Приборы для проверки конденсаторов без выпайки из схемы

Что такое конденсатор

Конденсатором является электрическим элементом, который способен накапливать определенный электрический заряд. Главным параметром элемента считается емкость, которая рассчитывается в фарадах. 1 фарад это довольно большая величина. Современные конденсаторы имеют следующие обозначения емкости:

• пикофарад обозначается pF или пФ;
• нанофарад обозначается nF или нФ;
• микрофарад обозначается mF или мФ.

Принцип работы устройства достаточно прост. Работа и выдача импульса отличается только от тока в цепи, к которой он подключен.

Цепь переменного тока

В цепи переменного тока конденсатор является сопротивлением. Он быстро накапливает определенный заряд и постепенно его отдает. Накопление и полная отдача происходит во время смены электрической волны.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока заряд накапливается на пластинах, увеличивая величину разницы потенциалов на обкладках. Разница потенциалов увеличивается до величины напряжения. Как только она становится равна напряжению, общая цепь разрывается.

Вычисление с помощью формул

Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:

1. Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
2. Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.

RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.

Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.

Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.

Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.

Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.

Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.

Виды конденсаторов

Существует несколько видов и типов конденсаторов. Они разделяются между собой по следующему принципу:

1. Изменение емкости. Это изменение классифицирует электронные элементы на постоянные, переменные и подстрочные.
2. Материал диэлектрика может быть воздухом, слюдой, тефлоном, поликарбонатом, электролитом.
3. Монтаж. По способу монтажа, эти радиодетали делятся на навесные и печатные.

Существуют несколько типов емкостных устройств, делящихся по принципу построения и работоспособности:

1. Керамические. Эти элементы выполнены из диска, с обеих сторон имеющего проводник. Подобные печатные детали имеют малое рабочее напряжение, но большую емкость.

2. Пленочные. Подобные конденсаторы имеют внутри корпуса скрученную в рулон пленку. Большой заряд и высокое рабочее напряжение удается разместить по всем слоям. Слои выполнены из фольги с диэлектриком на одной стороне.
   Читайте также:  Технология и процесс обработки деталей на токарном станке
3. Электролитические. Эти устройства схожи по структуре с пленочными. Отличием является материал диэлектрика. Для этих печатных элементов диэлектриком является бумага, пропитанная электролитом.

4. Переменные. Это устройства точной настройки приборов. Изменение емкости производится механическим способом.

5. Подстрочные. Это элементы одноразовой настройки параметров в приборах. Подобная настройка выполняется только на заводах изготовителях.
6. Пусковые. Это конденсаторы служат для запуска электрических двигателей. Они работают в цепи переменного тока в 220 вольт.

Определение параметров

Самостоятельно проверить элемент на работоспособность очень просто. Современные мультиметры и тестеры имеют для этого соответствующую функцию. Главным параметром при проверке будет соответствие заявленной и фактической емкости, а также пропускная способность радиодетали. Проводить проверку можно как на самой плате, так и произведя демонтаж детали с печатной платы.

Проверка емкости

Часто конденсаторы, — особенно старые — имеют нечеткое обозначение емкости на своем корпусе. Для того чтобы узнать емкость рабочего устройства, необходимо воспользоваться мультиметром, который имеет функцию замера емкости. Современные мультиметры имеют измерительный диапазон от 20 nF до 200 mF. Чтобы определить емкость не маркированного конденсатора, придется тестировать его в 5 режимах: 20 nF, 200 nF, 2 mF, 20 mF, 200 mF. Также придется учесть полярность, если элемент является полярным. Перед измерением необходимо выпаять конденсатор с цепи.

1. Прибор переключается в режим проверки емкости. Обязательно переключение щупов в гнездо cX.
2. Испытуемый элемент перед проверкой нужно разрядить. Это делается путем замыкания обоих концов.
3. Оба щупа присоединяются к выводам.

Метод баллистического гальванометра.

