Πώς να προσδιορίσετε εύκολα την χωρητικότητα ενός πυκνωτή χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα εργαλεία

Μερικές φορές όταν είναι ενεργοποιημένη πυκνωτή δεν υπάρχει σήμανση ή δεν υπάρχει εμπιστοσύνη στις παραμέτρους που αναφέρονται στην περίπτωσή του, απαιτείται να βρεθεί με κάποιο τρόπο η πραγματική χωρητικότητα. Αλλά πώς να το κάνετε χωρίς ειδικό εξοπλισμό;

Φυσικά, εάν υπάρχει ένα πολύμετρο με ικανότητα μέτρησης χωρητικότητας ή C-μετρητή με κατάλληλο εύρος μετρήσεων χωρητικότητας, τότε το πρόβλημα παύει να είναι τέτοιο. Αλλά τι πρέπει να κάνουμε μόνο απλό οικιακό πολύμετρο και κάποια τροφοδοσία, αλλά είναι απαραίτητο να μετρηθεί η χωρητικότητα ενός πυκνωτή εδώ και τώρα; Σε αυτή την περίπτωση, οι γνωστοί νόμοι της φυσικής θα έρθουν στη διάσωση, που θα επιτρέψουν τη μέτρηση της χωρητικότητας με επαρκή βαθμό ακρίβειας.

Πρώτον, θεωρούμε έναν απλό τρόπο μέτρησης της χωρητικότητας ενός ηλεκτρολυτικού πυκνωτή χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα εργαλεία. Όπως γνωρίζετε, όταν φορτίζετε έναν πυκνωτή από μια πηγή σταθερής τάσης μέσω μιας αντίστασης, υπάρχει ένα μοτίβο σύμφωνα με το οποίο η τάση στον πυκνωτή θα προσεγγίσει εκθετικά την τάση της πηγής και στο μέτωπο, κάποια στιγμή θα φτάσει τελικά σε αυτήν.

Αλλά για να μην περιμένετε πολύ, μπορείτε να απλοποιήσετε το έργο σας. Είναι γνωστό ότι για ένα χρόνο ίσο με 3 * RC, η τάση στον πυκνωτή κατά τη διάρκεια της φόρτισης θα φθάσει το 95% της τάσης που εφαρμόζεται στο κύκλωμα RC. Έτσι γνωρίζοντας την τάση τροφοδοσίας, την ονομαστική αντίσταση και οπλισμένο με χρονόμετρο, μπορείτε εύκολα να μετρήσετε τη σταθερά χρόνου ή μάλλον τρεις φορές τη σταθερά χρόνου για μεγαλύτερη ακρίβεια και στη συνέχεια να υπολογίσετε την χωρητικότητα του πυκνωτή σύμφωνα με τον πολύ γνωστό τύπο.

Για παράδειγμα, εξετάστε το παρακάτω πείραμα. Ας πούμε ότι έχουμε ηλεκτρολυτικό πυκνωτή, στην οποία υπάρχει κάποιο είδος σήμανσης, αλλά δεν το εμπιστευόμαστε ιδιαίτερα, καθώς ο πυκνωτής βρίσκεται εδώ και πολύ καιρό σε κάδους και ποτέ δεν ξέρετε αν έχει στεγνώσει, γενικά πρέπει να μετρήσετε την ικανότητά του. Για παράδειγμα, ο πυκνωτής λέει 6800uf 50v, αλλά πρέπει να ξέρετε σίγουρα.

Αριθμός βήματος 1. Παίρνουμε μια αντίσταση 10kΩ, μετράμε την αντίσταση με ένα πολύμετρο, αφού αρχικά θα εμπιστευόμαστε το πολύμετρο μας σε αυτό το πείραμα. Για παράδειγμα, πήραμε αντίσταση 9840 Ohms.

Αριθμός βήματος 2. Ενεργοποιήστε την παροχή ρεύματος. Δεδομένου ότι εμπιστευόμαστε το πολύμετρο περισσότερο από τη βαθμονόμηση της κλίμακας (εάν υπάρχει) της τροφοδοσίας, τοποθετήστε το πολύμετρο στη λειτουργία μέτρησης της συνεχούς τάσης και συνδέστε το με τους ακροδέκτες της τροφοδοσίας. Ρυθμίζουμε την τάση της τροφοδοσίας σε 12 βολτ, έτσι ώστε το πολύμετρο να δείχνει με ακρίβεια 12,00 V. Εάν η τάση του τροφοδοτικού δεν είναι ρυθμισμένη, μετρήστε απλά και καταγράψτε την.

Αριθμός βήματος 3. Συγκεντρώνουμε μια αλυσίδα RC μιας αντίστασης και ενός πυκνωτή, η χωρητικότητα της οποίας πρέπει να μετρηθεί. Βραχυκυκλώνουμε τον πυκνωτή έτσι ώστε να μπορεί να γυρίσει εύκολα.

Αριθμός βήματος 4. Συνδέουμε την αλυσίδα RC στην παροχή ρεύματος. Ο πυκνωτής είναι ακόμα βραχυκυκλωμένος. Για άλλη μια φορά, μετρήστε την τάση που τροφοδοτείται στην αλυσίδα RC με ένα πολύμετρο και καθορίστε αυτήν την τιμή για πιστότητα σε χαρτί. Παραδείγματος χάριν, παρέμεινε 12,00 V, ή το ίδιο όπως ήταν στην αρχή.

Βήμα 5. Υπολογίζουμε το 95% αυτής της τάσης, για παράδειγμα, εάν 12 βολτ, τότε το 95% είναι 11,4 βολτ. Τώρα γνωρίζουμε ότι σε έναν χρόνο ίσο με 3 * RC, ο πυκνωτής θα φορτίσει μέχρι 11,4 V.

Βήμα αριθ. 6. Παίρνουμε ένα χρονόμετρο στα χέρια μας και ξεδιπλώνουμε τον πυκνωτή, αρχίζουμε την αντίστροφη μέτρηση ταυτόχρονα. Διορθώνουμε τον χρόνο κατά τον οποίο η τάση στον πυκνωτή φτάνει τα 11,4 V, αυτό θα είναι 3 * RC.

Βήμα αριθ. 7. Κάνουμε υπολογισμούς. Ο προκύπτων χρόνος σε δευτερόλεπτα διαιρείται από την αντίσταση της αντίστασης σε ohms, και από 3. Παίρνουμε την τιμή της χωρητικότητας πυκνωτή σε farads.

Για παράδειγμα: ο χρόνος αποδείχθηκε 220 δευτερόλεπτα (3 λεπτά και 40 δευτερόλεπτα). Χωρίστε 220 με 3 και από 9840, έχουμε την ικανότητα σε farads. Στο παράδειγμά μας, αποδείχθηκε 0,007452 F, δηλαδή 7452 microfarads, και 6800 microfarads γράφονται στον πυκνωτή.Επομένως, η αποδεκτή απόκλιση του 20% ήταν εντός της απόκλισης παραγωγικής ικανότητας, δεδομένου ότι ανήλθε σε περίπου 9,6%.

Αλλά τι γίνεται μη πολικοί πυκνωτές μικρές ικανότητες; Εάν ο πυκνωτής είναι κεραμικό ή πολυπροπυλένιο, τότε το εναλλασσόμενο ρεύμα και η γνώση της χωρητικότητας θα βοηθήσουν εδώ.

Για παράδειγμα, υπάρχει ένας πυκνωτής, η χωρητικότητά του υποτίθεται ότι είναι αρκετά nanofarads, και είναι γνωστό ότι μπορεί να λειτουργήσει σε ένα κύκλωμα AC. Για να εκτελεστούν οι μετρήσεις, απαιτείται μετασχηματιστής δικτύου με δευτερεύον τύλιγμα, ας πούμε, 12 βολτ, ένα πολύμετρο και όλοι οι ίδιοι 10 kΩ αντιστάσεις.

Αριθμός βήματος 1. Συγκεντρώνουμε το κύκλωμα RC και το συνδέουμε στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή. Στη συνέχεια ενεργοποιούμε τον μετασχηματιστή στο δίκτυο.

Αριθμός βήματος 2. Μετρούμε την εναλλασσόμενη τάση στον πυκνωτή με ένα πολύμετρο, στη συνέχεια πάνω στην αντίσταση.

Αριθμός βήματος 3. Κάνουμε υπολογισμούς. Κατ 'αρχάς, υπολογίζουμε το ρεύμα μέσω της αντίστασης, - διαιρούμε την τάση διαμέσου της από την τιμή της αντίστασης της. Δεδομένου ότι το κύκλωμα είναι σειριακό, το εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω του πυκνωτή είναι ακριβώς η ίδια τιμή. Διαχωρίζουμε την τάση στον πυκνωτή από το ρεύμα μέσω της αντίστασης (το ρεύμα μέσω του πυκνωτή είναι το ίδιο), λαμβάνουμε την τιμή της χωρητικότητας Xc. Γνωρίζοντας την χωρητικότητα και την τρέχουσα συχνότητα (50 Hz), υπολογίζουμε την χωρητικότητα του πυκνωτή μας.

Για παράδειγμα: στην αντίσταση 7 βολτ και στον πυκνωτή 5 βολτ. Υπολογίσαμε ότι το ρεύμα μέσω της αντίστασης σε αυτή την περίπτωση είναι 700 μΑ, και συνεπώς μέσω του πυκνωτή, είναι το ίδιο. Έτσι, η χωρητικότητα του πυκνωτή σε συχνότητα 50 Hz είναι 5 / 0.0007 = 7142,8 Ohms. Χωρητικότητα Xc = 1 / 6.28fC, συνεπώς C = 445 nF, δηλ. 470 nF ονομαστική.

Οι μέθοδοι που περιγράφονται εδώ είναι πολύ ακατέργαστες, επομένως μπορείτε να τις χρησιμοποιήσετε μόνο όταν δεν υπάρχουν άλλες επιλογές. Σε άλλες περιπτώσεις, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε ειδικά όργανα μέτρησης.

Δείτε επίσης: Πώς να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο