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Eletrônica Para Eletricistas - Parte 5 (CUR7005)

Componentes Passivos – Capacitores e Indutores

Continuamos nosso curso com mais alguns componentes passivos. Agora trataremos dos capacitores e alguns componentes indutivos como os indutores propriamente ditos e seus assemelhados como os transformadores.

 

CAPACITORES

Capacitores são componentes que têm por função armazenar energia elétrica. Os capacitores comuns são formados por duas peças de material condutor separadas por um material isolante. Quando uma tensão DC é aplicada entre estas placas condutores chamadas armaduras, ele fica carregado: uma armadura armazena cargas positivas e a outra armazena cargas negativas.

O material isolante, denominado dielétrico normalmente dá nome ao capacitor (mica, poiester, cerâmica, etc). A forma como os capacitores são construídos pode variar assim como o tamanho dependendo de quanto de carga se deseja que eles armazenem.

 

Tipos e Símbolos

Na figura 1 mostramos os principais símbolos adotados para representar os capacitores assim como os aspectos dos tipos mais comuns.

 

 


 

 

 

Também encontramos capacitores com invólucros SMD que podem ser confundidos com os resistores, pois são semelhantes. Para saber se é um capacitor ou um resistor num circuito precisamos consultar o diagrama ou ainda medí-lo.

As diferenças entre os tipos são impiortantes pois conforme o material usado como dielétrico podem se manifestar propriedades específicas que tornam os capacitores ideais para determinadas aplicações. Assim, enquanto os capacitores cerâmicos e de mica são indicados para circuitos de altas frequências, os de poliéster e eletrolíticos são indicados para aplicações em circuitos de corrente contínua e baixas frequências.

 

Especificações

 

Ao trabalhar com capacitores nos circuitos eletrônicos o eletricista deve estar atento as seguintes especificações destes componentes:

 

a) Capacitância

A capacitância é medida em farads. No entanto, os capacitores usados na maioria dos equipamentos eletônicos possui capacitâncias muito pequenas, muito menores que 1 farad, sendo normal o uso dos seus submultiplos.

Na tabela dada a seguir temos os submultiplos mais usados:

 

Unidade Símbolo Valor em Farads (F)
Microfarad ?F 0,000 001 F
Nanofarad nF 0,000 000 001 F
Picofarad pF 0,000 000 000 001 F

 

 

Assim como no caso dos resistores, alguns capacitores são pequenos demais para que seus valores sejam gravados de forma normal nos seus invólucros. Encontramos então as especificações destes componentes sob a forma de códigos que o leitor deve conhecer.

Um desses códigos é o de 3 dígitos. Este código é formado por 3 números ou dois números e uma letra. Para o caso de três números os dois primeiros formam o valor que deve ser serguido do número de zeros dado pelo terceiro algarismo ou multiplicado pelo prefixo indicado pela letra.

Exemplos:

10 n = 10 nF

47p = 47 pF

103 = 10 000 pF = 10 nF

474 = 470 000 pF = 470 nF

 

Abaixo de 100 pF, apenas dois dígitos são usados. Exemplo:

27 = 27 pF

 

 

b) Tensão de trabalho

A capacitância de um capacitor depende da distância entre as placas e da natureza do material usado como dielétrico. Quanto mais fino for o dielétrico, maior a capacitância, mas existe um problema que limita a espessura. Se o isolador for muito fino ele não consegue isolar tensões elevadas. Uma tensão acima de certo valor "fura" o dielétrico, provocando a queima do capacitor, já que ele perde sua capacidade de isolar no local em que isso ocorre. Assim, além da capacitância os capacitores também têm indicada a tensão máxima de tabalho normalmente especificada em valores contínuos como WVDC (Working Voltage DC).

 

Tipos

Os principais tipos de capacitores encontrados nos equipamentos eletrônicos são:

 

Capacitores eletrolíticos

Este tipo de capacitor usa folhas de alum/inio como armaduras e como dielétrico uma finissima camada de óxido que se forma sobre as folhas por um processo eletrolítico. Como esta camada é muito fina, podemos obter grandes capacitâncias em pequenos espaços. Assim, os capacitores eletrolíticos se caracterizam por sua capacitância elevada sendo encontrados em valores tipicamente de 0,5 a 100 000 uF ou mais. Os capacitores eletrolíticos são polarizados o que significa que existe uma armadura eu deve ficar sempre positiva em relação a outra. A marcação de polaridade é feita no próprio invólucro destes componentes conforme mostra a figura 2. Os capacitores eletrolíticos são indicados para circuitos de corrente contínua e baixas frequências.

 


 

 

 

Capacitores de tântalo

Os capacitores de tântalo são semelhantes aos eletroliticos no principio de fabricação exceto pelo fato do óxido que se forma ser de outro elemento: o tântalo. Como o óxido de tântalo tem uma constante dielétrica muito maior do que o óxido de alumínio é possível obter grandes capacitâncias em componentes de tamanho extremamente reduzidos. Os capacitores de tântalo também são polarizados.

 

Capacitores cerâmicos

Cerâmicas especiais como as de titânio, bario e outras são usadas como dielétricos destes capacitores que encontram aplicações em circuitos que vão de corrente contínua a altas frequências. O tipo mais comum é o disco cerâmico que pode ser encontrado com capacitâncias de 1 pF a 470 nF tipicamente.

 

Capacitores de poliester (filme)

Um outor tipo de plástico que é muito usado na fabricação de capacitores é o poliester que tanto pode dar origem aos tipos tubulares como planops. Este tipo de capacitor também não é recomendado para aplicações em frequências muito altas e pode ser encontrado numa faixa de valores de 1000 pF a mais de 10 uF.

 

Outros tipos

Muitos outros materiais que apresentam propriedades dielétricas importantes podem ser usados para fabricação de capacitores. Por exemplo, podemos usar a mica para fazer capacitores de alta precisão para instrumentos. Capacitores que usam dielétrico de papel embebido em óleo ainda são encontrado em equipamentos antigos.

 

Onde são encontrados

O eletricista deve estar familiarizados com muitos tipos de capacitores como os encontrados em motores de eletrodomésticos e outros. No entanto, os capacitores encontrados nos equipamentos eletrônicos, além de serem diferentes, podem ser encontrados numa variedade muito maior de tipos e tamanhos.

Os capacitores são usados em muitas funções importantes nos circuitos eletrônicos como por exemplo na determinação da freqüência de operação, em circuitos de filtros, em circuitos de tempo, na filtragem de correntes e sinais além de muitas outras. Podemos dizer que, depois dos resistores, os capacitores são os componentes que aparecem em maior quantidade nos equipamentos eletrônicos.

 

Como Testar

Um capacitor em bom estado deve se comportar como um isolante. Assim, quando medimos sua resistência com um multímetro, um capacitor em bom estado apresenta uma resistência infinita. Alguns capacitores de valores altos (acima de 10 uF) podem apresentar uma pequena resistência, denominada "de fuga" que é tolerada se for acima de 1 M ohms. No entanto, se qualquer resistência abaixo deste valor for medida o capacitor estará comprometido. Uma resistência nula indica um capacitor em curto e uma resistência em baixa indica um capacitor com fugas.

O teste com o multímetro não revela se ocapacitor está bom (com capacitância) a não ser quando ele tenha valores acima de uns 470 nF. Quando testamos estes capacitores a agulha do multímetro vai até perto de zero ao tocarmos as pontas de prova para depois voltar até marcar uma resistência próxima de infinito. Se este movimento não ocorrer dizemos que o capacitor está "aberto" ou "sem capacitância".

 

CAPACITORES VARIÁVEIS

Da mesma forma que no caso dos resistores, existem certas aplicações em que precisamos mudar a capacitância apresentada por um componente num circuito durante o seu funcionamento ou para efeitos de ajuste. Um exemplo está nos receptores de rádio em que variamos a capacitância de um componente para mudar sua freqüência de operação possibilitando assim a sintonia das diversas estações.

 

Símbolos e aspectos

Na figura 3 mostramos o símbolo usado para representar os capacitores variáveis e os aspectos dos principais tipos encontrados nos equipamentos eletrônicos.

 


 

 

 

 

 

Especificações

 

a) Capcitância

Capacitores variáveis e trimmers podem ser tanto especificados pela capacitância máxima que apresentam como pela faixa de capacitâancias que podem assumir. Assim, um trimmer de 3-30 pF é um trimmer que pode ser ajustado para ter capacitâncias entre 3 pF e 30 pF. A capacitância maior é obtida quando o componente está totalmente "fechado", ou seja, a maior área das armaduras se defronta.

 

b) Tipo

O tipo do capacitor variável ou trimmer é especificado pelo número de seções e pelo material usado como dielétrico. Assim, os capacitores antigos usam como dielétrico o próprio ar (não á nenhum material separando as armaduras) enquanto que tipos mais modernos usam plásticos.

 

c) Tensão

Em muitas aplicações é importante saber qualqu é a tensão máxima que podemos aplicar entre as armaduras do capacitor sem que ocorra o faiscamento ou o rompimento do material do dielétrico. Em especial, esta especificação é importante em transmissores onde tensões de até milhares de volts podem aparecer entre as armaduras de um capacitor.

 

Onde eles são encontrados

Capacitores variáveis são usados principalmente em circuitos de alta freqüência tais como receptores de rádio, telecomunicações, televisores, transmissores e em muitos outros onde sinais de frequências acima de 100 kHz estão presentes e precisam ser ajustadas.

 

Como testar

O teste mais simples consiste em se verificar se as armaduras estão isoladas uma das outras que é a condição principal para que eles funcionem. Podemos então testar um capacitor variável com o multímetro medindo sua resistência a qual deve ser infinita. Um capacitor com resistência nula está com as placas em curto, ou encostando uma nas outras.

 

BOBINAS OU INDUTORES

Bobinas, choques oun indutores são componentes formados por espiras de fios esmaltados em formas que podem ou não ter um núcleo de material ferroso. Os núcleos de materiais ferrosos podem ser ferrite, ferro doce, pó de ferro ou outros. A função de um indutor num circuito eletrônico é apresentar uma oposição a variações rápidas da corrente.

A indutância de um indutor é medida em Henry (H) sendo comum o uso de seus submúltiplos, o miliehenry (mH) e o microhenry (uH). O número de voltas de fio e a espessura do fio além das dimensões da bobina determinam a sua indutância. Existem três tipos básicos de indutores encontrados nos aparelhos eletrônicos: os choques de filtro que operam, com baixas frequências e são enrolados em formas com chapas de ferro doce como núcleo, os choques de uso geral para RF com indutâncias intermediárias e núcleos de ferrite e os choques de alta freqüência sem núcleo usados em circuitos de sintonia.

 

Símbolos e tipos

Na figura 4 mostramos os principais tipos de bobinas que encontramos nos equipamentos eletrônicos juntamente com os símbolos.

 

 


 

 

 

Veja que a linha que pode ser contínua ou interrompida, no símbolo, indica a presença ou não do núcleo e o seu tipo. Bobinas ajustáveis, que possuem núcleos que podem ser movidos no seu interior, também são encontradas em algumas aplicações.

 

Especificações

As bobinas podem ser especificadas somente pela sua indutância (H) ou então também pelo tipo de núcleo que usam. Valores típicos nas aplicações eletrônicas têm indutâncias de poucos microhenry a mais de 1 henry.

 

Onde são encontradas

Encontramos bobinas numa ampla variedade de funções nos circuitos eletrônicos. Assim, as bobinas pesadas de núcleos de materiais laminados são encontradas como filtros em fontes de alimentação. Bobinas com núcleos de ferrite retos ou toroidais podem ser encontradas em filtros de linhas e em fontes chaveadas. Bobinas de baixa indutância com núcleos ajustáveis podem ser encontradas nos circuitos de sintonia ou ajuste de equipamentos transmissores, receptores, televisores e muitos outros.

 

Como testar

Para testar um indutor o procedimento mais comum é verificar se a bobina apresenta continuidade. Mede-se sua resistência que deve ser baixa, entre fração de ohm e no máximo uns 5000 ohms para os tipos de indutâncias muito altas. Uma resistência infinita indica que a bobina está interrompida (aberta).

No entanto, este teste não indica quando a bobina tem as espiras em curto.

Uma bobina que tenha sofrido uma sobrecarga apresenta sinais de queimado, ou seja, os fios perdem o isolamento pela queima do esmalte.

 

TRANSFORMADORES

Os transformadores são componentes formados por dois ou mais enrolamentos que têm um núcleo em comum de modo que a corrente que circula por um deles possa induzir uma corrente no outro. Nesta indução a corrente tem suas características alteradas.

Assim, se tivermos um transformador com um enrolamento denominado primário com 1000 espiras de fio e nele aplicarmos 100 Volts, se o secundário tiver 100 espiras, obteremos nele 10 V e se tiver 10 000 espiras obteremos 1 000 V. Os transformadores são usados, portanto, para alterar as correntes e tensões num circuito.

Os transformadores só podem operar com sinais alternados que tanto podem ser de baixa freqüência como a tensão da rede de energia, como de altas frequências como por exemplo em fontes especiais chaveadas que operam entre 50 kHz e 500 kHz ou ainda sinais de RF acima de 100 kHz em circuitos de diversos tipos.

As bobinas que formam um transformador podem ser enroladas em diversos tipos de núcleos, dependendo da aplicação. Os núcleos de lâminas de ferro servem apenas para transformadores d ebaixas frequências, os tipos de ferrite e pó de ferro servem para altas frequências e em alguns casos podemos até ter transformadores sem núcleo (núcleo de ar).

 

Símbolos e tipos

Na figura 5 mostramos os símbolos adotados para representar os transformadores. Da mesma forma que nas bobinas, os traços entre elas indicam o tipo de núcleo usado.

 

 


 

 

 

Especificações

As especificações dos transformadores dependem da sua aplicação, ou seja, do tipo de sinal com que trabalham. Podemos fazer a seguinte divisão:

 

a) Transformadores usados em fontes - transformadores de alimentação

São os transformadores que recebem a energia da rede e a alteram para alimentar os circuitos eletrônicos. As especificações principais são:

 

Tensão do primário - é a tensão que deve ser aplicado na entrada ou enrolamento primário para se ter o funcionamento normal do transformador.

Tensão do secundário - é a tensão que obtemos no enrolamento secundário quando aplicanos no primário a tensão de primário.

Corrente máxima de secundário - é a máxima corrente que podemos obter no secundário do tansformador. Multiplicando-se a corrente de secundário pela tensão de secundário obtemos a potência do transformador.

Tipo de núcleo que pode ser de ferro laminado ou toroidal.

 

b) Transformadores de RF

São transformadores usados em circuitos de altas frequências. As especificações principais são:

Número de voltas dos enrolamentos e tipo de fio usado

Diâmetro da forma

Tipo de núcleo a ser usado e suas dimensões

 

Onde são usados:

Encontramos transformadores de força ou alimentação na entrada de equipamentos eletrônicos que funcionam com a energia da rede local e que precisam de tensão mais baixa para funcionar. Como exemplo, podemos dar os eliminadores de pilhas, fontes, e muitos eletro-eletrônicos de uso comum.

Os transformadores de baixa freqüência também podem ser encontrados dentro dos circuitos como amplificadores para modificar as características de sinais além de outras funções.

Transformadores de altas frequências podem ser encontrados dentro de equipamentos como computadores, eletrodomésticos, monitores de vídeo para transformar tensões e sinais.

 

Como testar

O teste mais simples de um transformador consiste em se verificar em primeiro lugar se suas bobinas apresentam continuidade. Elas devem apresentar uma resistência baixa que pode variar entre poucos ohms a no máximo algumas centenas de ohms. Se tiverem resistências muito altas isso pode significar que estão interrompidas. Como no caso dos indutores, este teste não revela se elas têm espiras em curto.

O outro teste consiste em se saber se os dois enrolamentos de um transformador estão isolados. Entre eles deve haver uma resistência muito alta, acima de 100 000 ohms, exceto para os tipos denominados :"auto-transformadores" que possuem uma ligação em comum entre o primário e o secundário.

 

Para saber mais sobre leitura de códigos de especificações de componentes você pode fazer o nosso curso EAD. Veja no link http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/271-metodo-de-ensino/ead-ensino-a-distancia/17677-curso-ead-do-incb

 


 

 

 

Índice:
Introdução
Parte 1 - As diferenças entre eletricidade e eletrônica
Parte 2 - Circuitos e componentes
Parte 3 - Diagramas, Símbolos e Componentes
Parte 4 - Componentes Passivos – Os Resistores
Parte 5 - Componentes Passivos – Capacitores e Indutores
Parte 6 - Componentes Passivos – Outros componentes indutivos
Parte 7 - Semicondutores – Materiais- Diodos e LEDs
Parte 8 - Transistores Bipolares e assemelhados
Parte 9 - Outros tipos de transistores
Parte 10 - Outros componentes semicondutores – IGBTs e Tiristores
Parte 11 - Outros componentes da família dos tiristores – Displays e válvulas
Parte 12 - Os circuitos integrados
Parte 13 - Circuitos Digitais – Microcontroladores - DSPs – Invólucros
Parte 14 - Diagnóstico e reparação
Parte 15 - Circuitos Práticos - Como funcionam
Parte 16 - Outros dispositivos eletrônicos

 

 


Localizador de Datasheets


N° do componente 

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Opinião

Entrando em dezembro (OP207)

Estamos nos aproximando do último mês desse ano de pandemia (2020), com esperanças para que a vacina chegue logo e possamos voltar à normalidade. Há muito a ser feito a partir de agora e, como temos informados aqueles que nos seguem, nunca paramos. De fato, nosso trabalho tem sido contínuo, com a produção constante de material para o nosso site, lives, livros, vídeos, podcasts e muito mais. Na verdade, a única mudança que tivemos em nossas atividades foi a suspensão dos eventos presenciais. Esperamos que no próximo ano eles voltem, talvez com algumas modificações, mas que possamos estar juntos daqueles que nos acompanham.

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