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Capacitores Fixos Capacitores são encontrados em praticamente todos os equipamentos eletrônicos, nas mais diversas formas e tamanhos. Estes componentes também são bastante críticos, devendo ser usados com muito cuidado. Entender suas especificações, conhecer os tipos existentes e suas características é fundamental para todo o praticante da eletrônica. Neste artigo procuramos abordar tudo que há de importante nestes componentes.
Principal Finalidade A finalidade básica de um capacitor é apresentar uma capacitância em um circuito, ou seja, armazenar cargas elétricas, e através desse armazenamento ter determinados efeitos sobre um circuito. Houve tempo em que estes componentes eram chamados ‘”condensadores”, e até hoje alguns fazem isso, porque antigamente acreditava-se que eles tinham a propriedade de ‘condensar” a eletricidade.
Características Elétricas Tensão de trabalho: É máxima tensão que o capacitor pode ser submetido sem provocar danos. Normalmente possui os seguintes valores: 10V, 16V, 20V, 25V, 35V, 50V, 63V, 75V, 100V, 250V, 300V, 400V, 630V. Rigidez dielétrica: É a intensidade máxima do campo elétrico a que se pode submeter um dielétrico sem que ele setorne condutor. Tensão de pico: Tensão máxima que pode ser aplicada a um capacitor por um período muito curto de tempo. Corrente de Fuga : É o fluxo de corrente através do dielétrico. Um baixo valor de corrente de fuga indica um dielétrico de boa qualidade.
Capacitância: Um capacitor não pode ser carregado indefinidamente. Existe um limite, que é determinado por uma grandeza denominado Capacidade ou capacitância do capacitor. É como um balde, você não poder por 15 litros de água em seu interior, pois o balde só cabe 10 litros, essa é a capacidade do balde. Capacidade ou capacitância de um capacitor é a relação entre a carga elétrica do capacitor e a ddp entre as armaduras.
Características Fisicas Basicamente, um capacitor é formado por dois eletrodos metálicos, os quais são denominados “armaduras”, sendo elas separadas por um material isolante denominado “dielétrico”. O dielétrico pode ser de papel, vidro, poliéster styroflex, mica, ar e mesmo o vácuo. Para muitos tipos de capacitores o dielétrico dá nome ao capacitor. Assim, um capacitor de poliéster tem este material plástico como isolante. Quando ligamos às armaduras de um capacitor um gerador (uma bateria, por exemplo), a armadura ligada ao polo positivo da pilha se carrega positivamente, enquanto que a outra carrega-se negativamente. A quantidade de cargas armazenadas na armadura positiva é a mesma que a armazenada na armadura negativa, diferindo apenas quando à polaridade, conforme mostra a figura abaixo:
Aplicações Os capacitores são utilizados comercialmente para duas aplicações, na eletrônica e na eletrotécnica. Na eletrônica, sua aplicação restringe-se na composição de filtros passivos em fontes de Corrente contínua, amplificadores, estabilizadores de tensão, e muitas outras aplicações. Na eletrotécnica, os capacitores são empregados basicamente para correção de fator de potência nas industrias.
Animação http://www.burgoseletronica.net/animacoes/capacitor.swf
Associação de capacitores: Associação em série: Uma ligação em série de capacitores diminui a capacitância total porque efetivamente aumenta o espaçamento entre as placas, como podemos perceber pela figura abaixo:
Associação em paralelo: A ligação em paralelo de capacitores aumenta a capacitância total porque aumenta a área de placas recebendo cargas, como podemos perceber pela figura abaixo:
Associação Mista É a associação composta por partes em série e em paralelo. Deve ser analisada parte por parte, da mesma forma como é feito para os circuitos resistivos.
Tipos de Capacitores Existem muitos tipos de capacitores para as mais diversas aplicações. Os capacitores são classificados, geralmente, com relação ao material do seu dielétrico. Os tipos mais comuns são: · Capacitores Cerâmicos (disco cerâmico, tipo “plate” e multicamadas); · Capacitores de Filme Plástico (de poliéster, policarbonato, polipropileno e poliestireno); · Capacitores Eletrolíticos de Alumínio; · Capacitores Eletrolíticos de Tântalo; · Capacitores SMD; · Capacitores Variáveis.
Capacitores Disco Cerâmicos Os Capacitores de Disco Cerâmico são capacitores cujo dielétrico é feito de material cerâmico. A fabricação desses capacitores começa com o pó da cerâmica que é colocado numa prensa e comprimido em forma de pastilhas(dielétrico do futuro capacitor). Após, as pastilhas são introduzidas num forno para tratamento térmico, sendo rigorosamente inspecionadas na saída do mesmo. Depois da fabricação da pastilha, coloca-se prata vaporizada nas duas faces da mesma, que formarão as placas do capacitor. A soldagem dos terminais, realizada sobre a camada de prata, vem após os discos sofrerem um banho desengorduraste para limpeza. A próxima etapa é a impregnação com resina para proteção e isolamento, sendo, após, realizado em uma estufa um processo de endurecimento da resina impregnada.
Capacitores Cerâmicos “Plate”: Plate é um tipo de capacitor cerâmico cujas principais vantagens e características são: tamanho ultra reduzido, grande estabilidade no valor da capacitância, baixo custo e uma estreita faixa de tolerância (+/-2% nos capacitores tipo TC). A principal diferença entre os capacitores de disco cerâmico e os capacitores plate é que estes possuem placas retangulares de cobre em vez de placas circulares de prata.
Capacitores Cerâmicos Multicamadas: Os capacitores cerâmicos multicamadas (multilayer) são construídos a partir da superposição de finas camadas de material dielétrico cerâmico com metal depositado sobre suas superfícies formando uma espécie de “sanduíche”. Daí a denominação de multicamadas. As camadas metálicas individuais são conectadas umas às outras através de uma terminação metálica onde são soldados os terminais de capacitor, como indica a figura abaixo:
Características Apresentam baixas perdas, capacitância estável, alta resistência de isolação e alta capacitância em pequenas dimensões. A apresentação das características é semelhante aos outros tipos de capacitores cerâmicos.
Capacitores Eletrolíticos Componentesnormalmenteutilizadosparagrandescapacitâncias(1 µF a 20.000 µF) O dielétricoconsisteemumapelícula de óxido de alumínio (Al2O3) finíssimaque se forma sobre o polo positivo , quandosobre o capacitor se aplicaumatensãocontínua. As principaisdesvantagensdestetipo de componentesão a suaelevadatolerância (chegando a 100 % maiorque o valor nominal, e 10 % no sentidonegativo) e o fato de ser altamenteinfluenciadopelatemperaturatantonacapacitânciacomonaresistência de perda. São usadosemfrequenciasaté 30KHz. Simbologia:
Caracterisiticas Fundamentais Atingem maiores capacitâncias. • São formados por uma tira metal recoberta por uma camada de óxido que atua como um dielétrico • Sobre a camada de óxido é colocada uma tira de papel impregnado com um líquido condutor chamado eletrólito, ao qual se sobrepõe uma segunda lâmina de alumínio em contato elétrico com o papel. São utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores. • Funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc.
Aplicações São utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas. Funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc.
Capacitores de papel Capacitores de filtro com dielétrico de papel são volumosos e seu valor é em geral limitado a menos do que 10 m F. Eles não são polarizados e podem suportar altas tensões. Não há fuga apreciável de corrente através de um destes capacitores.
CapacitoresStiroflex É o primeiro capacitor a utilizar o plásticocomodielétrico, nestecaso o poliestireno. Este material apresenta a constantedielétricamaisbaixa entre osplásticos e nãosofreinfluência das frequênciasaltas. Do mesmomodo dos anterioressãoenroladasfolhas de poliestireno entre folhas de alumínio.
Principais Vantagens As principaisvantagensdestetipo de capacitor são: o reduzidofator de perda, altaprecisão, tolerânciabaixa (emtorno de 0,25 %), tensões de trabalho entre 30 e 600 V. São usadosprincipalmenteemcircuitosondesaoexigidasbaixasperdas.
CapacitoresFilme de poliéster Estes componentesforamcriadosparasubstituiroscapacitores de papel, tendocomoprincipaisvantagenssobreosconstituídos de papel: maiorresistênciamecânica, não é um material higroscópico, suportaamplamargem de temperatura (-50 °C a 150 °C) com granderigidezdielétrica.
Aplicação Porapresentarvariações de suacapacitância com a frequência, nãosãorecomendadosparaaplicacãoemdispositivosqueoperememfrequênciassuperiores a MHz. Os valorestípicossão de 2pF a 10 µF com tensões entre 30 e 1000 V. São aplicadosemcircuitos de atraso, acoplamento entre estágios de baixafrequência, filtros RC parafrequênciaa de até 1MHz. “Timers”e “by-pass” de baixafrequência.
Capacitoreseletrolíticos de tântalo Componentesde constituiçãoidênticaaosCapacitoreseletrolíticos de alumínio. O dielétricoutilizado é o óxido de tântalo (Ta2O5) quereduz a dimensãodestescapacitoresemrelaçãoaosoutroseletrolíticos. Estes componentesapresentambaixastolerâncias (20 %), tem baixadependência com a temperatura com máximatensão de operação de 125 V, massãomaiscaros. Os capacitores de tântalopossuempolaridade.
Aplicação Capacitores de tântalo são um pouco mais caros comparados aos de alumínio. São usados em circuitos que precisam que os valores da capacitância seja constante com a influencia d atemperatura e frequência.
CapacitoresAjustáveis Umacategoriaimportante é a dos capacitoresvariáveis. Nestesdispositivos, pode-se controlar a área das superfíciescondutorassubmetidasao campo elétrico, efetivamentecontrolando a capacitância. São geralmenteconstruídos com o dielétrico de arou de filmeplástico e suacapacitânciapode ser variadapormeio de um eixoouparafuso, no qualestãomontadas as placasougrupos de placasmóveis. Simbologia:
“Trimmers” e “Padders” São capacitoresvariáveis com pequenasdimensõesnormalmenteutilizadosemrádiosportáteis e emdiversosdispositivoseletrônicos. Tem capacitânciasmáximasemtorno de 500 pF. São utilizadosprincipalmentepara o ajuste do valor correto da capacitância total de um circuito. O ajustepode ser obtido : Variando a superfície das placas Variando a distância entre as placas Variando o material do dielétrico. Simbologia
Capacitor SMD São componentes para montagens em superfície, por não obter “leads”, tem uma baixa indutância e consequentemente uma frequência de ressonância mais alta comparado aos capacitores normais. O código do capacitor é dado em picofarads , é composto de uma letra e um multiplicador. Os capacitores eletrolíticos SMD, apesar de suas reduzidas dimensões, através têm marcada tanto a capacitância como a tensão de trabalho. Assim,47 6V consiste num capacitor de 47 uF x 6 V. No entanto, também pode ser usado um código especial formado de uma letra e 3 dígitos. A letra indica a tensão de trabalho e os três dígitos consistem no valor, sendo os dois primeiros dígitos o valor e o terceiro o multiplicador. O valor obtido é dado em pF. A faixa indica o terminal positivo.
Aplicações Com a evolução da eletrônica, e a necessidade de reduzir o espaço, nos aparelhos diversos os componentes estão cada vez mais reduzidos para atender as necessidades dos circuitos eletrônicos, assim compactar o maxímo possível suas estruturas físicas.
