Пожалуй, без конденсаторов не обходится ни одна электрическая или электронная схема. Этот элемент, довольно простой по конструкции и в целом простой по принципу действия, в буквальном смысле незаменим. И выход из строя такого миниатюрного «соединения» общей схемы вполне способен привести к общей неработоспособности всего устройства или устройства.
Как проверить конденсатор
Многие конденсаторы могут служить десятилетиями без необходимости замены. Но время от времени выход из строя или неисправность электронной схемы заставляет искать «виновника». Подозрение иногда падает на эти звенья цепи. Поэтому необходимо знать, как проверить конденсатор, чтобы убедиться в его пригодности или, наоборот, необходимости замены.
Да и перед проведением электромонтажных работ это даже не мешает предварительной проверке элементов, которые будут привариваться к плате. В любой партии продукции может быть определенный процент производственных браков. И легче определить нефункционирующий конденсатор перед его установкой, чем искать неисправности по всей цепи.
Основные типы конденсаторов
Буквально несколько минут внимания стоит уделить принципам устройства и работы конденсаторов, а также разновидностям этих элементов схемы. Это поможет понять, на чем основана методология тестирования их производительности.
Следовательно, конденсатор — очень распространенный элемент электрической цепи, в которой накапливается заряд. Устройство простое: в отличие от многих других элементов здесь нет полупроводниковых переходов. По сути, это всего лишь две токопроводящие пластины значительной площади (их обычно называют пластинами) равного размера, разнесенные друг от друга на небольшое расстояние, то есть прямого электрического контакта между ними нет и быть не должно. Этот просвет заполнен диэлектрическим материалом.
Принятое условное обозначение конденсатора на схемах очень наглядно показывает принцип его устройства.
Проводящие пластины, разделенные тонким просветом, имеют тенденцию накапливать электрический заряд.
понятно, что в цепи постоянного тока нет проводимости через конденсатор, так как цепь фактически разомкнута. Но с другой стороны, на его пластинах накапливается (конденсируется) электрический заряд. И чем больше площадь этих пластин, тем больше заряда может накапливаться. Индикатором этих возможностей является значение емкости конденсатора.
Эта физическая величина измеряется в фарадах (Ф). Фарад — это способность накапливать 1 кулон заряда при разности потенциалов между пластинами в 1 вольт. Но пусть эти «единицы» не вводят в заблуждение: на самом деле 1 F — это просто огромный показатель. На самом деле мы имеем дело с гораздо меньшими значениями:
1 mF = 0,001F = F × 10⁻³ — миллифарад;
1 мкФ = 0,001 мФ = F × 10 — микрофарады;
1 нФ = 0,001 мкФ = F × 10⁻⁹ — нанофарад;
1 пФ = 0,001 нФ = F × 10⁻¹² — пикофарад
Несмотря на общность принципа устройства и работы, по своей конструкции конденсаторы все же могут иметь существенные отличия.
Разнообразие конденсаторов как по характеристикам, так и по размеру очень велико
В первую очередь их можно разделить на две большие группы — полярные и неполярные конденсаторы.
- Для неполярных элементов взаимное расположение их пластин в общей схеме не имеет значения. Эти конденсаторы доступны в следующих основных «формах».
Керамические конденсаторы: керамический компаунд используется в качестве разделительного диэлектрического слоя между пластинами. Эти элементы отличаются компактностью, широким диапазоном допустимых рабочих напряжений, невысокой стоимостью при достаточно высокой надежности и долговечности.
Керамические конденсаторы
Для достижения большей производительности необходимо увеличивать площадь пластин. Это достигается скручиванием в рулон (или «гармошки») двух токопроводящих лент со специальным металлизированным покрытием (или даже лент из алюминиевой фольги) с диэлектрической прокладкой, вставленной между ними. По этому принципу вместо них устраиваются бумажные, металлобумажные, слюдяные и сереброслюдяные конденсаторы.
Серебряные слюдяные конденсаторы
Неполярность включает мощные пусковые конденсаторы, имеющиеся во многих моделях бытовой техники, оснащенных электроприводами. Они собраны в достаточно крупный корпус цилиндрической или кубической формы, имеют пластины из металлизированной полипропиленовой пленки и заполнены диэлектрическим маслом.
Принцип устройства пускового конденсатора: 1 — металлический корпус; 2 — крышки — полосы полипропиленовой пленки с вакуумным напылением; 3 — диэлектрическая пленочная прокладка; 4 — заливка нетоксичным диэлектрическим маслом; 5 — кабели-контакты для подключения к электрической схеме устройства.
Не зря их называют пусковыми: они способны накапливать очень значительный заряд, чтобы генерировать мощный пусковой импульс и увеличивать коэффициент мощности электрических систем. Они также способны сглаживать значительные колебания в высоковольтных системах.
- Полярные конденсаторы, как следует из названия, требуют соблюдения полярности при установке в цепи.
Наиболее распространены сегодня полярные конденсаторы в цилиндрическом алюминиевом корпусе. Часто эти элементы еще называют «электролитическими». Это название предопределяет тот факт, что свободное пространство между пластинами заполнено специальным электролитом. Диапазон размеров и электрических характеристик очень широк, но если неполярные компактные конденсаторы часто ограничиваются по емкости до микрофарад, электролитические конденсаторы могут рассчитывать даже на тысячи мкФ, то есть единицы мФ. На три порядка больше!
Полярные электролитические конденсаторы
Прорывом стало появление полярных танталовых конденсаторов, у которых соотношение размеров к возможным показателям емкости намного выше. То есть это лучший вариант для тех случаев, когда требуется компактная схема вместе с большой емкостью. Правда, такие детали намного дороже, к тому же они слишком чувствительны к пульсации тока и превышению допустимых напряжений, что часто их выводит из строя.
Полярные танталовые конденсаторы представляют собой крошечные «капельки» с очень впечатляющими значениями емкости.
Здесь рассмотрены не все формы конденсаторного расцепителя, но принцип их устройства, независимо от внешнего вида, остается прежним.
Какие неисправности могут случиться в конденсаторе
Прежде чем научиться искать неисправности конденсатора, необходимо понять, какими они могут быть. Другими словами, вам нужно знать, что искать.
Итак, полный отказ или некорректная работа этого элемента схемы можно выразить следующим образом:
- Обрыв между пластинами конденсаторов. Обычно возникает из-за перенапряжения на клеммах. Фактически, участок цепи, который должен быть «разорван» конденсатором, замыкается.
- Отверстие между выводом конденсатора и пластиной. Это может произойти из-за вибрации или другого механического воздействия, в результате превышения допустимого напряжения. Не исключены производственные браки. Действительно, получается, что конденсатор в цепи попросту отсутствует — на его месте есть банальный обрыв в цепи.
- Повышенный ток утечки: из-за потери диэлектрических свойств слоя, разделяющего пластины, возникает «поток заряда». Конденсатор не может поддерживать полученный заряд в течение достаточного времени для его правильной работы.
- Недостаточная емкость конденсатора. Это может быть вызвано более высоким током утечки или, если честно, производственным браком. В результате схема, в которую включен такой конденсатор, не работает должным образом, работает нестабильно или даже не работает.
- Для электролитических полярных конденсаторов выделяется еще один возможный недостаток — это превышение эквивалентного последовательного сопротивления ESR (ESR). Как известно, эти конденсаторы, работая в цепях с токами высокой частоты, способны «фильтровать» составляющую постоянного тока и пропускать частотный сигнал. Но этот сигнал можно «подавить», увеличив ESR по аналогии с обычным резистором, значительно снизив его уровень. Что, кстати, одновременно приводит к нагреву таких элементов схемы.
EPS состоит из нескольких факторов:
— нормальное сопротивление кабелей, пластин и точек их присоединения.
— сопротивление, вызванное неоднородностью диэлектриков, наличием примесей или влажности.
— сопротивление электролита, которое может изменяться (увеличиваться) при испарении, высыхании и постепенном изменении химического состава.
Для критических цепей очень важен показатель СОЭ. Но, к сожалению, без использования конкретных устройств оценить и сравнить это значение с допустимым табличным значением невозможно.
Специальный инструмент диагностики конденсаторов для оценки емкости и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR)
Справедливости ради надо сказать, что некоторые любознательные умельцы самостоятельно готовят приставки для оценки СОЭ и используют их в сочетании с наиболее распространенными цифровыми мультиметрами. При желании в Интернете можно найти множество схем таких приставок.
Подключение мультиметра типа DT для оценки ESR электролитических конденсаторов.
