Capacitores CA

O que é um capacitor CA

Um capacitor CA é um componente eletrônico usado principalmente para armazenar carga, filtrar, dividir a tensão, etc., e é vital para a operação estável de um circuito. Em um circuito, um capacitor CA capacitor pode bloquear a corrente CC, mas permite a passagem da corrente CA. É amplamente utilizado em circuitos de fonte de alimentação e filtragem para suavizar as alterações na corrente e na tensão, armazenando e liberando carga, reduzindo assim as flutuações e os distúrbios no circuito.

A fórmula básica para a capacitância de um capacitor CA:

q: carga Ua: potencial no ponto A Ub: potencial no ponto B.
Se os dois condutores com cargas +Q e -Q estiverem conectados a uma mesa V, a diferença de potencial entre os dois condutores será:
So a farad (1F) is every volt of potential difference that can store a coulomb of charge (1F = 1C/V). Generally speaking, 1F is considered a very large electric capacity, commonly used in the daily life of a variety of electronic products used in the parts, mostly in the 1 Farad one millionth (microfarad, μF) or megafarad one (pF) level.

Como funcionam os capacitores de CA

Os capacitores CA funcionam com base no dielétrico em seu interior. Quando uma fonte de energia CA é aplicada aos terminais de um capacitor, ele carrega e descarrega conforme a tensão de alimentação muda. Quando a tensão de alimentação aumenta, o capacitor se carrega; quando a tensão de alimentação diminui, o capacitor se descarrega. Esse processo se repete com alterações periódicas na tensão de alimentação, permitindo assim o processamento suave dos sinais CA.

O que os capacitores CA fazem

Os capacitores CA desempenham principalmente as seguintes funções nos circuitos:
Passagem de CA e bloqueio de CC: A principal característica de um capacitor é passar CA e bloquear CC. Nos circuitos de CA, como a tensão e a direção da corrente alternada mudam periodicamente, o capacitor será carregado e descarregado conforme a tensão muda, permitindo assim a passagem da corrente alternada. Em um circuito CC, quando um capacitor é carregado até a saturação, ele não será descarregado, portanto, a energia CC não pode passar pelo capacitor.
Filtragem:Os capacitores são frequentemente usados em circuitos de filtragem, conectando-se entre os polos positivo e negativo da fonte de alimentação CC, filtrando o componente CA da fonte de alimentação CC, de modo que a CC se torne suave.Normalmente, são usados capacitores eletrolíticos de grande capacidade e combinados com outros tipos de capacitores de pequena capacidade para filtrar a corrente alternada de alta frequência.
Acoplamento:Nos circuitos de processamento de sinal CA, os capacitores são usados para conectar a fonte de sinal e os circuitos de processamento de sinal, ou como uma conexão entre estágios entre dois amplificadores para isolar a CC e permitir a passagem de sinais CA ou sinais de pulso, garantindo que os pontos de operação CC dos circuitos dos amplificadores dianteiro e traseiro não afetem um ao outro.
Sintonia e seleção de frequência:Nos circuitos sintonizados, os capacitores e indutores trabalham juntos para fazer com que a frequência do circuito entre em ressonância com o circuito ou a onda eletromagnética que está oscilando, melhorando assim o sinal. Esse efeito de sintonia é importante em aplicações como comunicações por rádio e osciladores eletrônicos.
Compensação de potência reativa:Em circuitos CA, os capacitores podem aumentar o fator de potência da carga e compensar o fenômeno de degradação do fator de potência causado pelo uso generalizado de cargas indutivas.
Carga e descarga rápidas:Os capacitores são extremamente rápidos e podem concluir o processo de carga e descarga em um instante. Esse recurso permite que os capacitores se destaquem em aplicações que exigem alta potência de saída instantânea, como aceleração e recuperação de energia de frenagem em veículos elétricos.

COMO CONECTAR CAPACITORES CA

O método de fiação dos capacitores depende de seu tipo e finalidade.Veja a seguir os métodos comuns de fiação e as precauções:
Distinção entre tipos de capacitores
Capacitores polarizados (por exemplo, capacitores eletrolíticos)
Positive (+): usually labeled with a “+” sign or with longer pins.
Negativo (-): Pinos mais curtos ou marcações de faixa preta/seta na caixa.
Estão disponíveis marcações positivas e negativas:
Os terminais positivo e negativo devem ser conectados corretamente, ou o capacitor poderá ser danificado, apresentar vazamento ou até mesmo explodir.
Capacitores não polarizados (por exemplo, capacitores de cerâmica, capacitores de poliéster)
não têm polaridade positiva ou negativa e podem ser conectados à vontade.
Procedimento de fiação

1. Circuito CC (por exemplo, filtragem, armazenamento de energia)
   Capacitor polarizado:
   O terminal positivo é conectado à extremidade de alto potencial do circuito (por exemplo, o terminal positivo da fonte de alimentação) e o terminal negativo é conectado à extremidade de baixo potencial (por exemplo, o terminal negativo da fonte de alimentação ou o aterramento).
   Se houver uma tensão reversa no circuito, será necessário mudar para um capacitor não polarizado ou para uma conexão em série de dois capacitores polarizados (terminal negativo conectado).
   Capacitores não polarizados:
   são conectados diretamente onde são necessários, sem a necessidade de diferenciar entre os terminais positivo e negativo.
2. Circuitos CA (por exemplo, partida do motor, acoplamento)
   Capacitores não polarizados (por exemplo, capacitores CA) devem ser usados; capacitores polarizados não devem ser usados.
   As duas extremidades do capacitor são conectadas às duas extremidades da corrente alternada (por exemplo, o fio de fogo e o fio zero).
3. Paralelo e série
   Paralelo:
   Capacidade total = soma da capacidade de cada capacitor, com o menor valor de tensão suportável.
   Capacitores polarizados em paralelo, positivo com positivo, negativo com negativo.
   Série:
   Total capacity = 1/(1/C₁ + 1/C₂ + …), the withstand voltage value is added. The voltage withstand values are added together.
   Quando capacitores polarizados são conectados em série, a conexão reversa (positivo para negativo) é necessária para compensar a polaridade.
   Observação:
   Correspondência do valor da tensão suportável:
   O valor da tensão suportável do capacitor deve ser superior a 1,5 vezes a tensão de trabalho do circuito para evitar a quebra.
   Dicas de solda:
   Use um ferro de solda para soldar rapidamente a fim de evitar danos ao capacitor em alta temperatura.
   Deixe um comprimento suficiente para os pinos para evitar danos por estresse.
   Operação segura:
   Em circuitos de alta tensão, o capacitor deve ser descarregado após a desconexão da fonte de alimentação (curto-circuitar os polos com um resistor) para evitar choque elétrico.
   Verificação de polaridade:
   Use o arquivo de capacitância ou o arquivo de diodo do multímetro para medir a polaridade (a resistência direta do capacitor eletrolítico é grande, a resistência reversa é pequena).
   Quarto, erros comuns
   inversão de polaridade: pode causar danos ao capacitor ou explosão (capacitores eletrolíticos).
   Tensão suportável insuficiente: quebra do capacitor, curto-circuito, acionamento de falha do circuito.
   Tipo errado: uso de capacitores polarizados em circuitos CA, o que leva à falha do capacitor.
   Se não tiver certeza do método de fiação, é recomendável verificar a especificação do capacitor ou consultar um profissional primeiro.

Como determinar se um capacitor CA está danificado

Método 1: Usando um multímetro digital com função de ajuste de capacitância

1. Desconecte o capacitor do circuito ao qual ele pertence.
2. Read the capacitance value on the outside of the capacitor. Capacitance is measured in Farads and is expressed as a capital F. You may see the Greek letter μ. You may see the Greek letter μ (μ), which looks like a lowercase u preceded by a tail. (Because the farad is such a large unit, most capacitors measure capacitance in electrical microfarads; a microfarad is one millionth of a farad.)
3. Ajuste seu multímetro para a configuração de capacitância.
   O símbolo de capacitância geralmente compartilha um local no mostrador com outra função.
4. Conecte os cabos do multímetro aos terminais do capacitor. Conecte o fio positivo (vermelho) do multímetro ao fio do anodo do capacitor e o fio negativo (preto) ao fio do catodo do capacitor. (Na maioria dos capacitores, especialmente nos capacitores eletrolíticos, o cabo do ânodo é mais longo que o cabo do cátodo).
   Talvez seja necessário pressionar o botão de função para iniciar a medição.
5. Verifique a leitura do multímetro. Se a leitura da capacitância no multímetro estiver próxima do valor nominal no próprio capacitor, o capacitor está bom. Se for significativamente menor que o valor nominal do capacitor, ou zero, o capacitor está danificado.
   Método 2: Use um multímetro digital sem configuração de capacitância
6. Desconecte o capacitor do circuito.
7. Ajuste o multímetro para resistência.
   Se a sua unidade tiver uma faixa de resistência ajustável, defina-a como 1000 ohms = 1K ou superior.
8. Conecte os fios do multímetro aos terminais do capacitor. Novamente, conecte o fio vermelho ao terminal positivo (mais longo) e o fio preto ao terminal negativo (mais curto).
9. Observe a leitura do multímetro.Se desejar, você pode anotar o valor da resistência inicial. O valor voltará rapidamente ao que era antes de os cabos serem conectados.
10. Desconecte e reconecte o capacitor várias vezes.Se esse for o caso, então o capacitor está bom.
    Entretanto, se não houver alteração no valor da resistência durante o teste, o capacitor está danificado.
    Método 3: Usando um multímetro analógico
11. Desconecte o capacitor do circuito.
12. Ajuste o multímetro para medição de resistência.
13. Conecte os cabos do multímetro aos terminais do capacitor. Conecte o fio vermelho ao terminal positivo (mais longo) e o fio preto ao terminal negativo (mais curto).
14. Observe os resultados.Um multímetro analógico usa um ponteiro para exibir os resultados. O comportamento do ponteiro determina se o capacitor está bom ou não.
    Se o ponteiro mostrar inicialmente um valor de resistência baixo e depois diminuir até o infinito, então o capacitor está bom.
    Se o ponteiro mostrar um valor de resistência baixo e não se mover, o capacitor está em curto-circuito. É necessário substituí-lo.
    Se a agulha não apresentar resistência e não se mover, ou se apresentar uma resistência alta e não se mover, o capacitor é um capacitor de circuito aberto (danificado).
    Método 4: Testar o capacitor com um voltímetro
15. Desconecte o capacitor do circuito.
16. Verifique a classificação de tensão do capacitor. Procure um número seguido de um V maiúsculo, que é o símbolo para volts.
17. Carregue o capacitor de modo que a tensão seja menor, mas próxima, de sua classificação de tensão.Para um capacitor de 25V, você pode usar 9 volts, enquanto que para um capacitor de 600V, você deve usar pelo menos 400 volts. Deixe o capacitor carregar por alguns segundos. Certifique-se de conectar o cabo positivo (vermelho) da fonte de tensão ao terminal positivo (mais longo) do capacitor e o cabo negativo (preto) ao terminal negativo (mais curto).
    Quanto maior for a diferença entre a tensão nominal do capacitor e a tensão de carga, mais tempo ele levará para carregar.Em geral, quanto maior for a tensão de alimentação à qual você tem acesso, mais fácil será testar capacitores com classificações de tensão mais altas.
18. Configure seu voltímetro para ler tensões CC (se ele for capaz de ler tensões CA e CC).
19. Conecte os cabos do voltímetro ao capacitor. Conecte o cabo positivo (vermelho) à extremidade positiva (mais longa) e o cabo negativo (preto) à extremidade negativa (mais curta).
20. Registre a leitura inicial da tensão.Essa leitura deve estar próxima da tensão que você está fornecendo ao capacitor. Se não estiver próxima, esse capacitor não funcionará bem.
    O capacitor descarregará sua tensão no voltímetro e, quanto mais tempo ele ficar conectado, sua leitura cairá para zero.Isso é normal.Você só deve se preocupar se a leitura inicial for muito menor do que a tensão esperada.
    MÉTODO 5: TERMINAIS DO CAPACITOR EM CURTO
21. Desconecte o capacitor do circuito.
22. Conecte os fios ao capacitor. Novamente, conecte o fio positivo (vermelho) ao terminal positivo (mais longo) e o fio negativo (preto) ao terminal negativo.
23. Conecte os fios à fonte de alimentação, mas apenas por um curto período.
24. Desconecte os fios da fonte de alimentação.
25. Coloque os terminais do capacitor em curto-circuito.
26. Observe as faíscas que são produzidas quando você provoca um curto-circuito nos terminais. As possíveis faíscas indicarão a capacidade do capacitor.
    Esse método se aplica somente a capacitores que podem armazenar energia suficiente para produzir uma faísca quando em curto-circuito.
    Esse método não é recomendado porque só pode ser usado para determinar se o capacitor é capaz de manter uma carga e produzir faíscas quando em curto-circuito, e não para verificar se a capacidade do capacitor está dentro da especificação.
    O uso desse método em capacitores maiores pode resultar em ferimentos graves ou até mesmo em morte!

