2.2 Конденсатор параметрлерін өлшеу
Конденсаторды сипаттайтын негізгі параметрі электрлік сыйымдылығы мен шығынның бұрышы болып табылады. Электронды құрылғыларда түрлі мақсатта көптеген әр типті конденсаторлар қолданылады. Оның сыйымдылығының ықтимал мәні 1пФ бастап 1000мкФ аралығында жатады. Жоғарғы және өте жоғарғы жиілікті өлшеу объектілері болып ең төмен электронды аспаптардың электрон аралық сыйымдылықты және паразитті сыйымдылықты түрлі элемент схемалары болып табылады.
Конденсатор сыйымдылығын өлшеу кезіндегі рұқсат етілген қателік соңғы қолданылған аумаққа тәуелді. Тербеліс жүйесінің құрылымына кіретін конденсаторлар сыйымдылығы өте мұқият 1% қателік мөлшерінде анықталуы керек. Оқшаулағыш, ажыратқыш конденсаторларды таңдау кезінде әдетте маңыздысы сыйымдылықты шашу (20-50% дейін) рұқсат етілген және оларды қарапайым әдістермен таратуға болады.
а) б) в)
2.2.1 – сурет. Тізбекті конденсатормен (в) эквивалентті схемалар және векторлық диаграмма (а,б)
Электрлік тізбекке қосылған әр конденсаторда диэлектриктiң материалында сонымен бiрге қорытындылардың арасындағы оқшаулаудың кемелiне жетпегенi салдарынан басты бейне пайда болатын энергия шығыны орын алады. Конденсатордың эквивалентті схемасының шығын есебін 2 нұсқада: Rп тізбекті кедергіге қосылған сыйымдылық түрінде С (1а – сурет), немесе Rу кему кедергісі шунтирлеген сыйымдылық С түрінде (1б-сурет) көрсетуге болады. Бір эквивалентті схемадан басқа схемаға қайта есептеу үшін өту кезінде активті кедергі мәні төмендегі формуламен қолданылады:
Rу = 1/((2∙π∙f∙C)2 ∙ Rп) (2.2.1)
f – тізбекті конденсатордағы ток жиілігі.
2.2.1 – (в) суреттегі векторлық диаграммадан эквивалентті схемалары екі нұсқасы үшін де тура, токтың I арасындағы фазалық ығысу φ шығының бар болуына байланысты конденсатор тізбегіндегі кернеу U әрқашан 90° төмен. Конденсатор шығыны әдетте бұрыш шығынын δ = 90° - &phi, сипаттайды, 1-шi сурет белгiлерімен сәйкестiкте төмендегі формуламен анықталады:
tg δ = Uп/Uс = Iу/Iс = 2∙π∙f∙C∙Rп = 1/(2∙π∙f∙C∙Rу) (2.2.2)
Конденсаторда шығынды қалыпты шарттарда анықталатын кейде қуат коэффициенті cos φ немесе ағып кету тогымен Iу белгілейді. Көптеген конденсаторлар үшін шығын өте аз, сондықтан есептеуге болады:
tg δ ≈ δ ≈ sin δ = sin (90° - φ) = cos φ (2.2.3)
Ең үлкен шығындар электролиттiк және қағаз конденсаторларында орын алады,олардың қолданылуы негiзгiнен төменгі жиiлiктік аумағында шектелген.
Конденсаторда шығынды кейбiр өлшемдер әдiстерiнде оның сыйымдылығын өлшеумен бiр мезгiлде анықталады. Бұл ретте шығыннның жиiлiгiнiң жоғарылауымен анық артқан түрде ие болу керек, сонда сыйымдылық жиiлiкке тәуелді болмайды.Келтіруші өткізгіштер және қаптамаларды индуктивтiлiктiң әсерiнен қолданыстағы конденсатордың сыйымдылығы өте үлкен жиілікте артуы мүмкін.
Конденсатордың параметрлерi (С, Rn, Ry, δ) оның жұмысы сыртқы жағдайларға температура, ылғалдық ауа қысымы, және қосымша тiркелген кернеуге бағынышты болады. Сондықтан конденсаторлардың сынағының жауапты жағдайларында жұмыс жиiлiктерiнде ғана емес, керiсiнше шарттарға жақын жағдайлар кезiнде оларды қолдану жүзеге асырылады.
Конденсаторды қарапайым тексеруді арнайы өлшегіш аспаптарсыз жүзеге асыруға болады. Омметр көмегімен немесе сынағыш арқылы қысқа тұйықталуды немесе конденсатор қаптамалары арасындағы ойықты оңай табуға болады. 0,01мкФ сыйымдылықты бей электролитикалық конденсаторларды үзікке тексеру конденсаторды айнымалы ток тізбегіне қосумен барлығы оңай табылады, мысалы жарық берушi немесе хабар тарату, қандайда болса жүйелі түрде жүктеме қыздыру шамы, дауыс зорайтқыш және т.б. Қалыпты немесе бiрнеше шамның баяулатқан сәуле таратуы немесе радиохабардың естiлуi үзiктiң жоқтығын көрсетеді.
Ағып кететін кедергісі жоғары конденсатор ұзақ уақыт аралығында кемуі байқалмай алынған зарядты ұстап тұруға қабілетті, бұл 0,01мкФ көп сыйымдылықты конденсаторлардың сапасын қарапайым тәсілдермен бағалауға рұқсат береді. Омметрді осындай конденсаторға қосқан кезде өлшегіштің тілі ток зарядында соңғы мәннен біршама ауытқиды, кейін қайта қалпына немесе оған жақын күйге келеді. Өлшегіш тілінде бірнеше секунд аралығында қайталанып тұратын келесі қысқа мерзімді омметрді конденсаторға қосқанда ауытқу шақырылмауы қерек. Омметрдiң әр қосуында тiлдiң көрiнетiн ауытқуы ағып кетудiң аз кедергiсiнде байқалады. 100пФ көп сыйымдылықты конденсаторларды ағып кетуінен тексеру үшін төменгі вольтті батареямен қосылған телефондарды қолдануға болады. Индикатордың конденсаторға ағып кетудің кедергісі аз кезінде әрбір қосылуы телефондарда шертпек шақырады, сол кезде тек бірінші қосылу кезінде ғана жақсы конденсаторда шертпек тыңдалады. Индукторлы немесе электронды мегомметрмен ағып кетудің кедергісінің мәнін өлшеуге болады.
Электролиттік конденсаторларды қорек көзіне қосылуын полярлық есебімен сынау аспаптарына қосу керек. Мұндай конденсаторлардың ағып кететін кедергісін өлшеу кезінде кедергіге қосылған соң 10минуттан кейін есептеуді жүргізу ұсынылады.
Конденсатор параметрлерін өлшеу үшін вольтметр-амперметр, микрофарадметр көмегімен тікелей өлшеу, салыстыру (орын басу), мостық және резонанстық әдістер қолданылады.
Конденсаторға қосымша тіркелген кернеу кез келген сынақта рұқсат етілген жұмыс кернеуінен асып түспеуі керек. Егер сынақ процесінде конденсатор айтарлықтай кернеуге дейін зарядталса, сынақ аяқталғаннан соң оның разрядын өндіру керек. (мысалы, конденсаторға параллель қосылған кнопка көмегімен).