Pojemność jest miarą zdolności kondensatora do przechowywania ładunków. Pojemność mierzona jest w faradach, nazwanych na cześć honorowego członka Uniwersytetu w Petersburgu, angielskiego fizyka Michaela Faradaya.
Zawartość
Co to jest pojemność?
Jeśli usuniesz pojedynczy przewodnik elektryczny nieskończenie daleko, wykluczysz wpływ naładowanych ciał na siebie, wtedy potencjał odległego przewodnika stanie się proporcjonalny do ładunku. Ale w przypadku przewodników różniących się wielkością potencjały nie pasują.
Jednostką pojemności kondensatora w układzie SI jest farad. Współczynnik proporcjonalności oznaczony jest literą C - jest to pojemność, na którą wpływa wielkość i struktura zewnętrzna przewodnika. Materiał, stan fazowy substancji elektrody nie odgrywa żadnej roli - ładunki są rozłożone na powierzchni. Dlatego w międzynarodowych zasadach CGS pojemność mierzy się nie w faradach, ale w centymetrach.
Pojedyncza kula o promieniu 9 milionów km (1400 promieni Ziemi) zawiera 1 farad.Oddzielny element przewodzący zawiera ładunki w ilościach niewystarczających do wykorzystania w technologii. Technologia XXI wieku Tworzona jest pojemność kondensatorów o jednostkach miary powyżej 1 farada.
Konstrukcja złożona z co najmniej 2 elektrod i dielektryka separującego jest w stanie akumulować ilość energii elektrycznej potrzebnej do działania obwodów elektronicznych. W takim projekcie cząstki dodatnie i ujemne są wzajemnie przyciągane i utrzymują się. Dielektryk pomiędzy parą elektron-pozyton nie pozwala na anihilację. Ten stan naładowania nazywa się związany.
Wcześniej do pomiaru wielkości elektrycznych używano nieporęcznego sprzętu, który nie był zbyt dokładny. Teraz nawet początkujący radioamator wie, jak zmierzyć pojemność testerem.
Oznaczenia kondensatorów
Znajomość cech urządzeń elektronicznych jest wymagana do dokładnej i bezpiecznej pracy.
Określenie pojemności kondensatora obejmuje pomiar wartości za pomocą przyrządów i odczyt oznaczeń na obudowie. Podane wartości i te uzyskane podczas pomiarów różnią się. Wynika to z niedoskonałości technologii produkcji oraz zmienności parametrów eksploatacyjnych (zużycie, wpływ temperatury).
Nominalne parametry pojemności i tolerancji są podane na obudowie. W sprzęcie AGD stosowane są urządzenia o odchyleniu do 20%. W przemyśle kosmicznym, sprzęcie wojskowym i automatyzacji niebezpiecznych obiektów dozwolony jest rozrzut cech o 5-10%. Diagramy pracy nie zawierają wartości tolerancji.
Pojemność nominalna jest zakodowana zgodnie z normami IEC - Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej, która zrzesza organizacje krajowe według norm 60 krajów.
Norma IEC wykorzystuje notację:
- Kodowanie 3-cyfrowe. 2 znaki na początku - liczba pF, trzeci - liczba zer, 9 na końcu - wartość mniejsza niż 10 pF, 0 z przodu - nie więcej niż 1 pF. Kod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF lub 33 nF lub 0,033 uF. Dla ułatwienia czytania kropkę dziesiętną w kodzie zastępuje się literą „R”. R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 cyfry w oznaczeniu. Ostatni to liczba zer. 3 pierwsze - wartość w pF. 3353 - 335000pF, 335nF lub 0,335uF.
- Używanie liter w kodzie. Litera µ to uF, n to nanofarad, p to pF. 34p5 - 34,5 pF, 1µ5 - 1,5 uF.
- Wyroby z ceramiki szybowcowej kodowane są literami A-Z w 2 rejestrach oraz liczbą oznaczającą moc 10. K3 - 2400 pF.
- Urządzenia elektrolityczne SMD są oznaczane na 2 sposoby: cyframi - pojemność znamionowa w pF oraz obok lub w 2 liniach jeśli jest miejsce - wartość napięcia znamionowego; litera kodująca napięcie i obok 3 cyfr, 2 określają pojemność, a ostatnia liczbę zer. A205 oznacza 10V i 2uF.
- Produkty do montażu powierzchniowego są oznaczone kodem liter i cyfr: CA7 - 10 uF i 16 V.
- Kodowania - kolor nadwozia.
Oznaczenia IEC, oznaczenia krajowe i kody marek sprawiają, że zapamiętywanie kodów jest bezsensowne. Projektanci sprzętu i serwisanci wymagają źródeł referencyjnych.
Obliczanie formuł
Obliczenie nośności nominalnej elementu wymagane jest w 2 przypadkach:
- Projektanci sprzętu elektronicznego obliczają parametr podczas tworzenia obwodów.
- Masters w przypadku braku kondensatorów o odpowiedniej mocy i pojemności wykorzystują obliczenia elementu do wyboru z dostępnych części.
Obwody RC są obliczane na podstawie wartości impedancji - rezystancji zespolonej (Z). Ra jest stratą prądu do ogrzewania uczestników obwodu. Ri i Re - uwzględniają wpływ indukcyjności i pojemności elementów. Na zaciskach rezystora w obwodzie RC napięcie Ur jest odwrotnie proporcjonalne do Z.
Opór cieplny zwiększa potencjał przy obciążeniu, a reaktywność zmniejsza go. Działanie kondensatora przy częstotliwościach powyżej rezonansowych, gdy składowa bierna rezystancji zespolonej wzrasta, prowadzi do strat napięcia.
Częstotliwość rezonansowa jest odwrotnie proporcjonalna do możliwości przechowywania ładunku. Ze wzoru na określenie Fp oblicza się, jakie wartości Sk (pojemność kondensatora) są wymagane do działania obwodu.
Do obliczenia obwodów impulsowych wykorzystuje się stałą czasową obwodu, która określa wpływ RC na strukturę impulsu. Jeśli znana jest rezystancja obwodu i czas ładowania kondensatora, pojemność oblicza się za pomocą wzoru na stałą czasową. Na prawdziwość wyniku wpływa czynnik ludzki.
Mastery wykorzystują równoległe i szeregowe połączenia kondensatorów. Wzory obliczeniowe są odwrotne do wzorów dla rezystorów.
Połączenie szeregowe zmniejsza pojemność w połączeniu elementów, obwód równoległy sumuje wartości.
Jak zmierzyć pojemność kondensatora za pomocą multimetru?
Podczas pomiaru parametrów kondensator jest wstępnie rozładowywany poprzez zamknięcie wyprowadzeń śrubokrętem z izolacją na uchwycie. Jeśli tego nie zrobisz, multimetr małej mocy ulegnie awarii.
Odpowiedź na pytanie, jak sprawdzić pojemność kondensatora za pomocą multimetru w trybie „Cx”, jest następująca:
- Włącz tryb „Cx” i wybierz limit pomiaru - 2000 pF - 20 μF w standardowym urządzeniu;
- Włóż kondensator do gniazd w urządzeniu lub podłącz sondy do zacisków kondensatora i spójrz na wartość na skali urządzenia.
Amperowoltomierz lub multimetr określa obecność zwarcia lub przerwy w obwodzie wewnątrz obudowy.
W obwodzie urządzenia znajduje się kondensator biegunowy, biorąc pod uwagę kierunek prądu. Producenci znakują elektrody produktu. Kondensator zaprojektowany na napięcie 1-3 V ulegnie awarii, jeśli prąd wsteczny będzie wyższy niż normalnie.
Przed pomiarem charakterystyk, polarny kondensator elektrolityczny jest odlutowywany od płytki. Włącz multimetr, aby zmierzyć rezystancję lub przetestować półprzewodniki. Przyłóż sondy do elektrod kondensatora polarnego - plus do plusa, minus do minus. Dobra pojemność pokaże płynny wzrost oporu. Wraz ze spadkiem prądu ładowania siła elektromotoryczna wzrasta i osiąga napięcie źródła zasilania.
Przerwa w kondensatorze będzie wyglądać na multimetrze jak nieskończony opór. Urządzenie nie zareaguje lub wskaźnik na kopii analogowej ledwie się poruszy.
Gdy element się psuje, mierzony parametr nie odpowiada wartości nominalnej w kierunku dolnym, proporcjonalnie do wartości przebicia.
Jeśli zadajesz sobie pytanie, jak zmierzyć złożoną lub równoważną rezystancję szeregową (ESR kondensatora) za pomocą multimetru, problematyczne jest wykonanie tego bez prefiksu. Kondensator wykazuje właściwości reaktywne przy prądzie o wysokiej częstotliwości.
Inne metody pomiaru
Miernik pojemności kondensatora „zrób to sam” jest montowany zgodnie ze schematami urządzeń impulsowych. Sekwencje obwodów RC ze zmiennymi rezystorami tworzą na wyjściu produktu szereg sygnałów o skokowej zmianie częstotliwości. Aby skonfigurować urządzenie, użyj multimetru, z którym będzie używany prefiks.
Zestaw testowanych kondensatorów podłączany jest kolejno do konstrukcji, a dokładność działania regulowana jest w każdym podzakresie.
Miernik pojemności „zrób to sam” do polarnych ogniw elektrolitycznych jest schematycznie zaimplementowany i skonfigurowany jako część prefiksu bez obwodu oscylacyjnego. Na wyjściu zamiast napięcia pulsującego występuje napięcie stałe.
W cyfrowych miernikach pojemności zasilanie jest bardzo stabilne. Parametry „pływające” elementów, z których składa się obwód, dadzą błąd nie do zaakceptowania dla dokładności pomiaru.
Na elementach logicznych tworzone są źródła przemiennego prądu pulsującego do pomiaru ESR.
Niedrogie mierniki pojemności kondensatorów, takie jak mostki RLC z dodatkową funkcją testu rezystancji SMD, ładowaniem sieciowym i wyświetlaczem LCD, same są wielkości palca. Pełnią funkcje profesjonalnego kompleksu metrologicznego. Może pełnić funkcję miernika pojemności kondensatorów elektrolitycznych, zarówno polarnych, jak i zmiennych.
Podobne artykuły:
