Che cosa è un condensatore ?

Un condensatore è un componente elettrico utilizzato per immagazzinare energia in un campo elettrico. Ha due conduttori elettrici separati da un materiale dielettrico che entrambi accumulano carica quando è collegato a una fonte di alimentazione. Una piastra riceve una carica negativa e l’altra riceve una carica positiva.

Un condensatore non dissipa energia, a differenza di un resistore. La sua capacità caratterizza un condensatore ideale., È la quantità di carica elettrica su ciascun conduttore e la differenza di potenziale tra loro. Un condensatore disconnette corrente in DC e cortocircuiti in circuiti AC. Più i due conduttori sono vicini e maggiore è la loro superficie, maggiore è la sua capacità.

Tipi comuni di condensatori

• I condensatori a disco ceramici utilizzano la ceramica per il materiale dielettrico. Un condensatore ceramico è incapsulato con due conduttori che emanano dal fondo quindi formano un disco. Un condensatore a disco ceramico non ha una polarità e si collega in qualsiasi direzione sul circuito stampato., Nei condensatori ceramici, una capacità relativamente elevata è realizzabile in una piccola dimensione fisica a causa della sua elevata costante dielettrica. Il suo valore varia da picofarad a uno o due microfarad, ma le sue valutazioni di tensione sono relativamente basse.

tre codice a tre cifre stampato sul loro corpo viene utilizzato per identificare il condensatore di valore della picofarad., I codici delle lettere vengono utilizzati per indicare il loro valore di tolleranza come il seguente: J = 5%, K = 10% o M = 20%. Ad esempio, il condensatore a disco ceramico sopra con una marcatura di 154 indica che ci sono 15 e 4 zero di picofarad, o 150.000 pF (150nF).

• I condensatori elettrolitici vengono spesso utilizzati quando sono necessari valori di capacità elevati., Sono comunemente usati per aiutare a ridurre le tensioni di ripple o per applicazioni di accoppiamento e disaccoppiamento. I condensatori elettrolitici sono costruiti utilizzando due film sottili di foglio di alluminio con uno strato di ossido come isolante. Sono polarizzati e possono essere danneggiati o esplodere se collegati in modo errato. Questo tipo di condensatore ha un’ampia tolleranza ma non funziona bene alle alte frequenze.,

• condensatori al Tantalio sono comunemente utilizzati per mezzo gamma di livelli di capacità. Sono utilizzati al meglio quando le dimensioni e le prestazioni sono importanti, ma di solito non hanno tensioni di lavoro elevate e non hanno una capacità di corrente molto elevata. I condensatori al tantalio sono polarizzati e possono esplodere quando vengono sottoposti a stress. Hanno una tolleranza molto bassa per essere prevenuti.,

I segni di tantalio di SMD condensatori di solito consistono di tre numeri. L’ultimo è il moltiplicatore e i primi due sono figure significative. I suoi valori sono in picofarad. Pertanto, il condensatore di tantalio SMD mostrato sopra ha un valore di 47 x 106 pF, che funziona come 47µF.,

condensatori al tantalio possono anche essere contrassegnati direttamente come mostrato nella figura sopra.

• Argento mica condensatori sono utilizzati per molti circuiti RF come oscillatori e filtri. La mica d’argento dà una prestazione molto ad alto livello con i valori vicini di tolleranza ma piccolo cambiamento in termini di temperatura. Utilizza elettrodi d’argento placcati direttamente sulla mica., Diversi strati aiutano a ottenere il livello richiesto di capacità e questa capacità è influenzata dall’area coperta dagli elettrodi.

• condensatori a Film di utilizzare una sottile pellicola di plastica come dielettrico. I condensatori a film sono utilizzati in molte applicazioni a causa della loro stabilità, bassa induttanza e basso costo. Non sono polarizzati, quindi sono adatti per il segnale AC e l’uso di energia., Sono inoltre realizzati con valori di capacità di altissima precisione e lo mantengono più a lungo di qualsiasi altro tipo di condensatore.

• Variabile, condensatori condensatori con una capacità che può essere variata in base al requisito di un determinato intervallo di valori. I condensatori variabili sono costituiti da piastre in metallo. Tra queste piastre, una è fissa mentre l’altra è mobile. La loro capacità può variare da circa 10 picofarad a 500 picofarad., Ci sono molti usi per questi resistori variabili, come sintonizzare i circuiti LC nei ricevitori radio, per l’adattamento di impedenza nelle antenne, ecc. Esistono due tipi di condensatori variabili: condensatore di sintonizzazione e condensatore trimmer.

Il telaio di questo condensatore fornisce supporto al condensatore in mica e allo ‘statore’ presente in esso. Con l’aiuto dell’albero, il rotore tende a ruotare mentre lo statore è fermo., Una volta che le piastre del rotore mobile entrano nello statore fisso, la capacità è possibilmente al livello massimo. Altrimenti, il valore della capacità è al minimo.

Questo tipo di condensatore ha tre conduttori. Uno è collegato alla parte fissa, l’altro alla parte responsabile del movimento chiamato rotativo e l’altro cavo è comune.,

Condensatori polarizzati vs non polarizzati

Quando si tratta di immagazzinare e scaricare, entrambi hanno lo stesso principio. Tuttavia, ci sono molti fattori che li rendono diversi l’uno dall’altro.

• Diversi dielettrici-dielettrico è il materiale tra le due piastre del condensatore. Condensatori polarizzati utilizzano un elettrolita come dielettrico dando loro una capacità maggiore rispetto ad altri condensatori dello stesso volume. Tuttavia, i condensatori polari prodotti da diversi materiali e processi elettrolitici avranno valori diversi di capacità., L’uso di condensatori polari e non polarizzati dipende dalle proprietà del dielettrico che sono reversibili.

• Diverse strutture-i condensatori elettrolitici più comunemente usati sono rotondi; i condensatori quadrati sono rari. Ci sono anche condensatori invisibili, o condensatori distribuiti, che non devono essere ignorati nei dispositivi ad alta frequenza e frequenza intermedia.,

• Utilizzare l’ambiente e l’utilizzo-i materiali e le strutture interne forniscono la grande capacità e le caratteristiche ad alta frequenza dei condensatori polari che li rendono molto adatti per i filtri di alimentazione e simili. Tuttavia, ci sono alcuni condensatori polari con buone caratteristiche ad alta frequenza— elettrolisi del tantalio, che non è comunemente usato a causa del suo alto costo.

• Prestazioni diverse-Le massime prestazioni sono uno dei requisiti principali nella scelta di un condensatore., Se l’alimentatore di un televisore utilizza un condensatore a film di ossido di metallo come filtro, la capacità e la tensione di resistenza devono soddisfare i requisiti del filtro; solo un alimentatore può essere installato all’interno della custodia. Pertanto, il filtro può utilizzare solo condensatori polari e la capacità polare è irreversibile. Di solito, i condensatori elettrolitici sono superiori a 1 MF; meglio utilizzato in accoppiamento, disaccoppiamento, filtraggio dell’alimentazione elettrica, ecc. I condensatori non polari sono per lo più inferiori a 1 MF, che comporta solo risonanza, accoppiamento, selezione della frequenza, limitazione della corrente, ecc., Tuttavia, ci sono anche condensatori non polari di grande capacità e ad alta tensione, utilizzati principalmente per la compensazione della potenza reattiva, lo sfasamento del motore e lo sfasamento della potenza di conversione di frequenza.

• Capacità diversa – i condensatori che hanno lo stesso volume hanno capacità diverse a seconda dei loro dielettrici.

Usi comuni dei condensatori

• Accoppiamento CA / blocco CC – il componente consente solo ai segnali CA di passare da una sezione di un circuito all’altra bloccando qualsiasi tensione statica CC. Sono comunemente usati per separare i componenti AC e DC di un segnale., In questo metodo, è necessario assicurarsi che l’impedenza del condensatore sia sufficientemente bassa. La tensione nominale del condensatore deve essere maggiore della tensione di picco attraverso il condensatore. Di solito, il condensatore sarà in grado di sopportare la tensione della guida di alimentazione con un certo margine per garantire l’affidabilità.

• Alimentazione disaccoppiamento-Il condensatore viene utilizzato per disaccoppiare una parte di un circuito da un altro. Il disaccoppiamento avviene quando un segnale di linea in ingresso viene prelevato attraverso un trasformatore e un raddrizzatore; la forma d’onda risultante non è liscia. Varia tra zero e la tensione di picco., Se applicato a un circuito, è più improbabile che funzioni perché in genere è necessaria una tensione continua.

• Filtro AC rumore da circuiti DC – Tutti i segnali AC che possono essere su un punto di polarizzazione DC, power rail, o altri nodi che devono essere privi di un particolare segnale variabile deve essere rimosso dal condensatore. Deve anche essere in grado di sopportare la tensione di alimentazione mentre fornisce e assorbe i livelli di corrente derivanti dal rumore sulla ferrovia.

• Filtraggio del segnale audio-è necessario considerare le prestazioni RF del condensatore., Questa prestazione può essere differente alle frequenze più basse. I condensatori ceramici sono solitamente usati qui poiché hanno un’alta frequenza di auto-risonanza, in particolare i condensatori a montaggio superficiale che sono molto piccoli e non hanno cavi che possono causare induttanza.

Cosa sono i supercondensatori?

È anche noto come condensatore elettrolitico a doppio strato o ultracondensatore. Un supercondensatore può immagazzinare una grande quantità di energia. In particolare, da 10 a 100 volte più energia per unità di massa o volume rispetto ai condensatori elettrolitici., Ha limiti di tensione più bassi che colmano il divario tra condensatori elettrolitici e batterie ricaricabili.

Alcuni usi comuni di supercondensatori

• Turbine eoliche – supercondensatori aiutano a appianare la potenza intermittente fornita dal vento.

• Motori-che guidano veicoli elettrici run off alimentatori nominale in centinaia di volt, il che significa centinaia di supercondensatori collegati in serie sono necessari per memorizzare la giusta quantità di energia in un tipico freno rigenerativo.,

• Veicoli elettrici e ibridi – i supercondensatori sono utilizzati come depositi temporanei di energia per la frenata rigenerativa, dove l’energia di un veicolo andrebbe generalmente sprecata quando si tratta di fermarsi, immagazzinata brevemente e poi riutilizzata quando ricomincia a muoversi.

Supercondensatori e curva di scarica della batteria

La curva di scarica della batteria è esponenziale. Come puoi vedere, la scarica esponenziale fornisce potenza costante fino alla fine., L’energia rimane alta durante la maggior parte della carica e poi scende rapidamente come la carica si esaurisce.

La curva di scarico dei supercondensatori è lineare. Come puoi vedere, lo scarico lineare impedisce il pieno utilizzo di energia. Offre la massima potenza all’inizio.