ing. Patrizia Ferrara I Condensatori ing. Patrizia Ferrara Definizione Il condensatore è un componente elettrico caratterizzato da un ben determinato valore di capacità ing. Patrizia Ferrara Struttura I condensatori sono in genere strutturati da 2 superfici parallele in materiale conduttore, chiamate armature, fra le quali vi è posto uno strato isolante detto dielettrico. Simbolo Condensatore a facce piane e parallele ing. Patrizia Ferrara Capacità La grandezza elettrica che caratterizza i condensatori è la capacità e questa si misura in farad, e il suo valore è legato alle dimensioni delle armature e alla natura del dielettrico. S C = ε rε 0 d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica relativa del dielettrico ing. Patrizia Ferrara Capacità La grandezza elettrica che caratterizza i condensatori è la capacità e questa si misura in farad, e il suo valore è legato alle dimensioni delle armature e alla natura del dielettrico. S C = ε rε 0 d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica relativa del dielettrico ing. Patrizia Ferrara Capacità La grandezza elettrica che caratterizza i condensatori è la capacità e questa si misura in farad, e il suo valore è legato alle dimensioni delle armature e alla natura del dielettrico. S C = ε rε 0 d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica del vuoto ing. Patrizia Ferrara Capacità La grandezza elettrica che caratterizza i condensatori è la capacità e questa si misura in farad, e il suo valore è legato alle dimensioni delle armature e alla natura del dielettrico. S C = ε rε 0 d Condensatore a facce piane e parallele Superficie delle 2 armature ing. Patrizia Ferrara Capacità La grandezza elettrica che caratterizza i condensatori è la capacità e questa si misura in farad, e il suo valore è legato alle dimensioni delle armature e alla natura del dielettrico. S C = ε rε 0 d Condensatore a facce piane e parallele Spessore del materiale dielettrico ing. Patrizia Ferrara Quantità di carica & Energia I condensatori possono accumulare elettricità sotto forma elettrostatica durante la fase di carica, la conservano e nella fase di scarica la rilasciano ing. Patrizia Ferrara Quantità di carica & Energia Quindi un condensatore di capacità C sottoposto a una tensione V accumula sulle sue armature una quantità di carica Q Q =CV ing. Patrizia Ferrara Quantità di carica & Energia Quindi si crea fra le armature un campo elettrico e viene immagazzinata una quantità di energia espressa da: 2 1 E = CV 2 ing. Patrizia Ferrara Quantità di carica & Energia Quindi crea fra lee armature un campo Poiché si l’accumulo la dissipazione dell’ elettrico energia non possono essere istantanei, il e viene immagazzinata unatransitorio quantità di condensatore presenta un di energia caricaespressa e scaricada: 2 1 E = CV 2 ing. Patrizia Ferrara Impedenza In un regime sinusoidale i condensatori presentano un’impedenza chiamata Z f Z 1 Z= j 2πfC ing. Patrizia Ferrara Parametri I parametri forniti dai costruttori consentono di individuare il corretto campo di utilizzazione di un condensatore Modello equivalente Coefficiente di temperatura Capacità nominale Tensione di lavoro Tolleranza Corrente di fuga Corrente di ripple ing. Patrizia Ferrara Modello equivalente Parametri Circuito equivalente parallelo Tiene conto della resistenza dei terminali, delle armature, dei contatti Capacità del condensatore ing. Patrizia Ferrara Modello equivalente Parametri Circuito equivalente parallelo Induttanza parassita dei terminali (e del condensatore) Resistenza di isolamento: tiene conto della corrente di perdita nel dielettrico ing. Patrizia Ferrara Modello equivalente Parametri Andamento dell’impedenza in funzione della frequenza per due condensatori ceramici. Comportamento Capacitivo Comportamento Induttivo ing. Patrizia Ferrara Capacità Modello equivalente Nominale Parametri Valore della capacità dichiarato dal costruttore ing. Patrizia Ferrara Capacità Tolleranza Nominale Parametri Scarto percentuale massimo rispetto al valore nominale ing. Patrizia Ferrara Tensione di Tolleranza Lavoro Parametri Massima tensione che può essere applicata al condensatore senza danneggiarlo ing. Patrizia Ferrara Coefficiente Tensione di di temperatura Lavoro Parametri Al variare della temperatura varia anche la capacità Vengono fornite curve che mostrano la variazione percentuale della capacità al variare della temperatura ing. Patrizia Ferrara Coefficiente Tensione di di temperatura Lavoro Parametri Quando la variazione è con buona approssimazione lineare, viene definito il coefficiente di temperatura TC Indica come, al variare della temperatura, varia la capacità rispetto al suo valore a 25 °C ing. Patrizia Ferrara Parametri Condensatori Elettrolitici Corrente di fuga E’ la corrente di perdita che scorre nel dielettrico quando alle armature è applicata una specificata tensione continua. ing. Patrizia Ferrara Parametri Condensatori Elettrolitici Tensione di ripple Quando i condensatori sono usati come filtro negli alimentatori, tra le armature si rileva una tensione alternata a 100Hz (tensione di ripple) che si sovrappone alla tensione continua ing. Patrizia Ferrara Parametri Condensatori Elettrolitici Corrente di ripple Alla tensione di ripple si associa una corrente di ripple che determina una dissipazione di potenza sugli elementi resistivi del condensatore ing. Patrizia Ferrara Parametri Condensatori Elettrolitici Corrente di ripple La corrente di ripple non può superare un valore specificato dal costruttore, altrimenti la potenza dissipata e di conseguenza la temperatura del condensatore diventano eccessivi ing. Patrizia Ferrara Tipi di Condensatori Condensatori Elettrolitici Plastici Ceramici In alluminio Classe 1 Al tantalio Classe 2 ing. Patrizia Ferrara Condensatori Plastici Sono condensatori di tipo avvolto Sono costituiti da: •2 nastri di materiale plastico (dielettrico) • alternati da 2 nastri di materiale conduttore (armature) avvolti tra loro. ing. Patrizia Ferrara Condensatori Plastici Sono condensatori di tipo avvolto Non presenta una gran costante dielettrica ma dato che vengono realizzate strisce lunghe e sottili si possono ottenere alti valori di capacità ing. Patrizia Ferrara Condensatori Plastici Avvolgimento antinduttivo Le 2 armature sporgono l’una da un lato, l’altra dall’altro rispetto ai nastri isolanti • I 2 terminali possono essere saldati direttamente ai bordi delle armature • La corrente non è costretta a percorrere tratti di avvolgimento Si riduce l’effetto dell’induttanza parassita ing. Patrizia Ferrara Condensatori Ceramici Il dielettrico è costituito da materiale ceramico Si distinguono Condensatori a piastrina Sono ottenuti depositando sulle facce di una piastrina sottile di materiale ceramico le metallizzazioni di armatura alle quali vengono saldati i reofori Condensatori multistrato ing. Patrizia Ferrara Condensatori Ceramici Il dielettrico è costituito da materiale ceramico Si distinguono Condensatori a piastrina Condensatori multistrato Vengono sovrapposti alternativamente strati conduttori (armature) e strati ceramici (dielettrico) ing. Patrizia Ferrara Condensatori Ceramici Il dielettrico è costituito da materiale ceramico Si distinguono Condensatori a piastrina classe 1: con costante dielettrica relativa bassa classe 2: con costante dielettrica relativa più alta Condensatori multistrato Si distinguono Vengono sovrapposti alternativamente strati conduttori (armature) e strati ceramici (dielettrico) ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici A contatto con l’anodo vi è uno strato di ossido isolante Fra le due armature troviamo la massa dell’elettrolita L’elettrolita può essere di tipo “non solido” o di tipo “solido”. ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici + - + - Sono di tipo polarizzato, cioè le loro armature possono essere distinte in anodo (+) e catodo (-). • • Durante il funzionamento gli ioni negativi vengono attratti dall’anodo quelli positivi dal catodo ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici + - + - A contatto con l’anodo gli ioni negativi rigenerano lo strato di ossido isolante che funge da dielettrico. A contatto con il catodo gli ioni positivi sviluppano ossigeno ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici - + Nel caso in cui la polarità della tensione fosse invertita • si distrugge lo strato di ossido isolante sull’anodo e la corrente ionica verrebbe ad assumere valori elevati • aumenta la produzione di gas in corrispondenza dell’anodo ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici - + Se si inverte la polarità possono scoppiare !!! ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici NON POLARIZZATI In essi lo strato di ossido è presente su entrambe le armature ed il suo spessore cresce o decresce a seconda della polarità applicata ai terminali del condensatore Possono essere usati in regime alternato ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici Si distinguono In Alluminio Al tantalio Le armature sono costituite da due fogli di alluminio. La superficie dell’anodo è resa rugosa in modo da renderla molto estesa •La superficie molto estesa •lo strato di ossido molto sottile •la costante dielettrica alta. La capacità è alta ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici Si distinguono In Alluminio Questi presentano una forma cilindrica con i terminali fuoriuscenti alle due basi (struttura assiale) o da una base solamente (struttura verticale) ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici Si distinguono In Alluminio Al tantalio Nei condensatori al tantalio le armature sono costituite da tantalio e presentano la forma di una goccia. ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici Si distinguono Al tantalio Nei condensatori al tantalio le Il tantalio presenta un ossido armature sono costituite da con caratteristiche migliori tantalio e presentano la forma dell’ossido di alluminio d una goccia. ing. Patrizia Ferrara Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici Si distinguono Al tantalio L’unico difetto e che presentano tensioni di lavoro inferiori a quelle in alluminio ing. Patrizia Ferrara Condensatori SMD Sono utilizzati nella tecnologia a montaggio superficiale ing. Patrizia Ferrara Condensatori a Carta Sono quelli avvolti come plastici, ma hanno per dielettrico uno strato di carta impregnato di oli ing. Patrizia Ferrara Condensatori a Mica Sono simili ai condensatori ceramici, ma presentano come dielettrico un sottile strato di mica. ing. Patrizia Ferrara Condensatori variabili Permettono di ottenere valori di capacità variabili Ciò si ottiene modificando la posizione reciproca delle armature e quindi l’area delle superfici affacciate ing. Patrizia Ferrara Condensatori variabili Armatura Mobile Armatura fissa •Il dielettrico è generalmente aria •Sono usati nei circuiti di sintonia •Sono stati sostituiti dai varicap (condensatori variabili statici) che sono più piccoli ing. Patrizia Ferrara Condensatori variabili Varicap Sfruttano la capacità di una giunzione polarizzata inversamente. Essa varia al variare della tensione applicata ing. Patrizia Ferrara Compensatori o Trimmer Capacitivi I compensatori o trimmer capacitivi • sono strutturalmente simili • ma hanno dimensioni più piccole ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori elettrolitici I valori di capacità sono indicati in chiaro sul corpo del condensatore ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice a 5 bande colorate Cifre significative Fattore moltiplicativo Tolleranza Tensione di lavoro ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice a 5 bande Codice a 3 cifre colorate Cifre significative Fattore moltiplicativo ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice Codice alfanumerico a 3 cifre Cifre del valore nominale ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice Codice alfanumerico a 3 cifre Posizione della virgola Unità di misura (=nF) Se N è omessa allora l’unità è il µF ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice Codice alfanumerico a 3 cifre Tolleranza ing. Patrizia Ferrara Codici di identificazione Condensatori plastici Codice Codice alfanumerico a 3 cifre Tensione di Lavoro ing. Patrizia Ferrara Fine
