Un capacitor é un compoñente electrónico que se utiliza para almacenar enerxía eléctrica.
Os capacitores están feitos de dúas placas metálicas separadas por un illante, xeralmente un dieléctrico, e poden almacenar unha carga durante un período de tempo.
Utilízanse nunha gran variedade de circuítos electrónicos e pódense usar para filtrar ou almacenar enerxía e tamén se poden usar para construír circuítos de osciladores sinxelos.
Neste artigo, discutiremos que é un capacitor, para que serve e como funciona.
Que é un capacitor?
Un capacitor é un compoñente eléctrico que almacena enerxía en forma de carga eléctrica. Consta de dúas placas condutoras contidas dentro dun material dieléctrico (material illante). Cando se conectan a unha fonte de enerxía, as placas cárganse e a enerxía eléctrica almacénase no material dieléctrico. Esta enerxía almacenada pode ser liberada cando sexa necesario, permitindo que se use para calquera número de aplicacións.
Os capacitores teñen moitas formas, tamaños e materiais, todo dependendo do seu propósito. O tipo máis común de capacitor coñécese como capacitor de película, que utiliza finas capas de plástico ou cerámica como material dieléctrico, con finas tiras de metal condutor coñecidas como "electrodos" a cada lado. Estes tipos de capacitores son moi utilizados na electrónica debido ao seu baixo custo e propiedades duradeiros.
Os capacitores tamén se usan noutras aplicacións, como motores e fontes de alimentación, onde axudan a regular a tensión ou filtran o ruído e as interferencias que poden causar un rendemento errático ou danar os compoñentes da liña. A medida que a electrónica se fai cada vez máis complexa, os capacitores xogan un papel aínda máis importante dentro destes sistemas; axudando a manter fluxos de corrente precisos durante as operacións de conmutación ou proporcionando protección contra cambios bruscos nos niveis de tensión procedentes de fontes externas.
Tipos de condensadores
Os capacitores veñen nunha serie de tipos, tamaños e estilos. Algúns capacitores úsanse en sistemas de audio de gama alta mentres que outros úsanse en ordenadores ou sistemas de seguridade domésticos. Todos serven ao mesmo propósito básico; almacenan enerxía eléctrica cando se libera corrente e devolven esa enerxía cando se detén a corrente. Os tipos inclúen os seguintes:
Capacitores cerámicos: normalmente son pequenos e veñen soldados previamente en placas de circuíto. Teñen un dieléctrico feito de material cerámico e adoitan usarse para produtos electrónicos de baixo nivel, como a interferencia de radiofrecuencia (RFI). filtros ou circuítos de derivación.
Capacitores electrolíticos: estes son comunmente denominados capacitores polarizados porque teñen un terminal de ánodo negativo, un terminal de cátodo positivo e unha solución de electrólito dentro do corpo do capacitor que permite unha maior capacidade do capacitor. Atópanse normalmente en fontes de alimentación, filtros, circuítos de temporización e moitos outros puntos de regulación de enerxía.
Capacitores de tantalio: feitos de óxido de tantalio, estes capacitores usan un dieléctrico de estado sólido (en lugar de electrólito líquido). Isto dálles un mellor rendemento de temperatura en comparación cos capacitores electrolíticos, así como unha mellora da estabilidade no tempo e unha mellor consistencia entre os produtos por lotes.
Condensador de película/papel: este tipo está construído con película metalizada ou papel que actúa como illante entre dúas placas de folla de aluminio creando electrodos de gran superficie para que poida almacenar máis carga eléctrica. Úsase habitualmente onde se require tolerancia ás perturbacións eléctricas debido á súa capacidade para soportar sobretensións causadas por arcos ou condicións de sobretensión de chispa.
Supercondensador/Ultracondensador: Tamén coñecido como supercap/ultra cap ou condensador electroquímico de dobre capa (EDLC), este tipo ten capacidades de almacenamento moi grandes (xeralmente superiores a moitos outros tipos) cunha resistencia mellorada (ata centos de miles de ciclos). Está deseñado para aquelas aplicacións que requiren grandes cantidades de enerxía baixo demanda, como situacións de copia de seguridade para centros de datos onde os segundos contan antes de que alguén poida conectar outra fonte de enerxía manualmente.
Usos dun condensador
Os capacitores son un compoñente eléctrico básico que xoga un papel importante nunha variedade de aplicacións. Utilízanse habitualmente para almacenar enerxía eléctrica, crear filtros e en circuítos de temporización. Tamén se usan en sistemas de audio do automóbil, así como en produtos electrónicos de consumo. Vexamos algúns dos usos dun capacitor con máis detalle.
Suavizado da fonte de alimentación
Os capacitores poden usarse para proporcionar filtrado nun circuíto de fonte de alimentación e axudar a crear unha tensión de CC máis suave. Isto adoita ver en circuítos que usan fontes de alimentación, onde a rectificación converte a CA en CC pulsada. Normalmente, un capacitor electrolítico está conectado á saída do rectificador como un elemento suavizante para a fonte de alimentación. O capacitor cárgase rapidamente, mantendo parte da súa carga para que axude a suavizar os pulsos do rectificador e proporciona unha tensión máis estable para alimentar outros compoñentes. Canto maior sexa a capacitancia, ou capacidade de almacenamento, nun capacitor, máis efecto de suavización haberá xa que pode absorber máis enerxía antes de requirir a recarga. Nesta aplicación, os capacitores de maior valor reducen as flutuacións, como as ondulacións nos niveis de tensión e os picos de tensión causados polos cambios de carga, proporcionando estabilidade a outros elementos dentro do circuíto dunha aplicación.
Procesamento de sinais
Os capacitores son amplamente utilizados no procesamento de sinal e na comunicación electrónica. Son compoñentes esenciais na maioría dos circuítos electrónicos, debido á súa capacidade para almacenar e liberar enerxía.
No procesamento de sinal, os capacitores pódense usar pola súa capacidade para reducir o ruído e filtrar frecuencias ou sinais non desexados. A protección dos sinais contra o ruído chámase suavizado ou filtrado de paso baixo e, xeralmente, conséguese mediante o uso de capacitores.
Na comunicación electrónica, un capacitor pódese usar para transformar un sinal eléctrico dunha forma a outra sen cambiar a súa frecuencia. Este proceso coñécese como acoplamento ou transferencia de tensión, e os capacitores tamén se usan habitualmente para este fin en receptores e transmisores de radio. Ademais, os capacitores actúan como parte dos filtros de paso alto, que eliminan os sinais de baixa frecuencia mentres pasan os máis altos ao longo da vía.
Os capacitores tamén se empregan a miúdo en filtros analóxicos activos: determinan a resposta de frecuencia dun filtro configurando a súa frecuencia de corte. Polo tanto, xogan un papel crucial no control dos sinais de audio ao deseñar equipos de música como amplificadores ou mesas de mestura.
Cronometraxe
O tempo é un uso común dos capacitores. Nos circuítos cotiáns, as resistencias adoitan usarse para a temporización. Non obstante, en situacións de alta tensión ou alta frecuencia, a miúdo pódense usar capacitores no seu lugar. Moitas veces é vantaxoso usar capacitores para a temporización porque non disipan a enerxía tan rápido como as resistencias e poden manexar voltaxes máis altas con menos risco de avarías.
Ademais de proporcionar unha forma segura e eficiente de controlar a tensión e a corrente nun circuíto, os capacitores tamén se utilizan para proporcionar enerxía en determinados puntos de datos para compoñentes como LED ou transistores que poden necesitar pulsos de corrente cando se activan. Isto pode axudar a reforzar o sinal enviado polo compoñente para que viaxa máis lonxe sen perder enerxía nin integridade.
Os capacitores tamén se usan amplamente nos equipos de audio para filtrar os sinais e reducir a distorsión ao tempo que permiten información útil aínda que cunha mínima interferencia de ruído. Como se mencionou anteriormente, tamén se colocan habitualmente nos terminais dos altofalantes para axudar a limitar os curtocircuítos accidentais, mantendo tamén unha distribución uniforme da carga nas etapas de saída do amplificador.
Cando se usan de forma creativa e entendendo a electricidade, os capacitores teñen unha incrible capacidade para moldear o fluxo de carga, o que permite aos enxeñeiros desenvolver sistemas de audio incriblemente complexos cun custo mínimo.
Aplicacións comúns
Os capacitores son compoñentes eléctricos que se usan habitualmente nunha variedade de aplicacións. A súa capacidade para almacenar enerxía fai que sexan compoñentes esenciais dos sistemas que requiren un abastecemento constante de enerxía durante un período de tempo. Utilízanse en moitas aplicacións, incluíndo fontes de alimentación, motores, sistemas de audio, sistemas HVAC e moito máis. Neste artigo, exploraremos algunhas das aplicacións de capacitores máis comúns.
Motors
Os motores usan capacitores para controlar a velocidade do motor ou mellorar o par de arranque. Isto faise proporcionando ou eliminando a fase aos devanados do motor eléctrico. Usados en unidades de frecuencia variable, fontes de alimentación e outras aplicacións, os capacitores poden axustar a tensión ou a corrente en cargas pulsadas e evitar que se desperdicie enerxía ao disipar a enerxía non desexada dos sistemas de enerxía. En correntes baixo motores de media frecuencia, adoitan usarse valores de capacitores grandes nos dous extremos do motor para facer funcionar bancos de capacitores de compensación de fase para aliviar o efecto harmónico das ondas de corrente causadas pola carga non lineal dun conversor.
Iluminación
Os capacitores pódense utilizar para alimentar e regular sistemas de iluminación de todos os tamaños. Nos balastos electrónicos, utilízanse para controlar o fluxo de corrente e acelerar o proceso de posta en marcha de luces fluorescentes e iluminación de descarga de alta intensidade. Tamén axudan a reducir o parpadeo das luces. Nos sistemas de circuítos transistorizados, os capacitores manteñen unha corrente eléctrica continua, o que axuda a garantir que as luces permanezan acesas. Ademais, ofrecen protección durante as sobrevoltas de tensión reducindo a carga eléctrica dos aparellos de iluminación tanto en ambientes interiores como exteriores.
Automoción
Os capacitores automotivos son especialmente importantes porque son os encargados de axudar ao sistema eléctrico dun vehículo a reducir e compensar as inconsistencias no fluxo de electricidade, que é común en moitos vehículos. Os capacitores dos automóbiles almacenan enerxía para proporcionar enerxía ao alternador ou ao motor de arranque do coche cando sexa necesario. Esta enerxía úsase para neutralizar os picos de tensión creados cando a demanda actual supera a capacidade da batería ou do alternador. Os capacitores automotivos tamén se poden usar en sistemas de audio, controlando as correntes dentro dos amplificadores e altofalantes. Ao suavizar as flutuacións de tensión, os capacitores automotivos axudan a prolongar a vida útil da batería e reducen a tensión doutros compoñentes eléctricos.
Seguridade dos condensadores
A seguridade debe ser sempre unha prioridade cando se traballa cun capacitor. Os capacitores almacenan enerxía e deben ser manipulados con coidado mentres se cargan ou descargan. Nesta sección, repasaremos as pautas de seguridade que se deben usar cando se traballa cun capacitor e analizaremos os posibles riscos asociados a el.
Evitando shorts
Ao usar capacitores, é importante ter en conta o potencial de curtos debido ao feito de que son compoñentes eléctricos. Os curtocircuítos ocorren cando un capacitor se curtocircuíta. Aínda que os curtos poden ser causados por defectos de fabricación ou outros factores externos, a maioría dos curtos son causados por un uso inadecuado de capacitores.
Para evitar curtos, sempre debes tomar precaucións cos capacitores. Os seguintes métodos axudarán a manter a seguridade do capacitor:
1) Nunca someta os capacitores a un exceso de tensión ou tensión cargándoos en exceso;
2) Non deixe os capacitores en estado de sobrecarga durante longos períodos de tempo;
3) Use sempre técnicas e/ou métodos de montaxe axeitados que aseguren o illamento de choque;
4) Non conecte dúas polaridades diferentes, xa que isto pode provocar arcos e danar potencialmente o capacitor;
5) Inspeccione compoñentes ou materiais cualificados (como materiais de illamento) para asegurarse de que non hai defectos antes da instalación;
6) Preste moita atención aos requisitos de carga: aplique unha carga reducida cando sexa posible e aplique técnicas de montaxe adecuadas para todos os compoñentes; e
7) Teña en conta que as tensións de espera provocarán un fluxo de corrente por todo o circuíto, o que pode danar as clasificacións estándar do capacitor se non se controla.
Ao tomar estas precaucións, os usuarios poden axudar a manter un uso seguro e evitar que se produzan situacións perigosas debido a curtocircuítos ou outros problemas cos seus capacitores. É importante lembrar que a seguridade é sempre unha prioridade sempre que se traballe con produtos electrónicos e, especialmente, con calquera cousa que implique electricidade.
Condensadores de descarga
É moi importante asegurarse de que os capacitores se descarguen correctamente ao manipulalos ou substituílos. Para realizar unha descarga segura, conecte unha resistencia de 1k ohm a 10k ohm entre cada terminal do capacitor e terra. A tensión a través do capacitor disiparase rapidamente sen producir arcos nin xerar faíscas, permitindo unha substitución ou manipulación seguras.
Tamén debe lembrar de descargar correctamente os capacitores de alta tensión antes de eliminalos. Se non descargas estes compoñentes con seguridade, poden supoñer un perigo eléctrico e mesmo provocar un incendio. A descarga destes compoñentes implica conectar un cable illado entre dous terminais do compoñente e despois descargalo durante varios minutos. Asegúrese de usar lentes de seguridade mentres realiza este procedemento para protexer os seus ollos das faíscas xeradas durante o proceso de descarga.
Eliminación de capacitores
Ao eliminar os capacitores, é importante tomar as precaucións adecuadas tanto para a seguridade como para a protección ambiental. Debido a que os capacitores poden conter posibles toxinas, como chumbo, bario e outros metais, debes evitar botar estes elementos en colectores de lixo ou vertedoiros habituais. En vez diso, deberían eliminarse dun xeito ecolóxico, atopando un centro de recollida de reciclaxe axeitado ou un provedor especializado na eliminación de materiais perigosos.
É importante asegurarse de que todos os capacitores aínda manteñan unha carga antes da eliminación, aínda que estean etiquetados como capacitores "mortos". Os capacitores poden reter cargas residuais e poden descargarse cando se manipulan; polo tanto, debes ter coidado ao manipulalos ata que os descargues. Para descargar o capacitor de forma segura, necesitarás un desaparafusador illado o suficientemente longo como para manter a túa man lonxe dos terminais para que a tensión non salte do teu agarre. Unha vez que se descarguen os capacitores cargados, retire calquera illamento solto con alicates ou cortadores de arame e despois enrolle os illantes antes de eliminalos correctamente.
Conclusión
En conclusión, os capacitores son compoñentes esenciais en calquera circuíto eléctrico. Utilízanse para almacenar enerxía, para filtrar o ruído e para proporcionar unha fonte de corrente para os circuítos de CA. Os capacitores veñen nunha variedade de formas e teñen unha ampla gama de aplicacións. Comprender os conceptos básicos dos capacitores axudarache a identificar os compoñentes axeitados para o teu proxecto.
Resumo dos conceptos básicos dos capacitores
Para resumir os conceptos básicos do capacitor, un capacitor é un compoñente eléctrico formado por dúas placas condutoras separadas por un material illante chamado dieléctrico. Úsase para almacenar enerxía en forma de campo eléctrico. Os capacitores úsanse habitualmente en circuítos electrónicos, xeralmente xunto con resistencias e circuítos integrados como microprocesadores, para regular os niveis de corrente e tensión. Tamén se poden usar para filtrar sinais e proporcionar a máxima transferencia de potencia en certos circuítos. Ao seleccionar un capacitor para a súa aplicación específica, é importante ter en conta a tensión de funcionamento, a temperatura de funcionamento, o tamaño do paquete e o rango de valores de capacitancia do tipo de capacitor que elixa.
Beneficios do uso de condensadores
Os capacitores poden usarse nunha variedade de aplicacións debido á súa capacidade para almacenar enerxía e liberala cando sexa necesario. Tamén son capaces de manexar grandes cantidades de corrente, polo que adoitan usarse como filtros e freos de circuíto. Ademais, os capacitores poden axudar a reducir o ruído eléctrico e aumentar a eficiencia nos circuítos de enerxía. Como resultado, úsanse amplamente en dispositivos electrónicos de alta potencia como ordenadores, teléfonos móbiles e televisores.
Os capacitores teñen unha serie de vantaxes cando se trata de electrónica. Por exemplo, axudan a manter estable o nivel de tensión proporcionando almacenamento temporal para pulsos de alta enerxía ou ráfagas curtas de corrente que, doutro xeito, poden danar os compoñentes electrónicos ao longo do tempo. O seu deseño tamén axuda a filtrar as interferencias electromagnéticas (EMI) en todo o sistema ou dentro dun circuíto individual. Isto é importante para evitar que os sinais non desexados entren no sistema ou interrumpan os sinais que xa están dentro.
Ademais, os capacitores proporcionan corrente instantánea cando é necesario poden reducir o consumo de enerxía drasticamente en calquera sistema alimentado por CA ao permitir o control do capacitor de arranque e o funcionamento do motor síncrono, o que é fundamental para o funcionamento a longo prazo en aplicacións de ambientes extremos como sistemas de iluminación pública e motores HVAC. Finalmente, estabilizar as ondas senoidal creadas polos circuítos de CA é unha das súas funcións principais: extraen enerxía a determinadas frecuencias mentres amplifican a enerxía noutras frecuencias, reducindo a distorsión da tensión e garantindo unha xestión limpa da enerxía en todas as canles.
Son Joost Nusselder, o fundador de Neaera e comerciante de contidos, pai e encántame probar novos equipos coa guitarra como o centro da miña paixón e, xunto co meu equipo, estou creando artigos de blog en profundidade desde 2020. para axudar aos lectores fieis con consellos sobre gravación e guitarra.
