MECATRÔNICA INDUSTRIAL

TRABALHO SOBRE:

CAPACITORES

Leandro Aparecido da Costa

INDÍCE:

  1. O que são capacitores?............................................................

  1. Tipos de capacitores e suas especificações...........................

  1. Aplicações...............................................................................

  1. Referências..............................................................................

  1. O que são capacitores?

O capacitor também conhecido como condensador é um componente elétrico capaz de armazenar cargas elétricas. Ele é formado por duas placas condutoras e entre essas placas condutoras exite um isolante, conhecido como dielétrico.

Dielétrico é um material que possui alta resistência ao fluxo de cargas elétricas, que apresenta grandes vantagems pois a ultilização do dielétrico permite aproximar duas placas condutoras muito proximas sem o risco delas entrarem com contato.

CAPACITÂNCIA

A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V) que existe entre as placas:

Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), um capacitor tem a capacitância de um farad (F) quando um coulomb de carga causa uma diferença de potencial de um volt (V) entre as placas. O farad é uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos práticos, por isso, são utilizados valores de capacitâncias expressos em microfarads (μF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).

A equação acima é exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do elétron (e = 1,602 × 10−19 C). Por exemplo, se uma capacitância de 1 pF fosse carregada a uma tensão de 1 µV, a equação perderia uma carga Q = 10−19 C, mas isto seria impossível já que seria menor do que a carga em um único elétron. Entretanto, as experiências e as teorias recentes sugerem a existência de cargas fracionárias.

A capacitância de um capacitor de placas paralelas constituído de dois eletrodos planos idênticos de área A separados à distância constante d é aproximadamente igual a:

onde

  • C é a capacitância em faraday;

  • ε0 é a permissividade eletrostática do vácuo ou espaço livre;

  • A é a areas das placas;

  • d é a distância entre as placas do capacitor.

  1. Tipos de capacitores e suas especificações

CAPACITOR DE CERÂMICA

O capacitor de cerâmica consiste de um tubo ou disco de cerâmica de constante dielétrica na faixa de 10 a 10.000. Uma fina camada de prata é aplicada a cada lado do dielétrico. Este tipo de capacitor é caracterizado por baixas perdas, pequeno tamanho e uma conhecida característica de variação de capacitância com a temperatura.

Como ler um capacitor Cerâmico?

Vamos levar em consideração o capacitor cerâmico acima valor – 154, os dois primeiros números (54) significam o valor da capacitância, o terceiro número significa o número de zeros (quatro zeros), ou seja, o capacitor acima é de 15 0000 pF.

CAPACITOR ELETROLÍTICO

O capacitor eletrolítico consiste de duas placas separadas por um eletrólito e um dielétrico. Este tipo de capacitor possui altos valores de capacitância, na faixa de aproximadamente 1 até milhares de . As correntes de fuga são geralmente maiores do que aos demais tipos de capacitores.

  1. Capacitância (dada em unidade de Farad);

  2. Tensão de isolação: máxima d.d.p que o capacitor suporta sem que se danifique o material dielétrico que o compõe.

  • Alguns capacitores também têm impressos em seu corpo, a temperatura máxima de trabalho deste componente eletrônico bem como a faixa de precisão ou tolerância, além da freqüência de trabalho.

40µF +- 10%

440 V, 50-60Hz, -25° a 85 °C

CAPACITOR DE FILME DE POLIESTIRENO

    Nestes capacitores, um filme de poliestireno  é usado como dielétrico. Este tipo de capacitor  não pode ser usado em circuitos de altas freqüências, pois eles são construídos com estruturas de bobinas. São usados em circuitos  de filtro e circuitos de tempo que operem até algumas centena de KHz ou menos. 

O capacitor da esquerda tem uma altura  de  10 mm,  5 mm de grossura, e é de  100pF.

O capacitor do meio  tem uma altura  de  10 mm,  5.7 mm de grossura, e é de  1000pF.Estes capacitores não tem polaridade.

CAPACITOR POLIÉSTER

Estes componentes foram criados para substituir os capacitores de papel, tendo como principais vantagens sobre os constituídos de papel: maior resistência mecânica, não é um material higroscópico, suporta ampla margem de temperatura (-50 °C a 150 °C) com grande rigidez dielétrica.

Por apresentar variações de sua capacitância com a frequência, não são recomendados para aplicacão em dispositivos que operem em frequências superiores a MHz.

Os valores típicos são de 2pF a 10 µF com tensões entre 30 e 1000 V.

Como ler um capacitor de Poliéster?

Vamos levar em consideração um capacitor de poliéster com a seguinte nomenclatura descrita em sua superfície:

105k / 250v

A partir desta descrição, podemos afirmar que o capacitor suporta trabalhar até uma tensão de 250v. Já a expressão "105k" lemos da seguinte maneira: os dois primeiros dígitos referem-se a dezenas e o terceiro refere-se ao número de zeros, já a letra "K" refere-se à tolerâncoa conforme tabela de tolerância abaixo:

F - 1%

J - 5%

M - 20%

H - 2,5%

K - 10%

Então o capacitor de 105k:

é um capacitor de 10 000 00 pF (ou 1 microF) com uma tolerância de +-10%.

CAPACITOR PROLIPROPILENO

O polipropileno é um plástico com propriedades análogas ao polietileno, e apresenta maior resistência ao calor, aos solventes orgânicos e a radiação. O modo de fabricação é o mesmo utilizado no capacitor de poliestireno.

Estes componentes são ideais para aplicação em circuitos de filtros ou ressonantes.

CAPACITORES ELETOLÍTICOS DE TÂNTALO

Componentes de constituição idêntica aos Capacitores eletrolíticos de alumínio.O dielétrico utilizado é o óxido de tântalo (Ta2O5) que reduz a dimensão destes capacitores em relação aos outros eletrolíticos. Estes componentes apresentam baixas tolerâncias (20 %), tem baixa dependência com a temperatura com máxima tensão de operação de 120 V, mas são mais caros. 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 é uma pasta ou líquido. Seu emprego é aconselhável, 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, é encontrado também em forma de "gota". 

CAPACITORES ELETOLÍTICOS 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 é o dielétrico. A película de dielétrico é formada pelo escoamento da corrente do eletrólito para o eletrodo.

CAPACITOR DE FILME PLÁSTICO

O capacitor de filme plástico é bastante similar ao capacitor de papel, na sua forma construtiva. Dielétricos de filme plástico, com poliéster ou polietileno, separam folhas metálicas usadas como placas. O capacitor é enrolado e encapsulado em plástico ou metal.

CAPACITOR DE MICA

O capacitor de mica consiste de um conjunto de placas dielétricas de mica alternadas por folhas metálicas condutoras. O conjunto é então encapsulado em um molde de resina fenólica.

CAPACITOR DE VIDRO

O capacitor de vidro é caracterizado por camadas alternadas de folhas de alumínio e tiras de vidros, agrupadas até que seja obtida a estrutura do capacitor desejado. A construção é então fundida em um bloco monolítico com a mesma composição do vidro usado como dielétrico.

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 é recoberto 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.

CAPACITOR STIROFLEX

É o primeiro capacitor a utilizar o plástico como dielétrico, neste caso o poliestireno. Este material apresenta a constante dielétrica mais baixa entre os plásticos e não sofre influência das freqüências altas. Do mesmo modo dos anteriores são enroladas folhas de poliestireno entre folhas de alumínio.

CAPACITOR DE PAPEL

O capacitor de papel consiste de folhas de alumínio e papel kraft (normalmente impregnado com graxa ou resina) enroladas e moldadas formando uma peça compacta. Os capacitores de papel são disponíveis na faixa de 0,0005 a aproximadamente 2 .

CAPACITOR DE POLICABORNATO

Idênticos aos de poliéster com valores típicos entre 1 nF e 10 µF com tensões de trabalho entre 60 e 1200 V.

CAPACITORES ELETOLÍTICOS DE ALUMÍNIO

Componentes normalmente utilizados para grandes capacitâncias (1 µF a 20.000 µF) O dielétrico consiste em uma película de óxido de alumínio (Al2O3) finíssima que se forma sobre o polo positivo , quando sobre o capacitor se aplica uma tensão contínua. As principais desvantagens deste tipo de componente são a sua elevada tolerância (chegando a 100 % maior que o valor nominal, e 10 % no sentido negativo) e o fato de ser altamente influenciado pela temperatura tanto na capacitância como na resistência de perda.

CAPACITORES VARIAVEIS

Existem dois tipos de capacitores variáveis, capacitores de sintonia ou (capacitor variável), os e varactores ou (varicaps).

Capacitores de sintonia ou (capacitor variável).

Aqueles que usam uma construção mecânica para mudar a distância entre as placas, ou a superfície da área das placas superpostas, neste tipo de capacitor o elemento dielétrico é o próprio ar.

Varactores ou (varicaps).

Aqueles que usam o fato de que a espessura da camada de depleção de um diodo varia com a tensão da corrente contínua atravessando o diodo. Esses diodos são chamados de diodos de capacitância variável, qualquer diodo exibe esse efeito, mas dispositivos vendidos especificamente como varactores têm uma área de junção grande e um perfil de dopagem especificamente dimensionado para maximizar a capacitância.

  1. Aplicações

Circuitos temporizadores (controle de funcionamento de equipamentos eletrônicos),Circuitos osciladores (transmissores, alarmes sonoros),Circuitos de equalização de áudio,“Bateria” de CPU de computadores portáteis (supercapacitores).

Referências

http://pt.wikipedia.org

http://www.brasilescola.com

http://www.dsee.fee.unicamp.br

www.lps.usp.br

http://www.aprendereletronica.com.br

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