3.2　電容的識別及好壞檢測方法

3.2.1　電容的功能、符號及分類

電容是電子電路中必不可少的基本元器件之一。圖3-25所示為電路中常見的電容。

1.電容的表示符號

在電路圖中每個電子元器件還有其電路圖形符號，電容的電路圖形符號如圖3-26所示。

2.電容的分類

電容種類繁多分類方式也不同。

按照結構可劃分為三大類：固定電容、可變電容和微調電容。

按電解質種類可分為：有機介質電容、無機介質電容、電解電容和空氣介質電容等。

按用途可分為：高頻耦合、低頻耦合、高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、小型電容。

按極性可分為：有極性電容和無極性電容兩類。

按制造材料的不同可分為：瓷介電容、滌綸電容、鋁電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙烯電容等。

下面介紹電路中常見的電容。

（1）瓷介電容

瓷介電容又稱陶瓷電容，它以陶瓷為介質，涂敷金屬薄膜經高溫燒結而制成的電極，再在電極上焊上引出線，外表涂以保護磁漆，或用環(huán)氧樹脂及酚醛樹脂包封制成的，常見的瓷介電容如圖3-27所示。

（2）鋁電解電容

鋁電解電容是由鋁圓筒做負極，里面裝有液體電解質，插入一片彎曲的鋁帶做正極而制成的，如圖3-28所示。

補充

電解電容的兩極一般是由金屬箔構成的，為了減小電容的體積通常將金屬箔卷起來。我們知道將導體卷起來就會出現(xiàn)電感。電容量越大的電容器金屬箔就會越長，卷得越多，這樣等效電感就會越大。理論上電容在高頻下工作，容抗應該更小。但由于頻率增高的同時感抗也在加大，大到不可小視的地步。所以說電解電容是一種低頻電容，容量越大的電解電容其高頻特性越差。

（3）滌綸電容

滌綸電容由兩片金屬箔做電極，夾在極薄的滌綸介質中，由卷成圓柱形或者扁柱形芯子構成，如圖3-29所示。

3.2.2　電容主要參數(shù)及標注方法解讀

1.電容的主要參數(shù)

電容的主要參數(shù)有：標稱容量、允許的偏差、額定工作電壓、溫度系數(shù)、漏電電流、絕緣電阻、損耗正切值和頻率特性。

（1）電容的標稱容量

電容上標注的電容量稱作標稱容量。電容基本單位是法拉，用字母“F”表示，此外還有毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）。它們之間的關系為1F=103mF=106μF=109nF=1012pF。

（2）電容允許的偏差

電容實際容量與標注容量之間存在的差值稱為電容的偏差。一般常用的電容分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ這幾個等級，它們允許的偏差分別為±10％、±15％、±20％。

（3）電容的額定工作電壓

額定工作電壓是指電容在正常工作狀態(tài)下，能夠持續(xù)加在其兩端最大的直流電電壓或交流電電壓的有效值。通常情況下，電容上都標有其額定電壓，如圖3-30所示。

額定電壓是一個非常重要的參數(shù)，通常電容器都是工作在額定電壓以下，如果工作電壓大于額定電壓，電容將有被擊穿的危險。

（4）電容的溫度系數(shù)

溫度系數(shù)是指在一定環(huán)境溫度范圍內，單位溫度的變化對電容容量變化的影響。溫度系數(shù)分正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)。其中，具有正溫度系數(shù)的電容隨著溫度的增加電容量增加，反之具有負溫度系數(shù)的電容隨著溫度的增加電容量則減少。溫度系數(shù)越低電容就越穩(wěn)定。

相關小知識

在電容電路中往往有很多電容進行并聯(lián)。并聯(lián)電容往往有這樣的規(guī)律，幾個電容有正的溫度系數(shù)，而另外幾個電容有負的溫度系數(shù)。這樣做的原因在于：在工作電路中的電容自身溫度會隨著工作時間的增加而增加，致使一些溫度系數(shù)不穩(wěn)定的電容發(fā)生改變而影響正常工作，而正負溫度系數(shù)的電容混并后一部分電容隨著工作溫度的增高電容量增高，另一部分電容隨著溫度的增高而電容量卻減少。這樣總的電容量則更容易控制某一范圍內。

（5）電容的漏電電流

理論上電容有“通交阻直”的作用，但在有些時候，例如，在高溫高壓等情況下，當給電容兩端加上直流電壓后仍有微弱電流流過，這與絕緣介質的材料密切相關。這一微弱的電流被稱作漏電電流，通常電解電容的漏電電流較大，云母電容或陶瓷電容的漏電電流就相對較小。漏電電流越小電容的質量就越好。

（6）電容的絕緣電阻

電容兩極間的阻值即為電容的絕緣電阻。絕緣電阻等于加在電容兩端的直流電壓與漏電電流的比值。一般電解電容的漏電電阻相對于其他電容的絕緣電阻要小。

電容的絕緣電阻與電容本身的材料性質密切相關。

（7）電容損耗正切值

損耗正切值又稱損耗因數(shù)，用來表示電容在電場作用下消耗的能量多少。在某一頻率的電壓下，電容有效損耗功率和電容的無功損耗功率的比值，即為電容的損耗正切值。損耗正切值越大，電容的損耗越大，損耗較大的電容不適于在高頻電壓下工作。

（8）電容的頻率特性

頻率特性是指在一定外界環(huán)境溫度下，電容在不同的頻率的交流電源下所表現(xiàn)出電容的各種參數(shù)隨著外界施加的交流電的頻率不同而表現(xiàn)出不同性能的特性。不同介質的電容其最適合的工作頻率也不同。例如，電解電容只能在低頻電路中工作，而高頻電路只能用容量較小的云母電容等。

3.電容參數(shù)表示方法解讀

電容的參數(shù)標注方法主要有直標法、文字符號法和色標法3種。

（1）直標法

直標法是指將電容的主要參數(shù)（標稱電容量、允許偏差及額定電壓等）直接標注在電容上，一般用于體積較大的電容。直標法在電容中應用最為廣泛。如圖3-31所示的某電容上標有600pF±15％、200V、CL14的字樣，（CL）表示這一電容是紙介電容，標稱容量為600pF，允許偏差為±15％，額定電壓為200V。

（2）文字符號法

三位數(shù)字表示法：該方法是指用3位數(shù)字表示電容器的容量。其中前兩位數(shù)字為有效值數(shù)字，第三位數(shù)字為倍乘數(shù)（表示10的n次方）。單位為pF。例如102表示10×102pF。

四位數(shù)字表示法：用4位整數(shù)來表示標稱電容量，此時單位仍為pF，例如，1800表示1800pF。或者是用四位小數(shù)，此時單位為μF，例如1.234表示1.234μF。

對于小容量和體積較小的電容，也常用數(shù)字加字母標注的方法進行標示。數(shù)字表示有效數(shù)字，字母有P、N、M三種。其中P表示pF，N表示103pF，M表示106pF。如3P3表示3.3pF，3N3表示3.3×103pF，3M3表示3.3×106pF。

（3）色標法

采用色標法的電容又稱色標電容，用色碼表示電容的標稱容量。色碼表示法與三位數(shù)字表示法相同，只不過是用色碼表示數(shù)字。如圖3-32所示，圖（a）表示該電容的容量為10×104pF，圖（b）表示該電容的容量為20×103pF。

為了方便讀者查詢，表3-3列出了色碼含義對照表。

3.2.3　電容的特性與作用

電容的特性要比電阻復雜得多，在電路分析中電容作用分析也比對電阻作用的分析要難得多。掌握電容的基本特性將是分析電容電路基礎中的基礎。

1.特性1：電容的隔直流作用

電容不能讓直流通過，這是電容的一重要特性，這一特性叫作電容的隔直特性。前面已經講過電容器的結構，電容器是由兩個相互靠近的導體極板中間夾一層絕緣介質構成的。電容的隔直特性與其結構密切。

如圖3-33所示為電容直流供電電路圖。

電容的隔直作用是指直流電源對電容充完電之后，由于電容與電源間的電壓相等，電荷不再發(fā)生定向移動，也就沒有了電流。但直流剛加到電容上時電路中是有電流的。只是充電過程很快結束。具體時間長短與時間常數(shù)R和C之積有關。

2.特性2：電容的通交流作用

電容具有讓交流電“通過”的特性，這稱為電容的通交作用，如圖3-34所示。

3.2.4　電容常見故障判斷

1.電容容量變小故障判斷分析

電解電容長時間使用電容會減少，主要原因是電解質發(fā)生變質、干涸（電容只會出現(xiàn)容量變小的故障不會出現(xiàn)容量變大的故障）。

電容變小對對低頻信號影響更明顯。當濾波電容容量變小后，由于容抗變大，濾波能力降低，交流聲音將變大。電容容量變小往往與漏電密切相關，所以電容容量減小時，同時也可能出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

2.電容開路故障判斷分析

電容開路后，交流信號將不能通過該路，交流信號受到影響。不同電路電容開路所造成的影響是不同的。比如，濾波電容斷開后可能會發(fā)生較大噪聲。由于電容本身就具有隔直作用，所以開路并不會給直流信號造成直接影響，通過測量電路中有關測試點的直流電壓并不能檢測出電容是否開路。

