Kapacitivnost je merilo sposobnosti kondenzatorja za shranjevanje nabojev. Kapacitivnost se meri v faradih, po angleškem fiziku Michaelu Faradayu, častnem članu Univerze v Sankt Peterburgu.
Vsebina
Kaj je kapacitivnost?
Če en sam električni vodnik oddaljimo neskončno daleč in izključimo vpliv nabitih teles drug na drugega, postane potencial odstranjenega prevodnika sorazmeren z nabojem. Toda prevodniki, ki se razlikujejo po velikosti, nimajo enakega potenciala.
Enota za kapaciteto kondenzatorja v SI je farad. Koeficient sorazmernosti je označen s črko C, ki je kapacitivnost, na katero vplivata velikost in zunanja struktura prevodnika. Material, fazno stanje snovi elektrode ne igrajo vloge - naboji so porazdeljeni po površini. Zato se v mednarodnih pravilih GHS kapacitivnost ne meri v faradih, ampak v centimetrih.
Samotna krogla s polmerom 9 milijonov km (1400 polmerov Zemlje) vsebuje 1 farad. En sam prevodni element zadrži naboje v nezadostnih količinah za tehnične aplikacije. Po tehnologiji 21. stoletja.nastanejo kondenzatorji z enotami, višjimi od 1 farada.
Struktura iz vsaj 2 elektrod in ločilnega dielektrika je sposobna shraniti količino električne energije, ki je potrebna za elektronska vezja. V takšni strukturi se pozitivni in negativni delci medsebojno privlačijo in držijo. Dielektrik med parom elektron-pozitron preprečuje anihilacijo. Tako stanje nabojev imenujemo vezano.
Prej je bila za merjenje električnih veličin uporabljena okorna oprema, ki ni bila znana po svoji natančnosti. Zdaj tudi začetni radioamater ve, kako izmeriti kapacitivnost s testerjem.
Oznake kondenzatorja
Za natančno in varno delovanje je potrebno poznavanje lastnosti elektronskih naprav.
Določanje kapacitete kondenzatorja vključuje merjenje vrednosti z instrumentom in branje oznak na ohišju. Označene vrednosti in izmerjene vrednosti se razlikujejo. To je posledica nepopolnih proizvodnih tehnik in operativnih sprememb (obraba, temperaturni učinki).
Nazivna zmogljivost in parametri tolerance so navedeni na ohišju. Gospodinjski aparati uporabljajo naprave z odstopanjem do 20 %. V vesoljski industriji, vojaški opremi in pri avtomatizaciji nevarnih objektov je dovoljeno odstopanje od 5-10 % v karakteristikah. Delovna vezja ne vsebujejo vrednosti tolerance.
Nazivna kapacitivnost je kodirana po standardih IEC, Mednarodne elektrotehniške komisije, ki združuje nacionalne standardizacijske organizacije 60 držav.
Standard IEC uporablja oznake:
- 3-mestno kodiranje. Dve števki na začetku je število pF, tretja je število ničel, 9 na koncu je ocena manj kot 10 pF, 0 spredaj ni več kot 1 pF. Koda 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF ali 33 nF ali 0,033 µF.Decimalno vejico v kodi nadomesti črka "R" za lažje branje. R8=0,8 pF, 2R5 je 2,5 pF.
- 4 števke v oznaki. Zadnja je število ničel. Prve 3 so vrednosti v pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF ali 0,335 µF.
- Uporaba črk v kodi. Črka µ je µF, n je nanofarad, p je pF. 34p5 je 34,5 pF, 1µ5 je 1,5 µF.
- Keramični izdelki Planer so kodirani s črkami A-Z v 2 registrih in številko, ki označuje stopnjo števila 10. K3 je 2400 pF.
- Elektrolitski izdelki SMD so označeni na dva načina: števke - nazivna kapacitivnost v pF in zraven ali v 2. vrstici, če je presledek - vrednost nazivne napetosti; črka za kodiranje napetosti in poleg 3 števk, 2 določata kapacitivnost, zadnja pa število ničel. A205 pomeni 10 V in 2 μF.
- Izdelki za površinsko montažo so označeni s kodo iz črk in številk: CA7 - 10 μF in 16 V.
- Kodiranje je glede na barvo ohišja.
Oznake IEC, nacionalne oznake in kodiranje blagovnih znamk naredijo pomnjenje kod brez pomena. Oblikovalci strojne opreme in tehniki za popravila potrebujejo referenčne vire.
Računanje s formulami
Izračun nazivne kapacitivnosti celice je potreben v dveh primerih:
- Oblikovalci elektronske opreme izračunajo parameter pri ustvarjanju vezij.
- Mojstri, v odsotnosti kondenzatorjev ustrezne zmogljivosti in zmogljivosti, uporabljajo izračun celice za izbiro razpoložljivih delov.
RC vezja so izračunana z uporabo vrednosti impedance - kompleksnega upora (Z). Ra - izguba toka pri ogrevanju členov vezja. Ri in Re - upoštevata vpliv induktivnosti in kapacitivnosti elementov. Na sponkah upora v RC vezju je napetost Up obratno sorazmerna z Z.
Toplotni upor poveča potencial obremenitve, reaktivni upor pa ga zmanjša.Delovanje kondenzatorja pri frekvencah nad resonanco, ko se reaktivna komponenta kompleksnega upora poveča, vodi do izgub napetosti.
Frekvenca resonance je obratno sorazmerna s sposobnostjo kopičenja naboja. Iz formule za določanje Fp izračunajte, katere vrednosti Cc (zmogljivost kondenzatorja) so potrebne za vezje.
Za izračun impulznih tokokrogov se uporablja časovna konstanta tokokroga, ki določa učinek RC na strukturo impulza. Če poznate upor vezja in čas polnjenja kondenzatorja, uporabite formulo za časovno konstanto za izračun kapacitivnosti. Na resničnost rezultata vpliva človeški faktor.
Mojstri uporabljajo vzporedne in serijske povezave kondenzatorjev. Formule za izračun so obratne kot za upore.
Serijska vezava zmanjša kapacitivnost v povezavi elementov, vzporedna vezava vrednosti sešteva.
Kako izmeriti kapacitivnost kondenzatorja z multimetrom?
Pri merjenju parametrov kondenzator najprej izpraznimo tako, da zapremo sponke med njimi z izoliranim izvijačem na ročaju. Če tega ne storite, multimeter z majhno močjo ne bo uspel.
Odgovor na vprašanje, kako preveriti kapacitivnost kondenzatorja z multimetrom v načinu "Cx", je naslednji:
- Vklopite način "Cx" in izberite mejo merjenja - 2000 pF do 20 μF v standardnem merilniku;
- Kondenzator vstavite v vtičnice na instrumentu ali prislonite sonde na nožice kondenzatorja in poglejte vrednost na skali instrumenta.
Z ampermetrom ali multimetrom ugotovite, ali je v ohišju kratek ali odprt tokokrog.
Polarni kondenzator je vključen v vezje naprave ob upoštevanju smeri toka. Elektrode izdelka so označene s strani proizvajalca. Kondenzator, zasnovan za napetosti 1-3 V, ne bo uspel, če bo povratni tok višji od običajnega.
Pred merjenjem karakteristik se polarni elektrolitski kondenzator odspajka s plošče. Vklopite multimeter v načinu merjenja upora ali testiranja polprevodnikov. Postavite sonde na elektrode polarnega kondenzatorja - plus na plus, minus na minus. Pokvarjen kondenzator bo pokazal gladko povečanje upora. Med polnjenjem se tok zmanjša, EMF se poveča in doseže napajalno napetost.
Prekinitev kondenzatorja bo videti kot neskončen upor na multimetru. Naprava se ne bo odzvala ali pa se bo puščica na analogni kopiji komaj premikala.
Če element odpove, izmerjeni parameter ne ustreza nominalni vrednosti v manjši meri, sorazmerni z velikostjo okvare.
Če se sprašujete, kako izmeriti kompleksno ali enakovredno zaporedno upornost (ESR kondenzatorja) z multimetrom, je to brez daljnogleda problematično. Kondenzator kaže reaktivne lastnosti pri visokofrekvenčnem toku.
Drugi načini merjenja
Merilnik kapacitivnosti kondenzatorja z lastnimi rokami je sestavljen v skladu s shemami impulznih naprav. Zaporedja RC vezij s spremenljivimi upori ustvarjajo niz signalov na izhodu izdelka s stopenjsko spremembo frekvence. Za nastavitev naprave uporabite multimeter, s katerim boste napravo uporabljali.
Niz preizkušenih kondenzatorjev je po vrsti povezan z zasnovo in prilagaja natančnost delovanja v vsakem podrazponu.
Merilnik zmogljivosti polarnih elektrolitskih elementov z lastnimi rokami je shematsko izveden in nastavljen kot del set-top box brez nihajnega kroga. Na izhodu namesto impulzne napetosti je konstantna napetost.
Pri digitalnih merilnikih kapacitivnosti je napajanje zelo stabilno. "Plavajoči" parametri elementov, iz katerih je sestavljeno vezje, bodo povzročili nesprejemljivo napako za natančnost meritev.
Na logičnih elementih so za meritve ESR ustvarjeni impulzni viri izmeničnega toka.
Cenovno ugodne naprave za merjenje kapacitivnosti kondenzatorjev, RLC mostne naprave z dodatno funkcijo preverjanja SMD uporov, omrežno polnjenje in zaslon s tekočimi kristali, same velikosti prsta. Deluje kot profesionalni meroslovni kompleks. Lahko deluje kot merilnik kapacitivnosti za elektrolitske kondenzatorje, tako polarne kot spremenljive.
Povezani članki:
