Kapacita je miera schopnosti kondenzátora ukladať náboje. Kapacita sa meria vo faradoch, pomenovaná podľa čestného člena Petrohradskej univerzity, anglického fyzika Michaela Faradaya.
Obsah
Čo je kapacita?
Ak odstránite jeden elektrický vodič nekonečne ďaleko, vylúčite vplyv nabitých telies na seba, potom bude potenciál vzdialeného vodiča úmerný náboju. Ale pre vodiče, ktoré sa líšia veľkosťou, sa potenciály nezhodujú.
Jednotkou SI kapacity pre kondenzátor je farad. Faktor proporcionality je označený písmenom C - ide o kapacitu, ktorá je ovplyvnená veľkosťou a vonkajšou štruktúrou vodiča. Materiál, fázový stav látky elektródy nehrá rolu - náboje sú rozložené na povrchu. Preto sa v medzinárodných pravidlách CGS kapacita meria nie vo faradoch, ale v centimetroch.
Osamelá guľa s polomerom 9 miliónov km (1400 polomerov Zeme) obsahuje 1 farad.Samostatný vodivý prvok drží náboje v nedostatočnom množstve na použitie v technológii. Technológia 21. storočia je vytvorená kapacita kondenzátorov s jednotkami merania nad 1 farad.
Štruktúra najmenej 2 elektród a separačného dielektrika je schopná akumulovať množstvo elektriny potrebnej na prevádzku elektronických obvodov. V takomto dizajne sa pozitívne a negatívne častice vzájomne priťahujú a držia sa. Dielektrikum medzi párom elektrón-pozitrón neumožňuje anihiláciu. Tento stav nabitia sa nazýva viazaný.
Predtým sa na meranie elektrických veličín používali objemné zariadenia, ktoré neboli príliš presné. Teraz dokonca aj začínajúci rádioamatér vie, ako merať kapacitu pomocou testera.
Označenie kondenzátorov
Pre presnú a bezpečnú prevádzku je potrebné poznať vlastnosti elektronických zariadení.
Určenie kapacity kondenzátora zahŕňa meranie hodnoty pomocou prístrojov a čítanie značiek na puzdre. Uvedené hodnoty a hodnoty získané počas meraní sa líšia. Je to spôsobené nedokonalosťou výrobných technológií a prevádzkovou variabilitou parametrov (opotrebenie, teplotné vplyvy).
Menovitá kapacita a tolerančné parametre sú uvedené na puzdre. V domácich spotrebičoch sa používajú zariadenia s odchýlkou do 20%. Vo vesmírnom priemysle, vojenskom vybavení a automatizácii nebezpečných objektov je povolené rozšírenie charakteristík 5-10%. Pracovné diagramy neobsahujú hodnoty tolerancií.
Nominálna kapacita je kódovaná podľa noriem IEC – Medzinárodnej elektrotechnickej komisie, ktorá združuje národné organizácie podľa noriem 60 krajín.
Norma IEC používa označenie:
- 3-miestne kódovanie. 2 znaky na začiatku - počet pF, tretí - počet núl, 9 na konci - hodnota je menšia ako 10 pF, 0 vpredu - nie viac ako 1 pF. Kód 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF alebo 33 nF alebo 0,033 uF. Pre uľahčenie čítania je desatinná čiarka v kóde nahradená písmenom „R“. R8 \u003d 0,8 pF, 2R5 - 2,5 pF.
- 4 číslice v označení. Posledným je počet núl. 3 prvý - hodnota v pF. 3353 - 335000pF, 335nF alebo 0,335uF.
- Používanie písmen v kóde. Písmeno µ je uF, n je nanofarad, p je pF. 34p5 - 34,5 pF, 1 u5 - 1,5 uF.
- Keramické výrobky klzákov sú kódované písmenami A-Z v 2 registroch a číslom označujúcim výkon 10. K3 - 2400 pF.
- Elektrolytické SMD zariadenia sú označené 2 spôsobmi: čísla - menovitá kapacita v pF a vedľa alebo v 2 riadkoch, ak je priestor - hodnota menovitého napätia; písmeno kódujúce napätie a vedľa 3 číslic, 2 určujú kapacitu a posledné - počet núl. A205 znamená 10V a 2uF.
- Produkty pre povrchovú montáž sú označené kódom písmen a číslic: CA7 - 10 uF a 16 V.
- Kódovanie - farba tela.
Označenia IEC, národné označenia a kódy značiek robia zapamätávanie kódov bezvýznamným. Dizajnéri hardvéru a opravári vyžadujú referenčné zdroje.
Výpočet vzorca
Výpočet menovitej kapacity prvku sa vyžaduje v 2 prípadoch:
- Dizajnéri elektronických zariadení vypočítavajú parameter pri vytváraní obvodov.
- Majstri v neprítomnosti kondenzátorov vhodného výkonu a kapacity používajú výpočet prvku na výber z dostupných častí.
RC obvody sú vypočítané pomocou hodnoty impedancie - komplexného odporu (Z). Ra je prúdová strata pre vykurovanie účastníkov okruhu. Ri a Re - zohľadňujú vplyv indukčnosti a kapacity prvkov. Na svorkách rezistora v RC obvode je napätie Ur nepriamo úmerné Z.
Tepelný odpor zvyšuje potenciál pri záťaži a reaktívny ho znižuje. Prevádzka kondenzátora pri frekvenciách nad rezonanciou, keď sa zvyšuje reaktívna zložka komplexného odporu, vedie k stratám napätia.
Rezonančná frekvencia je nepriamo úmerná schopnosti ukladať náboj. Zo vzorca na určenie Fp sa vypočíta, aké hodnoty Sk (kapacita kondenzátora) sú potrebné na prevádzku obvodu.
Na výpočet impulzných obvodov sa používa časová konštanta obvodu, ktorá určuje vplyv RC na štruktúru impulzov. Ak je známy odpor obvodu a doba nabíjania kondenzátora, kapacita sa vypočíta pomocou vzorca časovej konštanty. Pravdivosť výsledku je ovplyvnená ľudským faktorom.
Mastery používajú paralelné a sériové pripojenie kondenzátorov. Výpočtové vzorce sú inverzné k vzorcom pre rezistory.
Sériové zapojenie znižuje kapacitu pri zapojení prvkov, paralelný obvod sčítava hodnoty.
Ako merať kapacitu kondenzátora pomocou multimetra?
Pri meraní parametrov sa kondenzátor predbežne vybije uzavretím prívodov skrutkovačom s izoláciou na rukoväti. Ak sa tak nestane, multimeter s nízkym výkonom zlyhá.
Odpoveď na otázku, ako skontrolovať kapacitu kondenzátora pomocou multimetra s režimom "Cx", je nasledovná:
- Zapnite režim "Cx" a vyberte limit merania - 2000 pF - 20 μF v štandardnom zariadení;
- Vložte kondenzátor do zásuviek v zariadení alebo pripojte sondy na svorky kondenzátora a pozrite sa na hodnotu na stupnici zariadenia.
Amperovoltmeter alebo multimeter určuje prítomnosť skratu alebo otvoreného obvodu vo vnútri puzdra.
V obvode zariadenia je zahrnutý polárny kondenzátor, berúc do úvahy smer prúdu. Výrobcovia označujú elektródy výrobku. Kondenzátor navrhnutý pre napätie 1-3 V zlyhá, ak je spätný prúd vyšší ako normálne.
Pred meraním charakteristík sa polárny elektrolytický kondenzátor odpájkuje z dosky. Zapnite multimeter na meranie odporu alebo testovanie polovodičov. Aplikujte sondy na elektródy polárneho kondenzátora - plus na plus, mínus na mínus. Dobrá kapacita ukáže hladký nárast odporu. Keď sa nabíjací prúd znižuje, EMF sa zvyšuje a dosahuje napätie zdroja energie.
Otvor v kondenzátore bude vyzerať ako nekonečný odpor na multimetri. Zariadenie neodpovedá alebo sa ukazovateľ na analógovej kópii sotva pohne.
Keď sa prvok rozbije, nameraný parameter nezodpovedá nominálnej hodnote v dolnom smere, úmerne hodnote prierazu.
Ak sa pýtate, ako merať komplexný alebo ekvivalentný sériový odpor (ESR kondenzátora) pomocou multimetra, potom je problematické to urobiť bez predpony. Kondenzátor vykazuje reaktívne vlastnosti pri vysokofrekvenčnom prúde.
Iné metódy merania
Merač kapacity kondenzátora pre domácich majstrov je zostavený podľa schém impulzných zariadení. Sekvencie RC obvodov s premenlivými odpormi vytvárajú sériu signálov na výstupe produktu so skokovou zmenou frekvencie. Na nastavenie zariadenia použite multimeter, s ktorým sa použije predpona.
Ku konštrukcii je postupne pripojená sada testovaných kondenzátorov a presnosť prevádzky je nastavená v každom podrozsahu.
Urob si sám kapacitný merač pre polárne elektrolytické články je schematicky implementovaný a nakonfigurovaný ako súčasť predpony bez oscilačného obvodu. Na výstupe je namiesto impulzného napätia konštantné napätie.
V digitálnych kapacitných meračoch je napájanie vysoko stabilné. "Plávajúce" parametre prvkov, z ktorých je obvod zostavený, spôsobia chybu, ktorá je pre presnosť merania neprijateľná.
Na logických prvkoch sú vytvorené zdroje striedavého impulzného prúdu na meranie ESR.
Lacné kapacitné merače kondenzátorov, ako sú mostíky RLC s dodatočnou funkciou testu odporu SMD, sieťovým nabíjaním a LCD displejom, majú veľkosť prsta. Plnia funkcie profesionálneho metrologického komplexu. Schopný pôsobiť ako merač kapacity pre elektrolytické kondenzátory, polárne aj variabilné.
Podobné články:
