Схема подключения и расчёт пускового конденсатора. Конденсатор схема
radioskot.ru Схема подключения, подбор и расчёт пускового конденсатора
Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит? Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные. В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность. В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.
Схема подключения пускового и рабочего конденсатора
Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора - не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)
Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора
Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:
Ср= Isinφ/2πf U n2
I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора f- частота переменного тока U – напряжение питания n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него. Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле
Uc= U√(1+n2)
Uc -рабочее напряжение конденсатора U - напряжение питания двигателя n - коэффициент трансформации обмоток Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя. В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят - 450 В. Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют. В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.
Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора masterxoloda.ru Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питанияБлок питания с гасящим конденсатором представляет собой простейший вариант запитать какое нибудь маломощное устройство.При всей своей простоте он имеет и два минуса:1. Он гальванически связан с сетью! потому такие БП используются там, где нет вероятности прикосновения к контактам.2. Такой Бп имеет не очень большой выходной ток. При увеличении выходного тока надо увеличивать емкость гасящего конденсатора и его габариты становятся существенными. Внимание, будьте очень аккуратны, не прикасайтесь к контактам этого БП когда он включен. Простейшая схема данного БП выглядит так: Как можно увидеть из схемы, последовательно с сетью стоит конденсатор. Он то и является балластом,, на котором гасится часть напряжения.Конденсатор не пропускает постоянный ток, но так как в сети переменный и конденсатор в итоге постоянно перезаряжется, то и получается, что в таком случае ток на выходе есть. Причем сила тока напрямую зависит от емкости конденсатора. Собственно потому для расчета емкости конденсатора необходимо знать как минимум выходной ток нашего будущего БП, причем надо учесть и потребление стабилизатора, обычно это несколько мА. И так. Есть две формулы, сложная и простая.Сложная - подходит для расчета при произвольном выходном напряжении.Простая - подходит в ситуациях, когда выходное напряжение не более 10% от входного. I - выходной ток нашего БПUвх - напряжение сети, например 220 ВольтUвых - напряжение на выходе БП (или до стабилизаторе если такой есть), например 12 Вольт.С - собственно искомая емкость. Например я хочу сделать БП с выходным током до 150мА. Пример схемы приведен выше, вариант применения - радиопульт с питанием 5 Вольт + реле на 12 Вольт.Подставляем наши 0.15 Ампера и получаем емкость 2.18мкФ, можно взять ближайший номинал из стандартных - 2,2мкФ, ну или "по импортному" - 225. Все как бы вроде хорошо, схема простая, но есть несколько минусов, которые надо исключить:1. Бросок тока при включении может сжечь диодный мост.2. При выходе из строя конденсатора может быть КЗ3. Если оставить как есть, то вполне можно получить разряд от входного конденсатора, так как на нем может долго присутствовать напряжение даже после отключения БП от сети.4. При снятии нагрузки напряжение на конденсаторе до стабилизатора поднимется до довольно большого значения. Решения:1. Резистор R1 последовательно с конденсатором2. Предохранитель 0.5 Ампера.3. Резистор R2 параллельно конденсатору.4. Супрессор на 12 Вольт параллельно конденсатору после диодного моста. Я не рекомендую здесь использовать стабилитроны, супрессоры рассчитаны на большую мощность рассеивания и схема будет работать надежнее. На схеме красным цветом я выделил новые компоненты, синим - небольшое дополнение в виде светодиода. Но гасящие конденсаторы используют часто и в дешевых светодиодных лампах. Это плохо, так как у таких ламп меньше надежность и часто высокие пульсации света.Ниже упрощенный вариант схемы такой лампы. Попробуем рассчитать емкость для такого применения, но так как напряжение на выходе будет явно больше чем 1/10 от входного, то применим первую формулу.В качестве выходного напряжения я заложил 48 Вольт, 16 светодиодов по 3 Вольта на каждом. Конечно это все условно, но близко к реальности.Ток - 20мА, типичный максимальный ток для большинства индикаторных светодиодов. У меня вышло, что необходим конденсатор емкостью 0.298 мкФ. Ближайший из распространенных номиналов - 0.27 или 0.33мкФ. Первый встречается гораздо реже, а второй уже будет давать превышение тока, потому можно составить конденсатор из двух параллельных, например по 0.15мкФ. При параллельном включении емкость складывается. С емкостью разобрались, осталось еще пара моментов:1. Напряжение конденсатора2. Тип конденсатора. С напряжением все просто, можно применить конденсатор на 400 Вольт, но надежнее на 630, хоть они и имеют больше размер. С типом чуть сложнее. Для такого применения лучше использовать конденсаторы, которые изначально предназначены для такого использования, например К73-17, CL21, X2На фото конденсатор CL21 А это более надежный вариант, не смотрите что на нем указано 280 Вольт, у него это значение переменного действующего напряжения и он будет работать надежнее, чем К73-17 или CL21. Такие конденсаторы могут выглядеть и так А вот теперь можно еще раз внимательно посмотреть, что надо для того, чтобы собрать такой "простой" блок питания и решить, нужен ли он.В некоторых ситуациях да, он поможет, но он имеет кучу минусов, потому на мой взгляд лучше применить просто небольшой импульсный блок питания, который уже имеет стабилизированное выходное напряжение, гальваническую изоляцию и больший выходной ток.Как пример таких блоков питания я могу дать ссылку на подробный обзор четырех вариантов, с тестами, схемами и осмотров. Но можно поступить еще лучше. Сейчас получили распространение монолитные блоки питания. По сути кубик, в котором находится миниатюрный БПНапример HLK-PM01 производства Hi-link, стоимостью около двух долларов за штуку. Или их китайский аналог TSP-05 производства Tenstar robot. Они немного дешевле, 1.93 доллара за штуку. Практика показала, что качество у них сопоставимое. Как я писал выше, они представляют из себя импульсный Бп в модульном исполнении. БП в пластмассовом корпусе залитый эпоксидной смолой.Выпускаются на разные напряжения и способны поддерживать его на довольно стабильном уровне. Внутренности поближе, на фото вариант от Hi-link На этом вроде все. Надеюсь, что статья была полезна, постараюсь и в будущем находить интересные темы. Также интересны пожелания, что хотелось бы видеть в рубрике - Начинающим. www.kirich.blog Конденсаторы как элементы схем | Техника и ПрограммыВсе конденсаторы ведут свою родословную от лейденской банки, названной так по имени голландского города Лейдена, в котором трудился ученый середины XVIII века Питер ван Мушенбрук.
Рис. 5.4. Прадедушка современных конденсаторов — лейденская банка: 1 — стеклянный стакан, 2 — внешняя обкладка из станиоля, 3 — внутренняя обкладка, 4 — контакт для заряда Банка эта представляла собой большой стеклянный стакан, обклеенный изнутри и снаружи станиолем (тонкой оловянной фольгой, использовавшейся в те времена для тех же целей, что и современная алюминиевая— металл алюминий еще не был известен). Так как банку (рис. 5.4) заряжали от электростатической машины (другого искусственного источника электричества еще не придумали), которая запросто может выдавать напряжения в несколько сотен тысяч вольт, действие ее было весьма впечатляющим — в учебниках физики любят приводить случай, когда Мушенбрук продемонстрировал эффект от разряда своей банки через цепь гвардейцев, держащихся за руки. Ну не знали тогда, что электричество может и убить — гвардейцам сильно повезло, что емкость этого примитивного конденсатора была весьма невелика, и запасенной энергии хватило только на то, чтобы люди ощутили чувствительный удар током!
Рис. 5.5. Схематическое изображение плоского конденсатора и формула для расчета его емкости: С — емкость, Ф; S — площадь пластин, м^; d — расстояние между пластинами, м; е — диэлектрическая проницаемость Схематическое изображение простейшего конденсатора показано на рис. 5.5. Из формулы, приведенной на рисунке (она носит специальное название «формула плоского конденсатора», потому что для конденсаторов иной Геометрии соответствующее выражение будет другим), следует, что емкость тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между ними. Что же такое емкость? Согласно определению, емкость есть отношение заряда (в кулонах) к разности потенциалов на пластинах (в вольтах): С = Q/U, то есть размерность емкости есть кулон/вольт. Такая единица называется фарадой, по имени знаменитого английского физика и химика Майкла Фарадея (1791—1867). Следует подчеркнуть, что величина емкости есть индивидуальная характеристика конденсатора— подобно тому, как номинальное сопротивление есть индивидуальная характеристика конкретного резистора— и характеризует количество энергии, которое может быть в нем запасено. Емкость в одну фараду весьма велика — обычно на практике используют микрофарады и еще более мелкие единицы, скажем, емкость упомянутой лейденской банки составляла величину всего-навсего порядка 1 нФ. Смысл понятия емкости раскрывается так: если напряжение от источника напряжения составляет 1 В, то емкость в одну нанофараду, как у лейденской банки, может запасти 10’^ кулон электричества. Если напряжение составит 10^ вольт (типичная величина при заряде от электростатической машины, как в опытах Мушенбрука), то и запасенный на данной емкости заряд увеличится в той же степени — до 10"^ кулон. Любой конденсатор фиксированной емкости сохраняет это соотношение — заряд на нем в любой момент времени тем больше, чем больше напряжение, а сама величина заряда определяется номинальной емкостью. Если замкнуть конденсатор на резистор, то в первый момент времени он будет работать, как источник напряжения с нулевым выходным сопротивлением и номинальным напряжением той величины, до которой конденсатор был заряжен, то есть ток через резистор определяется по обычному закону Ома. Скажем, в случае гвардейцев Мушенбрука характерное сопротивление цепи из нескольких человек, взявшихся за руки, составляет порядка 10"* Ом — то есть ток при начальном напряжении на конденсаторе 10^ В составит 10 А, что примерно в 10 ООО раз превышает смертельное для человека значение тока! Выручило гвардейцев то, что такой импульс был крайне кратковременным — по мере разряда конденсатора, то есть отекания заряда с пластин, напряжение быстро снижается: емкость-то остается неизменной, потому при снижении заряда, согласно формуле на рис. 5.5, падает и напряжение. Интересно, что при фиксированном заряде (если цепь нагрузки конденсатора отсутствует), можно изменить напряжение на нем, меняя емкость. Например, при раздвижении пластин плоского конденсатора емкость его падает (так как расстояние d между пластинами увеличивается), потому для сохранения заряда напряжение должно увеличиться — что и происходит на деле, когда в эффектном школьном опыте между раздвигаемыми пластинами конденсатора проскакивает искра при превышении предельно допустимого напряжения пробоя для воздуха.
Рис. 5.6. Подключение конденсатора к нагрузке: К — переключатель; Б — батарея; С — конденсатор; R — сопротивление нагрузки На рис. 5.6 изображено подключение конденсатора С к нагрузке R. Первоначально переключатель К ставится в нижнее по схеме положение и конденсатор заряжается до напряжения батареи Б. При переводе переключателя в верхнее положение конденсатор начинает разряжаться через сопротивление R, и напряжение на нем снижается. Насколько быстро происходит падение напряжения при подключении нагрузки? Можно предположить, что чем больше емкость конденсатора и сопротивление резистора нагрузки, тем медленнее происходит падение напряжения. Правда ли это? Это легко попробовать оценить через размерности связанных между собой электрических величин — тока, емкости и напряжения. В самом деле, в определение тока входит и время (напомним, что ток есть заряд, протекающий за единицу времени), и это время должно быть тем самым временем, которое нас интересует. Если вспомнить, что размерность емкости есть кулоны на вольт, то искомое время можно попробовать описать формулой: / = CU/I, где С— емкость, а (7и /— ток и напряжение соответственно (проверьте размерность!). Для случая рис. 5.6 эта формула справедлива на малых отрезках времени, пока ток / не падает значительно из-за уменьшения напряжения на нагрузке. Отметим, что формула эта полностью справедлива и на больших отрезках времени, если ток разряда — или заряда — конденсатора стабилизировать, что означает подключение его к источнику втекающего (при разряде) или вытекающего (при заряде) тока. При обычной фиксированной нагрузке с сопротивлением R так, конечно, не происходит — напряжение на конденсаторе падает по мере истощения заряда, значит, ток через нагрузку также пропорционально снижается — в полном соответствии с законом Ома (помните, мы говорили, что простой резистор есть плохой источник тока?). Опять приходится брать интегралы. потому мы приведем только конечный результат: формула для расчета процесса снижения напряжения на емкости при разряде ее через резистор и соответствующий график показаны на рис. 5.7, а, А на рис. 5.7, б показан аналогичный процесс, который происходит при заряде емкости через резистор.
Рис. 5.7. Процессы при разряде и заряде конденсатора: С — емкость; R — сопротивление нагрузки; t— время; е — основание натуральных алгоритмов (2,718282) Нужно отметить два момента: во-первых, процесс разряда по рис. 5.7, а бесконечен (полностью конденсатор не разрядится никогда, если сопротивление нагрузки не равно нулю), но практически это не имеет значения, потому что напряжение на конденсаторе становится исчезающе малым очень скоро. Во-вторых, из формул на рис. 5.7 следует очень интересный вывод: если сопротивление R равно нулю, то время процесса разряда или заряда становится бесконечно малым, а ток через нагрузку— по закону Ома— бесконечно большим! Обратимся снова к рис. 5.6— именно нечто подобное должно происходить при переключении К в положение заряда емкости от батареи. Естественно, в реальной жизни ни о каких бесконечных токах речи не идет — для этого батарея должна иметь нулевое выходное сопротивление, то есть бесконечно большую мощность (подумайте, почему эти утверждения равносильны?). Да и проводники должны обладать нулевым сопротивлением. Поэтому на практике процесс заряда от источника (и разряда при коротком замыкании пластин) происходит за малое, но конечное время, а ток, хоть и не бесконечно велик, но все же может достигать очень больших значений. Потому-то источники питания с отключением по превышению максимально допустимого тока (см. главу 2) могут выключаться при работе на нагрузку с конденсатором большой емкости, установленному параллельно источнику питания (мы дальше увидим, что такой конденсатор устанавливают практически всегда), хотя ток в рабочем режиме может быть и невелик. Один из методов борьбы с этой напастью — включение последовательно с нагрузкой небольшого резистора, ограничивающего ток в начальный момент времени. Как рассчитать необходимый номинал? Для этого нужно представить, что конденсатор при заряде в первый момент времени ведет себя так, как будто цепь в месте его установки замкнута накоротко (это очень точное представление!). Тогда нужный номинал резистора определится просто по закону Ома, в который подставляется предельно допустимый ток источника и его напряжение. Интуитивно кажется, что должна существовать какая-то характеристика цепи из конденсатора и сопротивления, которая позволяла бы описать процесс заряда-разряда во времени — независимо от напряжения на конденсаторе. Такая характеристика рассчитывается по формуле Г= RC, Приведением единиц мы бы здесь занимались довольно долго, потому поверьте, что размерность произведения RC есть именно время в секундах. Эта величина, которая носит название постоянной времени RC-цепи, физически означает время, за которое напряжение на конденсаторе при разряде его через резистор (рис. 5.7, а) снижается на величину 0,63 от начального (то есть до величины, равной доле Me от первоначального С/о, что и составляет примерно 37%). За следующий отрезок времени, равный ЛС, напряжение снизится еще на столько же от оставшегося и т. д. — в полном соответствии с законом экспоненты. Аналогично при заряде конденсатора (рис. 5.7, б), постоянная времени Г означает время, за которое напряжение увеличится до доли (1 — Me) от конечного значения то есть до 63% от С/о- Дальше мы увидим, что произведение RC играет огромную роль при расчетах различных схем. Есть еще одна вещь, которая следует из формулы для плоского конденсатора (рис. 5.5). В самом деле, там нет никаких ограничений на величины S и d— даже если развести пластины очень далеко, все же какую-то емкость, хотя небольшую, конденсатор будет иметь. То же происходит при уменьшении площади пластин. Практически это означает, что небольшую емкость между собой имеют любые два проводника, независимо от их конфигурации и размеров, хотя эти емкости и могут быть исчезающе малы. Этот факт имеет огромное значение на высоких частотах — в радиочастотной технике нередко конденсаторы образуют прямо из параллельных дорожек на печатной плате. А емкости между параллельными проводами в обычном проводе-«лапше» или кабеле могут достигать и весьма больших значений — ввиду их большой длины, в большинстве случаев этот эффект весьма вреден и такие емкости называют паразитными. Если же учесть, что проводники имеют еще и собственное сопротивление, то мы приходим к выводу, что любую пару проводов можно представить в виде «размазанной» по длине (распределенной) RC-цепи — и это действительно так, со всеми вытекающими последствиями! Например, если подать на вход пары проводников в длинном кабеле перепад напряжения (фронт прямоугольного импульса), то на выходе мы получим картину, которая ничем не отличается от рис. 5.7,6— импульс «размажется», а если он короткий, то вообще может пропасть. Заметки на полях Мало того, провода обладают еще и собственной индуктивностью (об индуктивности мы поговорим в конце главы), что еще более запутывает картину. Крайне неприятное явление, но «такова се ля ви», как любил выражаться один мой знакомый инженер. Впервые с этим делом столкнулись еще при попытке прокладки первого трансатлантического кабеля в 1857 году — телеграфные сигналы (точки-тире) представляют собой именно такие прямоугольные импульсы, и при длине кабеля в 4000 км они по дороге искажались до неузнаваемости. За время до следующей попытки прокладки кабеля (1865) английскому физику У. Томсону пришлось разработать теорию передачи сигналов по длинным линиям, за что он получил рыцарство от королевы Виктории и вошел в историю под именем лорда Кельвина: по названию городка Кельвин на западном побережье Ирландии, откуда начиналась прокладка кабеля. В выражении для емкости на рис. 5.5 фигурирует постоянная 8, представляющая собой диэлектрическую проницаемость среды. Для воздуха и большинства обычных изолирующих материалов (полиэтилена, хлорвинила, лавсана, фторопласта) константа г близка к величине ее для полного вакуума 8о. Величина 8о зависит от применяемой системы единиц измерения, и в международной системе единиц измерения СИ равна 8,854-10~^^ Ф/м. На практике удобно применять относительную диэлектрическую проницаемость конкретного материала: 8г = 8/8о. Естественно, что в практических конструкциях конденсаторов желательно, чтобы величина 8г была как можно выше — если вы заполните промежуток между пластинами, скажем, ацетоном или спиртом, то емкость такого конденсатора сразу возрастет раз в двадцать! К сожалению, чем выше 8г, тем обычно выше и собственная проводимость материала, потому такой конденсатор быстро разрядится за счет собственных токов утечки через среду между пластинами. Ясно, что производители конденсаторов стараются упаковать как можно большую емкость в как можно меньшие размеры, пытаясь одновременно обеспечить токи утечки на приемлемом уровне. По этой причине количество практически используемых типов конденсаторов значительно больше, чем сопротивлений. Причем надо также учесть, что чем тоньше прослойка диэлектрика между пластинами, тем меньше предельно допустимое напряжение (то есть напряжение, при котором наступает электрический пробой и конденсатор выходит из строя). Самым высоким соотношением емкость/габариты обладают электролитические (оксидные) конденсаторы, которые в настоящее времся широко представлены серией, известной под отечественным наименованием К50-35 (импортные конденсаторы такого же типа обычно все равно продают под этим названием). Емкости их достигают ЮООООмкФ, а допустимые напряжения — 600 В, но у них есть три главных недостатка, которыми приходится платить за повышенную емкость. Первый и самый главный — эти конденсаторы полярны, то есть подразумевают включение только в определенной ориентации по отношению к полярности источника питания. Обычно на корпусе таких конденсаторов обозначается либо отрицательный (жирным «минусом»), либо положительный (знаком «плюс») вывод. Если же габариты корпуса не позволяют применить обозначение (либо производителям лень налаживать соответствующую полиграфию), то полярность пытаются обозначить толщиной или длиной вывода: более длинный и/или более толстый вывод обычно обозначает положительный контакт (но не всегда!). Если же включить такой электролитический конденсатор в противоположной полярности, то он может просто взорваться, забрызгав электролитом всю остальную схему. Есть и другие, более дорогие типы полярных конденсаторов (например, танталовые К52 или ниобиевые К53), которые обладают значительно меньшими токами утечки. Электролитические конденсаторы обычно используют в качестве фильтров в источниках питания — хотя и иные применения не исключены. Следует учесть и вторую дурную особенность «электролитов» (как их называют на инженерном жаргоне, и как мы будем называть их в дальнейшем) — они обеспечивают номинальную емкость только на низких частотах. При быстром перезаряде их емкость существенно снижается — поэтому в фильтрах источников питания рекомендуется параллельно ставить неполярные (керамические или иные) конденсаторы — в целях лучшей защиты от высокочастотных помех. На самом деле, эти конденсаторы лучше ставить не в источнике питания, а непосредственно вблизи выводов компонента, для которого высокочастотные помехи критичны, и на практике так и поступают (такие конденсаторы называют «развязывающими»). Эта особенность связана с третьим паразитным свойством электролитов: эффектом «аккумулятора» (или «накопления заряда»). То есть, если вы полностью разрядите электролитический конденсатор (например, коротким замыканием выводов), через некоторое время напряжение на выводах опять восстановится до некоторого значения (обычно небольшого— около 1— 1,5 В), и чтобы этот заряд полностью рассосался, требуется довольно значительное время (часы или даже сутки). Этот эффект тем сильнее, чем больше емкость и чем выше допустимое напряжение электролита. Имеют электролиты и высокий заводской разброс номинального значения — до нескольких десятков процентов. По эти1й причинам полярные конденсаторы очень не рекомендуется употреблять во времязадающих цепях, если требуется хоть какая-то точность.
Рис. 5.8. Сравнительные размеры конденсаторов. Вверху: слева — электролитический конденсатор К50-35 3,3 мк х 25 В; справа — близкий к нему по допустимому напряжению неполярный конденсатор К73-17 3,3 МК с лавсановым диэлектриком. Внизу: электролитические конденсаторы К50-35 (справа налево: 6800 мк х 35 В; 2200 мк х 35 В; 2200 мк х 16 В; далее два идентичных конденсатора 100 мк х 16 В, но производства разных фирм) Для использования в других областях применяют конденсаторы с неполярным диэлектриком— бумажные, слюдяные, керамические, полиэтилентерефталатные (лавсановые) или фторопластовые (тефлоновые). Емкость их (в соотношении емкость/габариты) значительно меньше, и номинальная емкость обычно не превышает нескольких микрофарад (сравнительные размеры конденсаторов показаны на рис. 5.8). У старинных металлобумажных конденсаторов (типа МБГ или МБГЧ) есть интересная особенность — они могут самовосстанавливаться после пробоя. Но чаще всего сейчас употребляются неполярные конденсаторы с керамическим или органическим диэлектриком (типы К10, К73 и другие), и под неполярными мы будем обычно понимать конденсаторы именно этих серий. Именно они обеспечивают наиболее точное соответствие кривой заряда-разряда теоретической форме (как на рис. 5.7). Причем при применении в точных времязадающих цепях рекомендуется не просто выбирать конденсатор с подходящим изолятором (лучше всего — тефлоновый или старинный слюдяной), но и с как можно большим допустимым напряжением (в применении конденсатора с номинальным допустимым напряжением 630 В в цепях с напряжением 12 В нет ничего особенного). Наиболее распространенны неполярные керамические конденсаторы (отечественный аналог— К10), которые имеют оптимальное соотношение емкость/габариты и приемлемые характеристики по долговечности и стабильности. Они выпускаются как с гибкими выводами (обычно почему-то в корпусах желтого цвета), так и в SMD-исполнении. Емкости их могут быть в широком диапазоне от 1 пФ до 47 мкФ, а максимально допустимое напряжение, как правило, не менее 50 В. В добавление к тому, что бьшо сказано в разделе «Резисторы» про условные обозначения, нужно сказать, что, поскольку емкости обычно употребляемых конденсаторов находятся в пределах от пико- до микрофарад, то при обозначении на схемах единицу