Измеритель емкости конденсаторов

Параллельное включение в схему исправного компонента

Еще один способ проверить конденсатор без выпаивания состоит в подключении параллельно ему заведомо исправного аналога той же емкости. Если устройство заработает, значит проблема действительно была в конденсаторе и его необходимо заменить.

В схемах с высоким напряжением этот способ проверки применять нельзя.

Проверка на искру

При отсутствии измерительного прибора под рукой либо в случае большой емкости конденсатора его можно проверить «на глазок».

Элемент заряжают, затем металлическим инструментом с изолированными ручками замыкают его выводы. На руки следует надеть резиновые перчатки.

Яркая искра в сопровождении характерного звука свидетельствует об исправности конденсатора. Если разряд получился вялым, радиодеталь пора утилизировать.

Для получения исчерпывающей информации о состоянии конденсатора требуется мультиметр с функцией замера емкости (на панели управления имеется сектор «CX»).

Но и не оснащенный такой опцией тестер немало расскажет о данном элементе. Демонтаж конденсатора с платы требуется не всегда, но следует быть готовым к тому, что при измерениях на плате, точность окажется далеко не идеальной.

Прозвонка конденсатора мультиметром (аналоговые измерители)

Подобная процедура может быть проделана с помощью аналоговых (стрелочных) измерителей. Величина емкости электролитических конденсаторов определяется тем, с какой скоростью двигается стрелка на приборе в сторону максимального значения. В случае медленного движения стрелки, можно утверждать о большей продолжительности заряда конденсатора, что свидетельствует о его большей емкости. Если же диапазон емкости находится в диапазоне от 1 до 100 микрофарада (мкФ), то достижение стрелкой правой части на циферблате происходит моментально. Если емкость составляет 1000 мкФ, то достижение максимального значения стрелкой происходит за несколько секунд.

Как проверить электролитический конденсатор мультиметром

• Настраиваем прибор на режим измерения сопротивления до 100 Ком.
• Дотрагиваемся до контактных выводов этого кондера измерительными проводами мультиметра, при это необходимо строго соблюдать полярность.
• Внимательно контролируем изменение показаний на шкале измерительного прибора.

Оцениваем результат измерения:

• Если сопротивление начинает расти (происходит заряд) и достигает большого значения, а затем медленно начинает уменьшаться (он разряжается) — элемент исправен.
• Если сопротивление на шкале мультиметра увеличивается, но нет обратного движения показаний (происходит заряд, но нет разряда) – проводящая пластина находится на обрыве. Такой элемент подлежит замене.
• Если сопротивление остаётся малым (не происходит заряд измеряемого элемента) – электролит находится в состоянии короткого замыкания. Его необходимо заменить.

Обязательно нужно разряжать электролит перед его проверкой, чтобы не попасть под напряжение. Разрядить его легко, коснувшись одновременно двух контактов электролита любой отвёрткой с изолированной рукояткой.

Неполярные и полярные разновидности

Среди многообразия конденсаторов следует выделить два основных типа: полярные или электролитические, а также неполярные. В качестве диэлектрика в данных приборах используют — стекло, бумагу и воздух.

Специфика полярных конденсаторов

Само название наглядно говорит о том, что они имеют полярность, потому являются электролитическими. Потребуется верное и точное следование схеме, когда их будут подключать — “минус” к “минусу”, а “плюс” к “плюсу”. Если не соблюдать данное правило, то элемент не только утратит работоспособность, но вполне способен взорваться. Электролит встречается как в состоянии твёрдом, так и в жидком.

В качестве диэлектрика в устройствах применяется бумага, которая пропитана электролитом. Ёмкость варьируется в пределах от 0,1 тыс. и до 100 тыс. МкФ.

Когда происходит замыкание пластин, то осуществляется выделение тепла. Под его действием происходит испарение электролита, а затем следует взрыв.

Сверху у конденсаторов современного исполнения имеется крестик и незначительное вдавливание. Толщина вдавлиной части немного меньше, чем остальная поверхность. Если происходит взрыв, тогда верхний участок открывается, как роза. Поэтому при наблюдении за повреждённым элементом можно заметить вспучивание на корпусе.

Отличительные особенности неполярных конденсаторов

Плёночные неполярные части используют диэлектрик из керамики, а также из стекла. Если сравнивать с конденсаторами электролитическими, то у них самозаряд меньше. Это можно объяснить тем, что керамика имеет более высокое сопротивление, чем бумага.

