Проверка и измерение емкости конденсатора мультиметром

Проверка конденсатора мультиметром
0
02/08/2017 21:31:46
Содержание:

Любой источник ЭДС в каком-то смысле является емкостью. Если это аккумулятор или гальванический элемент, то вся энергия, выработанная в нем электрохимическим путем, сначала накапливается, а потом при включении цепи расходуется. Почти полностью разряженная батарейка может немного «полежать, отдохнуть», после чего, например, фотоаппаратом, ею питаемым, можно сделать еще пару–тройку снимков.

Предназначение компонента

Другая ситуация с конденсатором. Конденсатор может только запасать, накапливать электроэнергию. То есть, это не колодец, откуда можно черпать, не особо заботясь о наполнении, а, скорее, ведро. Или цистерна.

А самое главное, чем должно обладать ведро — это «недырявость», целостность. Иначе все, что туда налили, рано или поздно выльется безо всякой пользы.

Имея в электротехнике дело с такой баснословно текучей жидкостью, как электронные заряды, можно себе представить, какова должна быть целостность электрического конденсатора. Потому что мы прекрасно знаем, как недолго может храниться заряд в конденсаторе — он всегда потихонечку да утекает. Даже в таких надежных электрических «емкостях», как МОП-транзисторы с плавающим затвором, из которых делается FLASH-память, все-таки никто не берется гарантировать хранение записанного бита — мизерного по объему заряда! — более 5–7 лет. А уж в мощнейших электролитических конденсаторах, работающих в силовых и мощных радиотехнических схемах, вероятность потери занесенного в него заряда, его утекания через все преграды диэлектриков, возрастает как раз пропорционально емкостям и номиналам напряжений, на которых они используются.

Но, обычно, из конденсатора никто и не делает хранилище. Во всяком случае, достаточно долговременное. Разве что в электрошокерах, которые любят показывать в фильмах про гангстеров. Но и тут ненадолго — до встречи с первым гангстером. Чем ее, электроэнергию, вот так пытаться запасать, лучше бывает заново выработать или взять в готовом виде из линий питающих сетей, которыми пронизана сейчас вся поверхность планеты.

А используются конденсаторы обычно в схемной технике переменного тока или импульсной технике для создания всяких фильтров, контуров, токовых развязок, умножителей или наоборот, стабилизаторов и т.д. Где цикл хранения зарядов сопоставим с временными и частотными параметрами схем и токов, в которых они работают. Поэтому, наряду с прочими характеристиками, спокойно рассматривается в качестве обычной «ток утечки», как раз та самая дырка в ведре, но достаточно маленькая и «узаконенная», даже если прибор самый правильный.

Ну и как проверить конденсатор на работоспособность быстро и недорого? Проверить конденсатор тестером или мультиметром, не добиваясь слишком высокой точности, потому что можно наткнуться как раз на это самое свойство конденсаторов — и в нормальном рабочем состоянии быть «чуть-чуть дырявыми».

Порча конденсаторов и проверка их исправности

Надежность современной схемотехники все возрастает. Сейчас многие изделия, выпускаемые в едином корпусе, имеют вид одного, ну, не кристалла, а «куска» — твердотельного модуля, содержащего в себе все — металлы, полупроводники, диэлектрики, соединительные перемычки… Все это изготавливается на заводах методом SMD-монтажа, там же изделие испытывается, и по очень строгим критериям отбраковывается. В результате становится надежным в эксплуатации. Надежность некоего сложного изделия зависит от того, как легко из него выделить какие-то компоненты. Да еще, насколько разнородны эти компоненты по своим физическим и химическим принципам работы. Например, пайка двух проводков из разных металлов. Или даже из одного металла — собственно, припой, это уже другой металл. А пайки раньше и были одним из узких мест добротных типовых схем, собираемых из отдельных элементов на платах. В нынешних условиях паек стало неизмеримо меньше, и это очень сильно сказалось на надежности.

Но вот определенные приборы, благодаря своим физическим свойствам, остаются источником неисправностей. Конденсатор — один из них. Сейчас в бытовой электронной технике они чаще всего и выходят из строя. Как мультиметром проверить данное устройство?

У конденсаторов имеется еще одна интересная особенность. Если другие элементы схем обычно выходят из строя двумя «способами» — пробой или обрыв, то электролитический конденсатор может еще взрываться. Кроме того, некоторые элементы могут «как бы» работать, а на самом деле только портить в схеме «картину токов и напряжений». И это самое коварное — прибор, который не работает путем, но явно и не демонстрирует неисправность. А еще, глядишь, в один прекрасный день рванет что есть мочи. Поэтому такого «друга» лучше проверить, чем ему доверить.