Пример таблицы допустимых значений эквивалентного последовательного сопротивления (в Ом — Ом) для электролитических конденсаторов разной емкости (мкФ) и напряжения (В):
| 10 В | 16 В | 25 В | 35 В | 50 В | 63 В | 100 В | 160 В | 250 В | 350 В | 450 В | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 мкФ | — | — | 2.1 | 2,4 | 4.5 | 4.5 | 8,5 | 9,5 | 8,7 | 8,5 | 3,6 |
| 2,2 мкФ | — | — | 2.0 | 2,4 | 4.5 | 4.5 | 2.3 | 4.0 | 6.1 | 4.2 | 3,6 |
| 3,3 мкФ | — | — | 2.0 | 2.3 | 4,7 | 4.5 | 2.2 | 3.1 | 4.6 | 1.6 | 3.5 |
| 4,7 мкФ | — | — | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 3.8 | 2.0 | 3.0 | 3.5 | 1.6 | 5,7 |
| 10 мкФ | — | 8.0 | 5,3 | 2.2 | 1.6 | 1.9 | 2.0 | 1.2 | 1.4 | 1.2 | 6.5 |
| 22 мкФ | 5,4 | 3,6 | 1.5 | 1.5 | 0,8 | 0,9 | 1.5 | 1.1 | 0,7 | 1.1 | 1.5 |
| 33 мкФ | 4.3 | 2.0 | 1.2 | 1.2 | 0,6 | 0,8 | 1.2 | 1.0 | 0,5 | 1.1 | — |
| 47 мкФ | 2.2 | 1.0 | 0,9 | 0,7 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 1.1 | — |
| 100 мкФ | 1.2 | 0,7 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,15 | 0,3 | 0,2 | — | — |
| 220 мкФ | 0,6 | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | — | — |
| 330 мкФ | 0,24 | 0,2 | 0,25 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | — | — |
| 470 мкФ | 0,24 | 0,18 | 0,12 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 | — | — |
| 1000 мкФ | 0,12 | 0,15 | 0,08 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | — | — |
| 2200 мкФ | 0,12 | 0,14 | 0,14 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | — | — |
| 3300 мкФ | 0,13 | 0,12 | 0,13 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | — | — |
| 4700 мкФ | 0,12 | 0,12 | 0,12 | 0,01 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | — | — |
Как проводится проверка конденсаторов
Первый шаг – выбраковка по возможным внешним признакам
Если при некорректной работе или полной неработоспособности схемы подозрение падает на конденсаторы, целесообразно в первую очередь провести тщательный визуальный осмотр этих элементов. Не исключены внешние признаки, которые прояснят возникшие проблемы.
Аналогичный визуальный «капремонт» следует провести при установке схемы, особенно если для ее сборки используются использованные радиодетали. Кстати, даже среди абсолютно новых нет-нет, и конечно есть бракованные.
Обычно конденсаторы при пробое сразу становятся заметными — это выражается в потемнении, вздутии, подгорании или поломке керамического корпуса. Понятно, что такие элементы подлежат безусловной замене, и не стоит даже тратить время на их дальнейшую проверку — лучше сосредоточить свое внимание на поиске возможных причин, которые привели к таким последствиям.
Керамическое покрытие конденсатора сломалось и рассыпалось — явный признак неисправности и необходимости замены.
И в этом случае, видимо, разрыв конденсатора сопровождался неслабой электрической дугой.
Даже если установлен новый керамический конденсатор, но у него уже есть трещины или сколы на корпусе, лучше сразу сдать его в утиль: его стоимость не настолько высока, чтобы поставить в схему «мину замедленного действия». Разумнее поставить полностью исправный и внешне исправный элемент.
Отказы наиболее распространены на неполярных или полярных танталовых конденсаторах (они очень чувствительны к перенапряжениям).
Об очевидных признаках отказа или почти критическом состоянии хорошо сигнализируют электролитические полярные конденсаторы. Это связано с самой особенностью их конструкции.
При превышении допустимого напряжения или изменении полярности на отводах внутри «бочки» резко активируются химические реакции, сопровождающиеся перегревом электролита и его испарением. Это может просто привести к высыханию конденсатора, то есть к потере его номинальной емкости и увеличению тока утечки. Но нередко повышение давления внутри алюминиевого корпуса заканчивается его разрывом.
Редкий, но все же иногда встречающийся боковой разрыв в случае алюминиевого полярного электролитического конденсатора.
Чтобы свести к минимуму вероятность повреждения близлежащих элементов схемы от взрыва электролитического конденсатора, производители предоставляют доработанную «крышку» верхней части цилиндра, на которой, кроме того, нанесены крестообразные или звездчатые насечки. Таким образом, искусственно создается «слабое звено» корпуса, которое в случае взрыва (прорыва паров электролита) направлено вверх.
Не замеченный вовремя вздутый конденсатор может взорваться от внутреннего давления — последствия показаны на фото. Лучше не выкладывайся!
Но еще до этой критической ситуации конденсаторы начинают «сигнализировать» о скором «окончании своей карьеры», надувая эту ослабленную стену. По этому внешнему признаку следует немедленно, без промедления устранить и заменить элементы схемы. На таких конденсаторах нет смысла проводить дополнительные проверки.
На четырех конденсаторах наблюдается явное вздутие верхней стенки, указывающее на необходимость замены. А на двух — тоже есть признаки утечки и прорыва электролита наружу.
правда, стоит быть внимательным и обратить внимание на другую примету. Бывает, что даже при отсутствии деформации верхней стенки цилиндра конденсатора избыточное давление приводит к сдавливанию нижней диэлектрической пробки, через которую проходят отводы. Это не так уж часто, но все же…
Верхняя крышка не имеет заметной деформации, но нижняя крышка явно сдавлена. Возможно, причина тому — заводской брак, но конденсатор обязательно нужно заменить.
