Capacitores

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APRESENTAÇÃO SOBRE CAPACITORES
FABRICAÇÃO

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Capacitores

  1. 1. Capacitores
  2. 2. CapacitorÉ um componente constituído por dois condutoresseparados por um isolante: os condutores sãochamados armaduras (ou placas) do capacitor e oisolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-sedar nome a esses aparelhos de acordo com a formade suas armaduras. Assim temos capacitor plano(Fig-1), capacitor cilíndrico (Fig-2), capacitoresférico etc. O dielétrico pode ser um isolantequalquer como o vidro, a parafina, o papel emuitas vezes é o próprio ar. Nos diagramas decircuitos elétricos o capacitor é representado damaneira mostrada na Fig-3.
  3. 3. Capacitores
  4. 4. CapacitoresUm capacitor apresenta uma característica elétricadominante que é simples, elementar. Apresentauma proporcionalidade entre corrente entre seusterminais e a variação da diferença de potencialelétrico nos terminais. Ou seja, possui umacaracterística elétrica dominante com a natureza deuma capacitância.Um capacitor é fundamentalmente umarmazenador de energia sob a forma de um campoeletrostático.
  5. 5. Tempo de Carga e Descarga deum CapacitorUma das características mais interessantes docapacitor, que possibilita inúmeras aplicaçõestecnológicas, sobretudo em eletrônica, é o seutempo de carga e descarga. A figura a seguirrepresenta o processo de carga de um capacitorpor um gerador e o correspondente gráfico decarga armazenada em cada placa durante o tempocorrespondente.
  6. 6. Tempo de Carga e Descarga deum Capacitor
  7. 7. Vamos supor um capacitor de capacidade C sendocarregado eletricamente por um gerador. Como, dadefinição de capacidade (Q = CxV) e C é constante.Energia armazenada em umcapacitor
  8. 8. De que é formado umcapacitor?O capacitor é formado de duas placas metálicas,separadas por um material isolante denominadodielétrico. Utiliza-se como dielétrico o papel, a cerâmica,a mica, os materiais plásticos ou mesmo o ar.
  9. 9. AplicaçõesCapacitores são utilizados com o fim de eliminarsinais indesejados, oferecendo um caminho maisfácil pelo qual a energia associada a esses sinaisespúrios pode ser escoada, impedindo-a de invadiro circuito protegido. Nestas aplicações,normalmente quanto maior a capacitância melhoro efeito obtido e podem apresentar grandestolerâncias.Já capacitores empregados em aplicações querequerem maior precisão, tais como os capacitoresque determinam a freqüência de oscilação de umcircuito, possuem tolerâncias menores.
  10. 10.  Fatores que influenciam nacapacitânciaA capacitância de um capacitor, é uma constantecaracterística do componente, assim, ela vaidepender de certos fatores próprios do capacitor.A área das armaduras, por exemplo, influi nacapacitância, que é tanto maior quanto maior for ovalor desta área. Em outras palavras, acapacitância C é proporcional à área A de cadaarmadura, ou seja:C∝A
  11. 11.  Fatores que influenciam nacapacitânciaA espessura do dielétrico é um outro fator que influi nacapacitância. Verifica-se que quanto menor for a distânciad entre as armaduras maior será a capacitância C docomponente, isto é:C∝1/dEste fato também é utilizado nos capacitores modernos,nos quais se usam dielétricos de grande poder deisolamento, com espessura bastante reduzida, de modo aobter grande capacitância.
  12. 12. CapacitânciaC = kε0 . A/dOnde:C: Capacitânciakε0: Constante dielétricad: Distância entre as superfícies condutorasA: Área dos condutores.
  13. 13. Rigidez e constante dielétricaMaterial Rigidez (kv/cm) Constante (k)Ar 30 1Vidro 75-300 3,8Ebonite 270-400 2,8Mica 600-750 5,4-8,7Borracha Pura 330 3Óxido de alumínio - 8,4Pentóxido de Tantalo - 26Cera de abelha 1100 3,7Parafina 600 3,5
  14. 14. Processos de FabricaçãoOs capacitores de filme metalizado são obtidospela deposição de uma camada de materialcondutor, sobre um dos lados de uma película dematerial flexível isolante, em geral um filmeplástico de baixas perdas dielétricas, por exemplo,poliéster. Isto feito, duas películas são enroladasuma sobre a outra, de maneira que as superfíciesmetalizadas não se toquem.. Conecta-se então umterminal a cada superfície metálica. O acabamentoé feito com cera fundida, ou com resina epóxi,sobre o qual se faz a marcação dos valores.
  15. 15. Processos de Fabricação
  16. 16. Processos de Fabricação
  17. 17. Processos de Fabricação
  18. 18. Tipos de capacitores Capacitores de mica Capacitores de papel Capacitores Stiroflex Capacitores depolipropileno Capacitores depoliéster Capacitores depolicarbonato Capacitores cerâmicos Capacitores eletrolíticos(alumínio)(tântalo)
  19. 19. Capacitores de micaSão fabricados alternando-se películas de mica(silicato de alumínio) com folhas de alumínio.Sendo a mica um dielétrico muito estável e de altaresistividade, estes capacitores são utilizados emcircuitos que trabalham com alta frequência(etapas osciladoras de radiofrequência). Suascapacitâncias variam de 5pF a 100 nF,apresentando elevada precisão.
  20. 20. Capacitores de papelCapacitores de filtro com dielétrico de papel sãovolumosos e seu valor é em geral limitado amenos do que 10 µ F. Eles não são polarizados epodem suportar altas tensões. Não há fugaapreciável de corrente através de um destescapacitores.
  21. 21. Capacitores de papelSão fabricados enrolando-se uma ou mais folhasde papel entre folhas metálicas. Todo o conjunto éenvolvido em resina termoplástica.. Esse tipo decomponente é barato e é aplicado em usos gerais.Para melhorar as características o papel pode serimpregnado com óleo , o que ocasiona:Aumento da rigidez dielétrica.Aumento da margem de temperatura de aplicaçãodo capacitor.Aplicação de altas tensões.
  22. 22. Capacitores poliméricosSão fabricados com duas fitas finas de plástico metalizadasnuma das faces, deixando, porém, um trecho descoberto aolongo de um dos bordos, o inferior em uma das tiras, e osuperior na outra. As duas tiras são enroladas uma sobre a outra,e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de modo queficam em contato apenas com as partes metalizadas das tiras. Oconjunto é recoberto por um revestimento isolante. Estescapacitores são empregados em baixa e média freqüência ecomo capacitores de filtro e, às vezes, em alta freqüência. Têma vantagem de atingir capacitâncias relativamente elevadas emtensões máximas que chegam a alcançar os 1000 V. Por outrolado, se ocorrer uma perfuração no dielétrico por excesso detensão, o metal se evapora na área vizinha à perfuração sem quese produza um curto-circuito, evitando assim a destruição docomponente.
  23. 23. Capacitores StiroflexÉ o primeiro capacitor a utilizar o plástico comodielétrico, neste caso o poliestireno. Este materialapresenta a constante dielétrica mais baixa entre osplásticos e não sofre influência das frequênciasaltas. Do mesmo modo dos anteriores sãoenroladas folhas de poliestireno entre folhas dealumínio.As principais vantagens deste tipo de capacitorsão: o reduzido fator de perda, alta precisão,tolerância baixa (em torno de 0,25 %), tensões detrabalho entre 30 e 600 V.
  24. 24. Capacitores de polipropilenoO polipropileno é um plástico com propriedadesanálogas ao polietileno, e apresenta maiorresistência ao calor, aos solventes orgânicos e aradiação. O modo de fabricação é o mesmoutilizado no capacitor de poliestireno.Estes componentes são ideais para aplicação emcircuitos de filtros ou ressonantes.
  25. 25. Capacitores de poliésterEstes componentes foram criados para substituiros capacitores de papel, tendo como principaisvantagens sobre os constituídos de papel: maiorresistência mecânica, não é um materialhigroscópico, suporta ampla margem detemperatura (-50 °C a 150 °C) com grande rigidezdielétrica.Por apresentar variações de sua capacitância coma frequência, não são recomendados paraaplicacão em dispositivos que operem emfrequências superiores a MHz.Os valores típicos são de 2pF a 10 µF com tensõesentre 30 e 1000 V.
  26. 26. Capacitores de policarbonatoIdênticos aos de poliéster com valorestípicos entre 1 nF e 10 µF com tensões detrabalho entre 60 e 1200 V.
  27. 27. Capacitores cerâmicosGeralmente são constituídos de um suporte tubularde cerâmica, em cujas superfícies interna e externasão depositadas finas camadas de prata às quaissão ligados os terminais através de um cabosoldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais sãoenrolados diretamente sobre o tubo. O empregodeste tipo de componente varia dos circuitos dealta freqüência, com modelos compensadostermicamente e com baixa tolerância, aos de baixafreqüência, como capacitores de acoplamento e defiltro. Além dos tubulares, podem ser encontradoscapacitores na forma de disco e de placa quebradaou retangular.
  28. 28. Capacitores cerâmicosSão os mais próximos aos capacitores ideais, poisapresentam: Indutância parasitária praticamente nula Fator de potência nulo Alta constante dielétrica Capacitâncias entre frações de pF a 1 nF Ideais para circuitos sintonizadores.
  29. 29. Capacitores eletrolíticosSão aqueles que, com as mesmas dimensões, atingemmaiores capacitâncias. São formados por uma tirametal recoberta por uma camada de óxido que atuacomo um dielétrico; sobre a camada de óxido écolocada uma tira de papel impregnado com umlíquido condutor chamado eletrólito, ao qual sesobrepõe uma segunda lâmina de alumínio emcontato elétrico com o papel.Os capacitores eletrolíticos são, utilizados emcircuitos em que ocorrem tensões contínuas,sobrepostas a tensões alternadas menores, ondefuncionam apenas como capacitores de filtro pararetificadores, de acoplamento para bloqueio detensões contínuas, etc
  30. 30. Capacitores eletrolíticos dealumínioComponentes normalmente utilizados paragrandes capacitâncias (1 µF a 20.000 µF) Odielétrico consiste em uma película de óxido dealumínio (Al2O3) finíssima que se forma sobre opolo positivo , quando sobre o capacitor se aplicauma tensão contínua. As principais desvantagensdeste tipo de componente são a sua elevadatolerância (chegando a 100 % maior que o valornominal, e 10 % no sentido negativo) e o fato deser altamente influenciado pela temperatura tantona capacitância como na resistência de perda.
  31. 31. Capacitores eletrolíticos detântaloComponentes de constituição idêntica aosCapacitores eletrolíticos de alumínio. Odielétrico utilizado é o óxido de tântalo (Ta2O5) quereduz a dimensão destes capacitores em relaçãoaos outros eletrolíticos. Estes componentesapresentam baixas tolerâncias (20 %), tem baixadependência com a temperatura com máximatensão de operação de 120 V, mas são mais caros.
  32. 32. Capacitores eletrolíticos detântaloOs capacitores eletrolíticos de tântaloassemelham-se aos capacitores de alumínio mas,mesmo alcançando as mesmas capacitâncias, sãode tamanho menor. Emprega-se o tântalo no lugardo alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é umapasta ou líquido. Seu emprego é aconselhávelsobretudo como capacitor de acoplamento paraestágios de baixas freqüências, graças ao seu baixonível de ruído, muito inferior ao do capacitor dealumínio. Além do tipo tubular, é encontradotambém em forma de "gota".
  33. 33. Capacitores Eletrolíticos LíquidosCapacitor que consiste de um eletrodo de metalimerso em uma solução eletrolítica. O eletrodo e asolução são as duas placas do capacitor, enquantoque uma película de óxido que se forma noeletrodo é o dielétrico. A película de dielétrico éformada pelo escoamento da corrente do eletrólitopara o eletrodo.
  34. 34. Apresentação• Capacitores cerâmicos
  35. 35. Apresentação Capacitores depolipropileno Capacitores depoliéster Capacitores depolicarbonato
  36. 36. ApresentaçãoCapacitores eletrolíticos(alumínio)
  37. 37. ApresentaçãoCapacitores eletrolíticos (alumínio e tântalo)
  38. 38. Capacitores ajustáveisUma categoria importante é a doscapacitores variáveis. Nestes dispositivos,pode-se controlar a área das superfíciescondutoras submetidas ao campo elétrico,efetivamente controlando a capacitância.
  39. 39. Capacitores ajustáveis• Capacitor de sintonia
  40. 40. “Trimmers” e “Padders”São capacitores variáveis com pequenasdimensões normalmente utilizados em rádiosportáteis e em diversos dispositivos eletrônicos.Tem capacitâncias máximas em torno de 500 pF.São utilizados principalmente para o ajuste dovalor correto da capacitância total de um circuito.O ajuste pode ser obtido :Variando a superfície das placasVariando a distância entre as placasVariando o material do dielétrico.
  41. 41. “Trimmers”• Trimmers
  42. 42. Código de cores paracapacitoresOs valores decapacitância sãoindicados em pF.Este código é em geralempregado noscapacitores depoliéster metalizado.
  43. 43. Código de cores paracapacitores
  44. 44. Código para capacitorescerâmicosOs valores decapacitância sãoindicados em pF.

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