Capacitores Capacitores

Capacitor

Éum componente constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do capacitor e o isolante éo dielétrico do capacitor. Costuma-se dar nome a esses aparelhos de acordo com a forma de suas armaduras. Assim temos capacitor plano

(Fig-1), capacitor cilíndrico (Fig-2), capacitor esférico etc. O dielétrico pode ser um isolante qualquer como o vidro, a parafina, o papel e muitas vezes éo próprio ar. Nos diagramas de circuitos elétricos o capacitor érepresentado da maneira mostrada na Fig-3.

Capacitores Capacitores

Capacitores

Um capacitor apresenta u ma característica elétrica dominantequeé simples, elementar. Apresenta uma proporcionalidade entre corrente entre seus terminaise a variaçãodadiferençade potencial elétriconosterminais. Ouseja, possuiuma característica elétrica dominante com a natureza de umacapacitância.

Um capacitor é fundamentalmenteum armazenadorde energiasob a forma de um campo eletrostático.

Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor

Uma das características mais interessantes do capacitor, que possibilita inúmeras aplicações tecnológicas, sobretudo em eletrônica, éo seu tempo de carga e descarga. A figura a seguir representa o processo de carga de um capacitor por um gerador e o correspondente gráfico de carga armazenada em cada placa durante o tempo correspondente.

Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor

Vamos supor um capacitor de capacidade C sendo carregado eletricamente por um gerador. Como, da definição de capacidade (Q = CxV) e C éconstante.

Energia armazenada em um capacitor

De que éformado um capacitor?

O capacitor éformado de duas placas metálicas, separadas por um material isolante denominado dielétrico. Utiliza-se como dielétrico o papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos ou mesmo o ar.

Aplicações

Capacitoressãoutilizadoscom o fimde eliminar sinais indesejados, oferecendo um caminho mais fácil pelo qual a energia associada a esses sinais espúriospodeser escoada, impedindo-a de invadir o circuitoprotegido. Nestasaplicações, normalmente quanto maior a capacitância melhor o efeitoobtidoe podemapresentargrandes tolerâncias.

Já capacitores empregados em aplicações que requerem maior precisão, tais como os capacitores quedeterminama freqüênciade oscilaçãode um circuito, possuem tolerâncias menores.

Fatores que influenciam na capacitância

A capacitância de um capacitor, éuma constante característica do componente, assim, ela vai depender de certos fatores próprios do capacitor.

A área das armaduras, por exemplo, influi na capacitância, que étanto maior quanto maior for o valor desta área. Em outras palavras, a capacitância C éproporcional àárea A de cada armadura, ou seja:

Fatores que influenciam na capacitância

A espessura do dielétrico éum outro fator que influi na capacitância. Verifica-se que quanto menor for a distância d entre as armaduras maior seráa capacitância C do componente, isto é:

Este fato também éutilizado nos capacitores modernos, nos quais se usam dielétricos de grande poder de isolamento, com espessura bastante reduzida, de modo a obter grande capacitância.

Capacitância

C = kε0 . A/d

Onde:

¾kε 0 : Constante dielétrica

¾d: Distância entre as superfícies condutoras

¾A: Área dos condutores.

Rigidez e constantedielétrica Material Rigidez (kv/cm) Constante (k)

Borracha Pura 330 3

Processos de Fabricação

Os capacitores de filme metalizado são obtidos peladeposiçãode umacamadade material condutor, sobreum dos ladosde umapelículade material flexívelisolante, emgeralum filme plásticode baixasperdasdielétricas, porexemplo, poliéster. Isto feito, duas películas são enroladas umasobrea outra, de maneiraqueas superfícies metalizadasnãose toquem.. Conecta-se entãoum terminal a cadasuperfíciemetálica. O acabamento é feitocom cerafundida, oucom resinaepóxi, sobreo qualse faza marcaçãodos valores.

Processos de Fabricação Processos de Fabricação

Processos de Fabricação Processos de Fabricação

Processos de Fabricação Processos de Fabricação

Tiposde capacitores

¾Capacitoresde mica ¾Capacitores de papel

¾Capacitores Stiroflex

¾Capacitoresde polipropileno

¾Capacitoresde poliéster

¾Capacitoresde policarbonato

¾Capacitores cerâmicos

¾Capacitores eletrolíticos

(alumínio) (tântalo)

Capacitoresde mica

São fabricadosalternando-se películasde mica

(silicatode alumínio) com folhasde alumínio.

Sendoa mica um dielétricomuitoestávele de alta resistividade, estes capacitores são utilizados em circuitos que trabalham com alta frequência

(etapas osciladoras de radiofrequência). Suas capacitânciasvariamde5pF a 100 nF, apresentando elevada precisão.

Capacitoresde papel

Capacitores de filtro com dielétrico de papel são volumosos e seu valor éem geral limitado a menos do que 10 μF. Eles não são polarizados e podem suportar altas tensões. Não háfuga apreciável de corrente através de um destes capacitores.

Capacitoresde papel

São fabricados enrolando-se uma ou mais folhas de papelentrefolhasmetálicas. Todoo conjuntoé envolvido em resina termoplástica.. Esse tipo de componenteé baratoe é aplicadoemusosgerais.

Para melhoraras característicaso papelpodeser impregnadocom óleo, o queocasiona:

È Aumento darigidez dielétrica.

È Aumento da margem de temperatura de aplicação do capacitor.

È Aplicação de altas tensões .

Capacitores poliméricos

São fabricados com duas fitas finas de plástico metalizadas numa das faces, deixando, porém, um trecho descoberto ao longo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e o superior na outra. As duas tiras são enroladas uma sobre a outra, e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de modo que ficam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. O conjunto érecoberto por um revestimento isolante.

Estes capacitores são empregados em baixa e média freqüência e como capacitores de filtro e, às vezes, em alta freqüência. Têm a vantagem de atingir capacitâncias relativamente elevadas em tensões máximas que chegam a alcançar os 1000

V. Por outro lado, se ocorrer uma perfuração no dielétrico por excesso de tensão, o metal se evapora na área vizinha à perfuração sem que se produza um curto-circuito, evitando assim a destruição do componente.

Capacitores Stiroflex

É o primeirocapacitor a utilizaro plásticocomo dielétrico, nestecasoo poliestireno. Estematerial apresenta a constante dielétrica mais baixa entre os plásticos e não sofre influência das frequências altas. Do mesmomododos anterioressão enroladas folhas de poliestireno entre folhas de alumínio.

As principaisvantagensdestetipode capacitor são: o reduzidofatorde perda, altaprecisão, tolerânciabaixa(emtornode 0,25 %), tensõesde trabalhoentre30 e 600 V.

Capacitores de polipropileno

O polipropilenoé um plásticocom propriedades análogasaopolietileno, e apresentamaior resistênciaaocalor, aossolventesorgânicose a radiação. O modode fabricaçãoé o mesmo utilizadono capacitor de poliestireno.

Estes componentes são ideais para aplicação em circuitosde filtrosouressonantes.

Capacitores de poliéster

Estes componentes foram criados para substituir os capacitores de papel, tendo como principais vantagens sobre os constituídos de papel: maior resistênciamecânica, nãoé um material higroscópico, suportaamplamargemde temperatura(-50 °C a 150 °C) com granderigidez dielétrica.

Por apresentar variações de sua capacitância com a frequência, nãosãorecomendadospara aplicacão em dispositivos que operem em frequências superiores a MHz.

Os valorestípicossãode 2pF a 10 µF com tensões entre30 e 1000 V.

Capacitores de policarbonato

Idênticosaosde poliéstercom valores típicosentre1 nFe 10 µF com tensõesde trabalhoentre60 e 1200 V.

Capacitores cerâmicos

Geralmente são constituídos de um suporte tubular de cerâmica, em cujas superfícies interna e externa são depositadas finas camadas de prata às quais são ligados os terminais através de um cabo soldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais são enrolados diretamente sobre o tubo. O emprego deste tipo de componente varia dos circuitos de alta freqüência, com modelos compensados termicamente e com baixa tolerância, aos de baixa freqüência, como capacitores de acoplamento e de filtro. Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores na forma de disco e de placa quebrada ou retangular.

Capacitores cerâmicos

São os mais próximos aos capacitores ideais, pois apresentam:

¾Indutância parasitária praticamente nula ¾Fator de potência nulo

¾Alta constante dielétrica

¾Capacitânciasentrefraçõesde pFa 1 nF

¾Ideais para circuitos sintonizadores.

Capacitores eletrolíticos

São aqueles que, com as mesmas dimensões, 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.

Os capacitores eletrolíticos são, utilizados em circuitos em que ocorrem tensões contínuas, sobrepostas a tensões alternadas menores, onde funcionam apenas como capacitores de filtro para retificadores, de acoplamento para bloqueio de tensões contínuas, etc

Capacitores eletrolíticos de alumínio

Componentes normalmente utilizados para grandescapacitâncias(1 µF a 20.0 µF)O dielétrico consiste em uma película de óxido de alumínio (Al 2 O3 ) finíssimaquese forma sobreo polo positivo, quandosobreo capacitor se aplica uma tensão contínua. As principais desvantagens destetipode componentesãoa suaelevada tolerância(chegandoa 100 % maiorqueo valor nominal, e 10 % no sentidonegativo) e o fatode ser altamente influenciado pela temperatura tanto na capacitância como na resistência de perda.

Capacitores eletrolíticos de tântalo

Componentes de constituição idêntica aos

Capacitoreseletrolíticosde alumínio. O dielétricoutilizadoé o óxidode tântalo(Ta 2 O5 ) que reduz a dimensão destes capacitores e m relação aos outros eletrolíticos. Estes componentes apresentambaixastolerâncias(20 %), tem baixa dependênciacom a temperatura com máxima tensãode operaçãode 120 V, massãomaiscaros.

Capacitores eletrolíticos de tântalo

Os capacitores eletrolíticos de tântalo assemelham-se aos capacitores de alumínio mas, mesmo alcançando as mesmas capacitâncias, são de tamanho menor. Emprega-se o tântalo no lugar do alumínio, para a lâmina, e o eletrólito éuma pasta ou líquido. Seu emprego éaconselhável sobretudo como capacitor de acoplamento para estágios de baixas freqüências, graças ao seu baixo nível de ruído, muito inferior ao do capacitor de alumínio. Além do tipo tubular, éencontrado também em forma de "gota".

Capacitores Eletrolíticos Líquidos

Capacitor que consiste de um eletrodo de metal imerso em uma solução eletrolítica. O eletrodo e a solução são as duas placas do capacitor, enquanto que uma película de óxido que se forma no eletrodo éo dielétrico. A película de dielétrico é formada pelo escoamento da corrente do eletrólito para o eletrodo.

Apresentação • Capacitores cerâmicos

Apresentação

¾Capacitoresde polipropileno

¾Capacitoresde poliéster

¾Capacitoresde policarbonato

Apresentação

Capacitores eletrolíticos (alumínio)

Apresentação Capacitoreseletrolíticos (alumínioe tântalo)

Capacitores ajustáveis

Umacategoriaimportanteé a dos capacitores variáveis. Nestes dispositivos, pode-se controlara áreadassuperfícies condutorassubmetidasaocampo elétrico, efetivamente controlando a capacitância.

Capacitores ajustáveis •Capacitor de sintonia

“Trimmers” e “Padders”

São capacitoresvariáveiscom pequenas dimensões normalmente utilizados em rádios portáteis e em diversos dispositivos eletrônicos.

Tem capacitânciasmáximasemtornode 500 pF.

São utilizadosprincipalmenteparao ajustedo valor corretodacapacitânciatotal de um circuito.

O ajustepodeser obtido: ¾Variando a superfície das placas

¾Variandoa distânciaentreas placas

¾Variandoo material do dielétrico.

“Trimmers” •T rimmers

Códigode cores para capacitores

Os valores de capacitância são indicados em pF.

Este código é em geral empregado nos capacitores de poliéster metalizado.

Códigode cores para capacitores

Código para capacitores cerâmicos

Os valores de capacitância são indicados em pF.

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