A kondenzátor mérése: lépésről lépésre multiméter és LCR-mérő útmutató

A legrövidebb megbízható válasz: állítsa a digitális multimétert kapacitás módba (µF szimbólum), merítse le teljesen a kondenzátort, vegye ki az áramkörből, csatlakoztassa a piros vezetéket a pozitív, a fekete vezetéket a negatív oldalra, várja meg, amíg a leolvasás stabilizálódik, és hasonlítsa össze a kondenzátor házára nyomtatott mikrofarad értékkel.

Az a kondenzátor, amely a névleges tűréshatárán belül mér, elektromosan egészséges. A névleges érték alatt jóval a névleges érték alatti, nullát vagy tartományon kívüli (OL) kijelzőt produkáló kijelző általában cserére alkalmas. Ez a sorrend a kis kerámia kondenzátorok, alumínium elektrolit kondenzátorok és a mosógépekben, vízszivattyúkban és légkondicionáló kompresszorokban használt nagyobb váltóáramú motoros kondenzátorok esetében működik. Ez az útmutató pontosan az egyes lépések részleteit és a félrevezető eredményeket adó mérési hibákat tartalmazza.

Miért nem kötelező a kondenzátor mérése?

A kondenzátorok általában nem egyik napról a másikra hibáznak. A 12 µF névleges motoros kondenzátor fokozatosan veszít kapacitásából, ahogy a fémezett film oxidálódik, az elektrolit kiszárad vagy a belső csatlakozófül tönkremegy. Az elsodródás egy része nagyjából 8-10 éves élettartam alatt várható. Ha azonban a mért érték az alsó tűréshatár alá esik, az általa támogatott motor több áramot vesz fel, melegebben jár, zúg, nehezen indul el, vagy teljesen leáll. A kondenzátor mérése az egyetlen módja annak, hogy megtudja, hogy rossz alkatrészt cserél-e, vagy olyan áramköri hibát keres, amely a következő kondenzátort is károsítja.

A kapacitásmérés három gyakorlati célt szolgál:

• Hiba diagnosztika: a kimerült kondenzátor megkülönböztetése a hibás motortekercstől, indítóreléktől vagy tápfeszültség fokozattól.
• Ellenőrzés: beszerelés előtt teszteljen egy vadonatúj cserét, mert a kondenzátorok hibásan felcímkézhetők vagy megsérülhetnek a szállítás során.
• Egyezés: annak megerősítése, hogy a csere µF névleges érték, feszültségosztály és tűrés megfelel a motor vagy az áramkör kialakításának.

Az időszakos meghibásodás gyakran kondenzátorral kapcsolatos. A mosógép, amely véletlenszerűen leáll a ciklus közepén, egy vízszivattyú, amely néhány perc után kioldja a hővédelmet, vagy egy hűtőkompresszor, amely indítás nélkül zümmög – három klasszikus tünet, amelyet gyakran olyan kondenzátor okoz, amely még fizikailag rendben van, de a névleges kapacitása alá süllyedt. Az első mérés megakadályozza azt a klasszikus hibát, hogy egy tökéletesen jó kondenzátort cserélünk, miközben az igazi hiba a motorindító áramkörben van.

Biztonsági szabályok: Először a kisütés, a második lépés

Első számú szabály: soha ne csatlakoztasson feltöltött kondenzátort a multiméterhez. A feltöltött kondenzátor még a berendezés kihúzása után is veszélyes feszültséget tarthat fenn hosszú ideig. Motor kondenzátorok A 370 V AC vagy 450 V AC névleges feszültség több száz voltot képes tartani néhány percig, különösen akkor, ha a készülékben nincs légtelenítő ellenállás. Ha feltöltött kondenzátort csatlakoztat a mérőhöz, az kiolvadhat a bemeneti biztosíték, maradandóan károsíthatja a védelmi áramkört, és sokkot okozhat a vezetékeket tartó személyben.

Kövesse ezt a mentesítési eljárást minden alkalommal:

1. Húzza ki vagy húzza ki a berendezést, és várjon egy-két percet, hogy a belső légtelenítő ellenállások levezethessék a nagyfeszültséget.
2. Csatlakoztasson egy 1kΩ-10kΩ-os, legalább 5 W-os ellenállást a kondenzátor kapcsaira 10-15 másodpercre. 50 µF feletti kondenzátorok esetén használjon 100 Ω–1 kΩ ellenállást, és tartsa lenyomva 20–30 másodpercig.
3. Ellenőrizze egy voltmérővel, hogy a kondenzátor 0 V-ot mutat-e, mielőtt puszta kézzel érintené meg a kivezetéseket.
4. A 10 µF alatti kis kondenzátorok kisüthetők a vezetékek rövidre zárásával egy szigetelt csavarhúzóval; az ellenállásos módszer továbbra is az ajánlott szokás, mert elkerüli a szikrákat és a mechanikai igénybevételt.

Soha ne zárja rövidre a nagy motorkondenzátort közvetlenül csavarhúzóval. A kisütőáram lyukakat hegeszthet a szerszámba, fröcskölhet olvadt fémet, és megrepedhet a kondenzátorház. Az ellenállásos módszer simán és biztonságosan vezeti le a töltést.

1. módszer: Digitális multiméter kapacitás módban – a legpraktikusabb módszer

Egy digitális multiméter kapacitás módban méri a kapacitást úgy, hogy a kondenzátort ismert állandó árammal tölti fel, megméri a feszültségnövekedés eredő sebességét, és ebből a sebességből kiszámolja a mikrofarad értéket. A Fluke alkalmazási útmutatójában leírtak szerint ez a módszer jó műszereken nagyjából ±1% és ±5% közötti pontosságú közvetlen numerikus leolvasást ad, ami gyakorlatilag minden terepi diagnosztikához elegendő. A legtöbb modern digitális multiméter az általánosan elérhető árkategóriában µF pozíciót tartalmaz, így ez a módszer szinte mindenki számára elérhető.

Lépésről lépésre történő eljárás

1. Kapcsolja ki a berendezést és húzza ki a konnektorból.
2. Távolítsa el a kondenzátort az áramkörből. Egy áramköri kártyán forrasztástalanítson vagy emeljen fel legalább egy vezetéket, hogy ne zavarják párhuzamosan a leolvasást.
3. Kisütjük a kondenzátort az előző részben leírt ellenállásos módszerrel.
4. Forgassa a multiméter tárcsát kapacitás módba, amelyet általában µF szimbólum vagy két párhuzamos vonal jelöl.
5. Ha elérhető relatív mód (REL vagy Δ), érintse meg a két szondát, nyomja meg a REL gombot a vezetékkapacitás nullázásához, majd válassza szét a szondákat. Ez akkor számít, ha kis értékeket mérünk 1 nF és 100 nF között, mivel a mérővezetékek néhány pikofarad szórt kapacitást adnak hozzá.
6. Csatlakoztassa a piros szondát a pozitív pólushoz (a polarizált kondenzátor hosszabb vezetéke), a fekete szondát pedig a negatív pólushoz. A CBB motoros kondenzátorok nem polarizáltak, így az orientáció nem számít számukra.
7. Várja meg, amíg a leolvasás rendeződik. Egy 30 µF-os motorkondenzátornak több másodpercbe is telhet, amíg elér egy stabil értéket, mivel a töltőáramnak elég hosszú ideig kell futnia ahhoz, hogy a mérőműszer feloldja a kapacitást.
8. Hasonlítsa össze a végső leolvasást a tokra nyomtatott névleges értékkel és tűréshatárral.

Az alábbi táblázat bemutatja, hogyan kell értelmezni a kijelzőn látottakat.

Ha a leolvasott érték valamivel meghaladja a névleges értéket, például 12,8 µF egy 12 µF ±5%-os kondenzátoron, az alkatrész még mindig a gyártási tartományon belül van, és elfogadható. A tűréshatár alatti érték a gyakoribb öregedési hiba, és cserét kell igényelnie.

2. módszer: Analóg multiméter ellenállás módban – Gyors állapotfelmérés

Ha a mérő nem rendelkezik kapacitásmóddal, az ellenállás mód továbbra is hasznos állapotfelmérést ad. Állítsa a választógombot a legmagasabb ellenállási tartományra, 10 kΩ vagy nagyobbra, csatlakoztassa a mérővezetékeket, és figyelje a tű mozgását.

• Jó kondenzátor: a tű nulla felé ugrik, amikor a kondenzátor töltést vesz fel, majd lassan felfelé sodródik a végtelen jele felé.
• Rövidre zárt kondenzátor: a tű a nullánál vagy nagyon közel marad, és soha nem tér vissza.
• Nyitott kondenzátor: a tű soha nem mozdul, és az olvasás kezdettől fogva a végtelenben marad.
• Szivárgó kondenzátor: a tű rövid ideig mozog, egy közepes ellenállásnál megáll, és soha nem éri el a végtelen jelét.

Az analóg ellenállásteszt csak sikeres, sikertelen vagy gyenge jelzés; nem tudja megadni a pontos mikrofarad értéket. Használja gyors helyszíni ellenőrzésként, ha nem áll rendelkezésre kapacitásmérő, de ne csak analóg teszt alapján hozza meg a végső döntést a motorjavításról.

3. módszer: LCR-mérő – pontosság, ESR és disszipációs tényező

Az LCR mérő lényegesen nagyobb pontossággal méri az induktivitást, a kapacitást és az ellenállást, és olyan extra paramétereket biztosít, amelyeket egy általános célú multiméter nem tud. A tipikus kézi LCR-mérők ±0,2% és ±1% közötti kapacitáspontosságot biztosítanak, szemben a digitális multiméterek ±3% és ±5% közötti pontossággal. A motorkondenzátorok bejövő ellenőrzéséhez, gyártósor-ellenőrzéséhez és hibaelemzéséhez az LCR-mérő a megfelelő eszköz.

Három dolog, amit tudnia kell az LCR-mérő használatakor:

1. Teszt gyakorisága: A motorkondenzátorok 50 Hz vagy 60 Hz hálózati frekvencián vannak megadva. Az LCR-mérők általában 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz és 10 kHz-et kínálnak. Motorkondenzátor esetén használja a 100 Hz-et vagy a 120 Hz-et a legközelebbi gyakorlati beállításként, és mindig jegyezze fel a használt frekvenciát, mert a kapacitás kissé változik a frekvencia függvényében.
2. Disszipációs tényező: általában tan δ vagy DF-ként írják le, ez belső dielektromos veszteséget jelez. Fémezett polipropilén (CBB) motorkondenzátorok esetén a 0,1% alatti disszipációs tényező 100 Hz-en normális. Az élesen magasabb érték arra utal, hogy a film dielektrikum megromlott.
3. Egyenértékű soros ellenállás: Az ESR a valós ellenállásveszteség a kondenzátoron belül a vizsgálati frekvencián. Egy 20 µF-os motoros kondenzátornak 100 Hz-en néhány száz milliohm vagy kevesebb ESR-t kell mutatnia. Ha az ESR emelkedett, miközben a kapacitás még mindig a tűréshatáron belül van, a kondenzátor terhelés alatt felmelegszik és idő előtt meghibásodik.

Használjon LCR-mérőt, ha a motor továbbra is rendellenesen viselkedik a multiméter kapacitástesztjének sikeres elvégzése után, vagy ha egy kondenzátorkészlet pontos értékét kell megmérnie. A szokásos cseredöntéshez elegendő a digitális multiméter.

Az olvasmányok értelmezése: névleges érték és tolerancia

A kapacitástűrés a névleges érték megengedett eltérése a gyártás időpontjában. Az IEC 60384-1 meghatározza az iparágban használt szabványos tűrésosztályokat, beleértve a ±5%, ±10% és ±20%-ot. A 20 µF ±10% jelzésű kondenzátor akkor elfogadható, ha új állapotban 18 µF és 22 µF között van. A tűrési sáv azonban nem garancia az élettartamra: több éves váltakozó áramú feszültség után ugyanaz a kondenzátor 18 µF alá sodródhat, még akkor is, ha a gyárból kiszállításkor a tűréshatáron belül volt.

A motoráramkörök esetében a gyakorlati szabály szigorúbb, mint a nyomtatott tűrés: ha egy üzemi kondenzátor elvesztette névleges kapacitásának körülbelül 10%-át, az indítónyomaték észrevehetően csökken, és a futóáram megnő. Cserélje ki. A nyomtatott tűrés a gyárilag elterjedt gyártási folyamatot tükrözi, nem az elfogadható öregedési határt.

A legjobb mérési konzisztencia érdekében végezzen mérést szobahőmérsékleten 20°C és 25°C között, és hasonlítsa össze az ugyanazzal a műszerrel és azonos vizsgálati gyakorisággal mért értékeket.

Mérje meg a motorindítási és -futási kondenzátorokat, mint egy technikus

A motorkondenzátorok saját mérési rutint érdemelnek, mert folyamatos hálózati feszültségű váltakozó áramú feszültség alatt működnek, és domináns hibamódjuk a fokozatos kapacitásvesztés. A mosógépek, vízszivattyúk, mennyezeti ventilátorok, hűtőkompresszorok, hűtőventilátorok és klímaberendezések egyfázisú motorjai két kondenzátorcsaládot használnak.

• Futtassa a kondenzátorokat maradjon az áramkörben, amíg a motor jár. A tipikus értékek 2 µF és 60 µF között vannak, 250 V AC és 500 V AC közötti névleges feszültséggel. Gyakori példa erre a kör alakú alumínium házas CBB60 típus a vízszivattyúkban, a négyzet alakú CBB61 típus a mennyezeti ventilátorokban, és a zárt CBB65 típus robbanásbiztos alumínium házzal a klímakompresszorokban.
• Indítsa el a kondenzátorokat csak indításkor kapcsolja be. Általában sokkal nagyobb kapacitásértékekkel rendelkeznek, gyakran 70 µF-tól több száz mikrofaradig, és gyakran elektrolitikus típusok, szélesebb tűréssel. Teljes kisütés után kell mérni, mert kisebb belső ellenállásuk sokkal energikusabb kisülést eredményezhet.

Terepi mérési rutin

1. Mérés előtt ellenőrizze a tokot. A kidudorodó biztonsági szellőzőnyílás, a varrat mentén fellépő olajszivárgás vagy a kiégett kapocs a kondenzátort helyettesítővé teszi, még a multiméter bekapcsolása előtt.
2. Válasszon le egy vezetéket, hogy a kondenzátor teljesen el legyen szigetelve a motor tekercsétől.
3. Kisüljön egy ellenálláson keresztül legalább 10 másodpercig, majd erősítse meg a 0 V-ot a kapcsokon egy voltmérővel.
4. Állítsa a mérőt kapacitás módba, és válasszon a nyomtatott értéknél nagyobb tartományt; például a 40 µF vagy 200 µF tartomány 30 µF-os kondenzátor esetén.
5. Olvassa le az értéket, miután a kijelző leülepedett, majd hasonlítsa össze a kondenzátoron lévő címkével, ne a kézikönyvben nyomtatott értékkel, mert a gyártók időnként felülvizsgálják a gyártási tételek között a besorolást.

Gyakorlati csereküszöbök: üzemi kondenzátor esetén cserélje ki, ha a mért érték több mint 10%-kal a nyomtatott névleges érték alatt vagy az alsó nyomtatott tűréshatár alatt van. Ha a kondenzátor a tűréshatáron belül van, de fizikailag megdagadt, mindenképpen cserélje ki; a biztonsági szellőző egyszer már működött. Indítókondenzátor esetén cserélje ki, ha a leolvasott érték instabil, ha közel nulla, vagy ha a mért érték több mint 20%-kal a nyomtatott névleges érték alatt van.

A világítási és teljesítménytényezős alkalmazások, mint például a CBB80 sorozatú kompenzációs kondenzátorok, ugyanazzal a kisütési és mikrofarad eljárással mérhetők, bár nem a kapacitás az egyetlen teljesítményparaméter; A disszipációs tényező ugyanolyan fontos a teljesítménytényező korrekciós kötelezettsége szempontjából.

Hat mérési hiba, amelyek rossz eredményeket adnak

1. Áramkörön belüli mérés. Amíg a kondenzátor még csatlakoztatva van, más alkatrészek, például ellenállások, motortekercsek, diódák vagy egy második kondenzátor párhuzamos utakat hoznak létre, amelyek torzítják az eredményt. Mérés előtt távolítson el legalább egy vezetéket.
2. Feltöltött kondenzátor mérése. A maradékfeszültség megváltoztatja az eredményt, és károsíthatja a mérőt. Először ürítse ki és erősítse meg a 0 V-ot.
3. Rossz tartomány kiválasztása. A kiválasztott tartománynál nagyobb érték OL-t jelenít meg, a sokkal kisebb érték pedig pontatlanul olvasható ki. Kezdje a legmagasabb tartománnyal, és lépjen le, amíg a leolvasás el nem foglalja a skála kényelmes részét.
4. Túl korai olvasás. A nagy kondenzátorok feltöltése másodpercekig tart a mérő tesztkörében. Csak akkor olvassa le az értéket, ha a kijelző stabilizálódott.
5. A két szonda összeérintése a mérés során rövidre zárja a tesztáramot és hamis közel nulla eredményt ad.
6. A teszt gyakoriságának figyelmen kívül hagyása. A filmkondenzátorok kapacitása 100 Hz-en, 1 kHz-en és 10 kHz-en kissé eltér a dielektromos abszorpció miatt. Ha LCR-mérőt használ, válassza ki az alkalmazásnak megfelelő frekvenciát: 100 Hz vagy 120 Hz hálózati frekvenciájú motorkondenzátorok esetén.

Ezen hibák bármelyike ​​egy jó kondenzátort hamis meghibásodásba, a rossz kondenzátort pedig hamis sikerré változtathat. A rutin, amely mindezt elkerüli, csak egy perccel tovább tart.

A két szám, amely elkapja a rejtett hibákat: ESR és szivárgás

Íme egy példa, amely gyakrabban fordul elő, mint azt a legtöbb technikus elvárná: egy kondenzátor pontosan 30,2 µF-ot mér a 30 µF névleges értékhez képest, de a kompresszor továbbra is lassan indul, és kioldja a termikus túlterhelést. A hiányzó információ a belső ellenállás. Egy igazi kondenzátor ideális kondenzátorként viselkedik sorba kapcsolva kis ellenállással (ESR) és párhuzamosan nagy szigetelési ellenállással. Amikor a fóliacsatlakozás vagy a dielektrikum lebomlik, az ESR megemelkedik, miközben a teljes kapacitás nagyon keveset változhat.

ESR mérés

Használjon LCR-mérőt vagy erre szolgáló ESR-mérőt. A CBB filmes motorkondenzátorok esetében a tipikus ESR 100 Hz-en körülbelül 0,5 Ω alatt van. Ha az ESR sokkal magasabb, például 1Ω felett egy 20 µF-os kondenzátornál, a kondenzátor terhelés alatt is elvezeti a hőt, még akkor is, ha a kapacitás normálisnak tűnik, ezért a csere indokolt. A tápegységekben lévő kis elektrolitkondenzátorok esetében az 1Ω feletti ESR általában cserét jelent; az értékek a kapacitástól és a feszültségtől függően változnak, ezért hasonlítsa össze a gyártó adatlapjával.

Szivárgási teszt

Állítsa a multimétert a legmagasabb ellenállási tartományra, csatlakoztassa a lemerült kondenzátorhoz, és 30-60 másodperc múlva figyelje a végső ellenállást. Egy egészséges nagy kondenzátor a magas több száz kiloohmban vagy a megaohmos tartományban állapodik meg; a szivárgó kondenzátor lejjebb süllyed, és folyamatosan lefelé sodródik. A 400 V AC osztályba tartozó AC fóliakondenzátorok esetében több száz megohmos szigetelési ellenállás a normál állapot.

Kombinálja ezt a két elektromos ellenőrzést egy egyszerű szemrevételezéssel. A kipattanó biztonsági szellőző, a kondenzátor alatti elsötétült PCB vagy az égett elektrolit szaga mind cserét jelez, függetlenül attól, hogy a mérő mit mond.

Gyakran ismételt kérdések a kondenzátorok mérésével kapcsolatban

Mérhetek egy kondenzátort anélkül, hogy kivennék az áramkörből?

A legtöbb esetben nem. A párhuzamos komponensek alternatív útvonalakat hoznak létre, amelyek megváltoztatják az olvasást. Távolítsa el vagy emelje fel az egyik vezetéket, hogy a kondenzátor le legyen szigetelve. Egyes multiméterek áramkörön belüli kapacitásmódot kínálnak, de a pontosság attól függ, hogy mennyire domináns a kondenzátor értéke a környező alkatrészekhez képest; az ilyen olvasmányokat inkább jelzésnek, semmint véglegesnek tekintse.

Miért jelenít meg a mérőműszer OL értéket, amikor kondenzátort mérek?

Az OL azt jelenti, hogy tartományon túl van. Vagy a kondenzátor nyitva van, kapacitása nagyobb, mint a kiválasztott tartomány, vagy a vezetékek nem érintkeznek megfelelően. Válasszon magasabb tartományt, ellenőrizze a szonda csatlakozásait, kisütje újra a kondenzátort, és ismételje meg a mérést.

Milyen a jó kapacitásolvasás?

A nyomtatott tűréssávon belüli leolvasás, szobahőmérsékleten mérve egy stabil és álló kijelzőn. Motorkondenzátorok esetében a leolvasott értéknek a nyomtatott érték 10%-án belül kell lennie. A névleges érték valamivel magasabb értéke normális; a sáv alatti érték az öregedést jelzi.

Hogyan kisüthetem a kondenzátort mérés előtt?

Válassza le a tápfeszültséget, várjon egy percet, csatlakoztasson egy 1kΩ-10kΩ-os ellenállást a kivezetésekre 10-15 másodpercig, 50µF feletti kondenzátorok esetén hosszabb ideig, majd ellenőrizze a 0 V-ot voltmérővel. Motorkondenzátorokhoz használjon 5 W-os vagy nagyobb névleges ellenállást.

Mi a különbség az indítókondenzátor és az üzemi kondenzátor tesztelése között?

Az üzemi kondenzátorok olyan filmtípusok, amelyeket folyamatos váltakozó áramú működésre és alacsony disszipációra terveztek; bármikor közel kell mérniük a nyomtatott értéket. Az indítókondenzátorok csak rövid ideig kapnak feszültséget, gyakran sokkal nagyobb értékekkel és szélesebb toleranciával rendelkeznek, és általában teljesen lemerülten és leválasztva tesztelik őket. Ha az érték instabil vagy nullához közelít, cserélje ki az alkatrészt.

Rossz lehet még egy megfelelő kapacitású kondenzátor?

Igen. A magas ESR, a nagy disszipációs tényező, a szivárgó áram vagy a fizikai sérülések, például a kidudorodó ház vagy a nyitott biztonsági szellőzőnyílások miatt a kondenzátor működésképtelenné válhat még akkor is, ha a mikrofarad-leolvasás a tűréshatáron belül van. Először értékelje a kapacitást, majd erősítse meg ESR-rel vagy szivárgás-ellenőrzéssel és fizikai állapottal.

A teljes kondenzátormérési munkafolyamat – kisütni, izolálni, mérni mikrofarádokat, összehasonlítani a névleges tűréshatárral, majd megerősíteni ESR-rel vagy fizikai ellenőrzéssel – kevesebb mint öt percet vesz igénybe, és megakadályozza a legtöbb ismétlődő elektromos meghibásodást a motoros hajtású készülékekben.

• A kívülről jól mutató kondenzátor még mindig rossz lehet: a duzzadt tokok, a kiégett kapcsok és a szivárgó varratok önmagukban is döntő bizonyítékok.
• Az alacsony kapacitású kondenzátor már leromlott: cserélje ki, mielőtt tovább gyengítené a motort.
• Mindig a biztonság az első: kisütés, leválasztás, 0V megerősítés, majd mérés.

Ezen szokások betartásával a multiméter minden alkalommal megbízható választ fog adni.