Jak otestovat kondenzátor pomocí multimetru

 Zajímavou oblastí je elektronika. A inženýrská práce v něm je zajímavá. Mnoho různých komponent s různými funkcemi. A jejich kombinací je doslova nespočet. A toto odvětví vědy a techniky se po desetiletí nepřetržitě vyvíjí rychlým tempem. A kondenzátor je jednou z nejdůležitějších součástí tohoto světa. A praktikující elektronik musí být schopen určit stupeň jeho výkonu, včetně použití nejjednodušších prostředků. Samozřejmě musíte vědět, co je to kondenzátor a co multimetr. A jak otestovat kondenzátor pomocí multimetru.

Co potřebujete vědět pro testování kondenzátoru pomocí multimetru

Odborníci vědí, že v elektrotechnice jsou jen dvě chyby: tam, kde není potřeba, je kontakt a tam, kde je potřeba, není kontakt. Ale v elektronice dochází také ke změně charakteristik prvků. Kondenzátor tedy pravidelně zažívá změny ve svých charakteristikách a multimetr je zařízení, pomocí kterého lze tyto problémy detekovat a dokonce měřit.

Konstrukce a princip činnosti multimetru

Asi před 25 lety bylo toto zařízení poměrně velké a nazývalo se tester. Sloužil k testování (testování, kontrole) elektrického obvodu, aby se hledal přerušený obvod nebo zbytečný zkrat. Skládal se z galvanometru a sady odporových cívek s vypínačem. Ten umožňoval zvolit režim měření – sílu proudu, hodnotu napětí nebo odpor obvodu.

Moderní multimetr, věrný svému názvu, je schopen mnoha měření a testů. Kromě výše uvedeného jej lze použít pro kontrolu výkonu diod a tranzistorů a také kondenzátorů. Místo ručkového galvanometru má digitální displej a celkové rozměry i hmotnost jsou výrazně menší než u starého testeru. Všechny multimetry jsou vybaveny 9V napájecím zdrojem typu Krona.

Vlastnosti kondenzátorů v závislosti na typu

Kondenzátor je prvek, který může akumulovat elektrický náboj. Obecně se skládá ze dvou vodivých desek oddělených dielektrikem (nevodivý materiál). Množství akumulovaného náboje závisí na ploše těchto desek a na povaze dielektrika. Schopnost akumulovat náboj se nazývá kapacita kondenzátoru. Hlavní jednotkou měření kapacity je farad – nahromaděný náboj 1 Coulombu při napětí na deskách 1 Volt. V praxi se používají menší jednotky měření. Jsou tisíckrát, milionkrát a miliardkrát menší než farad.

Konstrukce kondenzátorů je zaměřena na zvýšení kapacity bez zvětšení vnějších rozměrů. To je důvodem pro použití různých materiálů pro desky a dielektrika a také vznik mnoha typů tohoto zařízení. Pro zvětšení plochy vodivých desek jsou vyrobeny ve formě dlouhé polypropylenové metalizované pásky, stočené do válce nebo složené jako harmonika s vrstvou dielektrické pásky. Takto jsou navrženy kondenzátory kov-papír, papír, stříbro-slída a slída.

Podle typu dielektrika se rozlišuje několik typů kondenzátorů – vakuové, s plynným, anorganickým, organickým dielektrikem, elektrolytické, pevné.

Hlavním rozlišovacím znakem kondenzátorů je přítomnost polarity. Polární mají striktně definovanou podšívku, která má znaménko „+“ a podšívku, která má znaménko „-“. To je třeba vzít v úvahu ve schématu jejich aplikace a při kontrolách.

Typickým představitelem polární třídy jsou elektrolytické kondenzátory. Jsou vyrobeny ve formě hliníkového válce, ve kterém je volný prostor mezi deskami vyplněn elektrolytem. Tyto kondenzátory mají objemy od velmi malých, od zlomků krychlového centimetru až po velmi velké – několik desítek cm³ a ​​velké kapacity – až po tisíce mikrofaradů, tedy jednotek milifarad.

Tantalové polární kondenzátory i přes své malé rozměry mají vysokou kapacitu, ale jsou také mnohem dražší.

