Capacitatea este o măsură a capacității unui condensator de a stoca sarcini. Capacitatea se măsoară în farade, după numele fizicianului englez Michael Faraday, membru de onoare al Universității din Sankt Petersburg.
Conținut
Ce este capacitatea?
Dacă îndepărtăm un singur conductor electric la o distanță infinită și eliminăm influența corpurilor încărcate unul asupra celuilalt, potențialul conductorului îndepărtat devine proporțional cu sarcina. Dar conductorii de dimensiuni diferite nu au același potențial.
Unitatea de capacitate a unui condensator în SI este faradul. Coeficientul de proporționalitate este notat cu litera C, care reprezintă capacitatea afectată de dimensiunea și structura externă a conductorului. Materialul, starea de fază a substanței electrodului nu joacă niciun rol - sarcinile sunt distribuite pe suprafață. Prin urmare, în normele internaționale ale GHS, capacitatea nu se măsoară în faradii, ci în centimetri.
O sferă solitară cu o rază de 9 milioane de km (1400 de raze terestre) conține 1 farad. Un singur element conductiv reține sarcini în cantități insuficiente pentru aplicațiile tehnice. În conformitate cu tehnologia secolului XXI. Se creează capacitatea condensatoarelor cu unități mai mari de 1 farad.
O structură formată din minimum 2 electrozi și un dielectric de separare poate stoca cantitatea de electricitate necesară pentru a opera circuitele electronice. În această construcție, particulele pozitive și negative se atrag reciproc și se țin una pe cealaltă. Dielectricul dintre perechea electron-pozitron împiedică anihilarea. O astfel de stare de sarcină se numește "legată".
Anterior, pentru măsurarea mărimilor electrice, se folosea un echipament greoi, care nu era cunoscut pentru acuratețea sa. Acum, chiar și un radioamator începător știe cum să măsoare capacitatea cu un tester.
Marcajul pe condensatoare
Cunoașterea caracteristicilor dispozitivelor electronice este esențială pentru o funcționare precisă și sigură.
Determinarea capacității unui condensator implică măsurarea valorii cu un instrument și citirea marcajelor de pe carcasă. Valorile marcate diferă de valorile măsurate. Acest lucru se datorează tehnicilor de producție imperfecte și variațiilor operaționale (uzură, efecte ale temperaturii).
Capacitatea nominală și parametrii de toleranță sunt indicați pe carcasă. Aparatele electrocasnice utilizează dispozitive cu o abatere de până la 20%. În aplicațiile spațiale, militare și în zonele periculoase, este permisă o toleranță de 5-10%. Circuitele de funcționare nu conțin valori de toleranță.
Capacitatea nominală este codificată în conformitate cu standardele IEC, Comisia Electrotehnică Internațională, care reunește organizații naționale de standardizare din 60 de țări.
Standardul IEC utilizează denumiri:
- Codare din 3 cifre. 2 cifre la început - numărul de pF, a treia cifră - numărul de zerouri, 9 la sfârșit - valoare nominală mai mică de 10 pF, 0 în față - nu mai mult de 1 pF. Cod 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF sau 33 nF sau 0,033 µF. Punctul zecimal din cod este înlocuit cu litera "R" pentru a fi mai ușor de citit. R8=0,8 pF, 2R5 este 2,5 pF.
- 4 cifre în marcaj. Ultimul este numărul de zerouri. Primele 3 sunt valoarea în pF. 3353 - 335000 pF, 335 nF sau 0,335 µF.
- Utilizarea literelor în cod. Litera µ reprezintă µF, n reprezintă nanofaradii, p reprezintă pF. 34p5 este 34,5 pF, 1µ5 este 1,5 µF.
- Produsele ceramice Planer sunt codificate cu literele A-Z în 2 registre, iar numărul care indică gradul numărului 10. K3 este de 2400 pF.
- Produsele SMD electrolitice sunt marcate în 2 moduri: cifrele - capacitatea nominală în pF și următorul sau al doilea rând, dacă există spațiu disponibil - valoarea nominală a tensiunii; litera care codifică tensiunea și următoarele 3 cifre, 2 definesc capacitatea și ultima - numărul de zerouri. A205 înseamnă 10V și 2µF.
- Produsele cu montare pe suprafață sunt marcate cu un cod de litere și numere: CA7 - 10 µF și 16 V.
- Codurile sunt codificate în funcție de culoarea carcasei.
Marcajul IEC, denumirile naționale și codurile de marcă fac ca memorarea codurilor să nu mai aibă sens. Proiectanții de hardware și tehnicienii de reparații au nevoie de surse de referință.
Calculul prin formule
Calcularea capacității nominale a unei celule este necesară în două cazuri:
- Proiectanții de echipamente electronice calculează acest parametru atunci când creează circuite.
- Stăpânii în absența condensatoarelor de capacitate adecvată și capacitatea de utilizare a calculului elementului pentru a selecta din piesele disponibile.
Circuitele RC se calculează folosind valoarea impedanței - rezistența complexă (Z). Ra - este pierderea de curent datorată încălzirii participanților la circuit. Ri și Re - iau în considerare influența inductanței și a capacității elementelor. La bornele rezistorului în circuitele RC, tensiunea Up este invers proporțională cu Z.
Rezistența termică crește potențialul la sarcină, iar rezistența reactivă îl scade. Funcționarea condensatorului la frecvențe peste rezonanță, când componenta reactivă a rezistenței complexe crește, duce la pierderi de tensiune.
Frecvența de rezonanță este invers proporțională cu capacitatea de stocare a sarcinii. Pe baza formulei de determinare a lui Fp, calculați ce valori ale lui Cc (capacitatea condensatorului) sunt necesare pentru ca circuitul să funcționeze.
Pentru a calcula circuitele de impulsuri, se utilizează constanta de timp a circuitului, care determină efectul RC asupra structurii impulsului. Dacă se cunosc rezistența circuitului și timpul de încărcare a condensatorului, capacitatea se calculează din formula constantei de timp. Adevărul rezultatului este afectat de factorul uman.
Maeștrii folosesc conexiuni paralele și în serie ale condensatorilor. Formulele de calcul sunt inversate față de cele pentru rezistențe.
O conexiune în serie face ca capacitatea să fie mai mică în conexiunea elementelor, iar un circuit paralel însumează valorile.
Cum pot măsura capacitatea unui condensator cu un multimetru?
Când se măsoară condensatorul, condensatorul este mai întâi descărcat prin scurtcircuitarea terminalelor împreună cu o șurubelniță izolată pe mâner. Dacă nu se face acest lucru, multimetrul de joasă putere va eșua.
Răspunsul la întrebarea cum să verificați capacitatea unui condensator cu un multimetru cu modul "Cx" este următorul:
- Se activează modul "Cx" și se selectează limita de măsurare - 2000 pF până la 20 μF în aparatul de măsură standard;
- Introduceți condensatorul în prizele din instrument sau plasați sonda pe pinii condensatorului și citiți valoarea pe scala instrumentului.
Folosind un ampermetru sau un multimetru, determinați dacă există un scurtcircuit sau un circuit deschis în interiorul carcasei.
Condensatorul de polaritate se conectează la circuitul aparatului ținând cont de direcția curentului. Electrozii produsului sunt marcați de către producător. Un condensator proiectat pentru tensiuni de 1 până la 3 V va ceda dacă curentul invers este mai mare decât în mod normal.
Condensatorul electrolitic polar este dezlipit de pe placă înainte de măsurarea caracteristicilor. Porniți multimetrul în modul de măsurare a rezistenței sau de testare a semiconductorilor. Așezați sondele pe electrozii condensatorului polar - plus la plus, minus la minus. Un condensator defect va prezenta o creștere lină a rezistenței. Pe măsură ce încărcarea avansează, curentul scade, câmpul electromagnetic crește și atinge tensiunea de alimentare.
Un circuit deschis într-un condensator va apărea pe multimetru ca o rezistență infinită. Aparatul nu va reacționa sau săgeata de pe piesa analogică abia se va mișca.
În cazul în care elementul cedează, valoarea măsurată va fi inferioară valorii nominale proporțional cu mărimea defecțiunii.
Dacă cineva se întreabă cum să măsoare rezistența serie complexă sau echivalentă (ESR a unui condensator) cu un multimetru, este problematic să facă acest lucru fără un atașament. Un condensator prezintă proprietăți reactive la curenți de înaltă frecvență.
Alte metode de măsurare
Contor de capacitate condensator cu propriile mâini este asamblat în conformitate cu schemele dispozitivului de impulsuri. Secvențele de circuite RC cu rezistențe variabile creează la ieșirea produsului o serie de semnale de frecvență în trepte. Se utilizează un multimetru pentru a configura unitatea cu care urmează să fie utilizat atașamentul.
Un set de condensatori testați este conectat pe rând la proiect și se ajustează precizia fiecărui subgrup.
Un aparat de măsurare a capacității celulelor electrolitice polare cu propriile mâini este implementat schematic și reglat ca parte a unui set-top box fără un circuit oscilant. Ieșirea este o tensiune constantă în loc de o tensiune de impuls.
În cazul contoarelor digitale de capacitate, alimentarea cu energie electrică este foarte stabilă. Parametrii "plutitori" ai elementelor din care este asamblat circuitul vor da o eroare inacceptabilă pentru precizia măsurătorilor.
Elementele logice sunt utilizate pentru a construi surse de curent alternativ pulsat pentru măsurători ESR.
Aparate de măsurare a capacității condensatoarelor ieftine, dispozitive de tip punte RLC cu funcție opțională de testare a rezistenței SMD, încărcător de rețea și afișaj LCD, de mărimea unui deget. Acestea acționează ca un sistem metrologic profesional. Capabil să acționeze ca un aparat de măsurare a capacității condensatoarelor electrolitice, atât polare, cât și variabile.
Articole conexe:
