Tụ điện và cách kiểm tra tụ điện (How to check the capacitor)

Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn kiến thức về tụ điện là gì và cách kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ vạn năng hoặc thiết bị đo điện khác. Hướng dẫn cách đo tụ điện gốm, tụ hóa sống hay chết.

Tụ điện là gì?

Dưới đây là một chút khái niệm về tụ điện khô khan, chỉ giúp ta hiểu tụ điện là gì và nó được dùng để làm gì. Tụ điện là một thành phần điện / điện tử nhỏ được sử dụng trong các bảng mạch để thực hiện các chức năng khác nhau. Khi một tụ điện được đặt trong một mạch có dòng điện hoạt động, các electron từ phía cực âm tích tụ đến tấm kim loạn gần nhất. Tụ điện là gì?

Hiểu nôm na là: Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Hiện tượng xả điện

 Dòng electron chạy tới cực âm, và đó là lý do tại sao cực âm dẫn điện. Mặc dù nhiều tụ không bị phân cực. Một khi cực dương không còn có thể giữ chúng nữa, chúng bị buộc đi qua lớp điện môi và hướng về cực kia, do đó các electron di chuyển trở lại mạch.

Điều này được gọi là xả điện. Các thành phần điện rất nhạy cảm với sự thay đổi điện áp, và khi năng lượng thay đổi đột ngột có thể làm hư linh kiện đắt tiền này. 

 Một tụ điện điển hình

Tụ điện điều chỉnh điện áp DC cho các thành phần linh kiện điện tử khác và cung cấp cho nó một nguồn năng lượng ổn định. Dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu bằng điốt, vì vậy thay vì AC, có các xung DC từ 0 volt đến cực đại. 

Khi một tụ từ đường dây điện được nối với mặt đất thì dòng DC sẽ không đi qua, nhưng khi lắp đủ số lượng, nó sẽ làm giảm dòng điện và điện áp hiệu dụng. Trong khi điện áp nguồn cấp xuống 0, tụ bắt đầu xả điện, vì thế nó giúp giữ ổn định điện áp và dòng điện đầu ra. 

Do đó, tụ được đặt trực tiếp vào một linh kiện, nó sẽ hấp thụ năng lượng, tích trữ là cung cấp năng lượng liên tục cho linh kiện đó.

Có vô số loại tụ điện khác nhau. Chúng thường được sử dụng khác nhau trong các mạch. 

Cấu tạo của tụ điện

Tụ thường được làm bằng một hoặc hai tấm kim loại, cách nhau bởi một lớp điện môi. Chất điện môi có thể là không khí (tụ điện đơn giản nhất) hoặc các vật liệu không dẫn điện khác. 

Các lá kim loại, được phân tách bằng chất điện môi, sau đó được cuộn lại tương tự như một cuộn trái cây, và được đặt vào hộp. Chúng hoạt động rất tốt cho lọc số lượng lớn, nhưng chúng không hiệu quả ở tần số cao.

Đây là loại tụ mà được sử dụng trong các dòng radio cũ. Nó là một tụ đa cực. 

Tụ điện này đặc biệt có 4 phần. Như là có bốn tụ điện riêng biệt, với các giá trị khác nhau, được đặt chung với nhau.

Tụ gốm là lý tưởng cho tần số cao hơn nhưng không tốt để lọc số lượng lớn vì tụ gốm có kích thước lớn cho giá trị điện dung cao hơn. 

Điều quan trọng trong mạch là giữ cho nguồn điện áp ổn định, thường có một tụ điện điện phân lớn hoạt động song song với một tụ điện gốm. Các chất điện phân sẽ làm hầu hết các công việc, trong khi các tụ gốm nhỏ sẽ lọc ra tần số cao mà các tụ điện phân không làm được.

Kích thước quan trọng

Một trong những điều quan trọng, bên cạnh các giá trị của các tụ điện này, là kích thước của chúng. Có một tiêu chuẩn cho kích thước là 0201 – 0,6 mm x 0,3 mm (0,02 “x 0,01”). 

Kích thước các tụ gốm có cùng kích thước của điện trở SMD. Và gần như không thể xác định nó là tụ điện hoặc điện trở thông qua hình ảnh. 

Cách đo tụ điện bằng đồng hồ vạn năng

Để xác định giá trị một tụ điện có thể được thực hiện theo một số cách. Cách một tất nhiên là xem ký hiệu trên chúng

Tụ điện đặc biệt này có điện dung 220μF (micro farad) với sai số 20%. Điều này có nghĩa là nó có thể là bất cứ giá trị naò giữa 176μF và 264μF. Nó có một điện áp định mức 160V. Sự sắp xếp của các tấm kim loại cho thấy rằng nó là một tụ xuyên tâm. 

Mỗi chấu chĩa ra từ một vùng cực. Ngoài ra, mũi tên trên hình biểu thị cực tụ, các mũi tên đang chỉ về phía cực âm .

Bây giờ câu hỏi chính ở đây là, cách đo tụ điện như thế nào, còn sống hay đã chết, có cần thay thế hay không?

Kiểm tra tụ sống hay chết

Để kiểm tra tụ điện trong mạch, cần một máy đo ESR. Nếu tụ được tháo ra khỏi mạch thì có thể sử dụng đồng hồ vạn năng như một đồng hồ đo điện trở, nhưng chỉ là kiểm tra tụ sống hay tụ chết mà thôi. Kết quả chỉ hiển thị nếu tụ đã chết hoàn toàn, hoặc không xác định. Nó không thể xác định tình trạng tụ tốt hay tụ kém.

Cách kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ vạn năng

Để xác định xem một tụ (sống hay chết) có hoạt động đúng giá trị (điện dung) hay không, ta cần một máy kiểm tra tụ điện. Tất nhiên, nó cũng dùng để xác định giá trị của tụ.

Sử dụng đồng hồ vạn năng chỉ kim là tốt nhất

Đồng hồ được sử dụng cho bài “cách đo tụ điện” này là loại rẻ nhất có bán sẵn tại bất kỳ cửa hàng bách hóa nào. Bạn cũng có thể sử dụng một đồng hồ vạn năng tương tự (chỉ kim).

Đồng hồ vạn năng kim sẽ hiển thị trực quan hơn so với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số chỉ hiển thị số thay đổi nhanh chóng. Điều này cho phép bạn không tốn quá nhiều tiền khi đo. 

Xả tụ trước khi đo

Luôn luôn xả tụ trước khi kiểm tra, nếu không xả điện có thể sẽ có bất ngờ. Các tụ có thể phóng điện qua dây và ốc vít của bạn đấy.

Cách tốt nhất là xả tụ qua tải. Bạn sử dụng kẹp các sấu và một điện trở. Nó là cách tuyệt vời để xả điện.

Các bước thực hiện kiểm tra tụ bằng vạn năng

Để kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ vạn năng, ta vặn đồng hồ đo về phạm vi điện trở cao, trong khoảng từ 10 kOhm và 1 Mohms. Ta chạm que đo vào các chân tụ, màu đỏ là dương và màu đen là âm. 

Khi đồng hồ bắt đầu di chuyển từ 0 và sau đó di chuyển chậm về phía vô cực. Có nghĩa là các tụ đang trong tình trạng làm việc. Nếu đồng hồ vẫn ở mức 0, tụ điện không sạc qua pin đồng hồ, có nghĩa là nó không hoạt động.

Cách kiểm tra điện áp tụ bằng cách sạc nó

Một cách đo tụ điện nữa là kiểm tra điện áp tụ. Ta biết các tụ lưu trữ điện dung trên các bản cực, đó là điện áp. 

Cực dương tụ có điện áp dương và cực âm tụ có điện áp âm. Một cách kiểm tra tụ điện có hoạt động hay không là sạc nó và sau đó đọc điện áp trên cực dương và cực âm. 

Ta cần phải sạc tụ với điện áp, và sạc điện áp DC cho các chân tụ. Trong trường hợp này phân cực là rất quan trọng. Nếu tụ này có một dây dẫn dương và âm, thì đó là một tụ điện phân cực (tụ điện điện phân). Điện áp dương sẽ đi đến cực dương, và điện áp âm đi vào cực âm. 

Lưu ý khi kiểm tra

Nhớ kiểm tra các ký hiệu trên tụ cần kiểm tra. Sau đó, kiểm tra điện áp nhỏ hơn trên ký hiệu trong vài giây. Trong ví dụ này, tụ điện 160V sẽ được sạc bằng pin DC 9V trong vài giây.

Sau khi sạc xong, ngắt kết nối pin khỏi tụ. Sử dụng đồng hồ vạn năng và đọc điện áp trên trên tụ. Điện áp để kiểm tra gần 9 volt. Điện áp sẽ phóng nhanh đến 0 V vì tụ điện đang phóng qua pin đồng hồ vạn năng. Nếu tụ sẽ không giữ được điện áp đó, nó đã bị lỗi và nên được thay thế.

Nên kiểm tra bằng đồng hồ do điện dung

Đơn giản nhất tất nhiên sẽ là kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ đo điện dung. Dưới đây là GPF trục 1000 FRFO 1000μF 40V với sai số 5%. Kiểm tra tụ điện này bằng đồng hồ điện dung.

Trên các tụ này, các cực đã được đánh dấu. Ta gắn cực dương với dây màu đỏ của đồng hồ và cực âm với màu đen. Tụ này có giá trị 1038μF, rõ ràng trong phạm vi dung sai của nó.

Trường hợp ngoại lệ

Một đầu dò lớn khó có thể kiểm tra tụ điện được.  Người ta có thể hàn kim loại nhọn vào cuối các đầu dò đó, hoặc gắn vào các nhíp thông minh. Cách khôn ngoan nhất là sử dụng nhíp thông minh.

Một số tụ điện không cần kiểm tra cũng bị đã chết. Nếu nhìn tụ thấy nó phình ra chứng tỏ đã chết.

Đây là lỗi phổ biến nhất trong các nguồn cung cấp năng lượng. Ta thay thế tụ bằng một tụ có cùng giá trị hoặc cao hơn. Đừng bao giờ thay bằng tụ có giá trị nhỏ hơn.

Nếu kiểm tra tụ điện không thấy có ký hiệu gì bên trên, ta cần một sơ đồ. Hình ảnh dưới đây biểu thị vài biểu tượng cho các tụ được sử dụng trên sơ đồ.

Kết luận

Bài viết cách đo tụ điện bằng đồng hồ vạn năng này chỉ là những điều cơ bản về tụ gốm và tụ hóa, nó vẫn chưa đầy đủ. Để tìm hiểu thêm về linh kiện điện tử phổ biến, có rất nhiều khóa học tốt. Hy vong qua bài này bạn sẽ biết cách kiểm tra tụ điện.