а затем и ис

Рис. 23. Схема для измерения емкости амперметром, вольтметром и ваттметром. Рис. 24. Схема для измерения емкости баллистическим гальванометром. Если переключатель П\ и Яг (рис. 24) установить в положение I, то образцовый конденсатор С0 получит заряд Qv=UiC0, где Ui — показания вольтметра. Если перевести переключатель П-л в положение 2, то конденсатор Со разрядится и через баллистический гальванометр пройдет заряд Q0=U1C0=C0ai=C^uu где ai — угол отклонения подвижной части гальванометра. Баллистическая постоянная гальванометра Если при положении 1 переключателя П2 и положении 2 переключателя П1 поднять напряжение до величины Uz, то испытуемый конденсатор получит заряд Если перебросить нож переключателя П2 из положения 1 в положение 2, конденсатор разрядится через гальванометр, т. е. через него пройдет заряд и подвижная часть его будет отброшена на угол az- Рис. 25. Схемы измерения емкости трехфазных конденсаторов. а — при соединении фаз треугольником; б — при соединении фаз звездой (на обеих схемах стрелки направлены к измерительным приборам). Измеряемая емкость находится по формуле При измерении этим методом возможны значительные погрешности вследствие остаточного заряда (неполный заряд конденсатора). Схемы измерения емкости конденсаторов. Измерение емкости однофазных конденсаторов любым из вышеприведенных методов дает непосредственную величину емкости конденсатора без каких-либо пересчетов. Полученные замеры емкости трехфазных конденсаторов требуют соответствующего пересчета для перехода к емкости фазы. На рис. 25 приведены схемы измерения емкости трехфазных конденсаторов. По схеме на рис. 25, а измеряется (при соединении фаз треугольником) емкость Ci-zs между зажимами I и соединенными вместе зажимами 2 и 3, а по схеме па рис. 25,6 (при соединении фаз звездой) — емкость Ci_2 между зажимами I и 2. Для каждого трехфазного конденсатора необходимо произвести три измерения между различными сочетаниями выводов, после чего можно найти емкость каждой фазы конденсатора по формулам: б) для трехфазного конденсатора, соединенного звездой, а) для трехфазного конденсатора, соединенного треугольником, В табл. 3 приведен порядок измерения емкости трехфазных конденсаторов, соединенных в треугольник. Таблица 3 Порядок измерения емкости трехфазных конденсаторов, соединенных в треугольник

Из таблицы следует, что при измерении следует поочередно соединять попарно выводы и измерять емкость между ними и третьим выводом. При повторном автоматическом отключении конденсаторной установки от действия реле или перегорания предохранителя включение конденсаторов разрешается только после выявления и устранения причин, вызвавших повторное отключение, с обязательной проверкой емкости каждого конденсатора. При подключении конденсаторов непосредственно к выводам асинхронных двигателей возможно самовозбуждение последних при отключении от сети и повышение напряжения сверх нормального. Во избежание этого рекомендуется подбирать емкость конденсатора такой величины, чтобы емкостный ток был меньше тока намагничивания двигателя. После испытания напряжением рекомендуется замерить емкость конденсаторов, имеющих последовательное соединение секций, для проверки отсутствия частичного пробоя. Перед установкой в каркас рекомендуется подобрать однофазные конденсаторы так, чтобы емкость по фазам была равномерной (с точностью до 5%). Конденсаторы в каркас следует располагать так, чтобы маркировочные таблички были видны обслуживающему персоналу.

• Назад
• Вперед

Проверка мультиметром

Для определения полярности с помощью мультиметра, необходимо:

1. Полностью разрядить деталь, закоротив ее выводы.
2. Резистор присоединить к клемме «+» мультиметра.
3. Второй конец резистора присоединить к выводу блока питания на 12 вольт.
4. Резистор присоединить к выводу конденсатора.
5. Минусовую жилу блока питания соединить со 2 выводом конденсатора.

Если мультиметр не покажет наличие тока в цепи, значит полярность элемента правильная. «+» жила блока питания была верно соединена с «+» конденсатора. Если мультиметр показал наличие тока, значит в цепи не была соблюдена полярность.

Схема измерения

Для определения ёмкости неизвестного конденсатора следует включить его в цепь из резистора и источника питания. Входное напряжение выбирается несколько меньшим номинального напряжения конденсатора, если оно неизвестно — достаточно будет 10–12 вольт. Ещё необходим секундомер. Для исключения влияния внутреннего сопротивления источника питания на параметры цепи, на входе надо установить выключатель.

Сопротивление подбирается экспериментально, больше для удобства отсчёта времени, в большинстве случаев в пределах пяти — десяти килоом. Напряжение на конденсаторе контролируется вольтметром. Время отсчитывается с момента включения питания — при зарядке и выключении, если контролируется разряд. Имея известные величины сопротивления и времени, по формуле t = RC вычисляется ёмкость.

