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电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。表1常用电容的结构和特点
电容种类 | 电 容 结 构 和 特 点 | 实物图片 |
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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。
表2 常用固定电容允许误差的等
允许误差 | ±2% | ±5% | ±10% | ±20% | (+20% -30%) | (+50% -20%) | (+100%-10%) |
级别 | 02 | ⅰ | ⅱ | ⅲ | ⅳ | ⅴ | ⅵ |
表3 常用固定电容的标称容量系列
电容类别 | 允许误差 | 容量范围 | 标 称 容 量 系 列 |
纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频(有极性)有机薄膜介质电容 | 5%±10%±20% | 100pf-1uf | 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 |
1uf-100uf | 1 2 4 6 8 10 15 20 3050 60 80 100 | ||
高频(无极性)有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容 | 5% | 1pf-1uf | 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.02.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.34.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 |
10% | 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.73.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 | ||
20% | 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 | ||
铝、钽、铌、钛电解电容 | 10%±20%+50/-20%+100/-10% | 1uf-1000000uf | 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8(容量单位uf) |
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。
表4 常用电容的几项特性
电容种类 | 容量范围 | 直流工作电压( v) | 运用频率(mhz) | 准确度 | 漏电电阻(>mω) |
中小型纸介电容 | 470pf-0.22uf | 63-630 | 8以下 | -ⅲ | >5000 |
金属壳密封纸介电容 | 0.01uf-10uf | 250-1600 | 直流,脉动直流 | ⅰ>-ⅲ | >1000-5000 |
中小型金属化纸介电容 | 0.01uf-0.22uf | 160、250、400 | 8以下 | ⅰ>-ⅲ | >2000 |
金属壳密封金属化纸介电容 | 0.22uf-30uf | 160-1600 | 直流,脉动电流 | ⅰ>-ⅲ | >30-5000 |
薄膜电容 | 3pf-0.1uf | 63-500 | 高频、低频 | ⅰ>-ⅲ | >10000 |
云母电容 | 10pf-0.51uf | 100-7000 | 75-250以下 | 02-ⅲ | >10000 |
瓷介电容 | 1pf-0.1uf | 63-630 | 低频、高频 | 02-ⅲ | >10000 |
铝电解电容 | 1uf-10000uf | 4-500 | 直流,脉动直流 | ⅳⅴ | |
钽、铌电解电容 | 0.47uf-1000uf | 6.3-160 | 直流,脉动直流 | ⅲⅳ | |
瓷介微调电容 | 2/7pf-7/25pf | 250-500 | 高频 | >1000-10000 | |
可变电容 | 7pf-1100pf | 100以上 | 低频,高频 | >500 |
3.命名方法。
表5电容器型号命名方法
第一部分 | 第二部分 | 第三部分 | 第四部分 | |||
用字母表示主称 | 用字母表示材料 | 用数字或字母表示特征 | 序号 | |||
符号 | 意义 | 符号 | 意义 | 符号 | 意义 | |
c | 电容器 | c i o y v z j b f l s q h d a g n t m e | 瓷介 玻璃釉 玻璃膜 云母 云母纸 纸介 金属化纸 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 涤纶 聚碳酸酯 漆膜 纸膜复合 铝电解 钽电解 金属电解 铌电解 钛电解 压敏 其他材料 | t w j x s d m y c | 铁电 微调 金属化 小型 独石 低压 密封 高压 穿心式 | 包括: 品种、尺寸、代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号。 |
表6第三部分是数字时所代表的意义:
符号 | 特征(型号的第三部分)的意义 | |||
(数字) | 瓷介电容器 | 去母电容器 | 有机电容器 | 电解电容器 |
1 | 圆片 | 非密封 | 箔式 | |
2 | 管型 | 非密封 | 非密封 | 箔式 |
3 | 迭片 | 密封 | 密封 | 烧结粉液体 |
4 | 独石 | 密封 | 密封 | 烧结粉固体 |
5 | 穿心 | 穿心 | ||
6 | ||||
7 | 无极性 | |||
8 | 高压 | 高压 | 高压 | |
9 | 特殊 | 特殊 |
4.选用常识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。
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