Un condensador és un component electrònic que s'utilitza per emmagatzemar energia elèctrica.
Els condensadors estan fets de dues plaques metàl·liques separades per un aïllant, generalment un dielèctric, i poden emmagatzemar una càrrega durant un període de temps.
S'utilitzen en una gran varietat de circuits electrònics i es poden utilitzar per filtrar o emmagatzemar energia i també es poden utilitzar per construir circuits oscil·ladors senzills.
En aquest article, parlarem de què és un condensador, per a què serveix i com funciona.
Què és un condensador?
Un condensador és un component elèctric que emmagatzema energia en forma de càrrega elèctrica. Consta de dues plaques conductores contingudes dins d'un material dielèctric (material aïllant). Quan es connecten a una font d'alimentació, les plaques es carreguen i l'energia elèctrica s'emmagatzema en el material dielèctric. Aquesta energia emmagatzemada es pot alliberar quan sigui necessari, la qual cosa permet utilitzar-la per a qualsevol nombre d'aplicacions.
Els condensadors tenen moltes formes, mides i materials, tot depenent del seu propòsit. El tipus de condensador més comú es coneix com a condensador de pel·lícula, que utilitza capes primes de plàstic o ceràmica com a material dielèctric, amb tires fines de metall conductor conegudes com "elèctrodes" a banda i banda. Aquests tipus de condensadors s'utilitzen àmpliament en electrònica a causa del seu baix cost i propietats duradores.
Els condensadors també s'utilitzen en altres aplicacions, com ara motors i fonts d'alimentació, on ajuden a regular la tensió o a filtrar el soroll i les interferències que poden causar un rendiment erràtic o danyar components a la línia. A mesura que l'electrònica es fa cada cop més complexa, els condensadors juguen un paper encara més important dins d'aquests sistemes; ajuda a mantenir els fluxos de corrent precisos durant les operacions de commutació o proporciona una protecció contra canvis sobtats en els nivells de tensió de fonts externes.
Tipus de condensadors
Els condensadors vénen en diversos tipus, mides i estils. Alguns condensadors s'utilitzen en sistemes d'àudio de gamma alta, mentre que altres s'utilitzen en ordinadors o sistemes de seguretat domèstica. Tots serveixen al mateix propòsit bàsic; emmagatzemen energia elèctrica quan s'allibera el corrent i retornen aquesta energia quan s'atura el corrent. Els tipus inclouen els següents:
Condensadors ceràmics: solen ser petits i vénen soldats prèviament a les plaques de circuit. Tenen un dielèctric fet de material ceràmic i s'utilitzen generalment per a electrònica de baix nivell, com la interferència de radiofreqüència (RFI) filtres o circuits de derivació.
Condensadors electrolítics: es coneixen comunament com a condensadors polaritzats perquè tenen un terminal d'ànode negatiu, un terminal de càtode positiu i una solució d'electròlit dins del cos del condensador que permet una major capacitat del condensador. Normalment es troben en fonts d'alimentació, filtres, circuits de temporització i molts altres punts de regulació de potència.
Condensadors de tàntal: fets d'òxid de tàntal, aquests condensadors utilitzen un dielèctric d'estat sòlid (en lloc d'electròlit líquid). Això els proporciona un millor rendiment de temperatura en comparació amb els condensadors electrolítics, així com una millor estabilitat al llarg del temps i una millor consistència entre els productes per lots.
Condensador de pel·lícula/paper: aquest tipus es construeix amb una pel·lícula o paper metal·litzat que actua com a aïllant entre dues plaques de paper d'alumini creant elèctrodes de gran superfície perquè pugui emmagatzemar més càrrega elèctrica. S'utilitza habitualment quan es requereix tolerància a les pertorbacions elèctriques a causa de la seva capacitat de suportar corrents de sobretensió causades per arcs o condicions de sobretensió d'espurna.
Supercondensador/Ultracondensador: També conegut com a supercap/ultra cap o condensador electroquímic de doble capa (EDLC), aquest tipus té capacitats d'emmagatzematge molt grans (generalment superiors a molts altres tipus) amb una resistència millorada (fins a centenars de milers de cicles). Està dissenyat per a aquelles aplicacions que requereixen grans quantitats d'energia sota demanda, com ara la situació de còpia de seguretat per als centres de dades on compten els segons abans que algú pugui encendre manualment una altra font d'alimentació.
Usos d'un condensador
Els condensadors són un component elèctric bàsic que té un paper important en una varietat d'aplicacions. S'utilitzen habitualment per emmagatzemar energia elèctrica, crear filtres i en circuits de temporització. També s'utilitzen en sistemes d'àudio de cotxes, així com en electrònica de consum. Vegem amb més detall alguns dels usos d'un condensador.
Suavització de la font d'alimentació
Els condensadors es poden utilitzar per filtrar un circuit d'alimentació i ajudar a crear una tensió de CC més suau. Això es veu sovint en circuits que utilitzen fonts d'alimentació de xarxa, on la rectificació converteix la CA en CC polsada. Normalment, un condensador electrolític està connectat a la sortida del rectificador com a element suavitzant per a la font d'alimentació. El condensador es carrega ràpidament, mantenint part de la seva càrrega de manera que ajudi a suavitzar els polsos del rectificador i proporciona una tensió més estable per alimentar altres components. Com més gran sigui la capacitat o capacitat d'emmagatzematge d'un condensador, més efecte d'atenuació hi haurà, ja que pot absorbir més energia abans de requerir la recàrrega. En aquesta aplicació, els condensadors de major valor redueixen les fluctuacions, com ara ondulacions en els nivells de tensió i pics de tensió causats pels canvis de càrrega, proporcionant estabilitat a més elements dins del circuit d'una aplicació.
Processament del senyal
Els condensadors s'utilitzen àmpliament en el processament del senyal i la comunicació electrònica. Són components essencials en la majoria de circuits electrònics, per la seva capacitat d'emmagatzemar i alliberar energia.
En el processament del senyal, els condensadors es poden utilitzar per la seva capacitat de reduir el soroll i filtrar freqüències o senyals no desitjats. La protecció dels senyals contra el soroll s'anomena suavització o filtrat de pas baix i, generalment, s'aconsegueix mitjançant l'ús de condensadors.
En la comunicació electrònica, un condensador es pot utilitzar per transformar un senyal elèctric d'una forma a una altra sense canviar-ne la freqüència. Aquest procés es coneix com a acoblament o transferència de tensió, i els condensadors també s'utilitzen habitualment amb aquesta finalitat en receptors i transmissors de ràdio. A més, els condensadors actuen com a part dels filtres de pas alt, que eliminen els senyals de baixa freqüència mentre en fan passar els més alts al llarg del camí.
Els condensadors també s'utilitzen sovint en filtres analògics actius: determinen la resposta de freqüència d'un filtre establint la seva freqüència de tall. Com a tals, juguen un paper crucial en el control dels senyals d'àudio quan es dissenyen equips de música com amplificadors o consoles de mescles.
Sincronització
El temps és un ús comú dels condensadors. En els circuits quotidians, les resistències s'utilitzen normalment per a la temporització. Tanmateix, en situacions d'alta tensió o alta freqüència, sovint es poden utilitzar condensadors. Sovint és avantatjós utilitzar condensadors per a la temporització perquè no dissipen l'energia tan ràpidament com les resistències i poden manejar tensions més altes amb menys risc d'avaria.
A més de proporcionar una manera segura i eficient de controlar la tensió i el corrent en un circuit, els condensadors també s'utilitzen per proporcionar energia en determinats punts de dades per a components com ara LED o transistors que poden necessitar polsos de corrent quan s'activen. Això pot ajudar a reforçar el senyal enviat pel component perquè viatgi més lluny sense perdre energia ni integritat.
Els condensadors també s'utilitzen àmpliament en equips d'àudio per filtrar senyals i reduir la distorsió alhora que permeten informació útil encara que amb una interferència mínima de soroll. Com s'ha esmentat anteriorment, també es col·loquen habitualment entre terminals d'altaveus per ajudar a limitar els curtcircuits accidentals alhora que mantenen una distribució uniforme de la càrrega a les etapes de sortida de l'amplificador.
Quan s'utilitzen de manera creativa i amb una comprensió de l'electricitat, els condensadors tenen una capacitat sorprenent per donar forma al flux de càrrega, cosa que permet als enginyers desenvolupar sistemes d'àudio increïblement complexos a un cost mínim.
Aplicacions comunes
Els condensadors són components elèctrics que s'utilitzen habitualment en una varietat d'aplicacions. La seva capacitat d'emmagatzemar energia els converteix en components essencials dels sistemes que requereixen un subministrament constant d'energia durant un període de temps. S'utilitzen en moltes aplicacions, com ara fonts d'alimentació, motors, sistemes d'àudio, sistemes de climatització i molt més. En aquest article, explorarem algunes de les aplicacions de condensadors més comunes.
Motors
Els motors utilitzen condensadors per controlar la velocitat del motor o millorar el parell d'arrencada. Això es fa proporcionant o eliminant a fase als bobinatges del motor elèctric. Usats en variadors de freqüència, fonts d'alimentació i altres aplicacions, els condensadors poden ajustar la tensió o el corrent en càrregues polsades i evitar que es malgasti energia mitjançant la dissipació d'energia no desitjada dels sistemes d'alimentació. En corrents amb motors de mitjana freqüència, els valors de condensadors grans s'utilitzen normalment als dos extrems del motor per fer funcionar bancs de condensadors de compensació de fase per alleujar l'efecte harmònic de les ones de corrent causades per la càrrega no lineal d'un convertidor.
Lighting
Els condensadors es poden utilitzar per alimentar i regular sistemes d'il·luminació de totes les mides. En els balastos electrònics, s'utilitzen per controlar el flux de corrent i accelerar el procés d'engegada de llums fluorescents i il·luminació de descàrrega d'alta intensitat. També ajuden a reduir el parpelleig de les llums. En els sistemes de circuits transistoritzats, els condensadors mantenen un corrent elèctric continu, ajudant a garantir que les llums es mantinguin enceses. A més, ofereixen protecció durant les pujades de tensió reduint la càrrega elèctrica dels accessoris d'il·luminació tant a l'interior com a l'exterior.
Automotor
Els condensadors d'automoció són especialment importants perquè s'encarreguen d'ajudar el sistema elèctric d'un vehicle a reduir i compensar les inconsistències en el flux d'electricitat, que és habitual en molts vehicles. Els condensadors d'automoció emmagatzemen energia per proporcionar energia a l'alternador o al motor d'arrencada del cotxe quan sigui necessari. Aquesta energia s'utilitza per neutralitzar els pics de tensió creats quan la demanda de corrent supera la capacitat de la bateria o de l'alternador. Els condensadors d'automoció també es poden utilitzar en sistemes d'àudio, controlant corrents dins dels amplificadors i altaveus. En suavitzar les fluctuacions de tensió, els condensadors d'automòbils ajuden a allargar la vida útil de la bateria i reduir la tensió d'altres components elèctrics.
Seguretat dels condensadors
La seguretat ha de ser sempre una prioritat quan es treballa amb un condensador. Els condensadors emmagatzemen energia i s'han de manipular amb cura mentre es carreguen o es descarreguen. En aquesta secció, repassarem les directrius de seguretat a utilitzar quan es treballa amb un condensador i parlarem dels possibles riscos associats amb aquest.
Evitant pantalons curts
Quan utilitzeu condensadors, és important tenir en compte el potencial de curtcircuits a causa del fet que són components elèctrics. Els curtcircuits es produeixen quan un condensador es fa curtcircuit. Si bé els curts poden ser causats per defectes de fabricació o altres factors externs, la majoria dels curts són causats per un ús inadequat dels condensadors.
Per evitar curts, sempre heu de prendre precaucions amb els condensadors. Els mètodes següents us ajudaran a mantenir la seguretat del condensador:
1) No sotmeteu mai els condensadors a un excés d'estrès o tensió sobrecarregant-los;
2) No deixeu els condensadors en estat de sobrecàrrega durant llargs períodes de temps;
3) Utilitzeu sempre tècniques i/o mètodes de muntatge adequats que assegurin l'aïllament dels xocs;
4) No connecteu dues polaritats diferents, ja que això podria provocar arcs i danyar el condensador;
5) Inspeccioneu components o materials qualificats (com ara materials d'aïllament) per assegurar-vos que no hi hagi defectes abans de la instal·lació;
6) Presteu molta atenció als requisits de càrrega: apliqueu una càrrega reduïda quan sigui possible i apliqueu tècniques de muntatge adequades per a tots els components; i
7) Tingueu en compte que les tensions d'espera provocaran un flux de corrent al llarg del circuit, la qual cosa podria danyar les qualificacions estàndard del condensador si no es controla.
Prenent aquestes precaucions, els usuaris poden ajudar a mantenir un ús segur i evitar que es produeixin situacions perilloses a causa de curtcircuits o altres problemes amb els seus condensadors. És important recordar que la seguretat sempre és una prioritat quan es treballa amb l'electrònica i sobretot amb qualsevol cosa que impliqui electricitat!
Condensadors de descàrrega
És molt important assegurar-se que els condensadors es descarreguen correctament en manipular-los o substituir-los. Per realitzar una descàrrega segura, connecteu una resistència d'1 k ohm a 10 k ohm entre cada terminal del condensador i terra. La tensió a través del condensador es dissiparà ràpidament sense arcs ni generar espurnes, cosa que permetrà una substitució o manipulació segura.
També heu de recordar que heu de descarregar correctament els condensadors d'alta tensió abans d'eliminar-los. Si no descarregueu aquests components de manera segura, poden suposar un perill elèctric i fins i tot provocar un incendi! La descàrrega d'aquests components implica connectar un cable aïllat entre dos terminals del component i després descarregar-lo durant uns quants minuts. Assegureu-vos de portar ulleres de seguretat mentre feu aquest procediment per protegir els vostres ulls de les espurnes generades durant el procés de descàrrega.
Eliminació de condensadors
Quan s'eliminen els condensadors, és important prendre les precaucions adequades tant per a la seguretat com per a la protecció del medi ambient. Com que els condensadors poden contenir possibles toxines, com ara plom, bari i altres metalls, hauríeu d'evitar abocar aquests articles a contenidors d'escombraries o abocadors habituals. En lloc d'això, s'han d'eliminar d'una manera ecològica trobant un centre de recollida de reciclatge adequat o un proveïdor especialitzat en l'eliminació de materials perillosos.
És important assegurar-se que tots els condensadors encara mantenen una càrrega abans d'eliminar-los, fins i tot si estan etiquetats com a condensadors "morts". Els condensadors poden retenir càrregues residuals i es poden descarregar quan es manipulen; per tant, heu de tenir precaució a l'hora de manipular-los fins que els hàgiu descarregat. Per descarregar el condensador de manera segura, necessitareu un tornavís aïllat prou llarg per mantenir la mà enrere dels terminals perquè la tensió no salti l'adherència. Un cop descarregats els condensadors carregats, traieu qualsevol aïllament solt amb alicates o talladors de filferro i, a continuació, envolteu els aïllants abans de llençar-los correctament.
Conclusió
En conclusió, els condensadors són components essencials en qualsevol circuit elèctric. S'utilitzen per emmagatzemar energia, per filtrar el soroll i per proporcionar una font de corrent per als circuits de CA. Els condensadors es presenten en una varietat de formes i tenen una àmplia gamma d'aplicacions. Comprendre els conceptes bàsics dels condensadors us ajudarà a identificar els components adequats per al vostre projecte.
Resum dels conceptes bàsics del condensador
Per resumir els conceptes bàsics del condensador, un condensador és un component elèctric format per dues plaques conductores separades per un material aïllant anomenat dielèctric. S'utilitza per emmagatzemar energia en forma de camp elèctric. Els condensadors s'utilitzen habitualment en circuits electrònics, generalment juntament amb resistències i circuits integrats com els microprocessadors, per regular els nivells de corrent i tensió. També es poden utilitzar per filtrar senyals i proporcionar la màxima transferència de potència en determinats circuits. Quan seleccioneu un condensador per a la vostra aplicació específica, és important tenir en compte la tensió de funcionament, la temperatura de funcionament, la mida del paquet i el rang de valors de capacitat del tipus de condensador que trieu.
Beneficis de l'ús de condensadors
Els condensadors es poden utilitzar en una varietat d'aplicacions a causa de la seva capacitat d'emmagatzemar energia i alliberar-la quan sigui necessari. També són capaços de manejar grans quantitats de corrent, de manera que sovint s'utilitzen com a filtres i frens de circuit. A més, els condensadors poden ajudar a reduir el soroll elèctric i augmentar l'eficiència dels circuits d'alimentació. Com a resultat, s'utilitzen àmpliament en dispositius electrònics d'alta potència com ara ordinadors, telèfons mòbils i televisors.
Els condensadors tenen una sèrie d'avantatges quan es tracta d'electrònica. Per exemple, ajuden a mantenir estable el nivell de tensió proporcionant emmagatzematge temporal per a polsos d'alta energia o ràfegues curtes de corrent que, d'altra manera, poden danyar els components electrònics amb el pas del temps. El seu disseny també ajuda a filtrar les interferències electromagnètiques (EMI) a tot el sistema o dins d'un circuit individual. Això és important per evitar que els senyals no desitjats entrin al sistema o que interrompin els senyals que ja hi ha.
A més, els condensadors proporcionen corrent instantani quan sigui necessari, poden reduir dràsticament el consum d'energia en qualsevol sistema d'alimentació de CA, permetent el control del condensador d'arrencada i el funcionament del motor síncron, que és fonamental per al funcionament a llarg termini en aplicacions d'entorns extrems com els sistemes d'enllumenat públic i els motors HVAC. Finalment, l'estabilització de les ones sinusoïdals creades pels circuits de CA és una de les seves funcions principals: treuen energia a determinades freqüències mentre amplifiquen l'energia a altres freqüències, reduint la distorsió de tensió i assegurant una gestió neta de l'energia a tots els canals.
Sóc Joost Nusselder, el fundador de Neaera i comercialitzador de continguts, pare i m'encanta provar nous equips amb la guitarra al cor de la meva passió, i juntament amb el meu equip, he estat creant articles de bloc des del 2020. per ajudar els lectors fidels amb consells sobre gravació i guitarra.
