Kapacita je miera schopnosti kondenzátora uchovávať náboje. Kapacita sa meria vo faradoch a je pomenovaná podľa anglického fyzika Michaela Faradaya, čestného člena Petrohradskej univerzity.
Obsah
Čo je to kapacita?
Ak odstránime jeden elektrický vodič nekonečne ďaleko a vylúčime vzájomné pôsobenie nabitých telies, potenciál odstráneného vodiča sa stane úmerný náboju. Rôzne veľkosti vodičov však nemajú rovnaký potenciál.
Jednotkou kapacity kondenzátora v sústave SI je farad. Koeficient proporcionality sa označuje písmenom C, čo je kapacita ovplyvnená veľkosťou a vonkajšou štruktúrou vodiča. Materiál, fázový stav látky elektródy nehrá úlohu - náboje sú rozložené na povrchu. Preto sa v medzinárodných pravidlách GHS kapacita nemeria vo faradoch, ale v centimetroch.
Osamelá guľa s polomerom 9 miliónov km (1400 polomerov Zeme) obsahuje 1 farad. Jediný vodivý prvok uchováva náboje v nedostatočnom množstve pre technické aplikácie. Podľa technológie 21. storočia. sú vytvorené kondenzátory s jednotkami väčšími ako 1 farad.
Štruktúra pozostávajúca z minimálne 2 elektród a oddeľujúceho dielektrika dokáže uskladniť množstvo elektrickej energie potrebnej na prevádzku elektronických obvodov. V tejto konštrukcii sa kladné a záporné častice navzájom priťahujú a držia sa. Dielektrikum medzi párom elektrón-pozitrón zabraňuje anihilácii. Takýto stav náboja sa nazýva viazaný.
Predtým sa na meranie elektrických veličín používali ťažkopádne zariadenia, ktoré neboli známe svojou presnosťou. Aj začínajúci rádioamatér vie, ako zmerať kapacitu pomocou testera.
Označenie na kondenzátoroch
Znalosť vlastností elektronických zariadení je nevyhnutná pre ich presnú a bezpečnú prevádzku.
Určenie kapacity kondenzátora zahŕňa meranie hodnoty pomocou prístroja a čítanie značiek na kryte. Označené hodnoty sa líšia od hodnôt získaných meraním. Je to spôsobené nedokonalými výrobnými postupmi a prevádzkovými odchýlkami (opotrebenie, vplyv teploty).
Menovitá kapacita a tolerančné parametre sú uvedené na kryte. Domáce spotrebiče používajú zariadenia s odchýlkou až 20 %. V kozmických, vojenských a nebezpečných oblastiach je povolená tolerancia 5 - 10 %. Prevádzkové obvody neobsahujú žiadne tolerančné hodnoty.
Menovitá kapacita je kódovaná podľa noriem IEC, Medzinárodnej elektrotechnickej komisie, ktorá združuje národné normalizačné organizácie v 60 krajinách.
Norma IEC používa označenia:
- 3-miestne kódovanie. 2 číslice na začiatku - počet pF, tretia číslica - počet núl, 9 na konci - hodnota menšia ako 10 pF, 0 vpredu - najviac 1 pF. Kód 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF alebo 33 nF alebo 0,033 µF. Desatinná čiarka v kóde je nahradená písmenom "R", aby bol kód ľahšie čitateľný. R8=0,8 pF, 2R5 je 2,5 pF.
- 4 číslice v označení. Posledný je počet núl. Prvé 3 sú hodnoty v pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF alebo 0,335 µF.
- Používanie písmen v kóde. Písmeno µ je µF, n je nanofarad, p je pF. 34p5 je 34,5 pF, 1µ5 je 1,5 µF.
- Hobľované keramické výrobky sú kódované písmenami A-Z v 2 registroch a číslom označujúcim stupeň čísla 10. K3 je 2400 pF.
- Elektrolytické SMD výrobky sa označujú 2 spôsobmi: číslicami - menovitá kapacita v pF a ďalším alebo 2. riadkom, ak je k dispozícii miesto - menovitá hodnota napätia; písmenom kódujúcim napätie a ďalšími 3 číslicami, 2 definujú kapacitu a poslednou - počet núl. A205 znamená 10 V a 2 µF.
- Výrobky na povrchovú montáž sú označené kódom zloženým z písmen a číslic: CA7 - 10 µF a 16 V.
- Kódy sú kódované podľa farby krytu.
Označenie IEC, národné označenia a kódovanie značiek spôsobujú, že zapamätanie kódov nemá význam. Návrhári hardvéru a opravári potrebujú referenčné zdroje.
Výpočet pomocou vzorcov
Výpočet menovitej kapacity článku sa vyžaduje v 2 prípadoch:
- Konštruktéri elektronických zariadení tento parameter vypočítavajú pri vytváraní obvodov.
- Majstri pri absencii kondenzátorov s vhodnou kapacitou a kapacitou použijú výpočet prvkov na výber z dostupných dielov.
RC obvody sa počítajú pomocou hodnoty impedancie - komplexného odporu (Z). Ra - je prúdová strata spôsobená ohrevom účastníkov obvodu. Ri a Re - zohľadňujú vplyv indukčnosti a kapacity prvkov. Na svorkách rezistora v RC obvodoch je napätie Up nepriamo úmerné Z.
Tepelný odpor zvyšuje potenciál v záťaži a jalový odpor ho znižuje. Prevádzka kondenzátora pri frekvenciách nad rezonanciou, keď sa zvyšuje jalová zložka komplexného odporu, vedie k napäťovým stratám.
Rezonančná frekvencia je nepriamo úmerná schopnosti uchovávať náboj. Zo vzorca na určenie Fp vypočítajte, aké hodnoty Cc (kapacita kondenzátora) sú potrebné na fungovanie obvodu.
Na výpočet impulzných obvodov sa používa časová konštanta obvodu, ktorá určuje vplyv RC na štruktúru impulzu. Ak je známy odpor obvodu a čas nabíjania kondenzátora, kapacita sa vypočíta zo vzorca pre časovú konštantu. Pravdivosť výsledku je ovplyvnená ľudským faktorom.
Majstri používajú paralelné a sériové zapojenie kondenzátorov. Výpočtové vzorce sú opačné ako pri rezistoroch.
Pri sériovom zapojení je kapacita menšia v spojení prvkov, pri paralelnom zapojení sa hodnoty sčítavajú.
Ako môžem zmerať kapacitu kondenzátora pomocou multimetra?
Pri meraní kondenzátora sa kondenzátor najprv vybije skratovaním svoriek izolovaným skrutkovačom na rukoväti. Ak sa to neurobí, multimetrík s nízkou spotrebou energie zlyhá.
Odpoveď na otázku, ako skontrolovať kapacitu kondenzátora pomocou multimetra s režimom "Cx", je nasledujúca:
- Zapnite režim "Cx" a vyberte hranicu merania - 2000 pF až 20 μF v štandardnom meracom prístroji;
- Vložte kondenzátor do zásuviek v prístroji alebo priložte sondu na vývody kondenzátora a odčítajte hodnotu na stupnici prístroja.
Pomocou ampérmetra alebo multimetra zistite, či je vo vnútri krytu skrat alebo rozpojený obvod.
Polarizačný kondenzátor je pripojený k obvodu spotrebiča s ohľadom na smer prúdu. Elektródy výrobku sú označené výrobcom. Kondenzátor určený pre napätie 1 až 3 V zlyhá, ak je spätný prúd vyšší ako normálny.
Polárny elektrolytický kondenzátor sa pred meraním charakteristík odpája z dosky. Zapnite multimeter v režime merania odporu alebo testovania polovodičov. Umiestnite sondy na elektródy polárneho kondenzátora - plus na plus, mínus na mínus. Chybný kondenzátor bude vykazovať plynulý nárast odporu. S postupujúcim nabíjaním sa prúd znižuje, EMP sa zvyšuje a dosahuje napájacie napätie.
Otvorený obvod kondenzátora sa na multimetri zobrazí ako nekonečný odpor. Zariadenie nereaguje alebo sa šípka na analógu takmer nehýbe.
Ak prvok zlyhá, nameraná hodnota sa zníži oproti menovitej hodnote úmerne veľkosti poruchy.
Ak sa pýtate, ako zmerať komplexný alebo ekvivalentný sériový odpor (ESR kondenzátora) pomocou multimetra, je problematické to urobiť bez prídavného zariadenia. Kondenzátor vykazuje reaktívne vlastnosti pri vysokofrekvenčných prúdoch.
Iné metódy merania
Kondenzátorový merač kapacity vlastnými rukami je zostavený podľa schém impulzných zariadení. Sekvencie RC obvodov s premenlivými rezistormi vytvárajú na výstupe výrobku sériu frekvenčne skokových signálov. Na nastavenie jednotky, s ktorou sa má nástavec používať, sa používa multimeter.
Ku konštrukcii sa postupne pripojí sada testovaných kondenzátorov a nastaví sa presnosť každého podrozsahu.
Merač kapacity polárneho elektrolytického článku s vlastnými rukami je schematicky realizovaný a naladený ako súčasť set-top boxu bez oscilačného obvodu. Výstupom je konštantné napätie namiesto impulzného napätia.
V digitálnych meračoch kapacity je napájanie veľmi stabilné. "Plávajúce" parametre prvkov, z ktorých je obvod zostavený, spôsobia neprijateľnú chybu presnosti merania.
Logické prvky sa používajú na vytvorenie zdrojov striedavého impulzného prúdu na meranie ESR.
Lacné merače kapacity kondenzátorov, zariadenia typu RLC mostík s voliteľnou funkciou testovania odporu SMD, sieťovou nabíjačkou a LCD displejom, ktoré sú veľké ako prst. Fungujú ako profesionálny metrologický systém. Môže fungovať ako merač kapacity elektrolytických kondenzátorov, polárnych aj premenlivých.
Súvisiace články:
