В настоящее время нас окружает огромное количество электронного оборудования, неотъемлемой частью которых являются конденсаторы. Они присутствуют в любом электронном оборудовании (специального назначения) и бытовых электрических приборах (общего назначения). Подключаясь к источнику энергии конденсаторы запасают электрический заряд в целях питания различных устройств или как источник заряда.
При этом необходимо учитывать, что до того, как разбирать или ремонтировать устройство, в обязательном порядке разряжают конденсатор, так как резкое увеличение силы тока, может привести к короткому замыканию не разряженного конденсатора. Это повлечет за собой повреждение части или всех элементов схемы, приведет к удару электрическим током, возгоранию или взрыву.
Причем размер негативных результатов прямо пропорционален емкости и напряжению конденсатора. Поэтому для извлечения конденсатора из цепи необходимо его разрядить.
Ниже приведены основные критерии, на которые нужно обращать внимание при разрядке конденсатора, а также общий порядок действий для простейших ситуаций.
Как работает конденсатор
Если возникает вопрос, как устроен конденсатор, то состоят они из двух электродов (металлических пластин, называемых «обкладки») с расположенным между ними диэлектрическим поляризованным изолятором, в качестве которого должен выступать материал, не проводящий или слабо пропускающий электрический ток (вакуум, керамика, определенные газы, жидкости или твердые материалы).
Применяют электрические конденсаторы для накопления заряда. Когда напряжение поступает на электроды, происходит наращивание электрического заряда, притом на разных пластинах они имеют равную величину, но с противоположным потенциалом. После отсоединения источника питания формируется электрический заряд конденсатора в результате электростатического притяжения.
Есть значительное количество видов с разделением на подвиды. Первичный принцип деления конденсаторов определяется диэлектриком, которым определяются технические характеристики: емкость конденсатора и её стабильность, сопротивление изоляции, величина потерь и прочее.
Различают следующие виды конденсаторов:
- вакуумные;
- с газообразным диэлектриком;
- с жидким диэлектриком;
- с твёрдым неорганическим диэлектриком (стекло, керамика и пр.);
- с твёрдым органическим диэлектриком/твердотельные (бумага и пр.);
- электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы;
- комбинированные.
Конденсаторы также можно классифицировать по возможности изменения ёмкости. Подавляющее большинство конденсаторов с постоянной ёмкостью, которая снижается со временем по естественным причинам.
Существуют конденсаторы, позволяющие регулировать емкость механически, температурой или через электрическое напряжение. В третьем типе конденсаторов ёмкость регулируется незначительно разово или периодически, но не меняется в процессе использования.
Каждый из типов таких устройств имеет свою специфическую область применения. Безопасная разрядка конденсатора в числе прочего определяется его конструктивными особенностями. Например, интегральная схема содержит керамический конденсатор (керамические пластины, на которых закреплены электроды).
Для разрядки таких конденсаторов необходимо применять нагрузку со значительным размером сопротивления.
Параметры конденсаторов
Для понимания того, как разрядить конденсатор, нужно ознакомиться с данными указанными на корпусе. Для правильной разрядки конденсатора важно учесть все его параметры: номинальную емкость, допуски и потери, допустимое напряжение, нагрузка, частота и некоторые дополнительные характеристики.
Самый важный параметр для безопасной разрядки — емкость конденсатора. Определяется как потенциал аккумуляции заряда в форме электрического поля, который прямо пропорционален напряжению между пластинами обкладок, диэлектрической проницаемости диэлектрика и площади пластин, имея обратную зависимость от размера диэлектрика (расстояния между пластинами).
Для увеличения емкости конденсаторы соединяют параллельно, в этом случае емкость батареи равна емкости конденсаторов, входящих в ее состав. Единицей емкости конденсатора считается фарад: если емкость в 1 фараду, то он может сгенерировать 1 вольт. Емкость на корпусе — это номинальное значение, которое практически недостижимо, поэтому указан допуск в процентах.
Потери оцениваются снижением энергии в результате работы. Определяются используемым диэлектриком и наличием дефектов. Наименьшими потерями характеризуются конденсаторы с вакуумным диэлектриком, максимальными — алюминиевые.
Идеальный диэлектрик должен полностью изолировать обкладки друг от друга исключив проводимость электрического тока, но такой материал не смогли создать даже в лабораторных условиях.
Как разрядить конденсатор
Итак, мы определились, что разрядка конденсатора определяется его емкостью и конструкцией. Необходимо учитывать, что чем выше уровень емкости конденсатора, тем больше осторожности нужно при разрядке, так как КЗ повлечет минимум утрату конденсатора, который просто перегорит, а может повлечь взрыв или удар электрическим током.
Безопасная разрядка конденсатора может быть только после отключения прибора от электропитания (от розетки, аккумулятора, генератора и пр.). Для извлечения конденсатора стоит обратиться к руководству по эксплуатации устройства. При этом нельзя прикасаться к контактам – остаточное напряжение приведет к ожогу или удару током. Необходимо определить заряжен ли конденсатор с использованием мультиметра.
Это осуществляется в режиме замера напряжения DC (постоянный ток) и, выставив максимальный уровень показателя, присоединяем щупы к контактам. В зависимости от результата подбирается способ разрядки:
- если результат меньше 10 вольт — разряжать не требуется;
- если от 10 до 99 вольт (конденсатор небольшой емкости) — можно использовать резистивную нагрузку, например, замкнуть контакты отверткой с изолирующей рукояткой (на рукоятке не должно быть никаких повреждений, так как в этом случае есть риск получить удар током);
- если значение от 100 вольт — необходимо разрядное устройство.
Для разрядки прибора нужно подключить к пластинам нагрузку большого сопротивления. В этом случае на снижение заряда, аккумулированного конденсатором, уйдет больше времени. Период разряда определяется двумя факторами: емкостью конденсатора и величиной сопротивления, на которое он сбрасывает заряд.
Чем выше уровень сопротивления, тем больше времени потребуется на полный разряд. Причина этого в том, что при высоком уровне сопротивления сила разрядного тока небольшая, а значит объем заряда на пластинах конденсатора снижается понемногу.
Снижение уровня заряда происходит с меньшей скоростью, если конденсатор имеет большую емкость. Это происходит в результате того, что при значительной емкости пластины конденсатора содержат больший размер электричества (больший заряд) и для отвода заряда нужен значительный период времени.
При разрядке конденсатора вся энергия электрического поля превращается в тепловую энергию, иначе говоря, электричество нагревает сопротивление, посредством которого разряжается конденсатор. А чем выше емкость конденсатора и напряжение на его пластинах, тем значительнее будет энергия электрического поля конденсатора.
Чем меньше резистор, который используется в этих целях, тем меньше времени нужно на полную разрядку. Для лучшего понимания приведем пример. Например, емкость конденсатора 10 пФ, а резистор имеет сопротивление 1 кОм. В таком случае разрядка займет 0,01 с.
Но необходимо учитывать, что для безопасной разрядки конденсатора нужно подбирать резистор соответствующей мощности, иначе он может перегореть. Так в случае небольших компонентов достаточно будет использовать резистор мощностью 5 Вт и сопротивлением 1 кОм. Как вариант можно предложить модель SR PASSIVES MOF5WS-1K.
А если речь идет о больших блоках, скажем энергетическом трехфазном, то разрядка должна осуществляться с применением кабеля YDY 4 мм2 путем закорачивания отдельных фаз элемента на провод PE.
FKP2-10N/100 Конденсатор: полипропиленовый; 10нФ; 5мм; ±10%; 6,5x8x7,2мм; 63ВAC
CC-10/100 Конденсатор: керамический; 10пФ; 100В; C0G; ±10%; THT; 5мм