Конденсаторы подразделяются на детали как специального назначения, так и общего. Они бывают следующими:

1. Пусковыми. Используются для поддержания надёжной и качественной работы электродвигателей. Увеличивают в двигателе стартовый момент, например, это компрессор или насосная станция, осуществляющие запуск.
2. Дозиметрическими. Предназначены для работы в цепях, в которых незначительный показатель токовых нагрузок. У них необъёмный самозаряд, но сопротивление изоляции повышенное. Большей частью это фторопластовые элементы.
3. Импульсными. Используются для формирования повышенного скачка напряжения, а также его перевода на принимающую панель устройства.
4. Высоковольтными. Применяются в высоковольтных приборах. Производятся в разнообразном исполнении. Встречаются масляные и керамические, плёночные и вакуумные. Они заметно отличаются от других деталей и имеют ограниченный доступ.
5. Помехоподавляющими. Предназначены для смягчения в частотной вилке электромагнитного фона. Имеют незначительную собственную индуктивность, что даёт возможность повысить резонансную частоту, а также увеличить полосу сдерживаемых частот.

Если сравнивать в процентном отношении, то наиболее значительное число неисправных элементов приходится на случаи, когда наблюдается подача напряжения превосходящее стандартные показатели. Оплошности в проектировании вполне могут вызвать неисправности элементов.

Когда диэлектрик утрачивает свои характеристики и свойства, то могут возникнуть сбои и перепады в деятельности конденсатора. Например, при его растрескивании, вытекании или высыхании. Ёмкость может сразу измениться. Определить её значение возможно только благодаря измерительным устройствам.

Что такое тестер конденсаторов

Конденсатор представляет собой радиодеталь, состоящую из двух обкладок, сделанных из проводников и диэлектрического слоя между ними. Электрическая емкость элемента измеряется в фарадах. Эта величина очень большая, поэтому на практике используются микрофарады или пикофарады.

Выполнение измерения емкости

Конденсаторы обычно бывают электролитическими или пленочными. В последних параметры мало меняются с течением времени. У электролитических ситуация другая. Жидкий состав, находящийся внутри, постепенно высыхает, и деталь теряет свои полезные свойства. Часто по внешнему виду нельзя судить по его исправности. Для проверки его нужно выпаивать.

Другая ситуация, когда важно проверить емкость, — это нарушение его работы от различных причин случайного характера — скачков напряжения или работы в условиях повышенной температуры. Неисправный элемент может послужить причиной неисправной работы всего устройства

Чтобы изучить ситуацию, необходимо определить, соответствует ли емкость конденсатора номинальному значению. Для этой цели применяют тестеры конденсаторов.

Они могут быть цифровыми или аналоговыми. Во время проверки может определяться емкость или ESR, параметр, который представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление.

Высокоточное измерение

В некоторых мультиметрах имеется возможность непосредственной проверки емкости.

ESR-измерители производят определение эквивалентного последовательного сопротивления. Здесь речь идет о реактивном сопротивлении, которое обусловлено емкостью. Оно может существенно возрастать при увеличении частоты. Этот параметр оценивают с помощью сложных алгоритмов. Если он принимает слишком большую величину, то в некоторых ситуациях может быть нарушен температурный режим работы элемента. Это особенно опасно для электролитических элементов.

Существуют специальные измерители емкости.

Аналоговое устройство

ESR-метр

Такой измерительный прибор оснащен жидкокристаллическим дисплеем. У него имеются 2 щупа: красный и черный. Первый считается положительным, второй — отрицательным. Перед тем, как проверять, элемент разряжают, закорачивая выводы друг на друга. Чтобы провести измерение, щупы соединяют с выводами конденсатора. Если используется полярная модель, необходимо при этом учитывать полярность щупов.

Затем прибор включают и через несколько секунд на экране появляются величины емкости и параметра ESR.

Измеритель емкости

Мультиметр

Для определения исправности конденсатора мультиметр можно перевести в режим определения сопротивления. Переключатель нужно установить на 2 МОм или 200 Ком. Нужно подобрать этот параметр таким образом, чтобы зарядка происходила не сразу, а в течение нескольких секунд.

К его выводам элемента, который нужно выпаять из схемы, подключают красный и черный щупы. Теперь необходимо следить за данными на дисплее. Если там 0, то это означает обрыв контактов или другое механическое повреждение. Если tester показывает увеличивающиеся цифры и в конце концов появляется 1, то это говорит о работоспособности детали. Если сразу появляется единица, то это означает, что в конденсаторе произошел пробой.

При использовании аналогового прибора у исправной детали можно будет увидеть постепенное движение стрелки. Мгновенная установка минимального значения говорит об обрыве, а максимального — свидетельствует о пробое.

