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Prova dei condensatori per alta tensione

Indice Argomento Corrente

1) Test dei condensatori per alta tensione

2) Test dei condensatori per alta tensione con isolamento galvanico

Capita spesso di dover intervenire su un apparato valvolare che presenta dei malfunzionamenti.
I componenti che più comunemente vanno fuori uso sono i condensatori, specie se si parla di apparati vecchi che impiegavano tecnologie non molto affidabili o condensatori di alimentazione (elettrolitici) che per loro natura sono sensibili alla temperatura ed hanno una vita abbastanza breve.

1 - Test dei condensatori per alta tensione

Tali condensatori se misurati con un normale capacimetro sembrano perfettamente funzionanti, occorre misurare la corrente di fuga (la corrente che passa fra le armature) in condizioni simili a quelle di impiego, ovvero alimentando il condensatore con una tensione simile a quella a cui verrà sottoposto in condizioni di esercizio o, meglio, prossima a quella massima di funzionamento.
Occorre quindi un alimentatore adatto. E' difficile creare un tester universale, per via della incredibile varietà di condensatori che si trovano in commercio. Cercheremo di descriverne uno con un range di impiego il più possibile ampio.

Elenco componenti:
D1-D2= 1N4007
C1-C2=10uF 400Volt
R1=1MegaΩ 1 Watt R2= 100K 5 Watt
Questo tester per condensatori ha una tensione di prova che va da circa 0 Volt a 230 x 2 x radice quadra di 2. Quindi da 0 a 648 Volt.
Il circuito è costituito da un variac, ovvero un autotrasformatore regolabile, un duplicatore di tensione costituito da D1-D2-C1-C2, dalla resistenza di scarica R1 che serve per scaricare i condensatori C1-C2 nel caso volessimo abbassare la tensione di prova ed R2 che è una resistenza di limitazione.
Il funzionamento è il seguente: si ruota la manopola del variac fino a leggere sul voltmetro una tensione pari a quella a cui vogliamo eseguire la prova, poi si collega il condensatore (Cx).
Passerà un picco iniziale di corrente (carica del condensatore) poi la corrente dovrebbe tendere a zero (se il condensatore funziona correttamente).

Questo schema è una versione modificata del primo, vi è solo un voltmetro.
Il valore dei componenti è lo stesso del precedente. In questo caso giriamo la manopola del variac fino a che non leggiamo sul voltmetro la tensione di prova, poi colleghiamo il condensatore.
Nell'istante dell'inserzione il valore della tensione misurato dal voltmetro calerà bruscamente in quanto stiamo leggendo la tensione ai capi del condensatore che si suppone scarico, poi tenderà a salire in conformità con la curva di carica del condensatore fino al valore precedentemente impostato, nell'ipotesi che il condensatore funzioni correttamente.
Altrimenti, per effetto della corrente di fuga attraverso il dielettrico e la conseguente caduta di tensione su R2, la tensione si manterrà molto più bassa.

Resta da dire che il valore dei componenti non è critico, potete usare anche altri condensatori, vi consigliamo di riciclare magari quelli di un alimentatore per computer guasto, stando attenti a non metterli di valore troppo alto che produrrebbero dei picchi di corrente eccessivi sui diodi D1-D2, state attenti a mettere R1 ed R2 di potenza sufficiente altrimenti scalderanno troppo e si bruceranno.
Al posto degli strumenti potete usare un tester.

2 - Test dei condensatori per alta tensione con isolamento galvanico

Lo schema di principio nell'immagine sopra mostra come è possibile realizzare un alimentatore variabile isolato galvanicamente.
Il trasformatore è in salita e con 230Vca al primario, al secondario abbiamo 1000Vca.
Questa tensione rettificata (singola semionda) da D1 (diodo ad alta tensione) carica C1 con una tensione di 1000*rad(2)=1441Vcc.
Questa tensione può essere regolata utilizzando il variac e variando la tensione sul primario del trasformatore innalzatore di tensione.
Il Voltmetro V1 misura la tensione in ai capi del condensatore C1, V2 la tensione ai capi del condensatore da provare.
Dopo un tempo dovuto alla carica del condensatore in test e dipendente dal valore di R2 e dalla sua capacità, la tensione di V1 e V2 deve coincidere, in assenza di correnti di perdita, che possono essere facilmente calcolate: (V1-V2)/R2.

Nell'immagine sopra il circuito reale di un prova condensatori con tensione regolabile da 0 a 1410Vcc.
I valori dei componenti sono i seguenti:

• D1= diodo ad alta tensione di tipo GP02-40 (4000Vcc tensione inversa).
• C1-C2-C3=40uF 800V poliestere o polipropilene (in serie per aumentare la tensione massima di lavoro del ramo)
• R1-R2-R3=1MOhm 1W (resistori di bilanciamento della tensione)
• R4-R5-R6=100K 1W (in serie per aumentare la tensione massima di lavoro del ramo)
• R7=10MOhm 1W
• R8=100K 1W

Si usa nel seguente modo, dopo aver tarato il voltmetro digitale (modulo voltmetro digitale con trimmer di taratura):

• Iniziare con il variac alla minima tensione

• Alimentare il variac senza collegare il condensatore da testare

• Aumentare la tensione del variac fino a che il voltmetro non misura l'esatta tensione a cui vogliamo fare la prova (tensione preimpostata)

• Togliere tensione al variac e aspettare che il voltmetro indichi tensione 0, chiaro sintomo che i condensatori C1-C2-C3 si sono scaricati

• Collegare il condensatore da provare

• Ridare tensione

• Verificare che dopo il periodo di carica il voltmetro indichi la tensione misurata precedentemente

• Togliere tensione e aspettare che i condensatori si scarichino

• Se la tensione durante la prova non sale fino al valore preimpostato il condensatore è in perdita

Impiegando un trasformatore con un diverso rapporto di trasformazione è possibile arrivare a tensioni alte a piacere.
Io ho utilizzato dei trasformatore di alimentazione per insegne luminose al neon.
Per i voltmetri V1 e V2 io ho utilizzato degli strumenti digitali con fondo scala 100V con una precisione dell'1% utilizzando un partitore resistivo con resistori all'1% per adattarli alla tensione da misurare molto più alta e ho tarato i voltmetri utilizzando il trimmer di taratura di cui sono in genere provvisti utilizzando come riferimento un voltmetro di precisione.

3 - Test dei condensatori per alta tensione con prove distruttive

Sono dei test che non hanno nulla a che vedere con il normale impiego dei condensatori, vengono eseguiti per capire qual'è il margine di sicurezza di un condensatore.
La tensione viene aumentata fino a che il dielettrico subisce una scarica che lo perfora, innescando una scarica fra le armature.
In genere il condensatore sottoposto a test deve essere buttato perché comunque danneggiato anche se è del tipo autocicatrizzante.
Ha senso solo se ne abbiamo un lotto.
Il test si esegue con il seguente metodo:

• Si collega il condensatore ad uno degli alimentatori visti in precedenza.
• Si aumenta la tensione fino a che questa non cala bruscamente.
  Questa è la tensione che perfora il dielettrico.
  Per avere una misura precisa è opportuno utilizzare un datalogger (oppure una semplice telecamera che riprende e registra i valori del voltmetro).
• Di norma tale tensione deve essere maggiore di quella di normale funzionamento.

Se il condensatore è di grossa capacità l'energia accumulata si scarica quasi istantaneamente fra le armature e potrebbe vaporizzare il materiale di cui è composto ed esplodere, quindi prestare attenzione.

 

Attenzione: Non testare mai (è una cosa ovvia ma non si sa mai) i condensatori ad una tensione più alta di quella per cui sono fabbricati, questo li metterebbe invariabilmente fuori uso.

Attenzione: Il variac non è un trasformatore di isolamento ma un autotrasformatore, quindi non è elettricamente isolato dalla rete elettrica, quindi evitate di toccare i fili dopo aver alimentato il tutto.

NOTA: Non dimenticatevi MAI di scaricare i condensatori dopo averli provati. Basta togliere alimentazione e questi si scaricheranno tramite R1. Oppure costruitevi uno scaricatore con due pinzette a coccodrillo e una resistenza di valore abbastanza alto. In caso contrario potreste prendervi una bella scarica anche dopo giorni.