измерения Ф часто опускают и пишут просто «мк» (мкФ), «н» или «п» (нФ), «п» или «р» (пФ). Пикофарады (подобно омам) могут и не писать вообще. Часто микрофарады обозначаются просто лишним десятичным знаком (мы именно так и будем поступать) — например, запись 100,0 означает 100 мкФ, в то время как просто 100 — 100 пФ. Параллельное и последовательное включение конденсаторовКак и резисторы, конденсаторы могут включаться последовательно или параллельно, однако расчет полученных величин производится ровно противоположно правилам для резисторов: при параллельном соединении емкости складываются (по правилу «больше большего»), а при последовательном соединении складываются их обратные величины (правило «меньше меньшего»). К счастью, в отличие от резисторов, конденсаторы включают практически только параллельно — можно это представить так, как будто площади их пластин при этом складываются, следовательно, складываются и емкости. Последовательное же соединение емкостей само по себе не имеет практического смысла, и знание правил сложения для него необходимо лишь изредка при анализе цепей переменного тока. nauchebe.net Испытатель конденсаторов.С помощью такого прибора можно проверить, нет ли внутри конденсаторов обрыва короткого замыкания, или значительной утечки. Рассчитан он на конденсаторы емкостью более 50 пФ. Основа прибора генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.1- DD1.3, частота следования которых составляет около 75 кГц, а скважность примерно 3. Элемент DD1.4, включенный инвертором, исключает влияние нагрузки на работу генератора. С его выхода импульсное напряжение идет по цепи: резистор R3, конденсатор С2 и проверяемый конденсатор, подключенный к гнездам XS1 и XS2 и далее через диод VD1, микроамперметр РА1 и шунтирующий их резистор R2. Детали этой нагрузочной цепи подобраны таким образом, что без проверяемого конденсатора в ней ток через стрелочный прибор РА1 не превышает 15 мкА. При подключении проверяемого конденсатора и нажатии кнопки SB1 ток в цепи увеличивается до 40 ... 60 мкА, и если прибор будет показывать ток в этих пределах, то независимо от емкости проверяемого конденсатора можно сделать вывод о его исправности. Эти пределы тока цепи отмечают на шкале прибора цветными метками. Если емкость проверяемого конденсатора больше 5 мкФ, то при нажатии на кнопку стрелка индикатора резко отклонится до конечной отметки шкалы, а затем, возвращаясь назад, устанавливается в пределах отмеченного сегмента. Полярный конденсатор выводом положительной обкладки подключают к гнезду XS1.При внутреннем обрыве проверяемого конденсатора стрелка индикатора останется на исходной отметке, а если конденсатор пробит или его внутренне сопротивление, характеризующее ток утечки, менее 60 кОм, стрелка индикатора отклоняется за пределы контрольного сегмента и даже может зашкаливать.Налаживание:После включения питания стрелка должна отклониться до деления примерно 15 мкА. В случае необходимости такой ток устанавливают подбором резистора R3. Затем к гнездам «Сх» подключают конденсатор емкостью 220 ... 250 пФ и подбором резистора R2 добиваются отклонения стрелки индикатора до отметки 50 мкА. После этого замкнув гнезда, убеждаются в отклонении стрелки за пределы шкалы. Монтажную плату устройства вместе с питающей его батареей 3336Л следует разместить в корпусе подходящих размеров. Испытатель можно питать и от любого другого источника с напряжением 5V и током не менее 50 мА. Рис.1 Принципиальная схема измерителя конденсаторов Монтажная плата испытателя конденсаторов показана на рисунке. В конструкции использован стрелочный микроамперметр от китайского мультиметра: Шкала прибора заменена другой с обозначением сектора для исправных конденсаторов, который располагается между 8 и 20 Омами по предыдущей верхней шкале: Для нормальной работы микроамперметра сопротивление R3 снижено до 100 Ом.Устройство питается от 4-х батареек 1,5V. Ток потребления в дежурном режиме с микросхемой К131ЛА3 составил 20,3 мА, в режиме измерения 20,5 мА. Источник: http://radio-hobby.org/ Прибор предназначен для измерения емкости оксидных конденсаторов в составе узла, в котором они применены(т. е. без выпаивания).Параметры входных цепей прибора рассчитаны таким образом, что на точность измерения практически не влияют ни сопротивление подключенных к проверяемому конденсатору цепей аппарата, ни полярность этих элементов, ни полярность подключения самого прибора.Пределы измерения емкости — 1... 1000 мкФ,Относительная погрешность измерения в интервале значений 20...500 мкФ — не более —20 и +40 %. Принципиальная схема. Принцип его действия основан на измерении падения переменного (50 Гц) напряжения на делителе, состоящем из резисторов R1, R2 и проверяемого конденсатора Сх. Снимаемый с делителя сигнал усиливается микросхемой DA1 и поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения через логарифмирующую цепь R7,VD3,R8 (она расширяет пределы измерения емкости) поступает на микроамперметр РА1, и его стрелка отклоняется на угол, обратно пропорциональный емкости конденсатора Сх. В приборе можно использовать постоянные резисторы МЛТ, переменные резисторы СП4-1 (СП5-2, ППЗ-45),конденсаторы КМ-6, МБМ(С1), КТ-1(СЗ). К50-6. К50-16, К53-1 (остальные). Трансформатор Т1—любой, мощностью более 1 Вт с напряжением на вторичной обмотке 2X22V.Для подключения прибора к проверяемому конденсатору и прокалывания защитного лака, которым обычно покрыты печатные платы радиоаппаратуры, рекомендуется изготовить специальный щуп. По сути, это — два склеенных корпусами цанговых карандаша, в которые вместо грифелей вставлены стальные иглы. К утолщенным концам игл припаивают гибкий экранированный провод, который подключают к гнездам XS1, XS2. Налаживание прибора сводится к подгонке (попеременным изменением сопротивлений резисторов R3, R7 и R8) шкалы путем измерения емкости заведомо исправных конденсаторов с возможно меньшим допускаемым отклонением емкости от номинала (конденсаторы с допуском 10%).Шкалу микроамперметра градуируют непосредственно в микрофарадах или пользуются при работе градировочной таблицей. Если применен микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА, то отметка 5 мкА соответствует емкости 1000 мкФ, отметки 10, 20, 40, 60, 80 и 90 мкА — соответственно 500, 200, 100, 50, 20 и 10 мкФ, отметка 100 мкА — 0.Перед измерением прибор калибруют переменным резистором R8, ось которого выведена на лицевую панель, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на отметку 0 (100 мкА).Пределы измерения емкости можно сместить в сторону больших или меньших значений, для чего достаточно заменить резисторы R1 и R2 резисторами соответственно меньших или больших сопротивлений, сохранив неизменным их отношение. Микросхему К548УН1А в испытателе можно заменить на К140УД7, К554УД2 и т. п., обеспечив им напряжения питания +15V и - 15V.Необходимые для питания ОУ DА1 напряжения получены выпрямлением переменного напряжения обмотки II трансформатора Т1 и последующей стабилизацией его параметрическими стабилизаторами R9,VD4 и R10,VD5. Для расширения пределов измерения емкости в сторону меньших значений в прибор необходимо ввести еще один делитель входного напряжения, подключив его как показано на рис.1 (нумерация новых деталей продолжает начатую на схеме в начале статьи, пропуск в нумерации означает, что элемент исключен). Делитель R11, R12 подключают к прибору, переключателем SA1.Замена подстроечного резистора R7 постоянным, и введение резистора R14 облегчают налаживание испытателя. Чертеж печатной платы модернизированного прибора показан на рис. 2, смонтированную плату закрепляют непосредственно на шпильках зажимов микроамперметра РА1.Простой прибор, за основу которого взяты предыдущие варианты схем.Конструкция размещена в корпусе милливольтметра SUNWA YX1000A: Для установки "нуля" использован переменный резистор R8, определяющий коэффициент усиления ОУ DA1. Если сопротивление микроамперметра РА1 отличается от 1 кОм, то номинал переменного резистора должен быть соответственно изменен. Для уменьшения чувствительности усилителя к "наводкам" от сетевого напряжения номинал разделительного конденсатора С1 увеличен в 10 раз (1 мкФ).Для градуировки шкалы индикатора рассчитывают отклонения стрелки (в процентах от всей шкалы) для каждой емкости из ряда Е12 (от 2,2 мкФ до 220 мкФ) по формуле: (Сх/Roбp)x100%.Образцовые резисторы R4—R6 подбирают с максимально возможной точностью. Желательно, чтобы резисторы R1—R3 отличались друг от друга по сопротивлению точно в 10 раз, иначе придется устанавливать стрелку индикатора на "нуль" при каждой смене диапазона.Операционный усилитель должен быть с полной внутренней коррекцией и высоким входным сопротивлением, например: К140УД8, К140УД18, К140УД22. Диоды VD1—VD4 — германиевые с малым прямым напряжением. VD5.VD6 — любые с обратным напряжением более 30V. Конденсатор С1 — любой малогабаритный, а С2 — обязательно с малым током утечки (К52, К53). Переключатель диапазонов SA1 — штатный, галетный. Для более плавной установки "нуля", резистор R8 рекомендуется заменить цепочкой из последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов, чтобы переменным можно было компенсировать любые изменения сетевого напряжения.Для приборов, описанных выше, также желателен сетевой трансформатор с увеличенным числом витков на вольт. Конденсатор C1 нужно использовать емкостью 1 мкФ, резистор R3 заменить переменным ("установка нуля"), а переменные и подстроенные — постоянными. Резистором R6 устанавливать стрелку на нуль нельзя, поскольку будет "растягиваться" или "сжиматься" шкала из-за нелинейности характеристики диода VD3. Источник: "РАДИО" №9 1990г, №11 1996г.
Схема питается от двух 3-хвольтовых батареек, соединенных последовательно, потребляя:6,5мА при разомкнутых щупах и 10мА - при замкнутых. Схема: В качестве генератора использована МС КР1211ЕУ1 Datasheet (частота при номиналах на схеме около 70кГц), трансформаторы могут быть применены фазоинверторные от БП АТ/АТХ - одинаковые параметры (коэффициенты трансформации в частности) практически от всех производителей. Внимание!!! В трансформаторе Т1 используется лишь половинка обмотки. Головка прибора имеет чувствительность 300мкА, но возможно использование других головок. Предпочтительно использование более чувствительных головок. Шкала прибора растянута на треть при измерении до 1-го Ома. Десятая Ома легко отличимая от 0,5 Ома, в шкалу укладываются 22 Ома. Растяжку и диапазон можно варьировать с помощью добавления витков к измерительной обмотке (с щупами) и/или к обмоткам III того или иного трансформатора.Источник: http://datagor.ru/ Предлагаемый вариант схемы и конструкции компактного прибора для оценки ЭПС оксидных конденсаторов с питанием от батареи отличается от опубликованных ранее использованием распространенных деталей и стабилизатором напряжения питания, повышающим точность измерения. Конструкция оформлена в виде малогабаритного переносного прибора со съемным щупом—иглой, вторым щупом на гибком проводе и стрелочным индикатором с градуировкой в Омах. Диапазон измерения сопротивления — 0,5... 100 Ом. Питание — от батареи напряжением 9V ("Крона" и аналогичные). Прибор предназначен для использования не в качестве средства измерения ЭПС, а для быстрой проверки исправности оксидных конденсаторов. Как показала практика, "высохшие" оксидные конденсаторы, потерявшие емкость, также имеют и повышенные значения ЭПС. Таким образом, оценивая эквивалентное последовательное сопротивление, можно выявлять неисправные конденсаторы с полной или частичной потерей емкости. Схема прибора рис. 1. Он состоит из нескольких узлов: высокочастотного генератора на элементе DD1.1, который вырабатывает колебания с частотой 350...400 кГц, буферного усилителя на DD1.2—DD1.6, делителя напряжения R2—R4 и усилителя переменного тока на транзисторе VT2. Полученное переменное напряжение выпрямляется диодами VD2—VD5, сглаживается конденсатором С5 и поступает на микроамперметр РА1, проградуированный как омметр, по показаниям которого оценивается ЭПС и пригодность конденсатора. Микросхема DD1 питается через стабилизатор на транзисторе VT1; это необходимо для стабилизации амплитуды испытательного сигнала на щупах прибора Х1 — XS1. Потребляемый микросхемой ток не превышает 15 мА. Настройку прибора начинают с установки частоты ВЧ генератора. Подключив осциллограф к щупам XS1 (Х1) и XS2, устанавливают частоту в интервале 350...400 кГц (в авторском варианте период колебаний равен 2,66 мкс). Подстроечником катушки L1 устанавливают частоту; если частота не укладывается в заданные пределы, можно изменить число витков катушки L1, добавив или отмотав их. Затем подстроечным резистором R2 устанавливают амплитуду колебаний, равную 50 мВ. После этого нужно установить рабочий режим транзистора VT2. До впаивания конденсатора СЗ подбором резистора R5 устанавливают напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2, примерно равным половине напряжения питания прибора. Затем впаивают конденсатор СЗ.Рис. 3 Сопротивление переменного резистора R8 устанавливают таким, чтобы при разомкнутых щупах прибора стрелка устанавливалась на максимальное значение, не зашкаливая при этом. Затем градуируют шкалу в Омах. Для этого вскрывают микроамперметр РА1, на его шкалу наклеивают бумагу и, последовательно подключая резисторы сопротивлением 1, 2, 3, 5, 10, 20, 50, 100 Ом, делают риски карандашом на шкале прибора. После окончательного оформления шкалы микроамперметр собирают.В приборе использованы детали: Транзисторы КТ3102Г (возможно КТ3102Б, КТ3102В) — желательно с наибольшим коэффициентом передачи И21э. Микроамперметр РА1 — индикатор М4762-М1, такие использовались в индикаторах уровня записи отечественных магнитофонов. Конденсаторы — импортные от старого китайского плейера. Катушка L1 намотана на пластмассовом каркасе диаметром 7 мм проводом ПЭВ-2 диаметром 0,3 мм и содержит 125 витков (в секции I — 50 витков). Подстроечник — ферритовый с резьбой М4 и длиной 7 мм. Для катушки можно использовать каркасы от контуров ПЧ приемников. Число витков в этом случае придется подобрать экспериментально. При этом секция II катушки L1 должна содержать примерно в 1,5 раза больше витков, чем секция I. Кнопка SB1 — МП7. Резисторы — МЛТ-0,125, подстроечный R2 — СПЗ-386, переменный R8 - СПЗ-166. Плата прибора с расположением деталей показана на рис. 2. Все детали размещены на одной стороне печатной платы, за исключением катушки L1 и переменного резистора R8, которые находятся со стороны проводников. Как видно из чертежа, проводники со стороны установки элементов, выделенные цветом, можно при желании выполнить монтажным проводом, используя для платы стеклотекстолит, фольгированный с одной стороны. Корпус прибора изготовлен из двух алюминиевых экранов от контуров ПЧ лампового цветного телевизора, которые имеют на внутренней стороне направляющие пазы для платы. Так как точность изготовления экранов невысокая, то размеры платы перед изготовлением следует уточнить. Плата должна плотно входить в направляющие. В одном из экранов делают вырез для стрелочного индикатора. Экраны соединяют между собой пайкой — на них имеются с двух сторон латунные выводы, которыми они крепились в плате телевизора. Щуп—иглу XS1 делают съемной на резьбе. По окончании работы иглу вывинчивают, разворачивают наоборот и вставляют внутрь прибора. Щуп XS2 на коротком гибком проводе подключают к корпусу прибора. Эти провода желательно выполнить по возможности короткими, чтобы исключить влияние их индуктивности на показания прибора. В противном случае при замкнутых щупах прибора стрелка не будет устанавливаться на нулевое значение.Источник: http://forum.cxem.net/ Также по теме: ESR - METP Помощник Радиомеханика. Copyright ©2011 SHCompamy Odessa electro-tehnyk.narod.ru | ||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
.jpg)
