Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Ёмкость – это мера способности конденсатора накапливать заряды. Ёмкость измеряется в фарадах, по имени почетного члена Петербургского университета английского физика Майкла Фарадея.

Что такое емкость?

Если удалить одиночный электропроводник бесконечно далеко, исключить влияние заряженных тел друг на друга, то потенциал удаленного проводника станет пропорционален заряду. Но у отличающихся по размеру проводников потенциалы не совпадают.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Единицей емкости конденсатора в СИ является фарад. Коэффициент пропорциональности обозначают буквой С – это емкость, на которую влияет размер и внешняя структура проводника. Материал, фазовое состояние вещества электрода роли не играют – заряды распределяются на поверхности. Поэтому в международных правилах СГС ёмкость измеряется не в фарадах, а в сантиметрах.

Уединенный шар радиусом 9 млн км (1400 радиусов Земли) содержит 1 фарад. Отдельный проводящий элемент удерживает заряды в недостаточных для применения в технике количествах. По технологиям XXI в. создается ёмкость конденсаторов с единицами измерений выше 1 фарада.

Накапливать требуемое для работы электронных схем количество электричества способна структура из минимум 2 электродов и разделяющего диэлектрика. В такой конструкции положительные и отрицательные частицы взаимно притягиваются и сами себя держат. Диэлектрик между электронно-позитронной парой не допускает аннигиляции. Подобное состояние зарядов называется связанным.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Раньше для измерения электрических величин применяли громоздкое оборудование, не отличающееся точностью. Теперь, как измерить ёмкость тестером, знает даже начинающий радиолюбитель.

Маркировка на конденсаторах

Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.

Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).

На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC – Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.

Стандарт IEC использует обозначения:

  1. Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале – количество пФ, третий – число нулей, 9 в конце – номинал меньше 10 пФ, 0 спереди – не больше 1 пФ. Код 689 – 6,8 пФ, 152 – 1500 пФ, 333 – 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой “R”. R8=0,8 пФ, 2R5 – 2,5 пФ.
  2. 4 цифры в маркировке. Последняя – число нулей. 3 первых – величина в пФ. 3353 – 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
  3. Использование букв в коде. Буква µ – мкФ, n – нанофарад, p – пФ. 34p5 – 34,5 пФ, 1µ5 – 1,5 мкФ.
  4. Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 – 2400 пФ.
  5. Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры – номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места – значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя – количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
  6. Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 – 10 мкФ и 16 В.
  7. Кодировки – цветом корпуса.

Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

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.

  Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля?Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

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.

Измеряя параметры, конденсатор предварительно разряжают, замкнув выводы между собой отверткой с изоляцией на ручке. Если этого не сделать, маломощный мультиметр выйдет из строя.

Ответ на вопрос, как проверить емкость конденсатора мультиметром с режимом “Сх” такой:

  1. Включить режим “Сх” и подобрать предел замера – 2000 пФ – 20 мкФ в стандартном приборе;
  2. Вставить конденсатор в гнезда в приборе или приложить щупы к выводам конденсатора и посмотреть значение на шкале прибора.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Амперовольтметром или мультиметром определяют наличие внутри корпуса короткого замыкания или обрыва.

Полярный конденсатор включают в цепь прибора с учетом направления тока. Электроды изделия производители маркируют. Конденсатор, рассчитанный для напряжения 1-3 В, при обратном токе выше нормы выйдет из строя.

Перед тем как измерить характеристики, полярный электролитический конденсатор выпаивают из платы. Включают мультиметр в режим измерения сопротивления или проверки полупроводников.

Прикладывают щупы к электродам полярного конденсатора – плюс к плюсу, минус к минусу. Исправная емкость покажет плавный рост сопротивления.

По мере заряда ток уменьшается, ЭДС растет и достигает напряжения источника питания.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Обрыв в конденсаторе будет выглядеть на мультиметре как бесконечное сопротивление. Прибор не отреагирует или стрелка на аналоговом экземпляре едва шевельнется.

  Как сделать элемент Пельтье своими руками?

При пробое элемента измеряемый параметр не соответствует номинальному значению в меньшую сторону, пропорционально величине пробоя.

Если задаться вопросом, как измерить мультиметром комплексное или эквивалентное последовательное сопротивление (ESR конденсатора), то без приставки сделать это проблематично. Реактивные свойства конденсатор проявляет при высокочастотном токе.

Прочие способы измерения

Измеритель емкости конденсаторов своими руками собирают по схемам импульсных устройств. Последовательности RC цепей с переменными резисторами создают на выходе изделия серии сигналов со ступенчатым изменением частоты. Для наладки устройства используют мультиметр, с которым будет применяться приставка.

Набор проверенных конденсаторов поочередно подключают к конструкции и настраивают точность работы в каждом поддиапазоне.

Измеритель ёмкости полярных электролитических элементов своими руками схематически реализуется и настраивается, как часть приставки без колебательного контура. На выходе вместо импульсного – постоянное напряжение.

В цифровых измерителях ёмкости источник питания – высокостабильный. “Плавающие” параметры элементов, из которых собирается схема, дадут неприемлемую для точности измерений погрешность.

На логических элементах создаются источники переменного импульсного тока для замеров ESR.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Недорогие приборы для измерения емкости конденсатора, типа мостовых RLC устройств с дополнительной функцией проверки SMD сопротивлений, сетевой зарядкой и жидкокристаллическим дисплеем, сами размером с палец. Выполняют функции профессионального метрологического комплекса. Способны выступать в роли измерителя емкости электролитических конденсаторов, как полярных, так и переменных.

Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/kak-izmerit-yomkost-kondensatora-multimetrom

Как проверить конденсатор мультиметром

Мультиметр – это  электроизмерительное устройство с различными функциями. С его помощью можно проверять напряжение, силу тока, а также производные от этих величин – сопротивление и емкость. С помощью мультиметра можно проверить и работоспособность различных электронных компонентов. В этой статье мы с вами узнаем, как проверить мультиметром конденсатор и его емкость.

Конденсатор и емкость

Конденсаторы используются практически во всех микросхемах и являются частой причиной ее неработоспособности. Так что в случае неисправности устройства следует проверять в первую очередь именно этот элемент.

Читайте также:  Сверхяркие светодиоды: особенности монтажа, питания, конструкции

Виды конденсаторов по типу диэлектрика:

  • вакуумные;
  • с газообразным диэлектриком;
  • с неорганическим диэлектриком;
  • с органическим диэлектриком;
  • электролитические;
  • твердотельные.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаОбычно используются электролитические конденсаторы

Основные неисправности конденсаторов:

  • Электрический пробой. Обычно вызван превышением допустимого напряжения.
  • Обрыв. Связан с механическими повреждениями, встрясками, вибрациями. Причиной может служить некачественная конструкция и нарушение эксплуатационных условий.
  • Повышенные утечки. Сопротивление между обкладками изменяется, и это приводит к низкой емкости конденсатора, которая не способна сохранять заряд.

Все эти причины приводят к тому, кто конденсатор становится непригодным для дальнейшего использования.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаВ данном случае присутствует протечка электролита

Перед проверкой конденсатора

Т.к. конденсаторы накапливают электрический заряд, перед проверкой их следует разряжать. Это можно сделать отверткой – жалом нужно прикоснуться к выводам, чтобы образовалась искра.

Затем можно прозванивать компонент. Проверку конденсатора можно сделать как мультитестером, так и при помощи лампочек и проводов.

Первый способ является более надежным и дает более точные сведения об электронном элементе.

До начала проверки следует осмотреть конденсатор. Если он имеет трещины, нарушение изоляции, подтеки или вздутие, поврежден внутренний электролит и прибор сломан. Его нужно поменять на работающее устройство. При отсутствии внешних повреждений придется использовать мультиметр.

Перед проведением измерений нужно определить вид конденсатора – полярный или неполярный. У первого обязательно должна соблюдаться полярность, иначе прибор выйдет из строя. Во втором случае определение плюсового и минусового выходов не требуется, но измерения будут проводиться по другой технологии.

Определить полярность можно по метке на корпусе. На детали должна быть черная полоса с обозначением нуля. Со стороны этой ножки расположен отрицательный контакт, а с противоположной – положительный.

Измерение емкости в режиме сопротивления

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаИзмерение в режиме сопротивления

Переключатель мультиметра следует установить в режим сопротивления (омметра). В этом режиме можно посмотреть, есть ли внутри конденсатора обрыв или короткое замыкание. Для проверки неполярного конденсатора выставляется диапазон измерений 2 МОм. Для полярного изделия ставится сопротивление 200 Ом, так как при 2 МОм зарядка будет производиться быстро.

Сам конденсатор нужно отпаять от схемы и поместить его на стол. Щупами мультиметра нужно коснуться выводов конденсатора, соблюдая полярность. В неполярной детали соблюдать плюс и минус не обязательно.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаИзмерение в режиме сопротивления

Когда щупы прикоснутся к ножкам, на дисплее появится значение, которое будет возрастать. Это вызвано тем, что мультитестер будет заряжать компонент.

Через некоторое время значение на экране достигнет единицы – это значит, что прибор исправен. Если при проверке сразу же загорается 1, внутри устройства произошел обрыв и его следует заменить.

Нулевое значение на дисплее говорит о том, что внутри конденсатора произошло короткое замыкание.

Если проверяется неполярный конденсатор, значение должно быть выше 2. В ином случае прибор является не рабочим.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаАналоговое устройство

Вышеописанный алгоритм подходит для цифрового тестера. При использовании аналогового устройства проверка производится еще проще – нужно наблюдать лишь за ходом стрелки. Щупы подключаются так же, режим – проверка сопротивления. Плавное перемещение стрелки свидетельствует о том, что конденсатор исправен. Минимальное и максимальное значение при подключении говорят о поломке электронной детали.

Важно отметить, что проверка в режиме омметра производится для деталей с емкостью выше 0Ю25 мкФ. Для меньших номиналов используются специальные LC-метры или тестеры с высоким разрешением.

Модели мультиметров на Aliexpress

Измерение емкости конденсатора

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способаИзмерение ёмкости

Емкость является основной характеристикой конденсатора. Она указывается на внешней оболочке прибора, и при наличии тестера можно замерить реальное значение и сравнить его с номиналом.

Переключатель мультиметра переводится в диапазон измерений. Значение ставится равное или близкое к номиналу, указанному на компоненте. Сам конденсатор устанавливается в специальные отверстия –CX+ (если они есть на мультиметре) или с помощью щупов. Подключаются щупы так же, как и при измерении в режиме сопротивления.

При подключении щупов на мониторе должно появиться значение сопротивления. Если оно близко к номинальной характеристике, конденсатор исправен. Когда расхождение полученного и номинального значений отличаются более чем на 20% , устройство пробито, и его нужно поменять.

Измерение емкости через напряжение

Проверка работоспособности детали может производиться и при помощи вольтметра. Значение на мониторе сравнивается с номиналом, и из этого делается вывод об исправности устройства. Для проверки нужен источник питания с меньшим напряжением, чем у конденсатора.

Соблюдая полярность, нужно подключить щупы к выводам на несколько секунд для зарядки. Затем мультиметр переводится в режим вольтметра и проверяется работоспособность. На дисплее тестера должно появиться значение, схожее с номинальным. В ином случае прибор сломан.

Важно! Напряжение проверяется в самом начале измерения. Это связано с тем, что при подключении конденсатор начинает терять заряд.

Другие способы проверки

Можно проверить конденсатор, не выпаивая его из микросхемы. Для этого нужно параллельно подключить заведомо исправный конденсатор с такой же емкостью. Если устройство будет работать, то проблема в первом элементе, и его следует поменять. Такой способ применим только в схемах с небольшим напряжением!

Иногда проверяют конденсатор на искру. Его нужно зарядить и металлическим инструментом с заизолированной рукояткой замкнуть выводы. Должна появиться яркая искра с характерным звуком.

При малом разряде можно сделать вывод, что деталь пора менять. Проводить данное измерение нужно в резиновых перчатках.

К этому методу прибегают для проверки мощных конденсаторов, в том числе пусковых, которые рассчитаны на напряжение более 200 Вольт.

Использовать способы проверки без специальных приборов нежелательно. Они небезопасны – при малейшей неосторожности можно получить электрический удар. Также будет нарушена объективность картины – точные значения не будут получены.

Сложности проверки

Основной сложностью при определении работоспособности конденсатора мультиметром является его выпаивание из схемы. Если оставить компонент на плате, на измерение будут влиять другие элементы цепи. Они будут искажать показания.

В продаже существуют специальные тестеры с пониженным напряжением на щупах, которые позволяют проверять конденсатор прямо на плате. Малое напряжение сводит к минимуму риск повреждения других элементов в цепи.

Как проверить емкость – видео ролики в Youtube

  • Отличное видео с описанием процесса проверки конденсаторов и поиска неисправностей от популярных ютуб-блогеров.
  • Еще одно видео:

Источник: https://ArduinoMaster.ru/uroki-arduino/kak-proverit-kondensator-multimetrom/

Как проверить исправность конденсатора, его емкость и сопротивление

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа Иногда возникает необходимость проверки электронных элементов, в том числе и конденсаторов.
По разнообразным причинам конденсаторы выходят из строя, это может быть внутреннее короткое замыкание, увеличение тока утечки пробой конденсатора в следствие превышения максимально допустимого напряжения или же обычное уменьшение емкости — причина которая со временем постигает почти все электролитические конденсаторы. Методы проверки конденсатора, мы рассмотрим, довольно простые, здесь главное умение пользоваться тестером или мультиметром и правильно применять данную инструкцию. Для начала необходимо знать что все конденсаторы разделяются на полярные и неполярные. К полярным относятся электролитические конденсаторы, к неполярным все остальные. Полярные конденсаторы в схеме должны стоять таким образом чтоб на обозначенном минусовом выводе был минус питания, а на плюсовом контакте плюс, только так ы не иначе.

Если нарушить полярность то минимум что будет это конденсатор выйдет из строя, но при достаточном напряжение он вздуется и взорвется, для того чтоб при аварийной ситуации конденсатор не разрывало на осколки, в импортных конденсаторах, в верхней части корпус сделан с тонкого материала и нанесены специальные разделительные прорези, при взрыве такой конденсатор просто выстреливает вверх и не задевает при этом элементы вокруг себя.

Перед проверкой конденсатор необходимо обязательно разрядить любым металлическим предметом закоротив его выводы, и так перед каждой проверкой.

Читайте также:  Можно ли при замене розеток в квартире сделать заземление в отдельно взятых розетках?

Если проверяемый конденсатор находится на плате, необходимо хотя бы один его вывод освободить от схемы и приступить тогда уже к замерам. Но так как большинство современных конденсаторов имеют достаточно низкую посадку — лучше конденсатор выпаять полностью. С помощью мультиметра можно проверить практически любой конденсатор по емкости больше 0.25 микрофарад. Полярность конденсатора обозначена на корпусе в виде поздовжной полосы с знаками минус — это минусовой вывод конденсатора. И так выставляем тестер в режим или прозвонки или сопротивления. Мультиметр в таком режиме будет иметь на своих щупах постоянное напряжение.
Касаемся щупами контактов конденсатора и видим как показатель сопротивления плавно растет — конденсатор заряжается.
Скорость заряда будет напрямую зависеть от емкости конденсатора. Через определенное время конденсатор зарядится и на дисплее мультиметра будет значение «1» или по другому говоря «бесконечность» это уже говорит о том что конденсатор не пробит и не замкнут.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа Но если при касание щупами контактов конденсатора мы сразу наблюдаем значение «1» то это говорит об внутреннем обрыве — конденсатор не исправен.
Бывает и другое, значение «000» или близкое очень малое значение которое не меняется (при зарядке) иногда мультиметр пищит, это говорит о пробое или коротком замыкание пластин внутри конденсатора.

Неполярные конденсаторы проверяются довольно просто, тестер выставляем в режим измерения сопротивления (мегаОмы), касаясь щупами контактов конденсатора  — сопротивление должно быть не меньше 2 МегОм. Если наблюдается меньше то конденсатор неисправен, но убедитесь что вы в момент замера не касались пальцами щупов.