Существует довольно много разновидностей конденсаторов. И применяются они повсеместно, а рабочие параметры производители все улучшают. И везде, где они эксплуатируются, возникают сходные вопросы. Как проверить керамический конденсатор? Как проверить пленочный конденсатор? Как проверить пусковой конденсатор? Как проверить электролитический конденсатор? Ну, smd-конденсатор проверять не будем ввиду надежности. Разве что прозвонить не выпаивая. Или проверить емкость.

Проверять нужно сначала просто внешним осмотром, если нет, то потом методом приборной проверки на месте. Не получается или не знаешь как проверить конденсатор на плате без выпаивания — тогда выполняется уже конкретная проверка конденсаторов тестером, кондер выпаивается из схемы.

Внешний вид конденсатора
Внешний вид конденсатора

Виды неисправностей конденсаторов (по данным TNS):

  • Нарушение целостности корпуса.

Конденсатор при этом считаем неработоспособным. Потому что обычно нарушается его целостность из-за каких-то проблем с электролитом. Электролит — едкая жидкость, и в норме она должна быть надежно «упрятана» внутрь конденсатора. Из-за каких-то перегревов — или подаваемое напряжение превышало на скачках и пиках максимально допустимое для этого прибора, или от усиленной работы всей схемы на чрезмерно большую нагрузку с большим перегревом, или же не были приняты меры при штатной работе по отводу выделяемого тепла — не поставлены радиаторы, дополнительные вентиляторы.

Электролит может вскипать, при этом вспучивая или надрывая оболочку. То, что мультиметром не проверить, видно невооруженным глазом проверяющего: электролит может вытекать, или заметны вспучивания на конденсаторе или трещины. На фото изображены два конденсатора с результатами нарушения герметичности. Левый потек (электролит вылился на схему). Правый вспучился.

Взрыв электролитического конденсатора — это тоже известная оказия, с ними иногда происходящая. Слева случай довольно простой, справа — сложный. Ворох то ли волос, то ли пленок.

Поврежденные конденсаторы   
Поврежденные конденсаторы
 Поврежденный конденсатор
Поврежденный конденсатор
  • Пробой. В отличие от пробоя оболочек, здесь имеется в виду пробой внутренний, электрический. При пробое проводники, которые в нормальном устройстве близко расположены друг к другу, но нет соприкосновения, теперь оплавились и вступили в контакт. Что приводит к закорачиванию устройства. То есть он становится просто проводящей перемычкой между своими внешними контактами. Это опасно, как и всякое короткое замыкание, и лучше полярный конденсатор иногда прозванивать. Особенно если он высоковольтный.
  • Обрыв. Проводники внутри могут не закоротиться, а, наоборот, разомкнуться. Тогда в цепи на этом месте получится разрыв.
  • Снижение максимального допустимого напряжения. Проверка емкости конденсатора мультиметром при этом может ничего и не дать. Такая его эксплуатационная характеристика, как максимально допустимое напряжение, может меняться (ухудшаться) со временем. Это может происходить тоже по разным причинам. Например, деградация электролита. Или ухудшение свойств внутренних диэлектриков. При таком пороке может наблюдаться «обратимый пробой». Он наступает при достижении приложенного к конденсатору напряжения определенного значения — ниже, чем максимально допустимое. И конденсатор начинает себя вести, как при «ослабленной форме» пробоя: слишком большой ток, разогрев, возможно закипание… Причем, пробой этот пропадает, как только напряжение будет снято, а он остынет. И проверка на пробой ничего не даст, конденсатор при небольших токах и напряжениях будет «прикидываться нормальным».

Причем коварство состоит в том, что фактическое максимально допустимое напряжение будет снижаться и дальше, а это как узнать? пока все дело не перейдет в «открытый» (необратимый) пробой или взрыв. Впрочем, взрыва может и не быть, так как от такой «работы» в конденсаторе жидкого электролита уже могло и не остаться.

  • Увеличение внутреннего сопротивления конденсатора. Еще одно паразитное и достаточно хитроумное явление — и тоже, измерения емкости конденсаторов тут могут ничего не дать.

Как и у всех электрических приборов, у конденсатора есть Rs, внутреннее омическое сопротивление (или ЭПС — эквивалентное последовательное сопротивление, (ESR, equivalent series resistance, англ.), которое на эквивалентных схемах ставят последовательно со значком емкости. Оно обусловлено сопротивлением в обкладках, выводах, и т.д., должно быть мало, но всегда присутствует и в исправном приборе. Вызывает активные потери на переменном токе, что ведет к выделению излишнего тепла при работе, временным задержкам на больших частотах, а неучтенное в схеме сопротивление может привести к потере баланса токов и напряжений там, где это важно (например, на блоках питания). Этот параметр, также как и предыдущий, может служить показателем старения конденсатора. Сказывается на работе достаточно емких конденсаторов — от 1 мкф и выше. При этом внутреннее сопротивление должно быть менее 5 Ом.

Проверка конденсатора мультиметром

Как уже говорили, первое, как проверить работоспособность — это провести внешний осмотр конденсатора. Взрыв устройства стараются не допустить уже изготовители. Он происходит от слишком твердого и неподатливого корпуса. Они и взрываются, когда накопится давление, превосходящее его прочность. А чтобы этого не случалось, в верхней части корпус тонкий и имеет насечку. И поэтому от давления изнутри ему легче слегка вспучиться сверху, чем взрываться, или, в крайнем случае, надорвать эту крестообразную канавку. В этой ситуации просто выпаивается и выкидывается прибор, отслуживший свой срок.

Мультиметр, или тестер — это прибор для измерения напряжений, токов, сопротивлений. А также и для измерения емкости и индуктивности. Как определить емкость конденсатора? Лучше так: как измерить емкость конденсатора мультиметром? Если у мультиметра есть соответствующая функция, то измерение емкости конденсатора делается достаточно просто: надо найти и настроить его измеритель емкости на подходящий диапазон, начиная с самого точного, и постепенно дойти до появления требуемых показаний. Но речь не об этом. Нам необходимо с его помощью проверить работоспособность конденсатора. Поэтому по пунктам.

  1. Пробой. Это очень малое сопротивление, практически нулевое — сопротивление оплавленных и спаявшихся контактных проводников. Такой факт можно проверить пробником (бывает и такая функция у мультиметра).
  2. Обрыв. Конденсатор и так постоянный ток не проводит. Обрыв же означает прекращение его работы как конденсатора, то есть оборванный прибор не накапливает заряды и не пропускает переменное напряжение. Можно воспользоваться измерителем емкости — отдельным прибором или такой функцией мультиметра. Полученное значение должно совпадать с номиналом. Если получилось ниже номинала, значит процесс старения уже идет полным ходом. И лучше такой конденсатор выкинуть.

Установить факт накопления конденсатором зарядов можно с помощью батарейки для измерения сопротивления, установленной в мультиметре:

  1. Полностью разрядить конденсатор отверткой или щупом прибора.
  2. Мультиметр ставят на измерение сопротивлений. Диапазон — максимальный.
  3. Подключить прибор к конденсатору, соблюдая полярность — плюс или «Ω» прибора — с плюсом конденсатора. Минус (или «COM») прибора — с минусом конденсатора.
  4. Начав измерение, следим за поведением стрелки прибора. Сначала должно быть показание, близкое к нулю. Так ведет себя конденсатор, который разряжен и начал накапливать заряд, приходящий от батарейки прибора.
  5. На следующем этапе, по мере роста накопления заряда, показания прибора должны увеличиваться. Идет зарядка, и ток при этом должен уменьшаться по экспоненциальному закону. А прибор — замерять возрастающее сопротивление.
  6. При завершении зарядки конденсатора ток больше не течет — прибор должен показать бесконечное сопротивление, то есть Х.Х. (2h) по постоянному току. В омметре мультиметра такое сопротивление лежит с правой стороны шкалы.

Это — норма. Меняться может лишь скорость зарядки, чем меньше емкость — тем быстрее. Неполярный конденсатор зарядится практически мгновенно. Любое отклонение в поведении стрелки прибора означает какую-то ненормальность. Уменьшение сопротивления или сразу очень маленькая его величина означает пробой — полный или частичный.

Сразу большое сопротивление — поведение, определяющее разрыв.

Сопротивление увеличилось, но не достигло бесконечности — имеется ощутимый ток утечки, говорит о плохом состоянии конденсатора. Как раз тот случай, когда лучше выкинуть изделие, которое работает, но плохо.

  1. Максимально допустимое напряжение для конденсатора есть величина паспортная, и была задана на этапах проектирования и изготовления. Ее поймать труднее измеряемых характеристик. В процессе эксплуатации этот параметр может уменьшаться, и в этом смысле проверить конденсатор непросто, что можно заметить во время его работы по нежелательным явлениям, возникающим при увеличении напряжения.
  2. Для измерения ESR (эквивалентного последовательного сопротивления) разработан специальный измеритель ESR. Он меряет, собственно, импеданс на частоте, заданной переменным опорным напряжением. Когда частота достаточно высока — 60–100 кГц, то для электролитических конденсаторов больших емкостей эти приборы покажут значения, наиболее близкие ESR. А чем ниже частоты, тем в импедансе все больше будет проявляться реактивная составляющая, что даст слишком большую погрешность.
Изображение пользователя Кононенко Владимир
Кононенко Владимир Инженер-электрик
комментарии:
Чтобы оставить отзыв, пожалуйста, авторизируйтесь используя социальные сети.
добавить комментарий:
Нажимая кнопку Отправить вы соглашаетесь с Пользовательским соглашением и Правилами размещения информации.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора отзыва.
Сколько денег вы тратите на ремонтные работы в год?
от 10 000 до 100 000 рублей
60% (6 ответов)
от 1 000 до 10 000 рублей
40% (4 ответа)
до 1 000 рублей
0% (0 ответов)
Всего проголосовало: 10