电容器的基础知识及检测方法

时间:2023-07-28
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。
表1 常用电容的结构和特点

  铝电解电容铝电解电容
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。
  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、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

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 30
50 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 2.0
2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3
4.7 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 2.7
3.3 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
根据部颁标准(SJ-73)规定,电容器的命名由下列四部分组成: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

表5 电容器型号命名方法

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
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10PF001μF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AB两点,才能明显地看到万用表指针的摆动。C对于001μF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,147μF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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