Проверяя стрелочным прибором. Суть проверки та же что и мультиметром, но здесь можно уже более наглядно наблюдать процесс зарядки конденсатора потому как мы видим отклонения стрелки а не мигающие цифры на дисплее. Исправный конденсатор при контакте с щупами, не забываем разряжать, должен сначала отклонить стрелку а затем медленно и плавно возвращать стрелку назад, скорость возврата стрелки будет зависеть от емкости конденсатора.
Если стрелка не отклоняется или же отклонившись не возвращается это говорит о явной неисправности конденсатора.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа Но если емкость конденсатора очень мала, «зарядки» можно и не заметить — практически сразу же стрелка уйдет в бесконечность, то есть не сдвинется с места. Для конденсатора же более 500 микрофарад — такая картина практически сразу же будет говорить о внутреннем обрыве.
Хорошим способом будет проверка заведомо исправного конденсатора (для наглядности) и сравнение с испытуемым. Такой способ даст возможность более уверено ответить на вопрос — рабочий ли конденсатор? Так как невозможно наблюдать столь быстрый процесс заряда для проверки конденсаторов малой емкости есть специальный способ который с точностью определит нет ли обрыва в нем.
Собирается небольшая схемка состоящая с последовательно соединенных конденсатора, амперметра переменного тока и токоограничительного резистора.
Соединенную цепь подключают к источнику переменного напряжения, с напряжением не больше 20% от максимального напряжения конденсатора.
Если стрелка амперметра не отклоняется это говорит об внутреннем обрыве конденсатора Для проверки емкости нам нужно убедится что реальная емкость конденсатора соответствует указанной на его корпусе.
Все электролитические конденсаторы со временем (в процессе работы) «подсыхают» и теряют свою емкость, это естественный процесс и для каждой конкретной схемы существуют свои припуски и отклонения. Проверяют емкость мультиметром в режиме «Cx» выбирают примерную емкость с максимальным пределом.
Конденсатор разряжают об металлический предмет, например пинцет и вставляют в гнездо проверки конденсаторов.
Для более точных показаний необходимо следить за тем чтоб в мультиметре стояла новая и не розряженая «крона».

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа Применяют и специальные приборы внешне схожие с мультиметром, которые специализированы конкретно для проверки конденсаторов и имеют достаточно широкий диапазон измерений емкости, от единиц пикофарад до десятков тысяч микрофарад, не каждый профессиональный мультиметр может похвастаться и половиной того диапазона емкостей.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Но если у вас под рукой нет ни мультиметра ни «микрофарадметра» можно достаточно приблизительно замерить емкость стрелочным омметром.

Как писалось выше, конденсатор заряжают прикасаясь щупами к его контактам — «засекаем» время отклонения стрелки назад и сравниваем время с заведомо исправным (новым) конденсатором, если время сильно не отличается то емкость в пределах нормы и конденсатор исправен.

Таким же способом можно определить ток утечки конденсатора. Для этого конденсатор щупами заряжают до отклонения стрелки назад.

С интервалом несколько секунд (зависит от емкости) щупы прикладывают снова, если стрелка снова проделывает такой же весь путь то это говорит о повышенном токе утечки и уже частичном неисправности конденсатора. В исправного же конденсатора в течение несколько секунд, чем больше емкость тем больше времени, должен сохранятся «заряд» и стрелка уже не должна показывать столь низкое сопротивление вначале как при первой зарядке.

«Зарядка напряжением».

Такой способ проверки аналогичной ситуации подходит для более высоковольтных конденсаторов так как на малом напряжение (от тестера) может быть не понятна вся ситуация.
И так суть способа заключается в том что конденсатор заряжают  от источника постоянного напряжения, для этого напряжение выбирают немного меньше максимального и заряжают контакты конденсатора, как правило хватит 1-2 секунды. После чего «зарядку» отсоединяют и мультиметром измеряют напряжение на контактах конденсатора, оно должно быть практически таким же что и использовалось при зарядке, если это ни так и оно сильно занижено то у конденсатора большой ток утечки и он неисправен. Мултиметром наблюдают напряжение в течение некоторого времени, конденсатор будит плавно терять напряжение, скорость будит зависеть от емкости и ESR (внутреннего сопротивления).

Как проверить конденсатор без приборов?

В некоторых ситуациях при отсутствие омметра или вольтметра, исправность электролитического конденсатора можно проверить только лишь при наличие источника подходяще допустимого напряжения. Конденсатор в течение 1-2 секунд заряжают, а затем нужно замкнуть его контакты металлической отверткой.
У исправного конденсатора должна появится яркая искра. Если же она тусклая или же едва заметная то это говорит о том что конденсатор неисправен и плохо держит заряд.

Источник: http://elektt.blogspot.com/2017/03/proverka-kondensatora.html

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы | Каталог самоделок

Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).

Фазосдвигающий конденсатор.

При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.

Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:

  • для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
  • для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.
  • Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут: 
  • В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.
  • Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).
  • В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.

Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.

Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.

В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

Рабочий конденсатор.

Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.

  1. Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.
  2. Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа
  3. Пусковой конденсатор.
Читайте также:  Как снять люстру с потолка своими руками: пошаговая инструкция

Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.

Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор.

Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток.

Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.

  • Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.
  • Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.
  • Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.

Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.

Как определить емкость конденсатора: 4 рабочих способа

При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.

Источник: https://volt-index.ru/muzhik-v-dome/opredelenie-emkostey-fazosdvigayushhih.html

1. емкость конденсатора

Целью
данной работы является изучение законов
электростатики и одного из методов
измерения емкости конденсатора.

Краткая теория

Конденсатором
называется система, состоящая из двух
проводников, разделенных слоем
диэлектрика, в которой обеспечивается
сильная электрическая связь между
накопленными на этих проводниках
зарядами.

Проводники, образующие
конденсатор, называются обкладками. В
зависимости от формы обкладок конденсаторы
бывают сферические, цилиндрические,
плоские.

За заряд конденсатора принимается
заряд одной обкладки, взятый по абсолютной
величине.

Емкостью
конденсатора

называется скалярная физическая
величина, характеризующая способность
конденсатора накапливать электрический
заряд и численно равная заряду, который
должен быть перенесен с одной обкладки
конденсатора на другую, чтобы разность
потенциалов между ними изменилась на
единицу.

Емкость конденсатора
зависит от формы и размеров его обкладок,
диэлектрической проницаемости материала
диэлектрика и не зависит от свойств
проводников, из которых изготовлены
обкладки. Единицей измерения электрической
емкости в системе СИ является фарад
(Ф = Кл/В).

Емкость конденсатора
может быть измерена различными методами.
В данной работе использован метод,
основанный на измерении накопленного
конденсатором заряда. При этом емкость
рассчитывается в соответствии с
определением (2.03.1).

Д
ля
определения емкости неизвестного
конденсатора Cx
собирают цепь по рис. 5.

При подключении
к источнику питания конденсатор
заряжается. Заряд, накапливаемый на
обкладках конденсатора, при неизменном
значении разности потенциалов 
пропорционален его емкости. В стационарном
состоянии разность потенциалов равна
ЭДС источника E.

При разрядке
конденсатора в цепи протекает убывающий
во времени электрический ток. По
определению, сила тока

Нас интересует
заряд Q,
т. е. необходимо вычислить .

Для этого служит
электронное устройство, называемое
интегратором.

При подключении
заряженного конденсатора к интегратору,
который в свою очередь подключен к
вольтметру, в цепи интегратора протекает
ток. Напряжение на выходе интегратора
пропорционально интегралу от силы тока
на его входе, т. е. заряду:

где b– постоянная
интегратора (она неизвестна).

Напряжение Ux
измеряется цифровым вольтметром.
Сопоставляя формулы (2.03.2) и (2.03.4), получаем:

В полученном
выражении постоянная интегратора bи разность
потенциалов на конденсаторе E
являются неизвестными. Поэтому только
на основании (2.03.5) определить Cx
оказывается невозможным.

Для того, чтобы
избежать определения величин b
и Е,
в данной
работе применяется хорошо известный
метод калибровки. Включим вместо
конденсатора Cx
конденсатор с известной емкостью C1
и проведем аналогичные измерения.

При
этом на выходе интегратора получим
отсчет U1
и по аналогии с (2.03.5) запишем:

Разделив друг на
друга равенства (2.03.5) и (2.03.6), получим

где Ux
и U1показания
вольтметра при разряде неизвестного и
известного конденсаторов соответственно
(максимальные значения показаний на
индикаторном табло вольтметра); C1
емкость известного конденсатора.

Выполнение работы

Необходимые
приборы
:
конденсатор с известной емкостью
(С1 = 4700 пФ ± 10 %);
конденсатор с неизвестной емкостью Cx,
которая определяется в данной работе;
источник постоянного тока с эдс E;
переключатель; интегратор; цифровой
вольтметр. Все элементы схемы, кроме
вольтметра, смонтированы внутри
лабораторного стенда.

Схема
экспериментальной установки для
определения емкости конденсатора
показана на рис. 6 и на панели лабораторного
стенда.

Порядок выполнения
работы

  1. Подготовьте цифровой вольтметр к работе согласно инструкции по эксплуатации, находящейся на лабораторном столе.