Удобнее отсчитывать время разрядки конденсатора и отмечать значения в 90 % или 95 % от начального напряжения, в этом случае расчёт ведётся по формулам 2.2t = 2.2RC и 3t = 3RC. Таким способом можно узнать ёмкость электролитических конденсаторов с точностью, определяемой погрешностями измерений времени, напряжения и сопротивления. Применение его для керамических и других малой ёмкости, с использованием трансформатора 50 Hz, вычислением емкостного сопротивления — даёт непрогнозируемую погрешность.

Проверка исправности конденсаторов

Современные мультиметры способны измерять и проверять работоспособность любых радиодеталей. Но не всегда этот прибор есть под рукой. Проверить конденсатор можно с помощью тестера.

Мультиметр

Если мультиметр имеет специальную функцию измерения емкости, значит с его помощью можно проверить любой тип устройства. Керамические, электролитические, пусковые радиодетали имеют одинаковый принцип работы, а значит и проверка исправности может проводиться одинаково.

1. Выпаять испытуемую деталь с платы и разрядить ее, замкнув контакты.
2. Установить мультиметр в режим определения емкости «cX».
3. Переключить прибор на определение максимального диапазона емкости.
4. Щупы присоединить к ножкам или выводам конденсатора.
5. Мультиметр покажет значение емкости. Если перед значением высвечивается один или несколько «0», то прибор переключается на более низкий параметр.

Полярные конденсаторы (если правильно соблюдена полярность) показывают постепенно повышающиеся значения от «0» до «1». Если дисплей показывает «1» без изменений, значит конденсатор нерабочий. Если показания равны «0», значит элемент замкнут внутри.

Неполярные конденсаторы проверяют, выставив мультиметр на значение 2 Мом. Если показания выше этого значения, значит устройство исправно. Значения менее 2 МОм говорят о неисправности.

Тестер

Провести проверку конденсатора при помощи тестера можно только для определения общей исправности. Определить потерю емкости или разброс напряжения невозможно.

1. Для проверки необходимо установить тестер в режим сопротивления.
2. Выпаять и разрядить проверяемый элемент.
3. Если радиодеталь является полярной, нужно подключить клеммы тестера к выводам согласно полярности.
4. Полярные конденсаторы (имея большую емкость) несколько секунд будут заряжаться, неполярные покажут свое значение сразу.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Ftike A6243L

Проверка без выпаивания

Проверить конденсатор непосредственно на печатной плате очень проблематично. Во-первых, неисправный электрический прибор должен быть полностью обесточен. Также необходимо добиться разряда всех емкостных элементов в цепи. Проверка без выпаивания может показать значения сопротивления элементов, впаянных рядом. Но проверку все же можно провести при помощи индикатора-пинцета.

Первый способ

Первый способ наиболее простой. Испытуемый проверяется тестером и прозванивается мультиметром. Прибор ставится в режим проверки сопротивления. Также стоит учитывать полярность. Щупы мультиметра соединяются с выводами конденсатора и замеряется сопротивление. Стоит учитывать, что полученное значение не имеет никакой практической пользы, так как может являться показанием другого элемента. Таким способом можно проверить емкостную деталь на короткое замыкание. Если значения на дисплее начали расти постепенно, то печатная деталь заряжается от тестера и является исправной.

Второй способ

Второй способ требует припаять конденсатор с такими же значениями в схему рядом с испытуемым элементом. Впайку нужно провести параллельно. Оба элемента замеряются на обесточенной плате.

Важно! Без выпаивания можно проводить проверку только деталей, являющихся частью низковольтных цепей. Для высоковольтных цепей проводить такую проверку запрещено.

Третий способ

Часто возникает ситуация, когда на плате несколько конденсаторов, и определить какой из них неисправен очень сложно. Выпаивать каждый довольно трудоемко, часто они выходят из строя при нагревании. Для того чтобы проверить не выпаивая, необходимо провести замер выходящего напряжения. Он должен быть таким же, как указано на корпусе элемента. Если напряжения нет, то деталь пробита или замкнута. Если напряжение меньше оптимального значения, элемент потерял часть емкости.

Не выпаивая можно определить неисправный элемент визуально. Конденсатор может просто лопнуть, иметь на корпусе повреждения, нагар или вздутие.

