Aula 04 Capacitor em CC

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Capacitor

Análise em CC

Disciplina: Eletricidade

Escola SENAI “A. Jacob Lafer”

Prof. Luiz Bitencourt _– luiz.bitencourt@sp.senai.br https://sites.google.com/site/senai118eletroeletronica

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Conteúdo da aula

1. Introdução

2. Características

3. Tipos

4. Funcionamento

5. Tempos de carga e descarga

6. Identificação

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Capacitor (ou condensador)

 Armazena energia (carga elétrica) na forma de campo elétrico

Introdução

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Princípio de construção:

 Duas placas metálicas paralelas (armaduras)  material condutor

 Material isolante (dielétrico)

Características

Campo Elétrico E d Carga +Q -Q

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Características

5

Capacitância:

- Capacidade do capacitor em armazenar energia em forma de um campo elétrico - É a medida de carga elétrica que o capacitor pode armazenar por unidade de tensão

C = Capacitância em Farad [F]

Q = Quantidade de carga elétrica em Coulomb [C]

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Características

Capacitância:

A capacitância depende de três fatores:

 Constante dielétrica

 Distância entre as superfícies condutoras

 Área da armadura

C = Capacitância em Farad [F] k = Constante dielétrica

A = Área da armadura [m²]

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Capacitância e as potências de 10:

Características

7

DENOMINAÇÃO SÍMBOLO VALOR EM FARAD (F)

UNIDADE Farad F

SUBMÚLTIPLOS

Milifarad mF 10-3 _{ou 0,001F}

Microfarad _μF 10-6 _{ou 0,000001F}

Nanofarad nF 10-9 _{ou 0,000000001F}

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Tensão de Trabalho:

- Tensão máxima que o capacitor pode suportar entre as armaduras - Especificada pela tensão de pico (V_P)

Exemplo:

Temos um capacitor, com capacitância de _10μF, para o acionamento do motor de um portão automático, ligado a uma tensão de 220V_CA. Como especificar esse componente para compra?

Características

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Capacitores polarizados:

 Dielétrico composto por uma fina camada de óxido de alumínio ou tântalo para aumentar sua capacitância

 Exemplos: Capacitores eletrolíticos e capacitores de tântalo

Tipos

(10)

Capacitores polarizados:

 Utilizados em circuitos CC

Exemplos: Temporizadores, filtros, conversores, osciladores, etc

Simbologia básica:

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Capacitores não polarizados:

 Dielétrico pode ser de cerâmica ou poliéster, que são materiais que permitem a mudança de polaridade

 Exemplos: Capacitores cerâmicos, de poliéster, polipropileno, etc

Tipos

(12)

Capacitores não polarizados:

 Utilizados em circuitos de CA ou CC

 Exemplos: Ventiladores, refrigeradores, temporizadores, filtros, osciladores, etc

 Simbologia básica:

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Capacitores variáveis:

 Possuem uma forma de ajustar seu valor capacitivo

Tipos

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Capacitores variáveis:

 Utilizados em circuitos de CA ou CC

 Exemplos: Ventiladores, refrigeradores, temporizadores, filtros, etc

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Carga do capacitor

Chave aberta:

Funcionamento

15

Sem tensão nas armaduras,

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Chave fechada:

Surge uma corrente  desequilíbrio

 polo positivo da fonte absorve elétrons da armadura

 polo negativo fornece elétrons à armadura

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Dielétrico  não há fluxo de elétrons através do capacitor

 Polarização das moléculas do dielétrico, provocada pelo campo elétrico

Funcionamento

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 Tensão entre as armadura tende a se igualar a tensão da fonte

 A carga armazenada atinge seu valor máximo  Cessa-se o fluxo de elétrons (“tempo de carga”)

 Armaduras permanecem com os mesmos potenciais, após desconectado

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Funcionamento

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Descarga do Capacitor

Capacitor carregado  comporta-se como uma fonte de tensão

Passado o “tempo de descarga”  diminuição da tensão entre as armaduras

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Descarga do Capacitor

Funcionamento

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 Capacitor carregado conectado a uma carga resistiva

 Contante de tempo RC (ou tau _“τ”):

 Para Carga:

V_C(t) = Vo. (1 _– e –(t / RC)₎

 Para Descarga:

V_C(t) = Vo. (e –(t / RC)₎

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Gráfico com os tempos de carga e descarga:

Tempos de carga e descarga

(24)

Relação da constante de tempo com a carga do capacitor:

Tempos de carga e descarga

Constante de

tempo

Carga

1 

63%

2 

86%

3 

96%

4 

98%

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Relação da constante de tempo com a descarga do capacitor:

Tempos de carga e descarga

25

Constante de

tempo

Descarga

1 

37%

2 

14%

3 

4%

4 

2%

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1. Defina capacitância.

2. Capacitância depende de quais fatores?

3. Temos um capacitor, com capacitância de _8μF, para o acionamento do motor de um portão automático, ligado a uma tensão de 127V_CA. Como especificar esse componente para compra?

4. Cite exemplos de capacitores polarizados.

5. Cite exemplos de capacitores não polarizados.

6. Um técnico identificou defeito em um capacitor eletrolítico de 100uF/25V em uma placa de fonte de alimentação. Em estoque, há capacitores eletrolíticos de

100uF, porém com tensão de 35V. É possível a substituição? Quais as consequências?

(27)

7. Calcule a constante de tempo para o circuito a seguir:

8. Após quanto tempo o capacitor atinge 8V?

Exercícios

27

(28)

9. Calcule a constante de tempo para o circuito a seguir:

10.Após quanto tempo o capacitor atinge 6V?

Exercícios

100k_Ω

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11.Calcule a constante de tempo para o circuito a seguir:

12.Após quanto tempo o capacitor atinge 12V?

Exercícios

29

1M_Ω

(30)

Leitura de valor nominal _– Capacitores eletrolíticos:

Características:

 Tamanho proporcional à capacitância

 Pouco estáveis

Leitura:

 Em geral, valor informado em uF

 Versões em SMD  leitura semelhante

Capacitância: 4700 uF Tensão: 25 V Capacitância: 1000 uF

Tensão: 10V

Identificação

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Leitura de valor nominal _– Capacitores de Tântalo (PTH):

 Tamanho reduzido, custo elevado

 Mais estáveis (menor influência de frequência e temperatura)

Leitura:

 Em geral, valor informado em uF

Capacitância: 2.2 = 2,2 uF Tensão: 25 V

 Caso o valor seja exibido em 3 dígitos, a unidade é pF Ex.: 106 = 10 x 106 = 10.000.000 pF = 10 uF

Identificação

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Leitura de valor nominal _– Capacitores de Tântalo (SMD):

 Valor em pF!!

(33)

Leitura de valor nominal _– Capacitores Cerâmicos (PTH):

 Ótimo comportamento em termo de frequência

 Alta tensão de isolação

 Baixas perdas

 Valores variam de uns poucos pF até centenas de nF

Leitura:

 Em geral, valores em pF

Identificação

(34)

(35)

Unidade:

 uF _– Quando o valor impresso possui ponto

 pF _– Quando o valor impresso possui a letra p

Identificação

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 Em geral, valores em pF

(37)

Leitura de valor nominal _– Capacitores Poliéster (PTH):

 Semelhantes aos cerâmicos porém com capacitâncias superiores

 Leitura segue as mesmas regras

Identificação

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Leitura de valor nominal _– Capacitores não polarizados em SMD

 Em SMD, cerâmicos, poliéster ou polipropileno são muito parecidos

 Em geral não há indicação nenhuma!!!

 Há códigos em raras exceções

(39)

Leitura de valor nominal _– Capacitores ajustáveis

 Conhecido como capacitor trimmer

 Valor da capacitância máxima impresso

Identificação

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Valores comerciais

 Tabela de valores base

 A partir destes, são apresentados os múltiplos e submúltiplos

Identificação

(41)

Medição: Capacímetros

Identificação

(42)

Medição: Capacímetros

(43)

Medição: Multímetros com função de medição de capacitância

Identificação

(44)

Medição: Multímetros com função de medição de capacitância

(45)

1. Faça as leituras dos capacitores de cerâmica a seguir: a) 104 b) 101 c) 33 d) 472 e) .47 f) 15p

(46)

3. Faça a leitura das características dos capacitores:

(47)

4. Faça a leitura das características dos capacitores:

Exercícios

(48)

Leitura de capacitores obsoletos:

(49)

Leitura de capacitores obsoletos:

Bônus

(50)

Associação Série:

Ocorre distribuição da tensão para os capacitores

U_TOTAL = U₁ + U₂ + ... + U_n

 Capacitor equivalente:

(51)

Associação Paralela:

Tensão é igual para todos os capacitores

U₁ = U₂ = ... = U_n

 Capacitor equivalente:

C_EQ = C₁ + C₂ + ... + C_n

Associação de Capacitores

(52)

Dúvidas?

“Eu não posso mudar a direção do vento,

mas eu posso ajustar as minhas velas

para sempre alcançar o meu destino.”

Jimmy Dean

Referências: