Hur man testar en kondensator

En kondensator är en passiv elektronisk komponent som används för att lagra elektrisk energi. Dess kärnstruktur består av två ledare (vanligtvis metallplattor) som är isolerade från varandra och placerade nära varandra. När en likspänning appliceras på kondensatorns ändar ackumuleras positiva och negativa laddningar på var och en av de två plattorna, vilket skapar ett elektrostatiskt fält mellan dem. Denna process med laddningsseparation och etablering av elektriskt fält realiserar lagring av elektrisk energi, och kondensatorns kapacitet bestämmer dess energilagringskapacitet. Kondensatorer kan reagera snabbt på spänningsförändringar under laddning och urladdning, en egenskap som gör dem värdefulla för ett brett spektrum av applikationer i elektroniska kretsar.

Klassificering av kondensatorer

1. kondensatorer för allmänna ändamål

Innehåller huvudsakligen keramiska kondensatorer (såsom högfrekvent krets i MLCC), filmkondensatorer (såsom polyesterkondensatorer, polystyrenkondensatorer etc.), med god stabilitet, låg dielektrisk förlust, används ofta i koppling, bypass, oscillation och andra konventionella kretsar.

2. Elektrolytiska kondensatorer

De representeras av elektrolytkondensatorer av aluminium och tantal och har fördelarna med stor kapacitet och liten volym. De används främst i scenarier som filtrering av strömförsörjning (t.ex. utgången från en switchande strömförsörjning), energilagring och lågfrekvent signalkoppling.

3.Justerbara kondensatorer

Genom mekanisk justering för att ändra polplattans avstånd eller effektiva yta för att uppnå förändringar i kapacitansvärdet, används vanligtvis i radiomottagningskretsar (t.ex. gammaldags radioväljare), högfrekvent impedansmatchning och andra tillfällen som kräver exakt justering.

4.Superkondensator (kondensator med dubbla lager)

Mellan de traditionella kondensator- och batterienergilagringsenheterna, med mycket hög effekttäthet och snabba laddnings- och urladdningsegenskaper, lämpliga för nya energibilar’ start-stopp-system, energilagring i nätet och andra högeffektsapplikationer.

5.Säkerhetskondensatorer

Inklusive X-kondensatorer (över linjen för att undertrycka differentiallägesinterferens) och Y-kondensatorer (mellan linjen och jord för att undertrycka common-mode-interferens), som specifikt används för EMI-filtrering av strömförsörjning, för att säkerställa att elektrisk utrustning överensstämmer med standarder för elektromagnetisk kompatibilitet.

6. Effektkondensatorer

Såsom kraftelektronik som används i DC-stödkondensatorer, AC-filterkondensatorer etc., främst används i frekvensomvandlare, växelriktare och andra högeffektiva kraftomvandlingsenheter.

Kondensatorns roll

1. Energilagring samt snabb laddning och urladdning

Kondensatorer kan lagra elektrisk energi i form av ett elektrostatiskt fält och stödja höghastighetsladdning och urladdning. Jämfört med kemiska batterier är dess laddnings- och urladdningshastighet snabbare (millisekunder) och cykelns livslängd kan nå mer än tiotusentals gånger, så det har en unik fördel i scenen som kräver omedelbar hög ström eller snabb energiomvandling (såsom acceleration av elfordon, återvinning av bromsenergi, pulskraftsystem).

2.Isolering genom korset (koppling och frikoppling)

Kondensatorer har en hög impedans mot likström och blockerar likströmskomponenten samtidigt som de släpper igenom växelströmssignaler.Denna egenskap gör att den ofta används i kopplingskretsar (t.ex. överföring av ljudsignaler i isoleringskondensatorn) och frikopplingskretsar (för att eliminera störningar från strömförsörjningen).

3.Filtrering och spänningsstabilisering

I strömförsörjningskretsar kan kondensatorer effektivt filtrera bort de likriktade pulserande komponenterna, utgången från en jämn likspänning (t.ex. elektrolytkondensatorer som används i strömförsörjningsfiltrering).Vid signalbehandling kan kondensatorer dessutom användas med motstånd eller induktorer för att bilda ett lågpass-, högpassfilter för att undertrycka högfrekvent brus och förbättra signalkvaliteten.

4.Avstämning och resonans (LC-krets)

Kondensatorer och induktorer kan kombineras för att bilda LC-resonanskretsar för frekvensval, avstämning och andra tillämpningar, t.ex. FM-kretsar för radiomottagare, oscillatorer och RF-matchningsnätverk.

5.Motorstart och faskompensation

I enfas växelströmsmotorer hjälper kondensatorer till vid motorstart (t.ex. startkondensatorer) genom att generera en fasskillnad för att bilda ett roterande magnetfält. I kraftsystem används kondensatorer dessutom för effektfaktorkorrigering för att förbättra effektiviteten i kraftutnyttjandet.
Dessa egenskaper hos kondensatorer gör att de spelar en nyckelroll i elektroniska kretsar, kraftsystem, ny energiteknik och kommunikationsutrustning.

Testa kondensatorer för fel

1. Utseende

Kraftkondensatorskalet är intakt, det finns ingen uppenbar expansion, deformation, sprickor och andra fenomen. Om ovanstående situation uppstår betyder det att kondensatorn har ett allvarligt fel, det vill säga att den inte kan fortsätta att använda.
Huruvida kondensatorns terminalanslutning är fast, med eller utan lösa, korrosion och andra problem.Problem med plintarna kan leda till dålig kontakt och påverka kondensatorns normala funktion.

2.Kapacitetstest

Mät kapaciteten hos effektkondensatorn för att se om kondensatorns faktiska kapacitet överensstämmer med den nominella kapaciteten.Om den faktiska kapaciteten är för mycket lägre än den nominella kapaciteten betyder det att kondensatorn har åldrats och gått sönder.

3. test av isolationsmotstånd

Mät kondensatorns isoleringsmotstånd med relevanta instrument.Under normala omständigheter bör isolationsresistansen vara större än 10 megohm. Om isoleringsmotståndet är lägre än detta värde innebär det att kondensatorns isoleringsförmåga kan ha skadats och att ytterligare kontroll krävs.

4. Spännings- och strömtest

Mät effektkondensatorns spänningsvärde under drift.Om spänningsvärdet fluktuerar kraftigt innebär det att effektkondensatorn kan ha problem.
Mät kondensatorns strömvärde vid märkspänningen.Om det faktiska strömvärdet överstiger strömvärdet i guiden indikerar det att kondensatorn kan vara överbelastad.

5.Temperaturtest

Kontrollera om effektkondensatorns driftstemperatur ligger inom det angivna intervallet.Normalt ska kondensatorn drivas under lämpliga temperaturförhållanden. Om temperaturen är för hög visar det att kondensatorn kan ha någon form av fel, måste sluta använda den omedelbart.
Ovanstående är metoden för att avgöra om effektkondensatorn är felaktig.I verklig drift bör kraftkondensatorer inspekteras regelbundet, och om avvikelser upptäcks bör de stoppas i tid för att undvika att utlösa säkerhetsrisker.

Metoder för provning av kondensatorer

1. Testmetod för digital multimeter

Operationsprocedur:
Kontrollera att kondensatorn är helt urladdad
Ställ in multimetern på motstånd (rekommenderas att välja ×1k eller högre nivå)
Anslut testpennorna till kondensatorns båda ändar.
Observera förändringen i avläsningen:
Normal funktion: avläsningen visas en kort stund och återgår sedan snabbt till läget "OL" (öppen krets)
Felaktig prestanda: Visar kontinuerligt ett fast motståndsvärde eller nollmotstånd.
Försiktighetsåtgärder:
Se till att testet är helt urladdat innan du testar
10 sekunder eller mer mellan varje test
Upprepa testet 3 gånger för att bekräfta att resultaten är konsekventa

2.Testmetod för analog multimeter

Detekteringsprocess:
Välj lämplig resistansnivå (rekommenderas ×100 eller ×1k)
Anslut testpennan och observera pekarens rörelse:
Bra kapacitans: pekaren svänger kraftigt åt höger och sedan långsamt tillbaka till ∞!
Kortslutningsfel: visaren stannar vid positionen för lågt motstånd
Fel vid öppen krets: pekaren rör sig inte alls
Tekniska punkter:
Elektrolytkondensatorer måste vara uppmärksamma på polariteten (svart penna till den positiva polen)
Kondensatorer med stor kapacitet (>10μF) pekarsvängning mer uppenbar
Efter testet måste du vänta på att pekaren ska återgå till full position