Keramické kondenzátory jsou třídou nepolárních kondenzátorů. Jsou kompaktní, pracují v širokém rozsahu napětí, mají vysokou spolehlivost a nízkou cenu.

Kontrola kondenzátoru pomocí multimetru

Existuje mnoho různých typů poruch kondenzátorů. Elektrický průraz způsobený zvýšeným napětím, zkrat části obvodu, přerušení mechanickým namáháním, netěsnost, která je způsobena změnou odporu mezi deskami. Za všech těchto okolností ztrácí kondenzátor svou kapacitu. V elektrolytických zařízeních může být důvodem změna vlastností elektrolytu, jeho vysychání. Příčinou jakékoli poruchy může být výrobní vada.

Kontrola kondenzátoru začíná vizuálním posouzením jeho vzhledu. Existují vnější známky elektrického průrazu, jako je ztmavnutí, otok, pálení nebo prasknutí keramického tělesa.

Přípravné práce

Přípravné práce zahrnují dva povinné postupy: kondenzátor je třeba vybít, a pokud je nainstalován na desce, je třeba jej odpájet. Je také nutné určit, zda je daný exemplář polární nebo nepolární. Znak „-“ je vyznačen na pouzdru vedle příslušného terminálu. Při všech operacích je třeba dodržovat polaritu. V nepolárním kondenzátoru není nutné dodržovat plus a mínus.

Pokud není zjištěno žádné vnější poškození, provedou se další kontroly pomocí multimetru.

Vybití kondenzátoru

Kondenzátor je určen k ukládání elektrického náboje. Všechna měření musí být provedena s vybitým výrobkem. Nejjednodušší a nejspolehlivější možností vybíjení je zkratovat jeho svorky šroubovákem, dokud se neobjeví jiskra. Pokud však obvod pracuje pod vysokým napětím, měli byste být opatrní. Ruce by měly mít gumové rukavice a oči by měly být chráněny brýlemi. Poté můžete provést „vytáčení“.

Připojení zařízení k polárnímu a nepolárnímu kondenzátoru

Pokud je kondenzátor polární, je kladná sonda měřicího zařízení vždy připojena ke kladnému pólu kondenzátoru. U nepolárního člověka se toto pravidlo nemusí řídit.

Při navrhování a opravách elektronických zařízení je často potřeba kontrolovat rádiové prvky včetně kondenzátorů.

Na internetu je mnoho doporučení, jak otestovat kondenzátor pomocí ohmmetru. Sám jsem kdysi tuto metodu použil. Řeknu vám o ní víc.

Ale v tuto chvíli mohu s jistotou říci, že zdraví kondenzátoru lze spolehlivě určit pouze pomocí zařízení, které dokáže změřit jeho elektrickou kapacitu.

Než začnete kontrolovat kondenzátor, musíte určit jeho typ. Všechny jsou rozděleny do dvou skupin:

• nepolární. Patří mezi ně kondenzátory, ve kterých je dielektrikem slída, keramika, papír, sklo a vzduch. Jejich kapacita je zpravidla malá a pohybuje se od několika pikofaradů až po jednotky mikrofaradů.
• Polární. Polární kondenzátory zahrnují všechny elektrolytické kondenzátory, s kapalným i pevným elektrolytem. Jejich kapacita již leží v rozmezí od 0,1 do 100000 XNUMX mikrofarad.

Mezi poruchami kondenzátorů lze rozlišit tři hlavní:

• Elektrické zhroutit se. Porucha je zpravidla způsobena překročením přípustného provozního napětí na deskách kondenzátoru.
• útes. Při rozbití se kondenzátor elektricky skládá ze dvou izolovaných vodičů bez kapacity. Obvykle dochází k prasknutí v důsledku mechanického namáhání, otřesů nebo vibrací. Jeho příčinou může být nekvalitní provedení prvku a také porušení přípustných provozních podmínek.
• Zvýšeno úniku. Změna dielektrického odporu mezi deskami. Při takové poruše se kapacita kondenzátoru znatelně sníží a kondenzátor není schopen udržet náboj.

Seznam poruch elektrolytických kondenzátorů je mnohem širší. Týká se to především hliníkových elektrolytických kondenzátorů, které se velmi aktivně používají k filtraci zvlnění napětí ve všech druzích usměrňovačů.

• Ztráta kapacity, zvýšený únik.
• Vysoká ESR (ESR – ekvivalentní sériový odpor).

Jak jsem již řekl, spolehlivě prověříte provozuschopnost kondenzátoru pouze pomocí zařízení, které dokáže změřit jeho kapacitu. Zpravidla se pro tyto účely používají měřiče indukčnosti a kapacity (LC metry). Jsou docela drahé.

Ale i přes to můžete najít cenově dostupný multimetr s funkcí LC metru. Ve své dílně mám například multitester Victor VC9805A+.

Má 5 mezí měření a je schopen detekovat kapacitu v rozsahu od 20 nanofaradů (20nF) do 200 mikrofaradů (200μF). S jeho pomocí můžete měřit kapacitu jak klasických nepolárních kondenzátorů, tak i polárních elektrolytických.

Maximální limit měření je omezen na 200 mikrofaradů (μF), což není tolik, vezmeme-li v úvahu, že kapacita elektrolytických kondenzátorů někdy dosahuje 10000 XNUMX μF.

Měřící sondy přístroje se připojují do zdířek pro měření kapacity (označené jako Cx). V tomto případě je třeba dodržet polaritu jejich připojení.

Konektor pro měření kapacity (Cx)

Na fotografii je znázorněn proces měření kapacity kondenzátoru o jmenovité hodnotě 100nF (0,1 μF). Zvolený limit měření je 200 nanofarad.

Jak vidíte, kapacita odpovídá kapacitě uvedené v označení na pouzdře – 104,7 nF. Kondenzátor je v pořádku.

A zde je příklad vadného kovového filmového kondenzátoru K73-17 při 100nF. Objevil jsem to úplnou náhodou, myslel jsem, že to funguje úplně.

Poznamenávám pouze, že zpočátku jsem tento kondenzátor zkontroloval multimetrem v režimu ohmmetru. Pak jsem nenašel nic podezřelého. Ve skutečnosti se ukázalo, že je poruchový a má velmi malou kapacitu, pouze 737 pikofarad.

Na další fotografii je stejný kondenzátor testovaný univerzálním testerem.

Proto se pro kontrolu kondenzátorů vyplatí použít tester s funkcí měření kapacity. To poskytne nejspolehlivější výsledek.

Výjimkou může být elektrická porucha, kterou lze snadno zjistit ohmmetrem, někdy i čistě vizuálně při vnější kontrole. Zde je příklad.

Na fotografii je prasklý nepolární kondenzátor s provozním napětím 1,2 kV.

Při výrazném překročení provozního napětí na kondenzátoru dojde k elektrickému průrazu mezi jeho deskami. Na těle rozbitých kondenzátorů můžete najít ztmavnutí, otok, tmavé skvrny a další vnější známky poškození prvku.

Pouzdro může být rozštěpené nebo mít na povrchu odštěpky a praskliny.

Elektrický průraz kondenzátoru v elektronickém obvodu měniče může způsobit poruchu kompaktní zářivky. Zmínil jsem se o tom na stránce o designu CFL výbojek.

Za zmínku stojí skutečnost, že rozpad hliníkových elektrolytických kondenzátorů je poměrně vzácný. Opačná situace je pozorována u tantalových kondenzátorů, které díky svým vlastnostem nevydrží ani mírné překročení provozního napětí.

Při měření kapacity elektrolytického kondenzátoru stojí za to znát jednu vlastnost. Vzhledem k tomu, že jejich tolerance je velmi velká, někdy dosahuje 30 %, může být rozptyl v hodnotě kapacity poměrně významný. V tomto případě by neměl být kondenzátor považován za nepoužitelný. Navíc hodně záleží na tom, jaké zařízení používáte.

Zde je seznam skutečné kapacity nových kondenzátorů. Měření byla provedena univerzálním testerem LCR-T4:

• 2200 μF (35V) – skutečných 2155μF (Jamicon);
• 470 μF (25 V) — skutečných 420,9μF (EPCOS);
• 220 μF (400V) – skutečných 217,7 μF (SAMWHA);
• 100 μF (450V) – skutečných 98,79μF (Jamicon);
• 100 μF (400V) – skutečných 101,1 μF (SAMWHA);
• 82 μF (400V) – skutečných 75,65μF (Jamicon);
• 82 μF (450V) – skutečných 77,46 μF (SAMWHA);
• 82 μF (450V) – skutečných 77,05 μF (CapXon);
• 68 μF (450V) – skutečných 66,43μF (Jamicon);
• 33 μF (160V) – skutečných 31,99 μF (SAMWHA);
• 22 μF (250V) – skutečných 22,21 μF (SAMWHA);

Jak vidíte, nejhůře se ukázal kondenzátor EPCOS B41828 105°C 470μF(M)25V.

Stejné kondenzátory byly testovány multimetrem Victor VC9805A+. Ukázal tedy, že kapacita kondenzátorů je menší. Pro vodič 220μF (400V) obecně naměřil 187μF!

Poruchu elektrolytického kondenzátoru lze zjistit externí kontrolou. Pokud má jeho tělo trhlinu v zářezu v horní části těla, je potřeba jej 100% vyměnit. Protržení ochranného zářezu na pouzdře naznačuje, že kondenzátor byl vystaven nadměrnému napětí, v důsledku čehož došlo k tzv. „exploze“.

Jak již bylo zmíněno, rozpad hliníkových elektrolytických kondenzátorů je poměrně vzácným jevem. Místo toho dochází k tomuto druhu „výbuchu“ nebo „nadýmání“. To se děje proto, že při překročení povoleného napětí nebo při přepólování začne v kondenzátoru prudká chemická reakce. Vede k zahřívání a odpařování elektrolytu, jehož páry tlačí na stěny pouzdra a protrhávají ochranný ventil.

„Vybuchlý“ elektrolytický kondenzátor

Takovéto defekty kondenzátoru se objevují například tehdy, když je elektronické zařízení vystaveno silnému elektrickému výboji během bouřky nebo silným napěťovým rázům v síti elektrického osvětlení 220V.

Podobný efekt „nabobtnání“ hliníkového elektrolytického kondenzátoru se projevuje i při dlouhodobém provozu. Protože je elektrolyt kapalný, má tendenci se při zahřívání a dlouhodobém používání odpařovat.

Stojí za zmínku, že kondenzátor se zahřívá nejen zvenčí, ale také zevnitř. To je způsobeno přítomností ekvivalentního sériového odporu (ESR). Jak se elektrolyt odpařuje, kapacita kondenzátoru znatelně klesá. Postupem času to „bobtná“ víc a víc. Takový kondenzátor je prý suchý.

Při opravách elektronických zařízení se někdy stává, že v napájení zařízení, které je v provozu déle než jeden rok, najdete takových „foukačů“ celou postel.

Ztráta kapacity může způsobit poruchu televizoru. Tento druh poruchy není neobvyklý. O jednom z nich jsem zde již mluvil.

Moderní LCD televizory také nejsou ušetřeny „moru kondenzátorů“. Podívejte se na to.

V moderních podmínkách, kdy je rozšířená pulzní technologie, je třeba při testování elektrolytických kondenzátorů vzít v úvahu parametr, jako je ESR. Web má tabulku s hodnotami ESR pro nové kondenzátory různých kapacit. V některých případech se na to můžete zaměřit.

Ale stojí za to vědět, že tato tabulka ukazuje hodnoty ESR hlavně pro jednu řadu kondenzátorů (Jamicon, řada TK). Tato řada se nevztahuje na kondenzátory s nízkým ESR/nízkou impedancí. Jeho charakteristickou vlastností je široký teplotní rozsah provozu a údaje o ESR nejsou v katalogovém listu k sérii vůbec uvedeny.

Vzhledem k tomu, že většina multimetrů nepodporuje funkci měření ESR, je v případě potřeby lepší pořídit si specializovaný tester nebo univerzální tester rádiových součástek. Jedná se o nepostradatelný přístroj v dílně radioamatéra a každého radiomechanika.