В мультиметре предусмотрена возможность непосредственного измерения емкости. Для этого нужно установить переключатель аппарата для ее измерения и выбрать наиболее подходящую шкалу. Обычно для контактов конденсатора предусматриваются особые клеммы. Если их нет, надо воспользоваться красным и черными щупами. В последнем случае необходимо воспользоваться такими же клеммами, как при измерении сопротивления.

Если значение емкости равно или близко к номинальному, то элемент исправен и может быть использован. В противном случае он неработоспособен. Считается, что совпадение с разницей не более 20% говорит о радиотехнической пригодности детали.

Протечка электролита

Как подключать конденсаторы

В электротехнике есть два основных вида соединения деталей — параллельное и последовательное. Конденсаторы также можно подключать по любому из указанных способов. Есть ещё особая — мостовая схема. Она имеет собственную область использования.

В схеме может быть последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Параллельное подключение конденсаторов

При параллельном соединении все конденсаторы объединены двумя узлами. Чтобы параллельно подключить конденсаторы, скручиваем попарно их ножки, обжимаем пассатижами, потом пропаиваем. У некоторых конденсаторов большие корпуса (банки), а выводы маленькие. В таком случае используем провода (как на  рисунке ниже).

Так физически выглядит параллельное подключение конденсаторов

Если конденсаторы электролитические, следите за полярностью. На них должны стоять «+» или «-«. При их параллельном подключении соединяем одноимённые выводы — плюс к плюсу, минус — к минусу.

Расчёт суммарной ёмкости

При параллельном подключении конденсаторов их номинальная ёмкость складывается. Просто суммируете номиналы всех подключённых элементов, сколько бы их ни было. Два, три, пять, тридцать. Просто складываем. Но следите, чтобы размерность совпадала. Например, складывать будем в микрофарадах. Значит, все значения переводим в микрофарады и только после этого суммируем.

Расчёт ёмкости при параллельном подключении конденсаторов

Когда на практике применяют параллельное соединение конденсаторов? Например, тогда, когда надо заменить «пересохший» или сгоревший, а нужного номинала нет и бежать в магазин некогда или нет возможности. В таком случае подбираем из имеющихся в наличии. В сумме они должны дать требуемое значение. Все их проверяем на работоспособность и соединяем по приведенному выше принципу.

Пример расчёта

Например, включили параллельно два конденсатора — 8 мкФ и 12 мкФ. Следуя формуле, их номиналы просто складываем. Получаем 8 мкФ + 12 мкФ = 20 мкФ. Это и будет суммарная ёмкость в данном случае.

Пример расчёта конденсаторов при параллельном подключении

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, когда выход одного элемента соединяется со входом другого. Сравнить можно с вагонами или цепочкой из лампочек. По такому же принципу последовательно соединяют и конденсаторы.

Вот что значит последовательно соединить конденсаторы

При подключении полярных электролитических «кондеров» надо следить за соблюдением полярности. Плюс первого конденсатора подаете на минус второго и так далее. Выстраиваете цепочку.

Как определить ёмкость последовательно соединенных конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов суммарная ёмкость элементов будет меньше самого маленького номинала в цепочке. То есть, ёмкость последовательно соединённых конденсаторов уменьшается. Это также может пригодиться при ремонте техники — замена конденсатора требуется часто.

Последовательно соединённые конденсаторы

Использовать формулу расчёта приведённую выше не очень удобно, поэтому её обычно используют в преобразованном виде:

Формула расчёта ёмкости при последовательном соединении

Это формула для двух элементов. При увеличении их количества она становится значительно сложнее. Хотя, редко можно встретить больше двух последовательных конденсаторов.

Пример расчёта

Какая суммарная ёмкость будет если конденсаторы на 12 мкФ и 8 мкФ соединить последовательно? Считаем: 12*8 / (12+8) = 96 / 20 = 4,8 мкФ. То есть, такая цепочка соответствует номиналу 4,8 мкФ.

Пример расчета ёмкости при последовательном подключении конденсаторов

Как видите, значение меньше чем самый маленький номинал в последовательности. А если подключить таким образом два одинаковых конденсатора, то результат будет вполовину меньше номинала. Например, рассчитаем для двух ёмкостей по 12 мкФ. Получим: 12*12 / (12 + 12) = 144 / 24 = 6 мкФ. Проверим для 8 мкФ. Считаем: 8*8 / (8+8) = 64 / 16 = 4 мкФ. Закономерность подтвердилась. Это правило можно использовать при подборе номинала.

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.

Какие неисправности могут случиться в конденсаторе

Прежде чем учиться искать неисправности конденсатора, необходимо разобраться, в чем же они могут заключаться. Иными словами – нужно знать, что искать.

Итак, полный выход из строя или неправильная работа этого элемента схемы может выражаться в следующем:

• Пробой между обкладками конденсатора. Обычно вызывается превышением допустимого напряжения на выводах. По сути, участок цепи, который должен «разрываться» конденсатором, получается замкнутым.
• Обрыв между выводом конденсатора и обкладкой. Может случиться из-за вибрационного или иного механического воздействия, от превышения допустимого напряжения. Нельзя исключить и производственный брак. На деле получается, что конденсатор в схеме попросту отсутствует – на его месте банальный разрыв цепи.
• Повышенный ток утечки – в связи с потерей диэлектрических качеств разделяющего обкладки слоя происходит «перетекание зарядов». Конденсатор не в силах сохранять полученный заряд достаточное для его корректной работы время.
• Недостаточная емкость конденсатора. Может вызываться повышенным током утечки или же опять, чего греха таить, производственным браком. В результате схема, в которую включен такой конденсатор, работает некорректно, неустойчиво, или вовсе становится неработоспособной.
• Для электролитических полярных конденсаторов выделяют еще один возможный дефект – это превышение эквивалентного последовательного сопротивления ЭПС (ESR). Как известно, такие конденсаторы, работая в схемах с высокочастотными токами, способны «фильтровать» постоянную составляющую и пропускать частотный сигнал. Но этот сигнал может «подавляться» повышенным ЭПС, по аналогии с обычным резистором, значительно снижая его уровень. Что, кстати, одновременно ведет и к нагреву таких элементов схемы.

ЭПС складывается из нескольких факторов:

— обычное активное сопротивление проволочных выводов, обкладок и точек их соединения.

— сопротивление, вызванное неоднородностью диэлектриков, наличием примесей или влаги.

— сопротивление электролита, которое способно изменяться (нарастать) по мере испарения, высыхания, постепенного изменения химического состава.

Для ответственных схем показатель ЭПС имеет очень важное значение. Но, к сожалению, именно эту величину оценить и сравнить с допустимой табличной без использования специфических приборов – невозможно

Специальный прибор для диагностики конденсаторов, позволяющий оценить и их емкость, и показатель эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)

Справедливости ради надо сказать, что некоторые пытливые мастера самостоятельно заготавливают приборы-приставки для оценки ESR и используют их в связке с самыми обычными цифровыми мультиметрами. При желании в интернете можно отыскать немало схем подобных приставок.

Приставка к мультиметру типа DT, позволяющая оценивать показатель ESR электролитических конденсаторов.

Пример таблицы допустимых значений эквивалентного последовательного сопротивления (в омах – Ω) для электролитических конденсаторов различных номиналов емкости (μF) и напряжения (V):

Необходимый минимум сведений

Как известно, конденсаторы имеют определенную емкость и служат для накопления и непродолжительного хранения электрического заряда. При подаче напряжения заряд какое-то время должен увеличиваться, затем происходит резкое снижение уровня — разряд, и все повторяется снова — заряд/разряд. Чем больше емкость конденсатора, тем более длительное время необходимо для накопления заряда. По сути, это все свойства, которые стоит знать для проверки конденсатора мультиметром.

Узнать рабочий конденсатор или нет несложно. Нужен только мультиметр. Можно недорогой. Главное — рабочий

Если говорить о видах, то способ производства конденсаторов на проверку не влияет. Проверяют работоспособность бумажных, тонкопленочных, электролитических, жидкостных, керамических, твердотельных и всех других, абсолютно одинаково. Не влияет на способ проверки и положение элемента на плате — входные, помехоподавляющие, шунтирующие — без разницы. Не имеет значения и вольтаж. Низковольтные — на 6 В или 50 В, высоковольтные на 1000 В —  проверка одинаковая.

Единственное, что необходимо принимать во внимание — полярный конденсатор или нет. Как, наверное, понятно по названию, полярные конденсаторы требовательны к полярности питания

Так как при проверке мультиметром, прибор тоже подает питание на проверяемый элемент, положение щупов при проверке полярного конденсатора должно быть строго определенным:

• Красный щуп — к положительному выводу.
• Черный щуп — к минусовому (отрицательному).

Для неполярных положение щупов может быть любым. Еще, наверное, стоит сказать, как опознать полярные конденсаторы. Это всегда электролитические (полярные) емкости, которые выглядят обычно как небольшие бочонки. На полярных на корпусе у одного из выводов идет полоса контрастного цвета. Если корпус белый — полоса черная, корпус черный — полоса белая (светло-серая). Вот этой полосой отмечается отрицательный вывод (минус).

Внешний вид электролитического (полярного) конденсатора и его обозначение на схемах

Перед тем как проверить конденсатор мультиметром, осмотрите его корпус. Если полосы нет — можно не задумываться о положении щупов.

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.

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.