Něco málo ke zkoušeči kondenzátorů s doutnavkou.

V poslední době bylo v našem časopisu uveřejněno několik článků, které se zabývaly problematikou svodového odporu vazebních kondenzátorů v elektronkových nf zesilovačích a způsoby měření tohoto svodového odporu, který se pohybuje v řádu stovek až tisíců MW. (1), (2), (3). Současně zde byla vyslovena nedůvěra ke zkoušečům svodového odporu kondenzátorů, které používají k indikaci doutnavku. Tyto velice jednoduché přístrojky, tak jak jsou popsány v literatuře (4), (6), (7), totiž neurčují ani přibližně velikost svodového odporu, pouze podle autorů různými slovy uvádějí např., že „nepravidelné a opakované blikání neonky značí, že kondenzátor má svod“. Popis v (7) je doplněn tabulkou, ve které chybí řádek, ve kterém by měl být podle chování zkoušeče zhodnocen stav kondenzátoru, tedy výsledek je stejně k ničemu jako popisy ve (4) a (6).

Popis jednoduché zkoušečky kondenzátorů v (9) je velice názorný a je doplněn tabulkou pro odhad velikosti svodového odporu. Jak bude ukázáno dále, tento odhad podle uvedené tabulky je velice hrubý, ale dá se s trochou počítání zpřesnit natolik, že můžeme velikost svodového odporu určit v mezích, které nás zajímají.

Zkoušečka je zapojena dle obr.1. Připojíme – li na svorky zkoušečky kondenzátor C s paralelním svodovým odporem R, doutnavka D se zapálí a přes ni a odpor r se kondenzátor začne nabíjet, napětí na doutnavce D začne klesat, a když poklesne až na zhášecí napětí doutnavky, tak doutnavka zhasne. Potom tedy doutnavka nevede a kondenzátor se vybíjí přes svodový odpor R. Když se C vybije natolik, že na doutnavce bude napětí, při kterém doutnavka zapálí, nabije se kondenzátor znovu a děj se opakuje.



Obr. 1

To je znázorněno na obrázku 2. Nabíjení kondenzátoru se děje v čase t1, vybíjení v čase t2. Při nabíjení se uplatní odpor r, při vybíjení odpor R. Protože odpor r má velikost desítek kiloohmů a odpor R má mít velikost stovek až tisíců megaohmů, budou se lišit i časy nabíjení a vybíjení v tomto poměru. To se vyjadřuje pomocí tzv. časové konstanty, která je dána součinem hodnoty kapacity a odporu T = R.C ( sec., W, F ), případně ( sec., MW, mF). Pro čas t1 je časová konstanta cca desettisíckrát menší než pro čas t2, proto dobu kmitu na obr.2 t = t1+ t2 můžeme vyjádřit jako t = t2.


Obr.2

Na obrázku 3. je uvedena tabulka některých přijímačů z (10), velikosti jejich vazebních kondenzátorů v nf zesilovači a přibližné napětí na nich za provozu.


Obr. 3.

V tabulce na obrázku 4. jsou uvedeny hodnoty časových konstant pro vybrané velikosti vazebních kondenzátorů v nf zesilovačích s elektronkami a možné velikosti jejich svodových odporů.


Obr. 4

Abychom mohli určit závislost rychlosti blikání doutnavky na časové konstantě zkoušeného kondenzátoru, zbývá vzpomenout si na školní léta a na vzoreček, který praví, že kmitočet je dán převrácenou hodnotou doby kmitu, tedy f = 1/t. Jak jsme uvedli výše, dobu kmitu můžeme s velkou přesností definovat jako t = t2, bude tedy f = 1/t2 ( viz obr.2 ).Bude – li tedy doba kmitu 0,1 sec, bude f = 10 , což znamená v našem případě 10 krát za vteřinu jeden kmit, tedy deset záblesků doutnavky za vteřinu.

Závislost kmitočtu záblesků doutnavky na velikosti časové konstanty T = R.C kondenzátoru je vyjádřena v grafu na obr.5., který byl získán cejchováním zkoušeče s doutnavkou podle RJ4/1990 s drobnou úpravou dle obr. 7. a poprvé byl uveřejněn v (8). Protože tato cejchovní křivka (respektive přímka) závisí na napájecím napětí a zápalném a zhášecím napětí použité doutnavky, je třeba ji získat cejchováním pomocí kvalitního kondenzátoru (styroflex, terylén) a paralelního odporu příslušné velikosti (desítky až stovky MW). V zásadě by mělo stačit získat jeden bod pro danou zkoušečku, protože cejchovní přímka bude rovnoběžná s přímkou na obr. č.5. Ocejchování provedeme takto: kvalitní kondenzátor (nejlépe s kapacitou kolem 100 nF) připojíme ke zkoušečce, doutnavka blikne a čekáme na další bliknutí. Když se dočkáme dalšího bliknutí za delší dobu než jedna minuta, můžeme ho použít k cejchování.


Obr.5

Vezmeme, případně seženeme, nebo složíme odpor o velikosti cca 50 MW, připojíme jej paralelně k cejchovacímu kondenzátoru a spočítáme časovou konstantu této kombinace.
Kombinaci připojíme ke zkoušečce a spočítáme počet záblesků doutnavky za jednu minutu. V grafu na obr.5. najdeme bod, který odpovídá průsečíku vodorovné přímky, vedené spočítanou hodnotou časové konstanty naší kombinace a svislé přímky, vedené bodem s odpovídajícím počtem záblesků za minutu. Tímto průsečíkem vedeme přímku rovnoběžnou s cejchovní přímkou, která je v obr.5. již zakreslena ( ta platí pro zkoušeč, který jsem si zhotovil) a získáme tím cejchovní přímku přímo pro náš zkoušecí přístroj.

Kondenzátor měříme (případně zkoušíme) takto: Připojíme jej ke zkoušeči a počítáme, kolikrát za minutu doutnavka blikne. Z grafu na obr. 5. na vodorovné stupnici vedeme kolmici, která protne cejchovní přímku. Odtud vedeme vodorovnou přímku na levou stupnici, kde odečteme hodnotu časové konstanty kondenzátoru. Protože velikost kondenzátoru známe, můžeme spočítat podle vzorce R = T / C, případně odečíst z tabulky na obr.4. velikost svodového odporu zkoušeného kondenzátoru.

Porovnáme – li tabulku uvedenou v (9) s grafem na obr.5, můžeme v tabulce na obr. 6. vidět, že údaje uvedené v tabulce v (9) odpovídají hodnotám vypočteným a ověřeným pouze pro kondenzátor 100 nF.U ostatních hodnot kondenzátorů se údaje v (9) liší až o několik řádů (je to dáno existencí časové konstanty T = R.C, se kterou zřejmě autor nepočítal), což tuto původní tabulku z (9) odsuzuje k zavržení. Jak je vidět z (8), při respektování fyzikálních zákonů lze dosáhnout nikoli pouze orientačního pohledu na určitý kondenzátor, ale i jisté přesnosti při určení velikosti svodového odporu kondenzátoru, takže nečiní problém určit velikost tohoto svodového odporu ani při hodnotách okolo 1000 MW.


Obr. 6

Zbývá se ještě zmínit o napětí, při kterém se kondenzátory zkouší. O tom byly zmínky v (2) a (3). Zkoušečka v (9) používá síťový transformátor s napětím na sekundáru 120V. Kondenzátor C = 4mF se nabije na špičkovou hodnotu tohoto napětí, tedy asi 170V. Budeme – li počítat s napětím na doutnavce cca 70V, zbude na zkoušený kondenzátor cca 100V. To je podle (2) minimální zkušební napětí, při kterém má smysl měřit svodové odpory. V obr. 3. jsou uvedena napětí na vazebních kondenzátorech v různých přijímačích, ale je třeba znovu zdůraznit, že při zapnutí přijímače, který má usměrňovací elektronku přímo žhavenou a ostatní elektronky jsou nepřímo žhavené, napájecí napětí po dobu několika desítek sekund stoupne na velikost 300 až 400V a to by se nemuselo dielektriku některých obstarožních kondenzátorů líbit. Zkoušečka na obr.7., kterou jsem si postavil, má zkušební napětí cca 200V, protože jsem jako síťový transformátor použil dva transformátorky od signálek 24V, propojené na straně vinutí 24V. Jsou to trafa o výkonu 2VA a na výstupu druhého v řadě je napětí cca 195V, což po usměrnění dá na kondenzátoru 270V a po odečtení napětí doutnavky zůstane napětí zkušební cca 200V. Svorky, na které se připojuje zkoušený kondenzátor, by měly být připevněny na zvláště dobrém a nenavlhavém izolantu, protože budeme pracovat se svodovými odpory řádu 1000 MW .


Obr. 7

Hodně radosti a žádné starosti při zkoušení a měření kondíků přeje

Jiří Pulchart OK 1 PRT
Sepsáno v Praze 15.dubna 2004.

Literatura:
(1) F. Peřina: Hrajete si s kondenzátory? RJ 44/2002.
(2) J. Pulchart: Něco málo k vazebním kondenzátorům. RJ 46/2003.
(3) K. Imielski: Ještě o měření izolace kondenzátorů. RJ 47/2003.
(4) Kolektiv: Příručka radioamatérské praxe. NV 1959, str.429 – 430.
(5) M. Pacák: Měřicí methody a přístroje pro radiotechniku. Příloha čas.Elektronik.
(6) L. Stypa: Laciný měřicí přístroj pro odpory a kondenzátory. RA 8/1942, str148.
(7) A. Šroubek: Zkoušeč kondenzátorů: Elektronik č.8/1950, str.183.
(8) Redakční článek: Zkoušečka. Elektronik č.6/1949, str.134 – 137.
(9) M. Beran: Jednoduchá zkoušečka kondenzátorů. RJ 4/1990.
(10) M.Baudyš: Čs přijímače, 1946

Dokumenty :: Články, Dokumenty :: Prístroje a meranie, Dokumenty :: Rádio-súčiastky
Vytvorené: 6.12.2010