  2. Подготовьте схему для измерения емкости неизвестного конденсатора Cx, для чего гибкими перемычками попарно соедините клеммы 1 и 3, 5 и 7, 6 и 8, а выходные клеммы интегратора 9 и 10 соедините с входом вольтметра (см. рис. 6).

  3. Включите лабораторный стенд тумблером, расположенным в левой части передней стенки.

  4. П
    ереключателем S1 конденсатор Cx подключается к источнику E (в верхнем положении) и заряжается (время полной зарядки конденсатора ~10 с).

  5. Интегратор разряжается нажатием кнопки Ри. Кнопка Ри на интеграторе предназначена для его принудительного разряда и подготовки прибора к новому измерению.

  6. Затем переключателем S1 неизвестный конденсатор подключается к интегратору (в нижнем положении).

    Поскольку используемый в данной работе интегратор не является идеальным, происходит его самопроизвольный разряд по окончании процесса интегрирования.

    Поэтому в качестве Ux следует принимать максимальное значение показаний на табло вольтметра. Показание Ux на табло вольтметра записывается в табл. 3.1.

  7. Измерения показаний вольтметра при разрядке неизвестного конденсатора проводят 5 раз.

  8. После этого клеммы 1 и 3 размыкаются, а клеммы 2 и 4 замыкаются (см. рис. 6). При этом вместо неизвестного конденсатора в цепь включается конденсатор с известной емкостью C1. С ним проводят пять измерений, согласно вышеописанному порядку. Результаты также записываются в табл. 3.1.

  9. Конденсаторы CX и C1 соединяются параллельно путем добавления перемычки между клеммами 1 и 3. Проводится пять измерений для цепи из двух параллельно соединенных конденсаторов.

  10. КонденсаторыCX и C1соединяются последовательно, для чего удаляют перемычки 1 — 3, 2 — 4 и устанавливают перемычку между клеммами 2 и 3. Проводятся пять измерений для цепи из двух последовательно соединенных конденсаторов. Все результаты также записываются в табл. 3.1.

Таблица
3.1

Результаты измерений

Номер опыта Неизвестная емкость Cx Известная емкость C1 Параллельное соединение Последовательное соединение
Ux, В Ux, В U1, В U1, В Uпар, В Uпар, В Uпос, В Uпос, В
1
2
3
4
5
Средние значения

Определяются
средние значения показаний вольтметра
Ux,
U1,
Uпар,Uпос.
По этим средним значениям вычисляются
опытные значения величин емкостей.

Теоретическое
значение емкости параллельного cоединения
конденсаторов вычисляется следующим
образом:

Емкость
последовательного соединения конденсаторов
рассчитывается по следующей формуле:

из которой следует
расчетная формула для вычисления емкости
последовательного соединения
конденсаторов:

Вычисление
погрешностей

Средние относительные
погрешности емкостей вычисляются по
формулам:

Средние абсолютные
погрешности емкостей:

Окончательные
результаты измерения емкостей
конденсаторов записывается в виде:

Сравните
значения емкостей параллельного и
последовательного соединений
конденсаторов, полученные опытным
путем, и рассчитанные по теоретическим
формулам (2.03.11) и (2.03.13).

Если разница
между теоретическими и опытными
значениями емкостей параллельного и
последовательного соединения конденсаторов
не превышает соответствующей абсолютной
погрешности, можно считать, что данный
метод удовлетворительно обеспечивает
проведение измерений емкостей.

КОНТРОЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ

    1. Дайте определение емкости конденсатора.

    2. Объясните по схеме цепи назначение используемых приборов.

    3. Подробно объясните принцип определения емкости в данной работе.

    4. Выведите расчетные формулы для определения емкостей Cx, Cпар, Cпос.

    5. Каковы единицы измерения емкости?

    6. Изобразите схемы параллельного и последовательного соединений конденсаторов. Запишите формулы для результирующих емкостей.

    7. Выведите формулы для расчета погрешностей Cx, Cпар, Cпос.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Иродов И.Е. Основные законы
электромагнетизма. М.: Высшая школа,
1983. 51 – 54 с.

Калашников С. Г. Электричество. М.:
Наука, 1970. 77 – 91с.

Савельев И. В. Курс общей физики. Т
2. М.: Наука, 1982. 87 – 89 с.

Физический практикум. Электричество
и оптика /Под ред. В. И. Ивероновой. М.:
Наука, 1968. 815 с.

Источник: https://studfile.net/preview/4378969/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector