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 vice-versa. 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 farad F

101 decafarad daF 10–1 decifarad dF

102 hectofarad hF 10–2 centifarad cF

103 quilofarad kF 10–3 milifarad mF

106 megafarad MF 10–6 microfarad µF

109 gigafarad GF 10–9 nanofarad nF

1012 terafarad TF 10–12 picofarad pF

1015 petafarad PF 10–15 femtofarad fF

1018 exafarad EF 10–18 attofarad aF

1021 zettafarad ZF 10–21 zeptofarad zF

1024 yottafarad YF 10–24 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:

• 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, substitua-os.