Так что, если вы заметили явные внешние признаки выхода из строя конденсатора, не стоит тратить время на его очередную более тщательную проверку — даже если показатели внутри, видимо, в норме, дальнейшее использование все равно крайне нежелательно.
Но в том случае, если признаков нет, а подозрения из-за неработоспособности схемы ложатся именно на конденсатор, его следует проверить имеющимися методами. Для этого в первую очередь выпаиваются из своей цепи.
Многие спрашивают, а можно ли проверить конденсатор без пайки с платы? Да, для этого есть несколько способов или уловок, но они не всегда возможны и часто не дают достоверной картины. Подробнее на этом мы остановимся ниже. Но для качественного контроля, не имея специальных приспособлений, элемент все же придется разобрать.
Проверка конденсатора с помощью мультиметра
Как правило, только обыкновенный мультиметр может быть доступен самому мастеру, неспециалисту в области электроники. Но с его помощью можно проводить определенные диагностики и отбраковку вышедших из строя конденсаторов.
Проверка с помощью омметра
Чаще всего первым делом нужно проверить конденсатор на наличие неисправностей или обрывов с помощью омметра. Эта «доработка», по сути, является косвенной, но в любом случае может вызвать очевидные проблемы, то есть провести сокращение выбросов. Правда, есть нюансы, которые зависят от типа конденсатора и его номинальной емкости.
Конденсатор не должен пропускать постоянный ток. То есть имея очень высокое сопротивление. Возможный ток утечки может быть — он зависит от качества диэлектрического разделительного слоя между пластинами, но в идеале — настолько мал, что его можно не принимать во внимание.
То есть при измерении сопротивления между выводами конденсатора должно быть получено очень высокое значение. Для работы неполярных элементов оно находится в диапазоне более 2 МОм.
Это означает, что мультитестер необходимо переключить в режим работы омметра на максимальном диапазоне. Для наиболее распространенных моделей это как раз предел измерения 2000 кОм = 2 МОм.
Мультиметр установлен в режим измерения сопротивления с пределом до 2000 кОм или 2 МОм
Перед проверкой конденсаторов их необходимо «очистить» от остаточного заряда. Для элементов малой емкости и с индикаторами низкого напряжения это делается обычной клеммной перемычкой с помощью отвертки, пинцета, щупа и т.д.
Разрядите небольшой конденсатор, просто соединив его контакты.
Для разряда конденсаторов емкостью более 100 мкФ, и особенно с рабочим напряжением более 50 вольт, контакты должны быть соединены перемычкой с помощью резистора с сопротивлением около 5 ÷ 20 кОм и мощностью не менее 1 Вт можно получить довольно мощную искру, что небезопасно. Подключение с резистором выполняется в течение двух-трех секунд до полного разряда конденсатора.
Если проверяется неполярный конденсатор, то, как уже было сказано, его сопротивление должно быть не менее 2 МОм. Если устройство типа DT настроено на максимальный предел измерения 2000 кОм, дисплей должен ожидать одну единицу в крайней левой цифре, что указывает на то, что цепь действительно разомкнута, то есть измеренное значение выше максимального установленного предела. Мультиметры других типов могут иметь иную индикацию отсутствия электропроводности, например буквенные символы «OL».
В любом случае, если на дисплее отображается полное отсутствие проводимости или очень высокий показатель сопротивления (более 2 МОм), то можно с уверенностью сказать, что пробоя не обнаружено и если есть ток утечки, то в допустимых пределах.
В распоряжении автора статьи есть мультиметр ZT102, в котором реализовано автоматическое определение пределов измерений, то есть достаточно просто установить на омметре режим работы и прибор определит и покажет единицы измерения измерение само по себе. Попробуем проверить пробой керамического конденсатора емкостью 4700 пФ = 4,7 нФ
Мультиметр установлен в режим измерения электрического сопротивления.
Подготовка к измерению: режим установлен. Символы на дисплее указывают на отсутствие проводимости между датчиками устройства.
Зажимы подключаются к выводам конденсатора. По дисплею — ничего не изменилось.
После подключения конденсатора к щупам (полярность в данном случае значения не имеет) на дисплее никаких изменений не наблюдается — все те же символы, указывающие на отсутствие проводимости.
Вывод: полного отказа или недопустимо высокого тока утечки точно нет.
К сожалению, такая проверка не дает внятного ответа, если на этом конденсаторе есть обрыв (обрыв характеризуется точно такими же показаниями дисплея). Просто ток, необходимый для зарядки такой малой емкости, настолько незначителен, а сам заряд происходит так быстро, что мультитестер не успевает среагировать изменением показаний.
Следовательно, подобный метод для неполярных конденсаторов малой емкости, менее 1 мкФ, и с использованием устройств с низкими диапазонами измерения не дает однозначного ответа о полном исправности элемента. А для полной картины нельзя не измерить вместимость.
Теперь для сравнения рассмотрим проверку омметром неполярного конденсатора большей емкости — 1 мкФ.
Исходное положение такое же, но конденсатор неполярный уже с указанной мощностью 1 мкФ.
Показания сопротивления на дисплее «начинаются» с сотен килоом, быстро пересекают линию мегаомов и продолжают быстро расти.
Значения увеличиваются, указывая на то, что ток заряда конденсатора быстро уменьшается.
Наконец, зарядка завершена, и на дисплее отображается «разомкнутая цепь».
В этом случае можно с уверенностью сказать, что отказа нет (заряженный конденсатор не проводит ток) и нет абсолютно никакого пробоя, поскольку мы наблюдали процесс зарядки.
Справедливости ради отметим следующее: для показанного мультиметра предел измерения электрического сопротивления ограничен 60 МОм. Скорее всего, именно это обстоятельство позволило наблюдать процесс зарядки этого относительно небольшого по емкости конденсатора. Был бы предел 2 МОм — скорее всего, все эти измерения сошлись бы за доли секунды и стали бы почти невидимыми. Что ж, явное преимущество для устройств с расширенным диапазоном.
Теперь проверим полярные электролитические конденсаторы омметром. Принцип не измеряется. Однако при использовании мультиметров с выделенными диапазонами рекомендуется устанавливать предел примерно на 200 кОм. Дело в том, что для многих из этих конденсаторов нормальным считается сопротивление утечки более 100 кОм, для некоторых наивысшего качества заявленный допустимый предел составляет 1 МОм. Итак, в большинстве случаев, если достигается сопротивление 200 кОм, то можно судить об отсутствии отказов, обрывов и пригодности такого конденсатора к эксплуатации. Однако на всякий случай можно установить такой же лимит в 2000 кОм, а также, если вам не жалко мультитестерные аккумуляторы, попробуйте дождаться полной зарядки.
Попробуем поэкспериментировать с электролитическими конденсаторами разной номинальной емкости с помощью мультиметра ZT102, то есть с «плавающим» пределом измерения сопротивления.
Первое, что нужно проверить — это конденсатор на 10 мкФ. Внешне на нем нет никаких признаков неисправности.
Подготовка к измерениям: мультиметр переходит в режим омметра
Тот факт, что в показанном примере провода припаяны к клеммам конденсатора, не должен вводить в заблуждение. Если длина кабелей позволяет проводить измерения непосредственно с помощью зондов или зажимов типа «крокодил», удлинительные кабели не требуются. И в этом случае провода припаяны только для того, чтобы освободить руки при измерении для фотографирования. При всех достоинствах этого мультитестера у него есть и недостаток: нет отдельной контактной панели для проверки конденсаторов.
Конечно, это очень удобно, когда в мультитестере есть специальный блок со специальными гнездами для проверки конденсаторов — о проводах можно не волноваться
Разный цвет спаянных проводов — чтобы не перепутать полярность, это уже здесь в счет. Черный измерительный провод (COM) мультитестера должен идти к «минусу» конденсатора, красный соответственно к «плюсу».
Подключаем щупы к конденсатору.
Показатели сопротивления постоянно растут
Показатели на дисплее довольно быстро, буквально за секунду, пересекли черту в 1 МОм и продолжают расти.
Достигнуто значение 20 МОм — на этом решено было остановиться.
Рост показателей сопротивления, в отличие от неполярных конденсаторов, не такой стремительный. При достижении 20 МОм испытание было решено прекратить — и без него видно, что обрывов, сбоев, значительных токов утечки нет.
Второй в очереди — конденсатор емкостью 470 мкФ. Если присмотреться, можно отчетливо увидеть начало набухания века.
Начавшееся вздутие верхней стенки корпуса уже указывает на предполагаемую неадекватность конденсатора. Но просто для интереса и сравнения, давайте посмотрим.
По идее, проверять не стоит, но все же давайте посмотрим, как выразится его уже очевидный внешний изъян.
На первом этапе измерения показатели сопротивления выросли до определенного предела
Изначально испытание проводилось «регулярно»: сопротивление выросло с сотен кОм до 5,7 МОм. Но, в отличие от ранее контролируемых элементов, начался обратный процесс — сопротивление стало неуклонно снижаться.
Достигнув определенного максимума, сопротивление стало уменьшаться…
Это уже явно свидетельствует об увеличении тока утечки. Кто знает, может утечка еще в допустимых пределах, но сигнал явно тревожный. Кроме того, не прекращается снижение сопротивления: эксперимент просто прекращается, чтобы не тратить зря мощность мультиметра.
Падение индикатора сопротивления продолжается: только что решили закончить измерение, так как изображение уже проясняется.
То есть выпуклость конденсатора уже не зря — дефект явно есть. Мы проверим это дальше, когда перейдем к измерению возможностей.
