Condensatori

 

---

 

Condensatori

 

Questo sito utilizza cookie, anche di terze parti. Se vuoi saperne di più leggi la nostra Cookie Policy. Scorrendo questa pagina o cliccando qualunque suo elemento acconsenti all’uso dei cookie.I testi seguenti sono di proprietà dei rispettivi autori che ringraziamo per l'opportunità che ci danno di far conoscere gratuitamente a studenti , docenti e agli utenti del web i loro testi per sole finalità illustrative didattiche e scientifiche.

 

 

Condensatori

 

I materiali isolanti vengono utilizzati nella fabbricazione dei Condensatori.

Il condensatore è un bipolo che può essere polarizzato o meno a seconda dei tipi, i cui simboli vengono riportati in figura. Esso è costituito da due parti conduttrici metalliche dette ARMATURE, collegate ciascuna ad un terminale e separate fra loro da un imateriale isolante, detto DIELETTRICO.
Il parametro fondamentale che caratterizza il condensatore è il suo valore di capacità C, legato alla carica Q presente sulle sue armature e alla ddp fra di esse dalla relazione:

La capacità si misura in Farad (F), quindi un condensatore avrà capacità di 1F se possiede su ciascuna armatura la carica di 1 Coulomb (C), quando è presente fra esse la ddp di 1 volt (V).
La carica si mantiene sulle armature finchè è presente la ddp e l’isolante è in grado di separare galvanicamente le armature fra loro. Quando una carica giunge su una delle armature del Condensatore, immediatamente se ne genera una uguale, ma di segno opposto, sull’altra, grazie al fenomeno fisico studiato in elettrostatica (fisica) detto INDUZIONE elettromagnetica.

 

Comportamenti del condensatore

• Alimentato in continua il condensatore, al termine di una fase transuitoria di carica (le armature diventano sede di cariche elettriche),  si comporta come un CIRCUITO APERTO, impedendo dunque la circolazione della corrente elettrica a causa della presenza del dielettrico in serie alle armature.
• Alimentato in alternata il condensatore esegue ciclicamente fasi di carica e scarica a causa del fatto che la ddp cambia di valore e di segno con andamento sinusoidale. Le armature invertono la loro polarità ad un ritmo pari alla frequenza della sinusoide e si rende possibile pertanto la circolazione di una corrente attraverso il componente, anch’essa di tipo alternato e della stessa frequenza della tensione applicata.

 

Grandezze caratteristiche del condensatore

 

Capacità nominale

         E’ il valore della capacità che identifica il componente. Appartiene ad una serie di valori normalizzati, a seconda della tolleranza, un po’ come si è visto per i resistori.

 

Tolleranza

         Esprime il massimo scostamento in segno ed in valore percentuale rispetto al valore nominale che la capacità effettiva del condensatore può avere. Valori tipici sono: ±5% , 10%±

 

Tensione nominale

         E’ la massima tensione cui può essere fatto lavorare il componente. Oltre il valore nominale non è più garantita l’integrità, nè tanto meno il funzionamento del componente.

 

Categoria di temperatura

            E’ il range termico nel quale è garantito il funzionamento del bipolo. E’ bene che sia il più ampio possibile. Valori tipici: -50°/+125°C.

 

Coefficiente di Temperatura

         La capacità varia con la temperatura e questa dipendenza viene indicata in ppm/°C (parti per milione al grado centigrado). Ad esempio un condensatore con TC=P100 vuol dire che presenta un coefficiente termico che vale +100 ppm/°C (P=positive ; N=negative), quindi se il suo valore nominale fosse di 1 Farad, la sua capacità aumenterà di 100*10-6=0,0001 F per ogni grado. Se l’intervallo di temperatura fosse di 50°C, allora la capacità passerebbe da 1F a 1,005F (aumenterebbe di 5 milliFarad).

 

Sottomultipli del Farad

Il Farad (F) è una unità di misura che si è rivelata nel corso dei decenni troppo grande nei confronti dei valori di capacità utilizzati in elettrotecnica e in elettronica. Si usano quindi i suoi sottomultipli, in particolare:

Sottomultiplo	Valore	Simbolo	Utilizzo
MilliFarad	10-3 Farad = 1/1000 di Farad	mF	Grossi condensatori elettrolitici, ad esempio per motori elettrici o rifasamento...
MicroFarad	10-6 Farad = 1 milionesimo di Farad	mF	Capacità per alimentatori, piccoli motori elettrici, filtri audio ...
NanoFarad	10-9 Farad = 1 miliardesimo di Farad	nF	Filtri e circuiti elettronici in genere
PicoFarad	10-12 Farad = 1 milionesimo di milionesimo di Farad	pF	Circuiti risonanti, circuiti a radio frequenza, capacità parassite ...

 

Il Condensatore Piano

Il più semplice condensatore che sia possibile costruire è detto condensatore piano ed è costituito da due armature ciascuna di Area S, distanziate fra loro da uno spessore d di materiale isolante dotato di costante dielettrica e.

Si ricorda che e = e0 er dove e0 rappresenta la costante dielettrica del vuoto (o aria) e vale 8,859 10-12 F/m, mentre er è un valore indicativo della sostanza che fa da dielettrico e si trova tabellato sui libri di testo ( es. Politene=2,7 ; acqua=80 ).
La formula per il calcolo della Capacità è :

Si deduce da essa che un condensatore è tanto più capace quanto più è grande l’area delle armature e quanto più esse sono vicine fra loro. Inoltre maggiore è il valore di e e più elevata risulterà la capacità.

 

Tipi di condensatori

 

Condensatori avvolti

Il dielettrico è carta o altro film plastico, realizzati da due nastri metallici con all’interno il film dielettrico, vengono poi avvolti a formare un cilindretto e incapsulati. I principali dielettrici  utilizzati sono: poliestere, polipropilene, teflon, mylar. Possono assumere anche notevoli dimensioni ed elevati valori di capacità (mF). Si usano per rifasare, nell’avviamento dei motori elettrici, nei filtri.

 

Condensatori in mica o vetro

Il dielettrico è costituito da lamine di mica o di vetro, mentre le armature sono di solito in alluminio. Si può anche spruzzare una vernice a base di Ossido di Argento direttamente sul foglio di mica e creare così le armature. Sono usati a radiofrequenza.

 

Condensatori ceramici

Il dielettrico è costituito da miscele ceramiche di varia natura, hanno forme variabili, dal disco, alla piastrina, al cilindro ed anche in questo caso le armature sono ottenute per deposizione di leghe di argento sul dielettrico. A seconda del valore della loro costante dielettrica e, sono suddivisi in tre classi (I, II e III). A causa delle loro dimensioni ridotte sono adatti all’impiego in micro elettronica.

 

Condensatori elettrolitici

Sono costituiti da due armature (anodo e catodo) con interposto un elettrolita. Quando viene applicata tensione, a causa di fenomeni chimici, l’armatura positiva (anodo) viene a rivestirsi di uno strato di ossido che fa da dielettrico. La maggioranza dei c. Elettrolitici è polarizzata, quindi accetta tensioni solo in un senso (l’inversione della tensione distrugge lo strato di ossido rendendo inutilizzabile il condensatore) e devono essere collegati nel circuito prestando attenzione al segno – presente sull’involucro ad indicare il reoforo che funge da catodo. In commercio ci sono anche c. Elettrolitici in grado di lavorare anche in alternata; sono di tipo non polarizzato e il loro funzionamento è garantito dal fatto che la loro conformazione a doppio strato di dielettrico fa si che l’ossido si formi su entrambe le armature.
Le armature sono generalmente costituite ada fogli di alluminio o tantalio (migliori), mentre l’elettrolita può essere solido o (purtroppo) anche liquido. Sono usati quando si vogliono ottenere elevati valori di capacità (F) pur mantenendo dimensioni contenute, come nell’elettronica di potenza (raddrizzatori, alimentatori, inverters e gruppi di continuità).

 

Condensatori variabili

Una particolare categoria di condensatori offre la possibilità di modificare il valore della capacità, di solito variando le dimensioni delle armature, mentre un dispositivo a mezza strada fra la capacità e il diodo è il diodo varicap, usato in elettronica, il cui simbolo è visibile in figura.  

 

Fonte: http://xoomer.virgilio.it/mlsoft/Files/tdp-Condensatori.doc

 

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

 

---

 

Condensatori

Il condensatore

Il condensatore è un dispositivo in grado di immagazzinare energia elettrica.

 

La quantità di energia che si accumula in un condensatore dipende dalla sua capacità e dalla tensione di lavoro: se indichiamo con Q la quantità di carica, con C la capacità e con V la tensione, vale la formula Q=CV
Dal punto di vista fisico, un condensatore è costituito da due superfici metalliche (ovvero conduttrici), dette armature, separate da un isolante, che prende il nome di dielettrico; l'isolante può essere anche la semplice aria, il che equivale a dire che le due superfici metalliche si trovano una di fronte all'altra ma senza toccarsi. Quanto più sono estese le due superfici, tanto maggiore è la capacità; analogamente, la capacità è maggiore quanto più le due superfici sono vicine. La capacità dipende poi anche dall'isolante che si trova fra le due superfici: il valore più basso si ha quando c'è solo l'aria; se il dielettrico è costituito da altri materiali, la capacità aumenta in funzione del materiale, secondo una grandezza caratteristica di ciascun materiale, che viene detta "costante dielettrica relativa".
Tale costante si indica col simbolo εr ed è stabilito per convenzione che il suo valore per l'aria sia uguale a 1; se un condensatore le cui armature sono separate dall'aria ha una certa capacità, interponendo al posto dell'aria un dielettrico come la mica, la capacità del condensatore aumenta di circa 5 volte: si dice allora che la costante dielettrica relativa della mica ha valore 5. Nella pratica i condensatori si realizzano avvolgendo insieme due sottili lamine metalliche, separate da un film plastico dello spessore di alcuni decimi di micron; quando si richiedono capacità molto elevate, invece del film plastico si usa come dielettrico uno strato di ossido, formato direttamente su una superficie metallica, ed un elettrolita come secondo elettrodo. Di seguito sono descritte brevemente le caratteristiche dei condensatori di uso più frequente.

