静電容量は、コンデンサが電荷を蓄える能力の尺度です。静電容量は、サンクトペテルブルク大学の名誉会員である英国の物理学者マイケル・ファラデーにちなんで、ファラッドで測定されます。
静電容量とは？
1本の電気導体を無限に遠ざけ、帯電体同士の影響を排除すると、除去した導体の電位は電荷に比例します。しかし、サイズが異なる導体は同じ電位を持ちません。
SI におけるコンデンサ容量の単位はファラッドです。比例係数は文字 C で表されます。これは、導体のサイズと外部構造の影響を受ける静電容量です。材料、電極の物質の相状態は役割を果たしません - 電荷は表面に分布しています。したがって、GHSの国際規則では、静電容量はファラッドではなくセンチメートルで測定されます。
半径 900 万 km (地球の半径 1400) の孤立した球には 1 ファラッドが含まれます。単一の導電性要素は、技術的な用途には不十分な量の電荷を保持します。 21世紀の技術によると。単位が 1 ファラッドを超えるコンデンサが作成されます。
少なくとも2つの電極と分離誘電体の構造は、電子回路に必要な量の電気を蓄えることができます。このような構造では、正と負の粒子が相互に引き付けられ、保持されます。電子陽電子ペア間の誘電体が消滅を防ぎます。このような電荷の状態は拘束と呼ばれます。
以前は、電気量を測定するために、精度が不明な扱いにくい機器が使用されていました。今では、初心者の無線アマチュアでも、テスターで静電容量を測定する方法を知っています。
コンデンサのマーキング
正確で安全な操作のためには、電子機器の特性を知ることが必要です。
コンデンサの容量を決定するには、計器で値を測定し、ケースのマーキングを読み取る必要があります。表示値と実測値は異なります。これは、不完全な製造技術と操作上のばらつき (摩耗や損傷、温度の影響) によって引き起こされます。
定格容量と公差パラメータはハウジングに表示されています。家電製品は、最大 20% の偏差を持つデバイスを使用します。宇宙産業、軍事機器、および危険物の自動化では、特性の 5 ～ 10% の変動が許容されます。動作回路には公差値が含まれていません。
定格静電容量は、IEC 規格 (国際電気標準会議) に従ってコード化されています。これは、60 か国の国家規格組織をまとめたものです。
IEC 規格では、次の表記法が使用されています。
- 3桁のコーディング。最初の 2 桁は pF の数、3 番目はゼロの数、最後の 9 は 10 pF 未満の定格、先頭の 0 は 1 pF を超えないことを表します。コード 689 - 6.8 pF、152 - 1500 pF、333 - 33000 pF または 33 nF または 0.033 µF。コードの小数点は、読みやすくするために文字「R」に置き換えられます。 R8=0.8pF、2R5は2.5pF。
- マーキングの4桁。最後はゼロの数です。最初の 3 つは pF の値です。 3353 ～ 335000 pF、335 nF または 0.335 µF。
- コードでの文字の使用。 µ は µF、n はナノファラッド、p は pF です。 34p5 は 34.5pF、1µ5 は 1.5µF です。
- プレーナー セラミック製品は、2 つのレジスタに A ～ Z の文字と 10 の度数を表す数字でコード化されています。K3 は 2400 pF です。
- 電解SMD製品は2つの方法でマークされています。数字 - pF単位の定格静電容量と、スペースがある場合は2行目の横または2行目 - 定格電圧の値。文字コード電圧と 3 桁の次の 2 は静電容量を定義し、最後はゼロの数を定義します。 A205 は 10 V および 2 μF を意味します。
- 表面実装品にはアルファベットと数字のコードが刻印されています：CA7 - 10 μF および 16 V。
- コーディングは筐体の色による。
IEC マーキング、国別指定、およびブランド コーディングにより、暗記コードは無意味になります。ハードウェア設計者と修理技術者は、参考資料を必要としています。
数式による計算
セルの定格静電容量の計算は、次の 2 つの場合に必要です。
- 電子機器の設計者は、回路を作成するときにパラメータを計算します。
- マスターは、適切な容量と容量のコンデンサがない場合、セル計算を使用して利用可能な部品から選択します。
RC 回路は、インピーダンス - 複素抵抗 (Z) の値を使用して計算されます。 Ra - 回路部材の加熱による電流損失。 Ri と Re - エレメントのインダクタンスとキャパシタンスの影響を考慮に入れます。 RC 回路の抵抗の端子では、電圧 Up は Z に反比例します。
熱抵抗は負荷の電位を増加させ、無効抵抗はそれを減少させます。共振を超える周波数でのコンデンサの動作は、複素抵抗の無効成分が増加すると、電圧損失につながります。
共振周波数は、電荷を蓄積する能力に反比例します。 Fp を決定する式から、回路に必要な Cc (コンデンサ容量) の値を計算します。
パルス回路を計算するには、パルスの構造に対するRCの影響を決定する回路の時定数が使用されます。回路の抵抗とコンデンサの充電時間がわかっている場合は、時定数の式を使用して静電容量を計算します。結果の真偽は、人的要因に影響されます。
マスターは、コンデンサの並列接続と直列接続を使用します。計算式は、抵抗器の逆です。
直列接続では要素の接続で静電容量が小さくなり、並列回路では値が加算されます。
マルチメータでコンデンサの静電容量を測定する方法は?
パラメータを測定するとき、コンデンサは最初にハンドルの絶縁されたドライバーでそれらの間の端子を閉じることによって放電されます。これを行わないと、低電力マルチメータが故障します。
「Cx」モードのマルチメータでコンデンサの静電容量をチェックする方法の質問に対する答えは次のとおりです。
- 「Cx」モードをオンにして、測定限界を選択します - 標準メーターで 2000 pF から 20 μF。
- コンデンサを機器のソケットに挿入するか、プローブをコンデンサのピンに当てて、機器の目盛で値を確認します。
電流計またはマルチメーターを使用して、ケース内に短絡または開回路があるかどうかを判断します。
極性コンデンサは、電流の方向を考慮して、デバイスの回路に含まれています。製品の電極にはメーカーのラベルが貼られています。逆電流が通常よりも高い場合、1 ～ 3 V の電圧用に設計されたコンデンサは故障します。
特性を測定する前に、極性電解コンデンサは基板からはんだ付けされていません。抵抗測定モードまたは半導体テスト モードでマルチメータの電源を入れます。プローブを極性コンデンサの電極に配置します-プラスからプラス、マイナスからマイナス。コンデンサに欠陥があると、抵抗が滑らかに増加します。充電すると電流が減少し、EMF が増加して電源電圧に達します。
コンデンサの破損は、マルチメータでは無限の抵抗のように見えます。デバイスが応答しないか、アナログ コピーの矢印がほとんど動きません。
要素が故障した場合、測定されたパラメータは、故障の大きさに比例して、より小さな方法で公称値に対応しません。
マルチメータを使用して複素直列抵抗または等価直列抵抗 (コンデンサの ESR) を測定する方法を知りたい場合、スコープなしで測定するのは困難です。コンデンサは、高周波電流に対して反応特性を示します。
その他の測定方法
あなた自身の手でコンデンサ容量計は、パルス装置のスキームに従って組み立てられています。可変抵抗器を備えた一連の RC 回路により、製品の出力に周波数が段階的に変化する一連の信号が生成されます。デバイスを調整するには、デバイスを使用するマルチメーターを使用します。
テストされた一連のコンデンサが順番に設計に接続され、各サブレンジで動作の精度が調整されます。
あなた自身の手で極性電解素子の容量計が概略的に実装され、発振回路なしでセットトップボックスの一部として調整されます。パルス電圧の代わりに出力に定電圧があります。
デジタル静電容量計では、電源は非常に安定しています。回路を組み立てる要素の「浮動」パラメータは、測定の精度に許容できない誤差を与えます。
論理要素では、ESR 測定用にパルス交流電流源が作成されます。
安価なコンデンサ静電容量測定器、RLC ブリッジ タイプのデバイスに SMD 抵抗のチェック機能、ネットワーク充電機能、液晶ディスプレイを追加した指サイズのデバイス。プロの計測コンプレックスとして機能します。極性および可変の両方の電解コンデンサの静電容量計として機能できます。
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