Наконец, самый большой электролитический конденсатор с точки зрения емкости, взятой для испытания, рассчитан на 2200 мкФ.
Первое показание сопротивления составляет около 50 кОм, но оно очень быстро увеличивается.
Показания на дисплее начинались с уровня около 50 кОм, но они стабильно и довольно быстро растут — конденсатор заряжается и его емкость очень значительная. На одной скорости показания превышают 500 кОм и стабилизируются на отметке 600 кОм.
На этом уровне рост прекращается, и показания довольно стабильны, с небольшими колебаниями в несколько килоом в ту или иную сторону.
Что ж, значение сопротивления довольно велико и находится в допустимых пределах для электролитического конденсатора такой большой емкости. А стабильность пикового показания также говорит о стабильности тока разряда, который тоже, видимо, не выходит за рамки допустимого. Предварительный вывод: конденсатор в исправном состоянии — неисправностей нет, обрыва нет, нет чрезмерных токов утечки.
проверить конденсаторы, измерив их сопротивление стрелочным (аналоговым) тестером, вполне возможно. Кстати, там этот процесс кажется еще более очевидным. При подключении проверяемого элемента стрелка обычно сначала отклоняется вправо, затем начинает двигаться в сторону увеличения значения, то есть в сторону левого края, в сторону «бесконечности».
При работе с аналоговым устройством (указателем) не забывайте, что шкала сопротивлений (в данном примере она выше, зеленая) увеличивается не совсем нормально: против часовой стрелки, справа налево.
В остальном принцип проверки никак не меняется. А четкость такого «обзора» конденсаторов часто делает этот метод даже более предпочтительным для некоторых мастеров.
Проверка конденсаторов функцией измерения емкости
Таким образом, косвенная проверка с помощью омметра способна в некоторых случаях немедленно обнаружить явно непригодные для использования конденсаторы для дальнейшего использования. Например, результаты измерений указывают на явный разрыв между батареями или чрезмерно низкие значения сопротивления. Но часто изображение остается неполным: элемент попадает «подозреваемый», но, кажется, нет оснований для вынесения «приговора», так как есть лишь косвенные признаки неисправности.
Кстати, в этих случаях иногда помогают «сравнительные отчеты». То есть, если имеется заведомо исправный конденсатор с точно таким же номиналом, можно сравнить полученные значения сопротивления с сомнительным элементом. Теоретически, если они верны, они должны быть очень близко друг к другу.
Но опять же, например, на малом конденсаторе диагностировать обрыв цепи практически невозможно. Показания омметра моментально уходят в «бесконечность», что также характерно для отсутствия неисправностей.
Специальное устройство для измерения емкости конденсаторов, требующее предварительной установки предела измерения.
Единственный надежный метод оценки в этих случаях — это измерение емкости конденсатора. Для этого используются специальные устройства для проверки конденсаторов (некоторые из них, помимо емкости, также позволяют оценить ESR) или мультиметры, которые имеют такую функцию.
В моем мультиметре ZT102 эта функция тоже реализована с «плавающей точкой», то есть не требует установки единиц измерения и интервалов: все это происходит автоматически. Поэтому все те конденсаторы, которые раньше тестировались омметром, попробуем проверить, теперь на индикаторы емкости.
Начнем снова с неполярных конденсаторов.
Если вспомнить тест с омметром, то самым маленьким из протестированных был керамический конденсатор 472. Что означает по принятой маркировке 47 пФ × 10², или 4700 пФ или 4,7 нФ. Тест на сопротивление дал положительный результат, но не исключил возможность обрыва. Посмотрим, что покажет измерение емкости.
Мультиметр перейдет в соответствующий режим. На этом приборе, помимо прочего, режим измерения емкости находится в том же положении, что и переключатель режима омметра, и выбирается кнопкой «ВЫБОР».
Тестируется обычный керамический конденсатор, поэтому полярность не имеет значения.
Контроль емкости небольшого керамического конденсатора.
Значение отображается очень быстро (сказывается малая емкость), прибор сам определил и отобразил единицы измерения — нанофарады, а показало значение — 4,59 нФ. Показания довольно стабильны, с очень небольшими колебаниями вверх и вниз. Не в «яблочко», но результат очень близок к указанному значению.
Можно сказать, что этот конденсатор абсолютно «исправен» и пригоден для дальнейшего использования.
Второй в свою очередь — конденсатор емкостью 1 мкФ. Напомним, проверка омметром дала повод исключить как отказы, так и поломки. Его реальные возможности еще предстоит выяснить. Подключаем щупы к выводам конденсатора (не соблюдая полярность).
Проверка емкости конденсатора номиналом 1 мкФ
На дисплее после небольшой паузы — 983,5 нФ, что равно 0,98 мкФ. Опять же: индикатор емкости не совсем точен с номиналом, но очень близок к нему. И что немаловажно — стабильно.
Конденсатор следует признать полностью ремонтируемым
Далее идут три полярных электролитических конденсатора. Проверяем их в порядке увеличения емкости. Здесь, конечно, уже необходимо соблюдать полярность подключения щупов.
Проверяется емкость конденсатора номиналом 10 мкФ — получаются четкие и стабильные показатели.
Конденсатор емкостью 10 мкФ дал значение 10,2 мкФ при испытаниях практически без колебаний в ту или иную сторону. К нему нет вопросов.
Далее идет все тот же проблемный конденсатор емкостью 470 мкФ с признаками вздутия корпуса и повышенным разрядным током. Что покажет измерение емкости?
Так оно и есть — в этом вопросе есть явные недоработки:
Первоначальные показания после подключения «проблемного» конденсатора к щупам мультиметра.
Даже по первичным показаниям прибора сразу видно, что измеренная емкость почти на четверть меньше номинальной — всего 329 мкФ. Но это еще не все…
Посмотреть показания через несколько секунд — значение емкости падает…
Индикатор на дисплее нестабильный: есть тенденция к снижению емкости и довольно быстро. Через несколько секунд значение упало до 309 мкФ и продолжает уменьшаться. Дальнейшие измерения совершенно бесполезны, так как изображение неисправности конденсатора вылезло в полную четкость.
Это лишнее подтверждение того, что попытки продолжать использовать электролитические конденсаторы с выпуклостями на корпусе совершенно бесполезны. И, повторимся, тоже жалко тратить время на их испытания: такие детали уже достигли своего назначения и подлежат безоговорочной утилизации. В противном случае ждать, пока схема не заработает неправильно или ее полный отказ или, что еще более «весело» — «фейерверк» со взрывом корпуса.
Остается последний конденсатор — емкостью 2200 мкФ. Внешне и по результатам проверки омметром опасений не вызвало.
Проверка показывает, что емкость тоже немного выше номинальной
Проведенные измерения показали, что с конденсатором все в порядке, за исключением его немного завышенной емкости. Дисплей показал 2489 мФ = 2489 мкФ — в пределах допустимого диапазона (обычно допустимые отклонения для емкости оцениваются в ± 15%). Но с другой стороны, измеренное значение стабильно, без тенденции к увеличению или уменьшению.
Вывод: конденсатор в состоянии, вполне пригодном для дальнейшего использования.
Позвольте себе небольшое наблюдение.
Показанная последовательность испытаний, т.е сначала с помощью омметра, а затем измерения емкости, ни в коем случае не является обязательной. Измерение сопротивления просто продемонстрировало способ, которым во многих случаях можно идентифицировать явно дефектный элемент, если нет измерителя емкости. Но, как мы помним, надежность такой проверки иногда бывает неполной.
То есть в том случае, если есть возможность измерить емкость, начинать следует прямо с нее. Он однозначно покажет работоспособность конденсатора во всех точках: в случае пробоя, пробоя или большой потери емкость просто невозможно измерить или ее показатель будет очень далек от номинала или, как показано в рассматриваемом примере , указанное значение будет нестабильным с тенденцией к быстрому уменьшению.
Косвенная проверка конденсатора вольтметром
Этот тест с разумной степенью надежности может показать, насколько хорошо конденсатор накапливает и удерживает полученный заряд. Правда, это возможно при довольно высоких скоростях как емкости, так и напряжения, иначе «визуальный подход», используемый для оценки характеристик элемента, может стать просто незаметным для восприятия.
Суть метода в том, что сначала необходимо зарядить конденсатор от внешнего источника питания. Кроме того, рекомендуется, чтобы напряжение этого источника было примерно в два раза ниже предела, указанного на конденсаторе. Например, для конденсатора с ограничением 25 вольт подойдет питание 12 вольт.
Обычно загрузка занимает несколько секунд. Кстати, пока идет зарядка, не лишним будет проверить на выводах источника питания для контроля, какое именно напряжение подается на пластины конденсатора.
После зарядки отключается питание. Мультитестер должен быть настроен на измерение постоянного напряжения в ожидаемом диапазоне (например, 20 вольт). Буквально через несколько секунд они касаются щупами выводов конденсатора. Здесь важно соблюдать осторожность, так как показания вольтметра, снятые именно в момент первого прикосновения, будут представлять основное значение — это значение должно быть максимально приближено к напряжению, подаваемому во время зарядки. Так что, конечно, по мере разряда конденсатора через мультиметр он будет падать. Скорость его разряда зависит от показателя емкости и значения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR).
Если первичное показание слишком далеко от «эталонного», это может указывать на слишком высокий ток утечки и неадекватность конденсатора для нормальной работы.
Однако этот метод по-прежнему сохраняет субъективный компонент, зависящий от личного восприятия быстро меняющихся показаний. То есть о его полной объективности говорить сложно. Хотя он, возможно, поможет выявить явный недостаток. А в сомнительных случаях даже лучше найти возможность полностью проверить емкость конденсатора.
«Народный» способ – проверка конденсатора коротким замыканием
Этот метод часто используется для «тестирования» мощных конденсаторов, в том числе пусковых, работающих при напряжении выше 200 вольт.
Дело в том, чтобы зарядить конденсатор, часто только от сети переменного напряжения 220 вольт. А потом — разрядить, закоротив клеммы отверткой или отрезком изолированного провода. В закрытом состоянии возникает мощная искра, указывающая на то, что конденсатор способен накапливать серьезный заряд.
Короткое замыкание выводов большого конденсатора сопровождается мощным искровым разрядом.
Оговорка будет сделана сразу — не зря слово «контроль» заключено в кавычки выше. Автор публикации ни в коем случае не рекомендует проводить такие испытания, особенно тем людям, которые только делают первые шаги в области электротехники.
- Во-первых, это крайне небезопасно. При минимальной неосторожности можно получить очень чувствительный, а иногда и опасный для здоровья удар током. Особую опасность представляет случайное замыкание контактов заряженного конденсатора двумя руками. Траектория тока «из рук в руки» проходит через самый уязвимый участок человеческого тела, через сердце, что иногда очень печально заканчивается.
- А во-вторых, объективную картину работы конденсатора таким способом получить пока невозможно. Признайтесь, можете ли вы отличить искру, вызванную разницей потенциалов в 200 вольт, от искры, потребляющей всего 100 вольт? Вряд ли. Так что еще слишком рано говорить о полной пригодности, полной мощности и приемлемых убытках. Так стоит ли «забор»? Единственное, на что способна такая проверка, — это выявить полностью неисправный конденсатор.
Можно ли проверить конденсатор, не выпаивая его с платы?
Однако для полной проверки конденсатора, уже присутствующего в цепи, рекомендуется снять его с платы. Дело в том, что другие элементы схемы способны влиять на измеряемые показания, и изображение получится явно недостоверным.
понятно, что опять же никто не хочет паять конденсатор, что вызывает вопрос в названии подраздела.
Нет однозначного ответа. Точнее, есть несколько методов, которые могут дать определенный эффект, но они не всегда просты и оправданы.
- Некоторые современные устройства, разработанные специально для проверки конденсаторов, сразу были разработаны с учетом возможности проверки без разборки элементов схемы. Если есть возможность использовать такой тестер, то это значительно упрощает решение проблемы.
Удобное компактное устройство, позволяющее считывать емкость конденсаторов прямо на схеме.
Знатоки электроники, мастера зачастую сами создают некоторые виды таких устройств. Кроме того, они охотно делятся как разработанными схемами, так и опытом их эксплуатации. Например, ниже показана одна из этих схем с кратким описанием — может, кто-то ее заметит.
Схема и описание самодельного устройства для «капитального ремонта» конденсаторов без выпайки их с платы.
Если ничего из вышеперечисленного не пропущено, придется прибегнуть к другим мерам.
- Конденсатор можно частично испарить, то есть с выводом. Далее проверьте мультиметром. Правда, это не всегда возможно, так как в большинстве случаев эти детали изначально припаяны с «малой посадкой» и с электролитическими конденсаторами такой подход совершенно невозможен.
- Один из способов, когда удаление припоя кажется трудным, может заключаться в «изоляции» конденсатора на плате путем обрезания дорожек, ведущих к соседним элементам схемы.
Следы аккуратно срезают скальпелем, чтобы конденсатор оставался «в покое». Итак, после проверки важно не забыть восстановить их целостность.
Метод, конечно, «варварский», особенно если идет поиск бракованного элемента, чтобы можно было «вспахать» всю таблицу. Кроме того, если карта не печатает с одной стороны, этот метод не следует использовать вообще.
- Возможно, если распайка конденсатора сопряжена с некоторыми трудностями, проще «поднять ножки» расположенных с ним элементов в последовательной цепи, например, резисторов. Это исключит их влияние на тестируемое изделие.
- Наконец, есть еще один способ убедиться, что вам нужно заменить неработающий конденсатор. Он заключается в том, что непосредственно к выводам детали, работоспособность которой вызывает сомнения, параллельно припаивается новый конденсатор точно такой же мощности, но предварительно испытанный и гарантированно работающий. Конечно, если это полярный конденсатор, то в соответствии с правильным положением «плюс» и «минус».
Далее проводится пробный пуск схемы (устройства). Если вы заметили улучшения или производительность полностью восстановилась, можно расплавить старый конденсатор и установить новый. Если никаких положительных изменений не последовало, необходимо продолжить поиск неисправности в другом месте, поскольку исследованный конденсатор вряд ли может быть причиной неисправности.
Завершим сегодняшнюю публикацию демонстрационным видео, в котором также обсуждаются отказы конденсаторов и возможные способы их выявления.
