ELECTRONICA TEORETICĂ CAPACITATORII

B2 CAPACITATORII

capacitatorii

B2.1 Prima abordare

B2.2 Condensator - capacitate

Când două suprafețe conductoare sunt plasate una față de cealaltă și supuse unei tensiuni electrice, vedem o acumulare de sarcini electrice în spațiul izolant dintre ele. Orice componentă care prezintă o astfel de proprietate este un condensator.

Putem spune, de asemenea, că un condensator este caracterizat de proprietatea de a reține o tensiune la bornele sale după ce a deplasat o anumită cantitate de sarcini electrice prezente în electrozi, și anume:

Un condensator care prezintă o tensiune de 1 volt la bornele sale după ce l-a făcut să mute un curent de 1 amper timp de 1 secundă are o capacitate de 1 Farad.

Acest fenomen este o acumulare locală de energie care nu este disipată în căldură ca într-o rezistență, dar care poate fi dimpotrivă restabilită.

Faceți clic pe butonul din dreapta al mouse-ului pentru a afișa imaginea mărită. Valoarea nominală a capacității depinde în esență de dimensiunile suprafețelor, distanța care le separă, precum și de natura materialului izolant (dielectric) utilizat. Tradus în formule, obținem:

      cu e: Permitivitate absolută [F/m]
ex AA: Suprafață comună celor doi electrozi conductori [m2] C = ----------- [F] d: Distanța care separă electrozii [m] d (= grosimea dielectricului) și e 0: Permitivitatea vidului (sau aerului) 8,86E-12 [F/m] e = e 0 xerer: Permitivitatea relativă a dielectricului [fără unitate]

Permitivitatea relativă exprimă de fapt de câte ori fenomenul de capacitate este mai bun (sau mai mare) decât vidul de aer sau aerul liber. O permitivitate relativă de e r = 8 pentru un dielectric înseamnă că obținem o capacitate de 8 ori mai mare, pentru aceleași dimensiuni, decât dacă electrozii ar fi separați doar prin aer.

Pentru a obține condensatori de mare capacitate, este esențial să aveți o suprafață mare comună celor doi electrozi cu o distanță mică între ei și un dielectric cu permitivitate relativă mare.

Acest lucru prezintă constrângeri în ceea ce privește rezistența izolației (rezistența dielectrică) și dimensiunea.

În plus, dielectricul trebuie să aibă performanțe în termeni de stabilitate în ceea ce privește temperatura, îmbătrânirea sau fiabilitatea (variația capacității în%).

În general, durata de viață a unui condensator scade odată cu creșterea tensiunii aplicate și a temperaturii ambiante.

B2.3 Tensiunea de funcționare

Un condensator este prevăzut pentru a funcționa permanent cu o tensiune relativ precisă. Tensiunea de funcționare este o caracteristică la fel de importantă ca și valoarea capacității nominale și este întotdeauna indicată pe componentă.

Valoarea indicată pe carcasă reprezintă, în general, valoarea maximă la starea de echilibru pentru care specificațiile condensatorului rămân valabile. Practica ne arată că valorile măsurate în circuitele electronice sunt situate în jur de 60% din tensiunea de funcționare.

B2.4 Rezistența la izolație și factorul de pierdere Orice dielectric utilizat pentru fabricarea condensatoarelor nu poate avea caracteristici ideale. Un curent ușor de scurgere este inevitabil dacă se aplică o tensiune și putem vorbi de rezistența de izolație a dielectricului (dată în megaohm). Această rezistență la izolație scade odată cu îmbătrânirea, poate depinde și de condițiile climatice. Pe de altă parte, când condensatorul este utilizat în curent alternativ, energia necesară pentru ca moleculele dielectricului să urmeze schimbarea direcției câmpului electric are ca rezultat o putere medie consumată și pierdută. Aceste pierderi, numite „histerezis electric”, sunt aproximativ proporționale cu frecvența. Setul de pierderi prin curent de scurgere și prin histerezis poate fi simbolizat printr-o rezistență și imaginat fie în seria R S, fie în paralel R P. Producătorii ne dau factorul de pierdere, care este de fapt raportul dintre puterea pierdută și puterea reactivă ideală.


Conform metodei de analiză, M. J. NEUENSCHWANDER
SIMBOL*