отслеживая показатели сопротивления:

Делаем вывод, что в результате проверки все представленные конденсаторы исправны.

Как проверить емкость конденсатора

Главный показатель, основная характеристика всех конденсаторов — это «емкость». Измеряя эту характеристику и сравнивая ее с указанными параметрами на корпусе, мы сможем выяснить, исправен кондиционер или нет. Есть приборы, которые легко позволят вам выполнить эту проверку.

Но можно ли проверить емкость конденсатора, как в нашем случае, мультиметром . Если вы будет проверять емкость при помощи щупов, вы не получите желаемого результата. Как же быть?

В этом нам помогут разъемы «гнезда» -CX+(«-» и «+» — это полярность подключения)

Для этого примера мы будем использовать кондер «150нФ». Маркировка 150nK:

Устанавливаем переключатель на отметку – ближайшее большее значение. В нашем случае это 200 нФ. Следующим шагом вставляем ножки конденсатора в разъемы -CX+. (не обращаем внимание на полярность, наш кондер неполярный). Дисплей показывает значение емкости– 160.3 нФ, что совпадает с номинальными показателями.

Продолжаем проверку конденсатора с емкостью 4700 пФ. Устанавливаем переключатель на шкале в положение 20 n.

Теперь вставляем ножки в разъёмы прибора и наблюдаем на дисплее параметры 4750 пФ. Вы это можете увидеть на фото. Параметры точно соответствуют параметрам заявленным производителем.

Запомните, если показатели сильно отличаются от номинальных параметров или вообще равны нулю, это говорит нам, что конденсатор не рабочий и его необходимо заменить.

Как проверить конденсатор при помощи прибора ESR-METR

Недавно я приобрел ESR-METR и я решил выполнить им ту же самую проверку.

Методика проверки очень проста. Прибор необходимо откалибровать, в моем случае в комплекте идет специальная перемычка, при помощи которой замыкается нужная группа контактов на колодке 1-4. Нажимаем кнопку и прибор автоматический калибруется, сообщив нам об этом на своем экране. После калибровки не забываем разрядить конденсатор и подключаем его к нужным нам разъемам. и производим измерение.

Каждый конденсатор обладает и паразитными свойствами, например сопротивлением. Из фото видно, что емкость конденсатора соответствует заявленным характеристикам, а также присутствует паразитное последовательное сопротивление номиналом 1.2 Ом, из за этого потери на данном конденсаторе составляют 0,5%.

Читайте также:  Как выглядит увлажнитель воздуха

В нашем случает этот показатель великоват, что говорит о высыхании конденсатора, устанавливать его в схему не рекомендуется.

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Цель работы.Изучение косвенных методов измерения емкости конденсатора.

Краткая теория.

Конденсатором называется система, состоящая из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, в которой обеспечивается сильное взаимодействие полей, созданных накопленными на этих проводниках зарядами. Проводники, образующие конденсатор, называются обкладками. В зависимости от формы обкладок, конденсаторы бывают сферические, цилиндрические, плоские. За заряд конденсатора принимается заряд одной обкладки, взятый по абсолютной величине.Конденсаторы широко используются в различных областях техники: в электронике, электротехнике, энергетике. В электронно-вычислительной машине их содержится десятки и сотни тысяч. В горном деле энергозаряженный конденсатор используется при взрывных работах для воспламенения детонаторов. На импульсном выделении энергии при разряде конденсаторов основан метод электрогидравлической очистки скважин. В обогащении полезных ископаемых конденсаторы находят применение при электросепарации слабомагнитных руд. В состав электронных геофизических приборов конденсаторы входят в качестве одной из составных частей. Разрабатываются специальные конструкции конденсаторов для работы во взрыво и пожароопасных условиях.

Емкостью конденсатора называется скалярная физическая величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд и численно равная заряду, который изменяет потенциал между обкладками на 1В.

(2.1)

Разность потенциалов может быть измерена вольтметром. Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его обкладок и диэлектрической проницаемости диэлектрика. Единицей измерения электрической емкости в системе СИ является фарад (Ф=Кл/В).

Емкость конденсатора может быть измерена различными методами. В данной работе использован метод, основанный на измерении накопленного конденсатором заряда.При этом для определения емкости неизвестного конденсатора Сх собирают цепь по рис. 1.

При подключении к источнику питания конденсатор заряжается. Заряд, накапливаемый на обкладках конденсатора, при неизменном значении разности потенциалов Е пропорционален его емкости.

(2.2)

Рисунок 1 -Схема электрической цепи для определения емкости конденсатора.

Сх – конденсатор неизвестной емкости;

Е – источник питания, служащий для зарядки конденсатора до разности потенциалов, равной ЭДС источника ( =Е);

ò – интегратор тока;

Ри-кнопка разряда интегратора;

S1-переключатель, позволяющий подключать конденсатор к источнику питания Е при зарядке и к интегратору при разрядке.

При включении заряженного конденсатора к интегратору, который, в свою очередь, подключен к вольтметру, в цепи интегратора протекает ток,убывающий во времени. По определению, сила тока

(2.3)

Напряжение на выходе интегратора пропорционально интегралу от силы тока, протекающего через него, т.е. заряду:

(2.4)

где b-постоянная интегратора (она неизвестна). Напряжение Uxизмеряется вольтметром. Поскольку используемый в данной работе интегратор не является идеальным, происходит его самопроизвольный разряд по окончании процесса интегрирования. Поэтому в качестве Ux следует принимать максимальное значение показаний на табло вольтметра. Кнопка Ри на интеграторе предназначена для его принудительного разряда и подготовки прибора к новому измерению. Сопоставляя формулы (2.2) и (2.4), получаем:

(2.5)

В полученном выражении постоянная интегратора b и разность потенциалов на конденсаторе Е являются неизвестными. Поэтому только на основании (2.5.) определить Сх оказывается невозможным. Для того, чтобы избежать определения величин b и Е, в данной работе применяется хорошо известный метод калибровки. Включим вместо конденсатора Сх конденсатор с известной емкостью С1 и проведем аналогичные измерения. При этом на выходе интегратора получим отсчет U1 и по аналогии с (2.5) запишем:

(2.6)

Разделив друг на друга равенства (2.5) и (2.6), получим

(2.7)

где Ux и Ui – показания вольтметра при разряде неизвестного и известного конденсаторов соответственно (максимальные значения показаний на индикаторном табло), C1 – емкость известного конденсатора.

Выполнение работы.

Необходимые приборы:конденсатор с известной емкостью (C= 4700 пФ ± 10%); конденсатор с неизвестной емкостью Сх, которая определяется в данной работе; источник постоянного тока Е; переключатель; интегратор; цифровой вольтметр. Все элементы схемы, кроме вольтметра, смонтированы внутри лабораторного стенда.

Схема экспериментальной установки для определения емкости конденсатора показана на рис. 2. и на панели лабораторного стенда.

Рисунок 2 -Схема экспериментальной установки

Комментировать
35 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
No Image Инструменты
0 комментариев
Adblock detector