3.電容的短路與漏電故障判斷分析

電容擊穿和漏電性質是相同的，漏電嚴重時就等同于擊穿。所以兩種故障對電容電路的影響也是相似的。

電容擊穿后對直流形成開路。造成直流電路工作不正常。換句話說，當電容擊穿時通過測量電路中有關測試點的直流電壓大小，可以發(fā)現(xiàn)電容是否擊穿或漏電。電容擊穿后只對該電容局部電路產生影響。因為在其他電路中仍有電容對直流有隔絕作用。根據這一原理可以縮小檢修范圍。

電容短路與漏電發(fā)生在不同電路影響也不同，比如，耦合電路短路后直流電流將直接流往下一級，這種不該有的電流就是噪聲。而濾波電容擊穿時則可能會熔斷保險絲。

3.2.5　電容好壞檢測方法

業(yè)余條件下，主要是通過觀察判斷和利用萬用表的方式來對電容進行好壞的判定。觀察法主要是指根據電容是否有漏液、爆裂或燒毀等情況進行判定。如果出現(xiàn)上述情況說明該電容已經損壞。

1.固定電容好壞檢測方法

（1）0.01μF以下小容量電容的檢測方法

對于0.01μF以下的固定電容因為其容量太小，用萬用表測量時，只能定性地檢查出電容是否有漏電，以及內部是否短路或擊穿。并不能定性判斷其質量。測量時為保證測量的準確性，應先用一小電阻給其放電。然后選用萬用表的R×10k擋，用兩表筆分別任意接觸電容的兩個引腳，然后觀察萬用表指針有無偏轉，交換表筆再測一次。

觀察表針變化，正常情況下表針均應有一個向右的擺動，然后緩慢移到無窮大。若測出阻值較小或為零，則說明電容已漏電損壞或存在內部擊穿；若指針從始至終均為發(fā)生擺動，說明該電容內部已發(fā)生斷路。

對于0.01μF以下固定電容的檢測，還可以使用附加電路的方法，利用復合三極管放大作用進行檢測，選兩只共射交流電流放大系數(shù)均為100以上的穿透電流小的三極管組成復合電路，如圖3-35所示。由于復合三極管的放大作用，被測電容的充、放電過程將被放大，使萬用表指針擺幅加大，從而便于觀察。首先檢測電容是否有充電現(xiàn)象，進而判斷其好壞。選用萬用表R×10k擋。然后將萬用表的紅表筆和黑表筆分別與復合管的發(fā)射極和集電極相接。觀察表針偏轉后是否能夠回到無窮大。接著交換表筆再測一次。若兩次中有一次不能回到無窮大，則證明電容已經損壞。

當兩表筆分別接觸電容的兩根引線時，表針首先朝順時針方向（向右）擺動（此過程為電容的充電過程），然后又慢慢地向左回歸。當表針靜止時所指的電阻值就是該電容的漏電電阻（R）。在測量中如表針距無窮大較遠，表明電容漏電嚴重，不能使用。有的電容在測量漏電電阻時，表針退回到無窮大位置時，又順時針擺動，這表明電容漏電更加嚴重。

2.0.01μF以上的固定電容檢測方法

對于0.01μF以上的固定電容，可直接用萬用表的R×10k擋測試電容有無充電過程，以及有無內部短路或漏電。首先將待測電容放電，如圖3-36所示。選擇萬用表的R×10k擋，用兩表筆分別任意接觸電容的兩個引腳，然后觀察萬用表指針偏轉，如圖3-37所示。交換表筆再測一次，如圖3-38所示。

觀察表針變化，正常情況下兩次測量表針均應首先朝順時針方向（向右）擺動（此過程為電容的充電過程），然后又慢慢地向左回歸到無窮大。若測出阻值較小或為零，則說明電容已漏電損壞或存在內部擊穿；若指針從始至終未發(fā)生擺動，則說明電容兩極之間已發(fā)生斷路。經上述推論該電容基本正常。

3.電解電容好壞檢測方法

電解電容常出現(xiàn)的問題有擊穿、漏電、容量減小或消失等。通常可通過在開路狀態(tài)下檢測電解電容的阻值來判斷其性能的好壞。

電解電容開路測量的具體操作方法如下：

（1）首先用電烙鐵將待測電容取下，如圖3-39所示。并對電容的兩引腳進行清潔，如圖3-40所示。

（2）檢查電容器的外觀完好，如果出現(xiàn)漏液，引腳折斷說明該電容器已損壞。

（3）通過引腳的長短及電容側面標識判斷電容極性，如圖3-41所示，電容的正極引腳通常比較長，而負極側則標有“-”（負號）。

（4）測量前需對電容進行放電，如圖3-42所示。

（5）將萬用表調至R×1k擋，并進行調零校正，如圖3-43所示。

（6）將紅表筆接電容的負極引腳，黑表筆接電容的正極引腳，觀察萬用表讀數(shù)變化，如圖3-44所示。表針首先朝順時針方向（向右）擺動（此過程為電容的充電過程），然后又慢慢地向左回歸到無窮大。因此待測電解電容基本正常。如果此時表針擺動一定角度后隨即僅向回調了一點，即所測阻值較小說明該電容漏電嚴重已不能再使用。如果此時表針根本未發(fā)生擺動，則說明該電解電容的電解質已干涸，已經沒有電容。如果阻值為零，則說明電容已發(fā)生擊穿。