Por que os capacitores CA falham

Os principais motivos para a falha dos capacitores CA são os seguintes:
Curto-circuito de ruptura: as principais causas de ruptura do capacitor incluem manchas ou defeitos no material dielétrico, envelhecimento elétrico dielétrico e envelhecimento térmico, reações eletroquímicas dentro do dielétrico, migração de íons de prata, dielétricos no processo de fabricação, ambiente de alta umidade ou baixa pressão de ar entre os polos, arco voador, estresse mecânico sob a ação do curto-circuito dielétrico transitório e assim por diante.
Open circuit: the main causes of open circuit include “self-healing” of the lead parts, resulting in the insulation of the electrode and lead wire, oxidation of the contact surface of the lead wire and electrode, poor contact between the lead wire and electrode, corrosion and fracture of the lead foil of the anode of the electrolytic capacitor, drying or freezing of the liquid electrolyte, and transient open circuit of the dielectric under the action of mechanical stress. Dielectric transient open circuit, etc.
Alterações nos parâmetros elétricos: as alterações nos parâmetros elétricos incluem capacitância excessivamente baixa, aumento do valor tangente do ângulo de perda, diminuição do desempenho do isolamento ou aumento da corrente de fuga, etc. Os principais motivos são a umidade ou a contaminação da superfície, a migração de íons de prata, o efeito de autocura, o envelhecimento elétrico e térmico do dielétrico, a volatilização e o espessamento do eletrólito de trabalho, a corrosão dos eletrodos, o papel das impurezas e dos íons nocivos e o aumento da resistência de contato entre os fios condutores e os eletrodos etc.
Vazamento de líquido: as principais causas de vazamento de líquido incluem o aumento da pressão do ar dentro do invólucro devido à liberação de gás do material impregnado sob a ação do campo elétrico, má soldagem do invólucro metálico e da tampa de vedação do capacitor, má soldagem dos isoladores e do invólucro ou dos condutores, má vedação mecânica dos capacitores semisselados, superfície insuficientemente polida dos fios condutores dos capacitores semisselados e corrosão das juntas de solda pelo eletrólito de trabalho.Corrosão ou quebra do fio condutor: o fio condutor está corroído ou quebrado.
Corrosão ou fratura do chumbo: a corrosão ou fratura do chumbo tem como principais causas o ambiente de alta temperatura sob a ação do campo elétrico produzido pela corrosão eletroquímica, o vazamento de eletrólitos ao longo do chumbo causado pela corrosão química, o processo de fabricação do chumbo por danos mecânicos e a resistência mecânica insuficiente.
Ruptura do isolador: Os principais motivos para a ruptura do isolador incluem danos mecânicos, calor residual excessivo no processo de sinterização de isoladores de pó de vidro, alta temperatura de soldagem ou aquecimento desigual etc.
Arco voador da superfície do isolador: os principais motivos do arco voador da superfície do isolador incluem a umidade da superfície do isolador causada pela queda da resistência do isolamento da superfície, o projeto do isolador que não é razoável, a seleção inadequada dos isoladores e a pressão do ar ambiente que é muito baixa.
Métodos de prevenção e detecção:
Inspeção e manutenção regulares: Inspecione regularmente a aparência e os parâmetros de desempenho dos capacitores para detectar e lidar com possíveis problemas a tempo.
Controle ambiental:Evite expor os capacitores a temperaturas e umidade extremas e mantenha seu ambiente de trabalho estável.
Uso e manutenção corretos:Evite sobrecarga e uso de sobretensão e certifique-se de que os capacitores estejam instalados e conectados de forma firme e confiável.
Inspeção de qualidade:Rigoroso controle de qualidade durante o processo de fabricação para garantir a qualidade e a confiabilidade dos capacitores.

Custos de substituição de capacitores de CA

O custo da substituição do capacitor de CA varia de acordo com vários fatores, inclusive o modelo, a marca e a qualidade do capacitor, bem como a facilidade de substituição.Razões para as diferenças de custo
Modelos e marcas:Os capacitores de diferentes modelos e marcas variam muito de preço. Por exemplo, um capacitor CBB65-450V-20uF custa US$ 19, enquanto o mesmo modelo, mas com capacidade de 10uF, custa US$ 16.
Qualidade e desempenho:Os capacitores de alta qualidade geralmente custam mais, mas sua estabilidade e durabilidade também são melhores.
Dificuldade de substituição:Se a substituição do capacitor exigir ferramentas ou técnicas especializadas, isso poderá aumentar os custos do reparo. Por exemplo, os capacitores de ar-condicionado podem custar entre US$ 50 e US$ 100 para serem substituídos, mas já foram registrados custos de substituição de até US$ 1.500.
Exemplos de custos específicos
Capacitores comuns: Os capacitores comuns no mercado são mais baratos, geralmente variando de alguns dólares a uma dúzia de dólares,
Capacitores de alta qualidade:Os capacitores de alta qualidade são mais caros, mas têm uma longa vida útil e um desempenho estável: Os capacitores de alta qualidade são mais caros, mas têm uma vida útil longa e desempenho estável.
Custos de reparos profissionais:O custo da visita de um reparador profissional geralmente inclui o custo da visita e o custo dos materiais; o custo total pode variar de 50 a 1.500 yuans, dependendo da complexidade do reparo e do tempo necessário.