Medindo Capacitância com Multímetro Digital: Guia Prático

Medição de Capacitância com Multímetro Digital

Para medir com precisão a capacitância de um capacitor, são necessários instrumentos caros como medidor LCR, que mede Indutância (L), Capacitância (C) e Resistência (R) com precisão, considerando parâmetros como frequência. Um multímetro digital (DMM) também mede capacitância com certa precisão, mas sua faixa é muito limitada.

Capacitância

Capacitância é a capacidade de um capacitor armazenar energia na forma de carga elétrica. Armazena entre duas placas condutoras separadas por um filme dielétrico.

Mede-se em Farad. Um farad equivale a um coulomb de carga armazenada quando um volt de diferença de potencial é aplicado. Um farad é unidade muito grande, por isso costuma-se usar microfarad (μF) e milifarad (mF).

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Princípio de Funcionamento

O multímetro mede capacitância carregando o capacitor com corrente conhecida. Basicamente, mede a taxa de subida da tensão no capacitor. A taxa de tensão é inversamente proporcional à capacitância.

I_C = C dV/dt

Onde:

• I_C = Corrente do capacitor (corrente conhecida fornecida pelo medidor)
• C = Capacitância
• dV/dt = Taxa de variação de tensão

Se a subida de tensão é lenta, a capacitância é grande e vice-versa. DMMs não suportam ampla faixa de medição de capacitância.

Cuidado

Capacitores armazenam carga mesmo após remover a alimentação. É importante descarregar o capacitor antes de tocá-lo ou conectá-lo ao medidor. Primeiro, remova a alimentação do circuito. Para descarregar com segurança, conecte um resistor entre seus terminais. Um capacitor decente tem carga suficiente para dar choque e pode danificar o medidor descarregando através de seu circuito interno.

Medindo Capacitância

Capacitância pode ser medida com multímetros digitais baratos que tenham medição de capacitância "−|(−" ou "F". Fornecem leitura aproximada, não muito precisa. Para medição precisa, usa-se medidor LCR, caro, que mede capacitância mesmo com capacitor na placa usando ESR (Resistência Série Equivalente).

Como sabemos, usando multímetro digital ou analógico, podemos medir múltiplas grandezas: tensão, corrente, resistência, capacitância, frequência, temperatura, continuidade, etc., e testar componentes como resistores, capacitores, diodos, transistores, cabos e fios. No tutorial a seguir, mostramos como medir o valor exato de capacitância de um capacitor usando DMM.

Método 1:

Guia passo a passo para medição de capacitância com multímetro digital:

• Desligue a alimentação do circuito. Verifique se está desligada medindo a tensão – deve ler 0 volts.
• Faça inspeção visual do capacitor. Um capacitor defeituoso pode ter vazamento, inchaço ou rachaduras. Substitua se defeituoso ou prossiga.
• Descarregue o capacitor com segurança conectando resistor entre seus terminais. Use resistor adequado (5 watts) para descarga segura.

• Se o capacitor estiver no circuito, remova-o cuidadosamente. Dá leituras imprecisas no circuito devido a componentes em paralelo.

• Gire o seletor para o símbolo de capacitância "−|(−" ou "F". Pressione o botão "shift" para ativar função secundária se compartilhar posição com outra função.

• Selecione faixa aproximada no seletor. Alguns DMMs têm faixa automática.
• Insira a ponta preta no terminal "COM" e a vermelha no terminal vermelho marcado com "−|(−".

Nota: Alguns DMMs têm terminais dedicados para colocar o capacitor, como mostra a figura abaixo.

• Pressione o botão "REL" (se seu medidor tiver). Subtrai a capacitância das pontas de prova. Ajuda a obter leitura precisa para capacitâncias pequenas.

• Conecte a ponta preta ao terminal negativo (−) e a vermelha ao positivo (+) do capacitor.

Capacitor não polar não tem polaridades. Capacitor polar tem identificação de terminal negativo e positivo, como "faixa marcada perto do terminal negativo" ou "perna maior é o terminal positivo".

• O medidor começará a carregar o capacitor. Aguarde a leitura no display estabilizar. Se mostrar "OL", aumente a faixa do medidor.
• Se ainda mostrar "OL", a capacitância está fora da faixa do medidor ou o capacitor está defeituoso.
• Quando a medição terminar, remova primeiro a ponta vermelha e depois a preta.
• Desligue o multímetro ou gire o seletor para medição de tensão.

Método 2:

Necessita: bateria (tensão menor que a nominal do capacitor), resistor de valor conhecido (ex: 10kΩ), cronômetro e multímetro. A tensão nominal geralmente está impressa no capacitor. Carregaremos o capacitor até cerca de 63,2% da tensão de alimentação e anotaremos o tempo.

Passos:

• Desconecte e descarregue completamente o capacitor.
• Conecte resistor de 10kΩ em série com a bateria e o terminal positivo do capacitor.
• Conecte bateria de 9V e multímetro ao capacitor para carregar e inicie o cronômetro.
• Quando o multímetro mostrar 5,7V, pare o cronômetro e anote o tempo em segundos.
• Use o exemplo a seguir para calcular a capacitância.

Exemplo: Capacitor de 16V, 470μF. Se tensão de alimentação é 9V, 63,2% é cerca de 5,7V. Carregamos o capacitor e iniciamos o cronômetro. Quando o multímetro mostra 5,7V, paramos e anotamos o tempo. Suponha 4,7 segundos.

Aplique a fórmula da constante de tempo para calcular a capacitância:

τ = RC

C = τ / R

Onde: C = capacitância, R = resistência em ohms, τ = tempo em segundos.

Substituindo valores:

• C = τ / R
• C = 4,7 s / 10000 Ω
• C = 0,00047 F
• C = 47 mF = 470 μF

Pontos Importantes

• Não toque nas pontas das pontas de prova durante medição. Pode causar erros.
• Alguns multímetros não usam pontas para medir capacitância; têm terminais especiais.
• Não curto-circuite terminais para descarregar capacitor. Pode danificá-lo. Use resistor.
• Não esqueça a polaridade de capacitores polarizados.
• Não meça capacitância com capacitor conectado no circuito. LCR meter pode medir no circuito.
• O multímetro analógico não tem fonte de alimentação para fornecer corrente constante. Não mede capacitância, mas pode testar capacitor.
• Se tem rachaduras, inchaço ou vazamento, não carregue – pode explodir.
• Multímetro digital não dá medição precisa, apenas leitura aproximada.
• Use modo "REL" para capacitâncias muito pequenas para leitura mais precisa.
• Medidor LCR é usado para medição precisa de capacitância.

Importância da Medição de Capacitância

Capacitores têm vida útil limitada e sua capacitância diminui com uso contínuo. Pode afetar o funcionamento de componentes do sistema e, em caso extremo, explodir.

• A medição informa a saúde real do capacitor.
• Indica se está defeituoso: curto, aberto ou capacitância menor que o esperado.
• Capacitores têm valor marcado. Devem ser verificados se o valor está na faixa. Se não, estão defeituosos.
• Capacitor defeituoso pode causar mau funcionamento do sistema.
• Capacitor em curto pode queimar outros componentes se não protegido por fusível.
• Capacitor aberto pode interromper alimentação de outros componentes.
• Motor de partida com capacitor não liga se capacitor defeituoso.
• Motor monofásico pode ficar mais lento e ruidoso com capacitor defeituoso.
• Unidade de correção de fator de potência não funciona se capacitância de um capacitor deteriora.
• Capacitor fisicamente deteriorado pode explodir.

Nota: Este post foi publicado por www.electricaltechnology.org

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