通過測量結果的對比還可以判斷電解電容的極性。如果不知道電解電容的極性可以對兩引腳進行測量記錄阻值，交換兩表筆再測一次，比較兩次測量的大小。通常電解電容的正向電阻要比反向電阻大很多，測得電阻較大的一次黑表筆所接的既是電解電容的正極（數(shù)字萬用表測試測得電阻較大的一次紅表筆所接的是正極）。

4.可變電容好壞檢測方法

用手緩緩旋動轉軸，轉軸轉動應該十分平滑，不應有時緊時松甚至卡滯的現(xiàn)象。將轉軸向各個方向推動時，不應該有松動的現(xiàn)象。

用一只手旋動轉軸，速度要慢，用另一只手輕觸動片組外緣，檢查是否有松脫。若轉軸與動片之間已經接觸不良，就不能再繼續(xù)使用了。

將萬用表調到R×10k擋，其中一只手將兩支表筆分別接到可變電容定片和動片的引出端，另一只手將轉軸緩緩旋動，萬用表指針始終應趨于無窮大。若在旋動轉軸的過程中，指針有時出現(xiàn)指向零的情況，證明動片和定片之間存在短路點；如果旋轉到某一位置時，萬用表讀數(shù)不是無窮大而是出現(xiàn)一定阻值，說明可變電容動片與定片之間已經發(fā)生漏電。

5.貼片電容好壞檢測方法

對于萬用表而言，即使是有電容測量功能的數(shù)字萬用表也無法對引腳比較短的貼片電容的容量進行檢測，因此使用萬用表的歐姆擋對其進行粗略的測量。即使如此，測量的結果仍具有一定的說服力。

（1）本次檢測的為無極性貼片電容，首先用毛刷將其清潔干凈，如圖3-45所示。

（2）選擇數(shù)字萬用表的二極管擋，并將紅表筆插在萬用表的V?孔，黑表筆插在萬用表的COM孔，如圖3-46所示。

（3）為提高檢測的精確度，用鑷子夾住待測電容的兩極進行放電，如圖3-47所示。

（4）將紅黑表筆分別接在電容的兩極（對于無極性的電容兩表筆接法上沒有要求，如果是極性電容需將紅表筆接正極，黑表筆接負極）交換表筆再測一次，如圖3-48和圖3-49所示。記錄兩次測試讀數(shù)的變化。

在兩次測量的過程中，數(shù)字表均先有一個閃動的數(shù)值，而后變?yōu)?.，即阻值為無窮大，因此該電容基本正常。如果用上述方法檢測，萬用表始終顯示一個固定的阻值，說明電容存在漏電現(xiàn)象；如果萬用表始終顯“000”，說明電容內部發(fā)生短路；如果始終顯示1.（不存在閃動數(shù)值，直接為1.），電容內部極間已發(fā)生斷路。

6.貼片排電容好壞檢測方法

首先了解貼片排電容內部的結構，如圖3-50所示，即貼片排電容是由多個孤立的貼片電容構成的。

對貼片排電容的要求是，如果貼片排電容一對引腳間出現(xiàn)了問題，則整個貼片排電容就無法繼續(xù)使用了。

貼片排電容的檢測步驟如下：

（1）首先對待測貼片排電容進行清潔，如圖3-51所示。

（2）選擇數(shù)字萬用表的二極管擋，并將紅表筆插在萬用表的V?孔，黑表筆插在萬用表的COM孔，如圖3-52所示。

（3）用鑷子分別夾住四對引腳對其進行放電，如圖3-53所示。

（4）將紅、黑表筆分別接在貼片排電容的第一對引腳，沒有極性限制，如圖3-54所示。交換表筆再測一次，如圖3-55所示。

正常情況下在兩次測量的過程中，數(shù)字表均應先有一個閃動的數(shù)值，然后變?yōu)?.，即無窮大。如果用上述方法檢測，萬用表始終顯示一個固定的阻值，說明電容存在漏電現(xiàn)象；如果萬用表始終顯示“000”，說明電容內部發(fā)生短路；如果始終顯示“1.”（不存在閃動數(shù)值，直接為1.），電容內部極間已斷路。用此方法對剩下的三對引腳進行測量，看其是否正常，如果都正常，說明該排電阻基本正常。