Opatření při testování elektrolytických kondenzátorů.

Při kontrole elektrolytického kondenzátoru je to nutné úplně ho vybít! Toto pravidlo je třeba dodržovat zejména při kontrole kondenzátorů s velkou kapacitou a vysokým provozním napětím. Pokud tak neučiníte, může dojít k poškození měřicího zařízení vysokým zbytkovým napětím.

Často musíte například kontrolovat provozuschopnost kondenzátorů, které se používají ve spínaných zdrojích. Jejich kapacita a provozní napětí jsou poměrně vysoké a při neúplném vybití mohou vést k poškození multimetru.

Proto je třeba je před kontrolou vybít zkratováním svorek (u nízkonapěťových kondenzátorů s nízkou kapacitou). To lze provést pomocí běžného šroubováku.

Elektrolytický kondenzátor s kapacitou 220 uF a provozním napětím 400 voltů

Kondenzátory s kapacitou větší než 100 uF a provozním napětím 63V je vhodné vybíjet přes rezistor s odporem 5-20 kiloohmů a výkonem 1-2 W. Za tímto účelem jsou svorky rezistoru na několik sekund připojeny ke svorkám kondenzátoru, aby se odstranil zbytkový náboj z jeho desek. Vybíjení kondenzátoru přes odpor se používá k zabránění vzniku silné jiskry.

Při provádění této operace byste se neměli dotýkat vývodů kondenzátoru a rezistoru rukama, jinak můžete při vybití desek utrpět nepříjemný elektrický šok. Rezistor je lepší upnout do izolace kleštěmi a poté připojit na svorky kondenzátoru.

Když jsou svorky nabitého elektrolytického kondenzátoru zkratovány, přeskočí jiskra, někdy velmi silná.

Proto byste měli dbát na ochranu obličeje a očí. Pokud je to možné, používejte při takové práci ochranné brýle nebo se držte dále od kondenzátoru.

Kontrola kondenzátorů pomocí ohmmetru.

Nejdostupnějším a nejběžnějším zařízením, se kterým můžete otestovat kondenzátor, je digitální multimetr zapnutý v režimu ohmmetru.

Protože kondenzátorem neprochází stejnosměrný proud, musí být odpor mezi jeho vývody (deskami) velmi velký a omezený pouze t.zv. odolnost proti úniku. Ve skutečném kondenzátoru dielektrikum, navzdory skutečnosti, že je to izolant, stále prochází malým proudem. Obvykle je tento proud velmi malý a nebere se v úvahu. Říká se tomu svodový proud.

Tato metoda je vhodná pro testování nepolárních kondenzátorů. Jejich svodový odpor je nekonečně velký a pokud změříte odpor mezi vývody takového kondenzátoru digitálním multimetrem, přístroj zaznamená nekonečně velkou hodnotu.

Obvykle, pokud má kondenzátor elektrický průraz, je odpor mezi jeho deskami poměrně malý – několik jednotek nebo desítek ohmů. Rozbitý kondenzátor je v podstatě obyčejný vodič.

V praxi můžete testovat jakýkoli nepolární kondenzátor na poruchu takto:

Přepněte multimetr do režimu měření odporu a nastavte co největší limit. Pro řadu digitálních multitesterů DT-83x, MAS83x, M83x, to bude limit 2M (2000k), tedy 2 megaohmy.

Dále připojíme měřicí sondy na svorky testovaného kondenzátoru. Pokud funguje správně, zařízení neukáže žádnou hodnotu a na displeji se rozsvítí 2. To znamená, že svodový odpor je více než XNUMX megaohmy.

To ve většině případů stačí k posouzení stavu kondenzátoru. Pokud digitální multimetr jasně detekuje jakýkoli odpor, který je menší než 2 megaohmy, pak s největší pravděpodobností má kondenzátor velký únik.

Vezměte prosím na vědomí, že při měření nemůžete držet vodiče kondenzátoru a kovové sondy multimetru oběma rukama! V tomto případě zařízení zaznamená odpor vašeho těla, nikoli odpor kondenzátoru. Protože odpor lidského těla je menší než svodový odpor, proud bude protékat cestou nejmenšího odporu, tedy vaším tělem po dráze z ruky do ruky. Výsledek měření bude nesprávný. Toto jednoduché pravidlo je vhodné pamatovat při kontrole ostatních rádiových komponent.