↑ Градуировка шкал

Как я уже говорил, внешний вид шкал и измерительные диапазоны могут меняться в широких пределах. Здесь основные определяющие элементы – чувствительность измерительной головки, сопротивления резисторов R10, R12 и R11, R13. Еще больше комбинаций может появиться, если вдобавок к этому поэкспериментировать с сопротивлениями резисторов измерительной схемы (R5, R6) и коэффициентом трансформации Tr1 (в разумных пределах конечно).
Перед градуировкой вместо резисторов R10, R12 (R11, R13) ставят переменные резисторы с номиналами близкими к ожидаемым значениям, а движок резистора R14 устанавливают в среднее положение. Затем к измерительным щупам присоединяют резистор с сопротивлением соответствующим концу измерительного диапазона и резистором R10 (R11) устанавливают стрелку ближе к левой части шкалы, там, где будет последняя точка измерительного диапазона. По понятным причинам она не может быть на месте механического нуля микроамперметра. Далее соединяют щупы накоротко и резистором R12 (R13) выставляют стрелку на крайнюю правую отметку шкалы. Эти операции повторяют несколько раз, пока стрелка не станет точно вставать на точки начала и конца диапазона без нашей помощи. Теперь, когда мы «нащупали» границы измерительного диапазона, измеряем сопротивления соответствующих переменных резисторов и впаиваем на их место постоянные.

Промежуточные точки шкалы находим, подсоединяя к щупам резисторы соответствующих сопротивлений. Чтобы упростить процесс допустимо для этих целей применять магазин сопротивлений с бифилярной намоткой катушек. В последствие проверял собранный прибор с магазином Р33 – отклонения показаний оказались незначительными. Чтобы запомнить местоположение промежуточных точек не обязательно наносить карандашом отметки не шкале, достаточно записывать числовые значения, полученные по заводской шкале на листочек бумаги, затем ставить риски на соответствующее место шаблона в программе.

Во вложении мои варианты шкал, выполненные в Спринте. В файле уже присутствует шаблон заводской шкалы, который можно включить, поставив галку в окне «отобразить». Полученную таким образом шкалу приклеивают на заводскую при помощи клеящего канцелярского карандаша.

Прибор своими руками

Для проверки конденсаторов можно собрать собственный прибор. Он будет определять емкость не хуже профессиональной аппаратуры. Собрать подобное устройство своими руками достаточно просто. С помощью этого прибора можно проверить работоспособность любых емкостных элементов и даже SMD.

Для прибора понадобятся следующие детали:

1. Микросхема из серии 555, например, NE555 или отечественный аналог КР1006ВИ1. Данная микросхема является таймером времени, но в приборе будет играть роль генератора.
2. Резисторы: R1 и R5 на 6.8 К. R12 на 12 К. R10 на 100 К. R2 и R6 на 51 К. R13 и R11 на 100 К. R3 и R7 на 68 К. R14 на 120 К. R4 и R8 на 510 К. R15 на 13 К.
3. Конденсаторы: С1 емкостью 47nf, С2 на 470pf, С3 на 0ю47 mkF.
4. VD1 подходит любой диод малой мощности, например, SOD 232.
5. SA1 является любым переключателем на 5 положений.
6. Мультиметр Х1.
7. Батарея или блок питания до 12 вольт.

Основные неисправности конденсаторов

Емкостные элементы играют большую роль в принципиальной схеме любого устройства. Основная их функция — заряд определенным количеством тока и импульсный разряд в цепь. К основным неисправностям конденсаторов относятся:

1. Обычный пробой. Пробой может быть вызван увеличением рабочего напряжения. Для ремонта требуется не только замена элемента, но и определение причины возникновения высокого напряжения.
2. Внутренний обрыв. При обрыве радиодеталь теряет свою емкость, так как оба ее вывода становятся изолированными. Обрыв может возникнуть при падении прибора или некачественной сборки самого элемента.
3. Утечка. Эта проблема связана с потерей части емкости. Чем меньше допустимая и оптимальная емкость, тем меньше размер заряда.

Полезные советы

Проверка конденсатора, особенно высоковольтного и пускового, связана с определенным риском.

Перед проверкой стоит учитывать:

1. Если электрический прибор находится под напряжением или был отключен непродолжительное время, нельзя трогать печатную плату в районе конденсаторов. Устройство разрядится от прикосновения и последует удар током.
2. Высоковольтные конденсаторы нельзя разряжать металлическим инструментом. Может возникнуть искра, а неизолированная часть предмета ударит током.
3. Максимальная величина проверки для современных мультиметров, составляет 200 мкФ. Проверить большую величину не получится.
4. Элементы емкостью менее 0.25 мкФ можно проверить только на замыкание.
5. При проверке полярных устройств важно определить полюса элемента. Подключение тестера с изменением полюсов может привести к выходу из строя самого конденсатора.

Во время ремонта электроприборов любой мощности, следует четко соблюдать меры безопасности. Проверку любых радиодеталей можно производить только при обесточенном устройстве.