Pojemność jest miarą zdolności kondensatora do magazynowania ładunków. Pojemność mierzy się w faradach, nazwanych tak na cześć angielskiego fizyka Michaela Faradaya, honorowego członka Uniwersytetu w Sankt Petersburgu.
Zawartość
Co to jest kapacytancja?
Jeśli usuniemy pojedynczy przewodnik elektryczny nieskończenie daleko i wyeliminujemy wpływ naładowanych ciał na siebie nawzajem, to potencjał usuniętego przewodnika stanie się proporcjonalny do ładunku. Ale przewodniki o różnych rozmiarach nie mają tego samego potencjału.
Jednostką pojemności kondensatora w układzie SI jest farad. Współczynnik proporcjonalności jest oznaczany literą C i jest to pojemność, na którą wpływa wielkość i struktura zewnętrzna przewodnika. Materiał, stan fazowy substancji elektrody nie odgrywa żadnej roli - ładunki są rozmieszczone na jej powierzchni. Dlatego w międzynarodowych przepisach GHS pojemność nie jest mierzona w faradach, lecz w centymetrach.
Pojedyncza kula o promieniu 9 mln km (1400 promieni Ziemi) zawiera 1 farad. Pojedynczy element przewodzący przechowuje ładunki w ilościach niewystarczających do zastosowań technicznych. Zgodnie z technologią XXI wieku. Tworzy się pojemność kondensatorów o jednostkach większych niż 1 farad.
Struktura składająca się z minimum dwóch elektrod i oddzielającego je dielektryka może przechowywać ilość energii elektrycznej niezbędną do działania obwodów elektronicznych. W tej konstrukcji cząstki dodatnie i ujemne wzajemnie się przyciągają i utrzymują. Dielektryk znajdujący się pomiędzy parą elektron-pozyton zapobiega anihilacji. Taki stan naładowania nazywamy związanym.
Dawniej do pomiaru wielkości elektrycznych używano kłopotliwych urządzeń, które nie słynęły z dokładności. Teraz nawet początkujący radioamator wie, jak zmierzyć pojemność za pomocą testera.
Oznaczenia na kondensatorach
Znajomość właściwości urządzeń elektronicznych jest niezbędna do ich dokładnej i bezpiecznej obsługi.
Określenie pojemności kondensatora polega na zmierzeniu jego wartości za pomocą przyrządu i odczytaniu oznaczeń na obudowie. Zaznaczone wartości różnią się od wartości zmierzonych. Wynika to z niedoskonałości technik produkcji i zmienności eksploatacji (zużycie, wpływ temperatury).
Pojemność znamionowa i parametry tolerancji są podane na obudowie. W urządzeniach gospodarstwa domowego stosuje się urządzenia, których odchylenie wynosi do 20%. W zastosowaniach kosmicznych, wojskowych i w strefach zagrożonych wybuchem dopuszcza się tolerancję 5-10%. Obwody robocze nie zawierają żadnych wartości tolerancji.
Pojemność znamionowa jest kodowana zgodnie z normami IEC (Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna), która zrzesza krajowe organizacje normalizacyjne w 60 krajach.
Norma IEC stosuje oznaczenia:
- Kodowanie trzycyfrowe. 2 cyfry na początku - liczba pF, trzecia cyfra - liczba zer, 9 na końcu - wartość znamionowa mniejsza niż 10 pF, 0 z przodu - nie większa niż 1 pF. Kod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF lub 33 nF lub 0,033 µF. W celu ułatwienia odczytu kodu kropkę dziesiętną zastąpiono literą "R". R8=0,8 pF, 2R5 ma 2,5 pF.
- 4 cyfry w oznaczeniu. Ostatnia z nich to liczba zer. Pierwsze 3 to wartość w pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF lub 0,335 µF.
- Użycie liter w kodzie. Litera µ oznacza µF, n - nanofarady, p - pF. 34p5 to 34,5 pF, 1µ5 to 1,5 µF.
- Wyroby ceramiczne Planer są kodowane za pomocą liter A-Z w 2 rejestrach oraz liczby oznaczającej stopień o numerze 10. K3 ma wartość 2400 pF.
- Wyroby elektrolityczne SMD są oznaczane na 2 sposoby: cyfry - pojemność znamionowa w pF i w następnym lub drugim wierszu, jeśli jest wolne miejsce - wartość napięcia znamionowego; litera kodująca napięcie i 3 następne cyfry, 2 określają pojemność, a ostatnia - liczbę zer. A205 oznacza 10V i 2µF.
- Produkty do montażu powierzchniowego są oznaczone kodem składającym się z liter i cyfr: CA7 - 10 µF i 16 V.
- Kody są oznaczone kolorem obudowy.
Oznaczenia IEC, oznaczenia krajowe i kodowanie marek sprawiają, że zapamiętywanie kodów staje się bezsensowne. Projektanci sprzętu komputerowego i technicy napraw potrzebują źródeł informacji.
Obliczenia według wzorów
Obliczenie pojemności znamionowej ogniwa jest wymagane w dwóch przypadkach:
- Projektanci sprzętu elektronicznego obliczają ten parametr podczas tworzenia obwodów.
- Mistrzowie w przypadku braku kondensatorów o odpowiedniej mocy i pojemności używają obliczeń elementów do wyboru dostępnych części.
Obwody RC oblicza się za pomocą wartości impedancji - rezystancji złożonej (Z). Ra - jest to strata prądu spowodowana nagrzewaniem się uczestników obwodu. Ri i Re - uwzględniają wpływ indukcyjności i pojemności elementów. Na zaciskach rezystorów w obwodach RC napięcie Up jest odwrotnie proporcjonalne do Z.
Rezystancja termiczna zwiększa potencjał przy obciążeniu, a rezystancja bierna go zmniejsza. Praca kondensatora przy częstotliwościach powyżej rezonansu, gdy wzrasta składowa bierna rezystancji złożonej, prowadzi do strat napięcia.
Częstotliwość rezonansu jest odwrotnie proporcjonalna do zdolności do magazynowania ładunku. Na podstawie wzoru na wyznaczenie Fp oblicz, jakie wartości Cc (pojemności kondensatora) są wymagane, aby obwód mógł działać.
Do obliczania obwodów impulsowych wykorzystuje się stałą czasową obwodu, która określa wpływ RC na strukturę impulsu. Jeśli znana jest rezystancja obwodu i czas ładowania kondensatora, pojemność można obliczyć ze wzoru na stałą czasową. Na prawdziwość wyniku ma wpływ czynnik ludzki.
Mistrzowie stosują równoległe i szeregowe połączenia kondensatorów. Wzory obliczeniowe są odwrotne niż w przypadku rezystorów.
Połączenie szeregowe powoduje, że pojemność jest mniejsza w połączeniu elementów, a połączenie równoległe sumuje wartości.
Jak zmierzyć pojemność kondensatora za pomocą multimetru?
Podczas pomiaru kondensatora należy go najpierw rozładować, zwierając jego styki izolowanym śrubokrętem na uchwycie. W przeciwnym razie multimetr małej mocy ulegnie awarii.
Odpowiedź na pytanie, jak sprawdzić pojemność kondensatora za pomocą multimetru w trybie "Cx", jest następująca:
- Włączyć tryb "Cx" i wybrać granicę pomiarową - 2000 pF do 20 μF w mierniku standardowym;
- Włóż kondensator do gniazda w przyrządzie lub przyłóż sondę do styków kondensatora i odczytaj wartość na skali przyrządu.
Używając amperomierza lub multimetru, określ, czy wewnątrz obudowy występuje zwarcie lub rozwarcie.
Kondensator polaryzacyjny jest podłączany do obwodu urządzenia z uwzględnieniem kierunku prądu. Elektrody produktu są oznaczone przez producenta. Kondensator zaprojektowany dla napięć od 1 do 3 V ulegnie uszkodzeniu, jeśli prąd wsteczny będzie większy niż normalnie.
Kondensator elektrolityczny polarny jest odlutowany od płytki przed pomiarem charakterystyki. Włączyć multimetr w trybie pomiaru rezystancji lub testu półprzewodników. Przyłóż sondy do elektrod kondensatora biegunowego - plus do plusa, minus do minusa. Uszkodzony kondensator będzie wykazywał płynny wzrost rezystancji. Wraz z postępem ładowania prąd maleje, a EMF rośnie i osiąga wartość napięcia zasilania.
Otwarty obwód w kondensatorze będzie widoczny na multimetrze jako nieskończona rezystancja. Urządzenie nie reaguje lub strzałka na analogu ledwo się porusza.
Jeśli element ulegnie uszkodzeniu, zmierzona wartość będzie niższa od wartości nominalnej proporcjonalnie do wielkości uszkodzenia.
Jeśli ktoś zastanawia się, jak zmierzyć złożoną lub zastępczą rezystancję szeregową (ESR kondensatora) za pomocą multimetru, może mieć problem z wykonaniem tego pomiaru bez przystawki. Kondensator wykazuje właściwości reaktywne przy prądach o wysokiej częstotliwości.
Inne metody pomiarowe
Miernik pojemności kondensatora własnoręcznie zmontowany według schematów urządzeń impulsowych. Sekwencje obwodów RC ze zmiennymi rezystorami tworzą serię sygnałów o stopniowanej częstotliwości na wyjściu produktu. Do ustawienia urządzenia, z którym ma być używana przystawka, służy multimetr.
Do konstrukcji podłącza się kolejno zestaw badanych kondensatorów i reguluje dokładność każdego podzakresu.
Własnoręcznie wykonany polarny miernik pojemności ogniw elektrolitycznych jest schematycznie wykonany i dostrojony jako część dekodera bez obwodu oscylacyjnego. Na wyjściu jest stałe napięcie, a nie napięcie impulsowe.
W cyfrowych miernikach pojemności zasilanie jest bardzo stabilne. Parametry "pływające" elementów, z których zbudowany jest obwód, będą powodowały niedopuszczalny błąd dokładności pomiarów.
Elementy logiczne są wykorzystywane do budowy impulsowych źródeł prądu przemiennego do pomiarów ESR.
Niedrogie mierniki pojemności kondensatorów, urządzenia typu mostek RLC z opcjonalną funkcją testu rezystancji SMD, ładowaniem sieciowym i wyświetlaczem LCD, same wielkości palca. Pełnią one rolę profesjonalnego systemu metrologicznego. Może pełnić rolę miernika pojemności kondensatorów elektrolitycznych, zarówno polarnych, jak i zmiennych.
Powiązane artykuły:
