萬用表檢測電容器

2022-07-13 06:38:14 字數 4494 閱讀 1462

萬用表檢測電容器

萬用表--檢測電容器

電容器是一種最為常用的電子元件。電容器的外形及電路符號如圖所示。

電容器的通用文字元號為“c”。電容器主要由金屬電極、介質層和電極引線組成,兩電極是相互絕緣的。因此,它具有“隔直流通交流”的基本效能。

用數字萬用表檢測電容器,可按以下方法進行。

一、用電容檔直接檢測

某些數字萬用表具有測量電容的功能,其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入錶板上的cx插孔,選取適當的量程後就可讀取顯示資料。

2000p檔,宜於測量小於2000pf的電容;20n檔,宜於測量2000pf至20nf之間的電容;200n檔,宜於測量20nf至200nf之間的電容;2μ檔,宜於測量200nf至2μf之間的電容;20μ檔,宜於測量2μf至20μf之間的電容。

經驗證明,有些型號的數字萬用表(例如dt890b+)在測量50pf以下的小容量電容器時誤差較大,測量20pf以下電容幾乎沒有參考價值。此時可採用串聯法測量小值電容。方法是:先找一隻220pf左右的電容,用數字萬用表測出其實際容量c1,然後把待測小電容與之並聯測出其總容量c2,則兩者之差(c1-c2)即是待測小電容的容量。用此法測量1~20pf的小容量電容很準確。

二、用電阻檔檢測

實踐證明,利用數字萬用表也可觀察電容器的充電過程,這實際上是以離散的數字量反映充電電壓的變化情況。設數字萬用表的測量速率為n次/秒,則在觀察電容器的充電過程中,每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀數。根據數字萬用表的這一顯示特點,可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面介紹的是使用數字萬用表電阻檔檢測電容器的方法,對於未設定電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用於測量0.1μf~幾千微法的大容量電容器。

1. 測量操作方法

如圖5-11(a)所示,將數字萬用表撥至合適的電阻檔,紅表筆和黑表筆分別接觸被測電容器cx的兩極,這時顯示值將從“000”開始逐漸增加,直至顯示溢位符號“1”。若始終顯示“000”,說明電容器內部短路;若始終顯示溢位,則可能時電容器內部極間開路,也可能時所選擇的電阻檔不合適。檢查電解電容器時需要注意,紅表筆(帶正電)接電容器正極,黑表筆接電容器負極。

2. 測量原理

用電阻檔測量電容器的測量原理如圖5-11(b)所示。測量時,正電源經過標準電阻r0向被測電容器cx充電,剛開始充電的瞬間,因為vc =0,所以顯示“000”。隨著vc 逐漸升高,顯示值隨之增大。當vc =2vr 時,儀表開始顯示溢位符號“1”。充電時間t為顯示值從“000”變化到溢位所需要的時間,該段時間間隔可用石英錶測出。

3. 使用dt830型數字萬用表估測電容量的實測資料

使用dt830型數字萬用表估測0.1μf~幾千微法電容器的電容量時,可按照表5-1選擇電阻檔,表中給出了可測電容的範圍及相對應的充電時間。表中所列資料對於其他型號的數字萬用表也有參考價值。

選擇電阻檔量程的原則是:當電容量較小時宜選用高阻檔,而電容量較大時應選用低阻檔。若用高阻檔估測大容量電容器,由於充電過程很緩慢,測量時間將持續很久;若用低阻檔檢查小容量電容器,由於充電時間極短,儀表會一直顯示溢位,看不到變化過程。

三、用電壓檔檢測

用數字萬用表直流電壓檔檢測電容器,實際上是一種間接測量法,此法可測量220pf~1μf的小容量電容器,並且能精確測出電容器漏電流的大小。

1. 測量方法及原理

測量電路如圖5-12所示,e為外接的1.5v乾電池。將數字萬用表撥到直流2v檔,紅表筆接被測電容cx的一個電極,黑表筆接電池負極。 2v檔的輸入電阻rin=10mω。接通電源後,電池e經過rin向cx充電,開始建立電壓vc。vc與充電時間t的關係式為

在這裡,由於rin兩端的電壓就是儀表輸入電壓vin,所以rin實際上還具有取樣電阻的作用。很顯然,

vin(t)=e-vc(t)=eexp(-t/rincx) (5-2)

圖5-13是輸入電壓vin(t)與被測電容上的充電電壓vc(t)的變化曲線。由圖可見,vin(t)與vc(t)的變化過程正好相反。vin(t)的變化曲線隨時間的增加而降低,而vc(t)則隨時間的增加而升高。儀表所顯示的雖然是vin-(t)的變化過程,但卻間接地反映了被測電容器cx的充電過程。測試時,如果cx開路(無容量),顯示值就總是“000”,如果cx內部短路,顯示值就總是電池電壓e,均不隨時間改變。

式(5-2)表明,剛接通電路時,t=0,vin=e,數字萬用表最初顯示值即為電池電壓,爾後隨著vc(t)的升高,vin(t)逐漸降低,直到vin=0v,cx充電過程結束,此時

使用數字萬用表電壓檔檢測電容器,不但能檢查220pf~1μf的小容量電容器,還能同時測出電容器漏電流的大小。設被測量電容器的漏電流為id,儀表最後顯示的穩定值為vd(單位是v),則

2.例項舉例

例一:被測電容為一隻1μf/160v的固定電容器,使用dt830型數字萬用表的2vdc檔(rin=10mω)。按圖5-12連線好電路。最初,儀表顯示1.543v,然後顯示值慢慢減小,大約經過2min左右,顯示值穩定在0.003v。據此求出被測電容器的漏電流

被測電容器的漏電流僅為0.3na,說明質量良好。

例二:被測電容器為一隻0.022μf/63v滌綸電容,測量方法同例一。由於該電容的容量較小,測量時,vin(t)下降很快,大約經過3秒,顯示值就降低到0.002v。將此值代入式(5-3),算出漏電流為0.2na。

3. 注意事項

(1) 測量之前應把電容器兩引腳短路,進行放電,否則可能觀察不到讀數的變化過程。

(2) 在測量過程中兩手不得碰觸電容電極,以免儀表跳數。

(3) 測量過程中,vin(t)的值是呈指數規律變化的,開始時下降很快,隨著時間的延長,下降速度會越來越緩慢。當被測電容器cx的容量小於幾千皮法時,由於vin(t)一開始下降太快,而儀表的測量速率較低,來不及反映最初的電壓值,因而儀表最初的顯示值要低於電池電壓e。

(4) 當被測電容器cx大於1μf時,為了縮短測量時間,可採用電阻檔進行測量。但當被測電容器的容量小於200pf時,由於讀數的變化很短暫,所以很難觀察得到充電過程。

一、用蜂鳴器檔檢測

利用數字萬用表的蜂鳴器檔,可以快速檢查電解電容器的***壞。測量方法如圖5-14所示。將數字萬用表撥至蜂鳴器檔,用兩支表筆分別與被測電容器cx的兩個引腳接觸,應能聽到一陣短促的蜂鳴聲,隨即聲音停止,同時顯示溢位符號“1”。接著,再將兩支表筆對調測量一次,蜂鳴器應再發聲,最終顯示溢位符號“1”,此種情況說明被測電解電容基本正常。此時,可再撥至20mω或200mω高阻檔測量一下電容器的漏電阻,即可判斷其好壞。

上述測量過程的原理是:測試剛開始時,儀表對cx的充電電流較大,相當於通路,所以蜂鳴器發聲。隨著電容器兩端電壓不斷升高,充電電流迅速減小,最後使蜂鳴器停止發聲。

測試時,如果蜂鳴器一直髮聲,說明電解電容器內部已經短路;若反覆對調錶筆測量,蜂鳴器始終不響,儀表總是顯示為“1”,則說明被測電容器內部斷路或容量消失。

二、用數字萬用表測量大於20μf的電容

常見的數字萬用表,其電容檔的測量值最大為20μf,有時不能滿足測量要求。為此,可採用下述簡單的方法,用數字萬用表的電容檔測量大於20μf的電容,最大可測量幾千微法的電容。採用此法測量大容量電容時,無需對數字萬用表原電路做任何改動。

此方法的測量原理是以兩隻電容串聯公式c串=c1c2/(c1+c2)為基礎的。由於容量大小不同的兩隻電容串聯後,其串聯後的總容量要小於容量小的那隻電容的容量,因此,如果待測電容的容量超過了20μf,則只要用一隻容量小於20μf的電容與之串聯,就可以直接在數字萬用表上測量了。根據兩隻電容串聯公式,很容易推匯出c1=c2c串/(c2-c串),利用此公式即可算出被測電容的容量值。下面舉一測試例項,說明運用此公式的具體方法。

被測元件是一隻電解電容器,其標稱容量為220μf,設其為c1。選取一隻標稱值為10μf的電解電容作為c2,選用數字萬用表20μf電容檔測出此電容的實際值為9.5μf,將這兩隻電容串聯後,測出c串為9.09μf。將c2=9.5μf、c串=9.09μf代入公式,則

c1=c2c串/(c2-c串)=9.5 9.09/(9.5-9.09)≈211(μf)

注意,無論c2的容量選取為多少,都要在小於20μf的前提下選取容量較大的電容,且公式中的c2應代入其實測值,而非標稱值,這樣可減小誤差。將兩電容串聯起來用數字萬用表實測,由於電容本身的容量誤差及測量誤差,只要實測值與計算值相差不多即可認為待測電容c1是好的,根據測量值即可進一步推算出c1的實際容量。

從理論上講,用這種方法可測量任意容量的電容,但如果待測電容器的容量過大,則誤差也會增大。其誤差大小與待測電容的大小成正比。