Testování polárních elektrolytických kondenzátorů ohmmetrem se poněkud liší od testování nepolárních.

Svodový odpor polárních kondenzátorů je obvykle nejméně 100 kiloohmů. U kvalitnějších kondenzátorů je tato hodnota minimálně 1 megaohm.

Při kontrole takových kondenzátorů ohmmetrem byste je měli nejprve vybít zkratováním svorek. Pokud tak neučiníte, hrozí nebezpečí popálení multimetru.

Dále je třeba nastavit limit měření odporu alespoň na 100 kiloohmů. Pro výše uvedené kondenzátory to bude limit 200 (200000 XNUMX ohmů). Dále při dodržení polarity připojení sond změřte svodový odpor.

Protože elektrolytický kondenzátor má poměrně velkou kapacitu, během testování se začne nabíjet. Tento proces trvá několik sekund, během kterých se odpor na digitálním displeji zvýší – údaje na něm se zvýší. Toto bude pokračovat, dokud nebude kondenzátor plně nabit. Pokud hodnota naměřeného odporu překročí 100 kiloohmů, pak lze ve většině případů s přiměřenou jistotou posoudit použitelnost testovaného prvku.

Jednou z běžných poruch elektrolytických kondenzátorů je částečná ztráta kapacity. V takových případech je jeho kapacita znatelně menší, než je uvedeno na obalu. Je obtížné určit takovou poruchu pomocí ohmmetru. Řekl bych, že je to nemožné. Pro přesnou detekci poruchy, jako je ztráta kapacity, budete potřebovat měřič kapacity, který nemá každý multimetr.

Také pomocí ohmmetru je obtížné detekovat poruchu kondenzátoru, jako je přerušení.

U polárních elektrolytických kondenzátorů může být nepřímým znakem přerušení absence změny hodnot na displeji multimetru při měření odporu.

U nepolárních kondenzátorů s nízkou kapacitou je téměř nemožné detekovat přerušení, protože pracovní kondenzátor má velmi vysoký odpor. Nabití kondenzátoru takového kondenzátoru prochází velmi rychle a proto není možné určit, zda má kondenzátor alespoň nějakou kapacitu. Údaje na displeji multimetru se nezmění, jako se to stane při nabíjení objemného elektrolytického kondenzátoru.

Jak jste již pochopili, přerušení nepolárního kondenzátoru lze detekovat pouze pomocí zařízení na měření kapacity.

V praxi k prasknutí kondenzátorů dochází převážně v důsledku mechanického poškození. Mnohem častěji je při opravách zařízení nutné vyměnit kondenzátory, které mají elektrický výpadek nebo částečnou ztrátu kapacity.

Kontrola kondenzátoru číselníkovým ohmmetrem.

Dříve, když byly mezi radioamatéry běžné ručkové ohmmetry, probíhalo testování kondenzátorů podobným způsobem. Současně se kondenzátor nabíjel z ohmmetrové baterie a zvýšil se odpor, který ukazuje šipka zařízení. Nakonec jeho hodnota dosáhla hodnoty svodového odporu.

Kapacita elektrolytického kondenzátoru byla posuzována také podle rychlosti, s jakou se ručička měřicího zařízení vychylovala z nuly na konečnou hodnotu. Čím déle nabíjení trvalo (čím déle se ručička zařízení vychýlila), tím větší byla kapacita. U kondenzátorů s malou kapacitou (1 – 100 μF) se ručička měřicího zařízení vychýlila celkem rychle, což indikovalo malou kapacitu, ale při kontrole kondenzátorů s kapacitou 1000 μF a více se ručička vychylovala mnohem pomaleji.

Testování kondenzátorů ohmmetrem je nepřímá metoda. Přesnější a pravdivější posouzení zdravotního stavu kondenzátoru a jeho parametrů umožňuje získat multimetr se schopností měřit elektrickou kapacitu.