3.Kapacitansväxel direkt mätmetod

Implementera specifikationen:
Välj en digital multimeter med funktion för kapacitansmätning.
Val av mätområde:
Liten kapacitans (pF-nivå): Använd den speciella testklämman.
Stor kapacitans (μF-nivå): direkt anslutningstest
Resultat Bedömningskriterier:
Godkänd: Uppmätt värde inom ±20% av nominellt värde.
Obs: Elektrolytkondensatorer tillåter avvikelser på +50%/-20%.
Fel: display "0" eller långt under det nominella nedre gränsvärdet

4.Metod för spänningstest

Professionell bruksanvisning:
Bygg testkretsen:
Matningsspänning ≤ kondensatorns märkspänning
Strömbegränsande seriemotstånd (1-10kΩ)
Mätningsprocess:
I början av laddningen: spänningen bör stiga snabbt
Efter stabilisering: spänningen bör ligga nära matningsspänningen
Felegenskaper:
Spänningen stiger långsamt: kapacitetsminskning
Spänningen kan inte upprätthållas: för hög läckström
Nollspänning: fullständigt fel

5.Mätning av tidskonstant

Program för precisionsmätning:
Standard testkrets:
Känt precisionsmotstånd R (1kΩ-10kΩ rekommenderas)
Oscilloskop för övervakning av laddningskurvan
Beräkningsmetod:
Mättid till 63,2% matningsspänning (τ)
Beräkna kapaciteten: C = τ/R
Tips för teknisk tillämpning:
Lämplig för kapacitetsområdet 1μF-1000μF
Behöver ta hänsyn till effekten av multimeterns inre motstånd
Vi rekommenderar att du använder en fyrkantsvåg som signalkälla för att förbättra noggrannheten

Omfattande förslag på tester:

Prioritera användningen av direkt mätning av kapacitans
Svåra fel med hjälp av flera metoder för korsverifiering
Högspänningskondensatorer måste testas med specialutrustning
Upprättande av testprotokoll för att följa försämringstrenden
Obs: All provning måste följa elsäkerhetsbestämmelserna, högspänningskondensatorer måste vara helt urladdade före provning!

Apacitorer i PCB

Kopplingsfunktion

Kondensatorer fungerar som kopplingskomponenter i kretsar och överför effektivt lågfrekventa signaler och möjliggör signalförstärkning samtidigt som de isolerar DC-arbetspunkterna för intilliggande kretssteg för att förhindra ömsesidig störning. För att säkerställa effektiv överföring av lågfrekventa signalkomponenter används ofta elektrolytkondensatorer med stor kapacitet (vanligtvis i μF-intervallet) som kopplingskondensatorer i konstruktionen.

Filtreringsfunktion

I strömförsörjningskretsar filtrerar kondensatorer bort högfrekvent brus från AC-signaler och ger en jämn DC-utgång.Specifikt stabiliserar stora elektrolytkondensatorer pulserande likspänning genom laddnings- och urladdningsprocesser. För att förbättra stabiliteten i strömförsörjningen parallellkopplas ofta elektrolytkondensatorer på tiotals till hundratals mikrofarad vid effektutgången och lastingången för att dämpa spänningsfluktuationer som orsakas av lastvariationer.

Funktion för energilagring

Kondensatorer fungerar som energilagringskomponenter, som lagrar laddning och snabbt avger den när det behövs för att ge omedelbar hög ström eller fungera som reservkraftkälla.Dessutom kan kondensatorer bilda RC-timingkretsar med motstånd för att uppnå exakta tidsfördröjningar eller timingfunktioner, som ofta används i sekventiella styrkretsar.

Utnyttjande och optimering av parasitisk kapacitans

Vid design av höghastighetskretskort kan parasitkapacitans utnyttjas strategiskt för att förbättra kretsens prestanda.Ett exempel:
Justering av spårlayouter för att utnyttja parasitisk kapacitans för impedansanpassning.
Den parallella plattstrukturen som bildas av ström-jordplan skapar distribuerad kapacitans, vilket ger laddningslagring med låg impedans för höghastighetskomponenter för att möta omedelbara högströmskrav.
Slutsats
Kondensatorer har många funktioner i kretskortsdesign. Valet och placeringen av kondensatorer måste optimeras utifrån specifika kretskrav (t.ex. frekvensegenskaper, behov av energilagring, brusreducering) för att uppnå optimal prestanda.