电容器的基础知识及检测方法
一、基础知识
电容器是一种储能元件,在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时.电容器通常叫做电容.
按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种.
1． 常用电容的结构和特点
常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等.
铝电解电容
它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成.还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质.它的特点是容量大,但是漏电大,误差大,稳定性差,常用作交流旁路和滤波,在要求不高时也用于信号耦合.电解电容有正、负极之分,使用时不能接反.有正负极性,使用的时候,正负极不要接反.
纸介电容
用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成.它的特点是体积较小,容量可以做得较大.但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适.
金属化纸介电容
结构和纸介电容基本相同.它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中.
油浸纸介电容
它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压.它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大.
玻璃釉电容
以玻璃釉作介质,具有瓷介电容器的优点,且体积更小,耐高温.
陶瓷电容
用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成.它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路.
铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路.
薄膜电容
结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯.涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容.
聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路.
云母电容
用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成.它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路.
钽、铌电解电容
它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成.它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好.用在要求较高的设备中.
半可变电容
也叫做微调电容.它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成.调节的时候改变两片之间的距离或者面积.它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等.
可变电容
它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变.把两组可变电容装在一起同轴转动,叫做双连.可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种.空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中.聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中.
2． 主要性能指标
标称容量和允许误差:电容器储存电荷的能力,常用的单位是F、uF、pF.电容器上标有的电容数是电容器的标称容量.电容器的标称容量和它的实际容量会有误差.常用固定电容允许误差的等级见表2.常用固定电容的标称容量系列见表3.一般,电容器上都直接写出其容量,也有用数字来标志容量的,通常在容量小于10000pF的时候,用pF做单位,大于10000pF的时候,用uF做单位.为了简便起见,大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位.没有小数点的,它的单位是pF,有小数点的,它的单位是uF.如有的电容上标有“332”(3300pF)三位有效数字,左起两位给出电容量的第一、二位数字,而第三位数字则表示在后加0的个数,单位是pF.
额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压.如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值.常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V.
绝缘电阻:由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上,电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻,大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值.漏电电阻越小,漏电越严重.电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作.因此,漏电电阻越大越好.
介质损耗:电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即损耗角的正切值表示.损耗角越大,电容器的损耗越大,损耗角大的电容不适于高频情况下工作.
3．命名方法
根据部颁标准(SJ-73)规定,电容器的命名由下列四部分组成:第一部分(主称);第二部分:(材料);第三部分(分类特征);第四部分(序号).它们的型号及意义见下表.
第一部分用字母表示主称
第二部分用字母表示材料
第三部分用数字或字母表示特征
第四部分序号
4．选用常识
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值.在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍.使用电解电容的时候,还要注意正负极不要接反.
不同电路应该选用不同种类的电容.揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容,隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容,滤波可以选用电解电容,旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容.
电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象,并且核对它的电容值.安装的时候,要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到,以便核实.
二、电容器检测的一般方法
1.固定电容器的检测.
A检测10pF以下的小电容 .因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象.测量时,可选用万用表R×10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大.若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿.
B检测10PF~001μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏.万用表选用R×1k挡.两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流要小.可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管.万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接.由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察.应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摆动.C对于001μF以上的固定电容,可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量.
2.电解电容器的检测
A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程.根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容,可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量.
B将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置.此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻.实际使用经验表明,电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上,否则,将不能正常工作.在测试中,若正向、反向均无充电的现象,即表针不动,则说明容量消失或内部断路;如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用.C对于正、负极标志不明的电解电容器,可利用上述测量漏电阻的方法加以判别.即先任意测一下漏电阻,记住其大小,然后交换表笔再测出一个阻值.两次测量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极.D使用万用表电阻挡,采用给电解电容进行正、反向充电的方法,根据指针向右摆动幅度的大小,可估测出电解电容的容量.
3.可变电容器的检测
A用手轻轻旋动转轴,应感觉十分平滑,不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象.将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时,转轴不应有松动的现象.B用一只手旋动转轴,另一只手轻摸动片组的外缘,不应感觉有任何松脱现象.转轴与动片之间接触不良的可变电容器,是不能再继续使用的.C将万用表置于R×10k挡,一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端,另一只手将转轴缓缓旋动几个来回,万用表指针都应在无穷大位置不动.在旋动转轴的过程中,如果指针有时指向零,说明动片和定片之间存在短路点;如果碰到某一角度,万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值,说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象.
