Condensadores (capacitores)

Condensadores (capacitores)
O condensador (capacitor) é um componente de circuito que armazena cargas eléctricas.
O parâmetro capacidade eléctrica (C) relaciona a tensão aos terminais com a respectiva
carga armazenada. Os formatos típicos consistem em dois electrodos ou placas que
armazenam cargas opostas.
Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou por um dieléctrico.
A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico. Devido ao
fato de cada placa armazenar cargas iguais, porém opostas, a carga total no dispositivo é
sempre zero.
q(t) = Cv(t)
F, farad
A energia armazenada em Joules é nos dada pela fórmula:
E = (C * V2)/2
o qual é uma função das propriedades do dieléctrico, da área e da separação entre os
eléctrodos. De acordo com a relação, a adição ou remoção de cargas eléctricas às placas
de um condensador equivale a variar a tensão eléctrica aplicada entre as mesmas, e viceversa. A expressão
define a característica tensão-corrente do elemento condensador, a qual se encontra, portanto, ao nível da
Lei de Ohm.
A análise de um circuito com condensadores exige a resolução de uma equação diferencial. Este facto
introduz a dimensão temporal na análise de circuitos, impondo em simultâneo a necessidade de estudar as
condições iniciais e as restrições de continuidade da energia acumulada como base para a resolução das
mesmas. A natureza diferencial das equações do circuito conduz à distinção entre soluções natural
(regime transitório ou natural) e forçada no tempo, sendo esta última a base para o posterior estudo dos
conceitos de fasor e de impedância eléctrica, ambos no âmbito da análise do regime forçado sinusoidal.
Associação de Condensadores
Condensadores Paralelo - Capacitores
Num circuito de condensadores montados em paralelo todos estão sujeitos à mesma
diferença de potencial (voltagem). Para calcular a sua capacidade total num circuito
paralelo(Ceq):
Condensadores Série - Capacitores
A corrente que flui através de condensadores em série é a mesma, porém cada
condensador terá uma queda de tensão (diferença de potencial entre seus terminais)
diferente. A soma das diferenças de potencial (voltagens) é igual à diferença de
potencial total.
Simbolos Condensadores (Capacitores)
Condensador Variável
Condensador Ajustável
Condensador fixo sem polaridadde
Condensador electrolitico Polarizado
Condensador Chassis
Condensador electrolitico derivação
Condensador Polarizado Sensível
Temperatura
Condensador Polarizado
Sensível Tensão
Tipos de Condensadores
Condensador
cerâmica
Condensador
Tantalum
Condensador
polipropileno
Condensador
electrolítico
Condensador
Polyester
Condensador
Ajustável
Capacidade ou capacitância
Um condensador (capacitor) bipolar (ou um elemento passivo bipolar qualquer de
circuito eléctrico) tem a capacidade de 1(um) farad se, carregado com uma carga
eléctrica de 1(um) coulomb, apresenta uma diferença de potencial eléctrico de 1(um)
volt entre os seus terminais.
Capacitância
Capacitância é a relação entre a diferença de potencial e a energia armazenada nas
placas. É dado pela seguinte formúla:
•
•
•
C= Capacidade em Farad;
Q= Carga eléctrica em Coulomb;
V= Tensão, em Volt.
Os condensadores têm inscrito a sua capacidade de várias formas. para além da
capacitância ou capacidade, existe um factor importante a tensão de trabalho ou
dielectrico.
Se aplicarmos uma tensão muito grande às armaduras de um capacitor, a ddp (diferença
de potencial) entre as armaduras pode ser suficiente para provocar um arco que
atravessa o dielétrico e causa a destruição do componente.
Os capacitores cerâmicos de disco têm dois tipos de especificações que não devem ser
confundidas. Para os pequenos valores, temos a especificação directa em picofarad (pF)
em que existe uma última letra maiúscula que indica a sua tolerância (variação que pode
exitir entre o valor real e o valor indicado).
F = 1%
J = 5%
M = 20%
H = 2,5%
*K = 10% - "K" é maiúsculo, não deve ser confundido com "k" minúsculo que indica
quilo ou x 1 000.
Para os valores acima de 100 pF pode ser encontrado o código de 3 algarismos
A capacitância pode ainda ser dada pelo código de cores dos condensadores.
Unidade de Capacidade
A unidade do condensador é o Farad. Esta unidade é utilizada sobretudo pelos seus
múltiplos.
Múltiplo Nome Símbolo Múltiplo Nome Símbolo
100
F
farad
1
10
decafarad daF
10–1
decifarad dF
2
–2
10
hectofarad hF
10
centifarad cF
3
–3
10
quilofarad kF
10
milifarad mF
6
–6
10
megafarad MF
10
microfarad µF
9
–9
10
gigafarad GF
10
nanofarad nF
12
–12
10
terafarad TF
10
picofarad pF
15
–15
10
petafarad PF
10
femtofarad fF
1018
1021
1024
exafarad EF
zettafarad ZF
yottafarad YF
10–18
10–21
10–24
attofarad aF
zeptofarad zF
yoctofarad yF
Valores Capacitores Comercializáveis
Na prática é impossível ter todos os valores de capacidade, sendo assim, usam-se duas
normas de fabrico para os capacitores a E3 e E6.
Se repararmos, os valores 22µ e 47µ são facilmente encontrados no mercado mas
valores de 25µ ou 50µ não existem comercialmente.
Seria inviável, por exemplo, fabricar capacitores com diferenças de 10, teríamos 10, 20,
30, 40 ... mas quando o valor fosse 1000, 1010 ... teríamos uma enormidade de valores.
Criou-se, por isso, a série E3 (três valores para cada múltiplo de 10), 10µ, 22µ, 47µ que
continua 100, 220, 470 ... 1000, 2200, 4700 ... e a série E6 (seis valores para cada
múltiplo de dez), 10µ, 15µ, 22µ, 33µ, 47µ, 68µ que continua nos múltiplos de 10.
A série E3 é a mais comum comercialmente.
ESR(Equivalent Serie Resistance) ou, em Português,
Resistência Equivalente em Série.
Um condensador tem uma resistência elétrica interna, o valor dessa resistência
denomina-se E.S.R.,a resistência resulta da combinação da resistência das placas,
dielétrico, eletrólito, dos terminais e conexões internas.
Os capacitores (condensadores) ao longo da sua vida vão aumentando a ESR. Na sua
composição interna o capacitor possui um dielétrico (electrólio) que se degrada ao longo
do tempo. Também a miniaturização dos circuitos faz com que a temperatura do
componente seja mais dificil de dissipar diminuindo assim a sua vida útil.
O ESR pode por isso definir o fator de qualidade, teoricamente um capacitor perfeito
não terá perdas e terá ESR de 0(zero), na utilização real existe sempre algum valor de
ESR.
Medidor de ESR
Um medidor de ESR, que é um ohmímetro (os valores são lidos em Ω Ohms) que usa
corrente alternada. O ohmímetro que há na bancada usa corrente contínua para medir o
valor de resistência de um circuito..
Um típico capacímetro mede a capacidade sob teste e apenas isso, porém há um detalhe
muito importante, a ESR pode aumentar muito sem afetar o valor medido por um
capacímetro. A verificação do valor de um capacitor com o capacímetro deve ser
efetuada fora do circuito; Com um medidor de ESR pode-se testar os capacitores sem
retirá-los do circuito, poupando trabalho e tempo. Para que seja possível o teste de
capacitores no circuito o ESR METER (medidor de esr) utiliza um sinal de 100 KHz
com uma amplitude de 100 mV (0,1 Volts), semicondutores conduzem com tensões
acima de 600 mV para silício e 200 mV para germânio, semicondutores em bom estado
de funcionamento não interferem nas medições de “ESR”.
Leitura de valores medidor ESR
Podemos usar uma regra simples:
•
•
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•
•
1uF aceitaremos a ESR até 20 Ω (dependendo da voltagem);
2,2µF aceitaremos a ESR até 15 Ω (dependendo da voltagem);
4,7µF aceitaremos a ESR até 10 Ω (dependendo da voltagem);
10µF aceitaremos a ESR até 5 Ω (dependendo da voltagem);
22µF aceitaremos a ESR até 3 Ω (dependendo da voltagem).
Os capacitores, na sua maioria, são usados em filtragem e desacoplamento/acoplamento
de sinais com pequenas correntes, a ESR terá pouca influência sobre a corrente que o
atravessa. Se o capacitor for utilizado em circuitos para diminuir/eliminar o ripple,
como é o caso dos capacitores de 47µF/250V de filtragem do +B do flyback de um
monitor ou tv, o valor de ESR é de aproximadamente 2Ω. Capacitores maiores que
47µF deverão ter uma ESR entre 1Ω e 0,01Ω (em função da voltagem). Nos casos em
que os capacitores apresentam uma medição fora dos valores apresentados, substituaos.