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

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

Náhradní schéma:  skutečný kondenzátor můžeme nahradit ideálním kondenzátorem a ideálním rezistorem připojeným sériově nebo paralelně

𝐭𝐚𝐧 𝜹 = 𝝎𝑪𝑺 𝑹𝑺 Změříme: · I (mA), U (V), f (Hz)

𝟏 𝐭𝐚𝐧 𝜹 = 𝝎𝑪𝑷 𝑹𝑷 Řecká písmena φ … fí δ … delta

Metody měření  Voltmetrem a ampérmetrem a) pro malé kapacity

b) pro velké kapacity

𝑰 𝑪𝑿 = 𝟐𝝅𝒇𝑼 

platí pouze pro kondenzátory s

< 𝟎, 𝟎𝟏

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 RP 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

3. Balistickým galvanometrem  jediná metoda, která provádí měření kapacity stejnosměrným napětím  balistický galvanometr umožňuje měřit náboj proudových impulzů

𝜶𝑿 𝑪𝑿 = 𝑪𝑵 𝜶𝑵

 postup měření  nabijeme kapacitní normál CN na známé napětí U1 (P1 je v poloze 1, P2 je v poloze 1)  vybijeme etalon CN přes balistický galvanometr (P1 je v poloze 2) a zaznamenáme výchylku galvanometru αN  nabijeme neznámý kondenzátor CX na napětí U2 (P1 je v poloze 1, P2 je v poloze 2)  vybijeme CX přes balistický galvanometr (P1 je v poloze 2) a zaznamenáme výchylku αX  vhodná pro kondenzátory s větší kapacitou  chyba bývá asi 1% (u vzduchových kondenzátorů 0,5%)

 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 𝟏  kapacitu určíme z Thomsonova vzorce = 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 LN … známá normálová vlastní indukčnost CX … neznámá kapacita

 změnou frekvence generátoru se obvod LNCX 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

𝑹𝟒 𝑪𝑿 = 𝑪𝟐 𝑹𝟑

 měření kondenzátorů s kvalitním dielektrikem (ideální kondenzátory

b) můstek Wienův  měření reálných kondenzátorů

𝑹𝟒 𝑪𝑿 = 𝑪𝑵 𝑹𝟑 𝑪𝟒 𝑹𝑿 = 𝑹𝟑 𝑪𝑵

c) můstek Scheringův

𝑹𝟒 𝑪𝑿 = 𝑪𝑵 𝑹𝟑 𝑹𝟑 𝑹𝑿 = 𝑹𝑵 𝑹𝟒 



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 𝟐

= 𝑼

𝟏,𝟖 𝟐 .𝟓𝟎 .𝟐𝟑𝟎

= 𝟐𝟒, 𝟐. 𝟏𝟎

C = 24,92.10−6 F = 25μF

𝟔

= 𝟐𝟓