Capaciteit is een maat voor het vermogen van een condensator om ladingen op te slaan. Capaciteit wordt gemeten in farads, genoemd naar de Engelse natuurkundige Michael Faraday, erelid van de Universiteit van St. Petersburg.
Inhoud
Wat is capaciteit?
Als wij een enkele elektrische geleider oneindig ver wegnemen en de invloed van geladen lichamen op elkaar opheffen, wordt de potentiaal van de verwijderde geleider evenredig met de lading. Maar verschillende maten geleiders hebben niet dezelfde potentiaal.
De SI-eenheid van capaciteit van een condensator is de farad. De evenredigheidscoëfficiënt wordt aangeduid met de letter C; dit is de capaciteit die wordt beïnvloed door de grootte en de uitwendige structuur van de geleider. Het materiaal, de fasetoestand van de substantie van de elektrode speelt geen rol - de ladingen worden verdeeld over het oppervlak. Daarom wordt in de internationale GHS-regels de capaciteit niet in farads, maar in centimeters gemeten.
Een eenzame bol met een straal van 9 miljoen km (1400 aardstralen) bevat 1 farad. Een enkel geleidend element houdt ladingen in onvoldoende hoeveelheden vast voor technische toepassingen. Volgens de technologie van de 21ste eeuw. condensatoren met eenheden groter dan 1 farad worden gecreëerd.
Een structuur bestaande uit minimaal 2 elektroden en een scheidend diëlektricum kan de hoeveelheid elektriciteit opslaan die nodig is om elektronische schakelingen te laten werken. In deze constructie worden positieve en negatieve deeltjes wederzijds aangetrokken en ze houden elkaar vast. Het diëlektricum tussen het elektron-positronpaar voorkomt annihilatie. Een dergelijke toestand van lading wordt gebonden genoemd.
Voorheen werd voor het meten van elektrische grootheden gebruik gemaakt van omslachtige apparatuur die niet bekend stond om zijn nauwkeurigheid. Nu weet zelfs een beginnende radioamateur hoe hij met een tester capaciteit kan meten.
De markering op condensatoren
Kennis van de kenmerken van elektronische apparatuur is essentieel voor een nauwkeurige en veilige werking.
Om de capaciteit van een condensator te bepalen moet de waarde met een instrument worden gemeten en moeten de markeringen op de behuizing worden afgelezen. De gemarkeerde waarden verschillen van de gemeten waarden. Dit is te wijten aan onvolmaakte productietechnieken en operationele variaties (slijtage, temperatuureffecten).
De nominale capaciteit en de tolerantieparameters zijn aangegeven op de behuizing. Huishoudelijke apparaten gebruiken apparaten met een afwijking van maximaal 20%. In de ruimtevaart, militaire toepassingen en toepassingen in gevaarlijke omgevingen is een tolerantie van 5-10% toegestaan. Bedrijfscircuits bevatten geen tolerantiewaarden.
Het nominale vermogen is gecodeerd volgens de IEC-normen, de Internationale Elektrotechnische Commissie, waarin nationale normalisatie-instellingen in 60 landen zijn verenigd.
De IEC-norm gebruikt benamingen:
- 3-cijferige codering. 2 cijfers aan het begin - aantal pF, derde cijfer - aantal nullen, 9 aan het eind - rating minder dan 10 pF, 0 aan het begin - niet meer dan 1 pF. Code 689 - 6.8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF of 33 nF of 0.033 µF. De decimale punt in de code wordt vervangen door de letter "R" om de leesbaarheid te vergroten. R8=0,8 pF, 2R5 is 2,5 pF.
- 4 cijfers in de markering. De laatste is het aantal nullen. De eerste 3 zijn de waarde in pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF of 0,335 µF.
- Gebruik van letters in de code. De letter µ is µF, n is nanofarads, p is pF. 34p5 is 34,5 pF, 1µ5 is 1,5 µF.
- Keramische schaafproducten zijn gecodeerd met de letters A-Z in 2 registers en het cijfer dat de graad van het getal 10 aanduidt. K3 is 2400 pF.
- Elektrolytische SMD-producten zijn op 2 manieren gemarkeerd: cijfers - nominale capaciteit in pF en in de buurt of in de 2e regel als er ruimte is - nominale spanningswaarde; lettercodering spanning en in de buurt 3 cijfers, 2 definiëren capaciteit en de laatste - aantal nullen. A205 betekent 10V en 2µF.
- Opbouwproducten worden gemerkt met een code van letters en cijfers: CA7 - 10 µF en 16 V.
- De codes zijn gecodeerd volgens de kleur van de behuizing.
IEC-markering, nationale benamingen en merkcodering maken het onthouden van de codes zinloos. Hardware-ontwerpers en reparateurs hebben referentiebronnen nodig.
Berekening met formules
De berekening van de nominale capaciteit van een cel is vereist in 2 gevallen:
- Ontwerpers van elektronische apparatuur berekenen de parameter bij het ontwerpen van schakelingen.
- Masters bij gebrek aan condensatoren van geschikte capaciteit en capaciteit de elementenberekening gebruiken om uit de beschikbare onderdelen te kiezen.
RC-circuits worden berekend aan de hand van de impedantiewaarde - complexe weerstand (Z). Ra - is het stroomverlies ten gevolge van de verwarming van de deelnemers aan het circuit. Ri en Re - houden rekening met de invloed van inductie en capaciteit van de elementen. Aan de weerstandsklemmen in RC circuits is spanning Up omgekeerd evenredig met Z.
De thermische weerstand verhoogt het potentiaal aan de belasting en de reactieve weerstand verlaagt het. Condensatorwerking bij frequenties boven resonantie, wanneer de reactieve component van de complexe weerstand toeneemt, leidt tot spanningsverliezen.
De frequentie van resonantie is omgekeerd evenredig met het vermogen om lading op te slaan. Bereken uit de formule voor de bepaling van Fp welke waarden van Cc (capaciteit van de condensator) nodig zijn om de schakeling te laten werken.
Voor de berekening van impulsschakelingen wordt de tijdconstante van de schakeling gebruikt, die het effect van RC op de structuur van de impuls bepaalt. Indien de weerstand van de kring en de oplaadtijd van de condensator bekend zijn, wordt de capaciteit berekend uit de formule van de tijdconstante. De waarheid van het resultaat wordt beïnvloed door de menselijke factor.
Masters gebruiken parallelle en serieschakelingen van condensatoren. De berekeningsformules zijn omgekeerd aan die voor weerstanden.
Een serieschakeling maakt de capaciteit kleiner in de verbinding van de elementen, een parallelschakeling telt de waarden bij elkaar op.
Hoe kan ik de capaciteit van een condensator meten met een multimeter?
Bij het meten van de condensator wordt deze eerst ontladen door de aansluitklemmen met een geïsoleerde schroevendraaier op het handvat kort te sluiten. Als dit niet gebeurt, zal de multimeter met laag vermogen uitvallen.
Het antwoord op de vraag hoe de capaciteit van een condensator te controleren met een multimeter met "Cx"-modus is als volgt:
- Schakel de "Cx"-modus in en selecteer de meetlimiet - 2000 pF tot 20 μF in de standaardmeter;
- Plaats de condensator in de bussen in het instrument of plaats de sonde op de pennen van de condensator en lees de waarde af op de schaal van het instrument.
Bepaal met een ampèremeter of multimeter of er een kortsluiting of een open kring is in de behuizing.
De polariteitscondensator wordt aangesloten op de stroomkring van het toestel, rekening houdend met de stroomrichting. De elektroden van het product zijn gemarkeerd door de fabrikant. Een condensator die is ontworpen voor spanningen van 1 tot 3 V zal defect raken als de sperstroom hoger is dan normaal.
De polaire elektrolytische condensator wordt van de printplaat losgesoldeerd alvorens de karakteristieken te meten. Zet de multimeter aan in de weerstandsmeting of halfgeleiderteststand. Plaats de sondes op de elektroden van de polaire condensator - plus op plus, min op min. Een defecte condensator zal een gelijkmatige toename van de weerstand vertonen. Naarmate de lading vordert, neemt de stroom af, de EMF neemt toe en bereikt de voedingsspanning.
Een open circuit in een condensator zal op de multimeter verschijnen als een oneindige weerstand. Het toestel reageert niet of de pijl op het analoge display beweegt nauwelijks.
Als het element uitvalt, zal de gemeten waarde achterblijven bij de nominale waarde, evenredig met de grootte van de uitval.
Als men zich afvraagt hoe men de complexe of equivalente serieweerstand (ESR) van een condensator met een multimeter kan meten, is het problematisch om dit zonder hulpstuk te doen. Een condensator vertoont reactieve eigenschappen bij hoogfrequente stromen.
Andere meetmethoden
Condensator capaciteitsmeter met uw eigen handen wordt geassembleerd volgens puls apparaat schema's. De opeenvolging van RC-circuits met variabele weerstanden creëert een reeks van frequentie-gestapelde signalen aan de uitgang van het product. Een multimeter wordt gebruikt om het toestel in te stellen waarmee het hulpstuk moet worden gebruikt.
Een reeks geteste condensatoren wordt beurtelings op het ontwerp aangesloten en de nauwkeurigheid van elk deelbereik wordt bijgesteld.
Een polaire elektrolytische cel capaciteitsmeter met eigen handen wordt schematisch uitgevoerd en afgeregeld als onderdeel van een set-top box zonder oscillerende schakeling. De uitgang is een constante spanning in plaats van een pulsspanning.
Bij digitale capaciteitsmeters is de stroomvoorziening zeer stabiel. De "zwevende" parameters van de elementen, waaruit de schakeling is samengesteld, zullen een onaanvaardbare fout geven voor de nauwkeurigheid van de metingen.
Logische elementen worden gebruikt om gepulseerde wisselstroombronnen voor ESR-metingen op te bouwen.
Goedkopere condensatorcapaciteitsmeters, van het RLC-brugtype met optionele SMD-weerstandstestfunctie, netvoeding en LCD-display, zelf de grootte van een vinger. Zij fungeren als een professioneel metrologiesysteem. Kan dienst doen als capaciteitsmeter voor elektrolytische condensatoren, zowel polair als variabel.
Verwante artikelen:
