Měření kapacity Opakování kapacita C (farad F) kapacita deskového kondenzátoru

Transkript

1 Měření kapacity Opakování kapacita C (farad F) kapacita deskového kondenzátoru kde ε permitivita S plocha elektrod d tloušťka dielektrika kapacita je schopnost kondenzátoru uchovávat náboj kondenzátor je pasivní, lineární a frekvenčně závislá součástka po připojení kondenzátoru na stejnosměrné napětí se kondenzátor nabíjí po nabití proud kondenzátorem už neprochází a kondenzátor se chová jako nekonečně velký odpor žádný technický kondenzátor nevykazuje pouze kapacitu, ale má však i určité ztráty proto po připojení na střídavé napětí nebude mít proud v obvodu s kondenzátorem fázový posun 90, ale posun bude menší o ztrátový úhel v praxi nazýváme tangens tohoto úhlu ztrátový činitel

2 Náhradní schéma: skutečný kondenzátor můžeme nahradit ideálním kondenzátorem a ideálním rezistorem připojeným sériově nebo paralelně tan δ = ωc S R S tan δ = 1 ωc P R P Změříme: I (ma), U (V), f (Hz) Řecká písmena φ fí δ delta

3 Metody měření Voltmetrem a ampérmetrem a) pro malé kapacity b) pro velké kapacity C X = I 2πfU platí pouze pro kondenzátory s < 0, 01

4 2. Analogové měřiče kapacity v obvodu s konstantním napětím je výchylka měřicího přístroje úměrná velikosti měřené kapacity zapojené do série měřič kapacity na princip u magnetoelektrického přístroje s usměrňovačem v poloze 1 přepínače P se pomocí potenciometru R P nastaví maximální výchylka elektrická nula vlastní měření kapacity se provádí po přepnutí přepínače P do polohy 2 ampérmetr ukáže menší výchylku z důvodu zapojeného kondenzátoru do série při konstantním napájecím napětí můžeme stupnici ocejchovat přímo v mikrofaradech malá třída přesnosti max. 2,5 měřič se nehodí pro kondenzátory s velkým ztrátovým činitelem univerzální magnetoelektrické přístroje používají tuto metodu na rozšíření své použitelnosti U, I, R, C

5 3. Balistickým galvanometrem jediná metoda, která provádí měření kapacity stejnosměrným napětím balistický galvanometr umožňuje měřit náboj proudových impulzů C X = C N α X α N postup měření nabijeme kapacitní normál C N na známé napětí U 1 (P 1 je v poloze 1, P 2 je v poloze 1) vybijeme etalon C N přes balistický galvanometr (P 1 je v poloze 2) a zaznamenáme výchylku galvanometru α N nabijeme neznámý kondenzátor C X na napětí U 2 (P 1 je v poloze 1, P 2 je v poloze 2) vybijeme C X přes balistický galvanometr (P 1 je v poloze 2) a zaznamenáme výchylku α X vhodná pro kondenzátory s větší kapacitou chyba bývá asi 1% (u vzduchových kondenzátorů 0,5%)

6 poměrně málo užívané měření z důvodů balistického galvanometru málo k dispozici 4. Rezonanční metody vytvoříme sériový nebo paralelní rezonanční obvod, seřídíme stav rezonance rezonance se ladí změnou kmitočtu měřicího generátoru a poznáme ji na elektronickém voltmetru podle největší nebo nejmenší výchylky ručky kapacitu určíme z Thomsonova vzorce = 1 2 u rezonančních měřičů je stupnice měřicího generátoru označena přímo v jednotkách kapacity metoda je vhodná pro měření malých kapacit G generátor střídavého napětí s proměnnou frekvencí L N známá normálová vlastní indukčnost C X neznámá kapacita

7 změnou frekvence generátoru se obvod L N C X uvede do paralelní rezonance, při které je nejvyšší napětí, které indikuje voltmetr voltmetr tedy slouží pouze k indikaci rezonančního stavu 5. Můstkové metody a) můstek de Sautyho metoda vhodná pouze pro provozní měření jakostních kondenzátorů C X = C 2 R 4 R 3 měření kondenzátorů s kvalitním dielektrikem (ideální kondenzátory

8 b) můstek Wienův měření reálných kondenzátorů C X = C N R 4 R 3 R X = R 3 C 4 C N c) můstek Scheringův C X = C N R 4 R 3 R X = R N R 3 R 4

9 Příklad: Na rozběhovém kondenzátoru motoru vodárny je smazán údaj o jeho kapacitě. Nakreslete schéma a popište postup měření pro zjištění kapacity tohoto kondenzátoru nepřímou metodou. K měření použijte voltmetr, ampérmetr. Měřením jste zjistil tyto údaje: U = 230 V, I = 1,8 A, při f = 50 Hz. Určete kapacitu kondenzátoru. Schéma zapojení: Řešení: U = 230V I = 1,8A f = 50Hz X = I = 1,8 2 U = 24, = 25 C = 24, F = 25μF