 

Condensatori elettrolitici

Sono i più comuni. Il valore della capacità e della tensione di lavoro sono in genere stampigliati chiaramente sull'involucro; la precisione dei valori è approssimativa, essendo ammessa una tolleranza di circa ± 20%.

condensatori elettrolitici

 

 

 

Nei condensatori elettrolitici il dielettrico è un sottilissimo strato di ossido, fatto formare direttamente sul metallo (l'alluminio) che fa da armatura e costituisce l'anodo; il tutto è immerso in un elettrolita che, essendo un sale disciolto, risulta conduttore. Il caratteristico involucro metallico di forma cilindrica che fa da contenitore, diventa, ai fini del collegamento elettrico, il terminale negativo ovvero il catodo. Proprio a causa della loro costituzione, i condensatori elettrolitici sono "polarizzati", il che vuol dire che devono necessariamente essere collegati ad una tensione continua, rispettando le polarità, positiva e negativa, indicate sull'involucro. Collegando il condensatore al contrario, esso rischia di esplodere poiché si sviluppa idrogeno all’interno del condensatore. Anche l'applicazione di una tensione superiore a quella di lavoro può causare l'esplosione del condensatore. Gli elettrolitici possono essere di tipo radiale, con entrambi i terminali che escono dallo stesso lato, adatti ad un montaggio in verticale, oppure di tipo assiale, con un terminale per lato, adatti al montaggio orizzontale. Una banda laterale indica la polarità di almeno uno degli elettrodi.
Gli elettrolitici sono condensatori di grande capacità, in grado di accumulare notevoli quantità di energia; per tale motivo trovano impiego principalmente negli alimentatori, per il livellamento della tensione e la riduzione del "ripple" (ovvero delle ondulazioni residue).

Condensatori al tantalio

Sono anch'essi dei condensatori polarizzati, ma in essi il dielettrico è costituito da pentossido di tantalio. Sono superiori ai precedenti come stabilità alla temperatura ed alle frequenze elevate; sono tuttavia più costosi e la loro capacità non raggiunge valori molto elevati. Come i precedenti, devono essere montati in circuito osservando la polarità indicata in prossimità dei terminali.
Altri tipi di condensatori
Tranne i condensatori elettrolitici e quelli al tantalio, tutti gli altri condensatori non sono polarizzati, per cui possono essere montati indifferentemente in circuito in un verso o nell'altro, e funzionare anche in assenza di una tensione continua di polarizzazione.

altri tipi di condensatori

 

 

Esistono tanti tipi di condensatori, realizzati con tecnologie e dielettrici diversi. In figura  ne sono illustrati alcuni:

1. radiale in poliestere (mylar)
2. ceramico a disco
3. assiale in polipropilene
4. in poliestere metallizzato

I condensatori in poliestere vengono prodotti fino a capacità di qualche µF e per tensioni di lavoro fino a 1000 V; sono più adatti per l'impiego in bassa frequenza.
- I condensatori in poliestere metallizzato sono di buona qualità e stabilità rispetto alla temperatura.
I condensatori in polipropilene consentono valori di capacità più precisi, con tolleranze di circa l' 1%; sono adatti ad un campo di frequenze fino a 100kHz.
- I condensatori con dielettrico in policarbonato si trovano con valori di capacità fino a 10 µF e per tensioni di circa 400 V; presentano una capacità molto costante, per cui possono essere vantaggiosamente utilizzati nei circuiti oscillanti.
- Sempre indicati per l'uso in circuiti oscillanti sono i condensatori in polistirolo, caratterizzati dal valore costante di capacità e reperibili per valori fino ad 1 µF
- I condensatori ceramici sono utilizzati in genere per le alte frequenze. Possono essere del tipo ad elevata costante dielettrica, così da consentire di ottenere alte capacità con ingombro limitato, oppure del tipo a bassa costante dielettrica, caratterizzati dalla capacità stabile e da perdite molto basse; per tale motivo vengono impiegati nei circuiti oscillanti di precisione. In merito all'aspetto, possono presentarsi nella classica forma a disco, o nella vecchia forma di un tubetto con i terminali alle due estremità. I ceramici a disco sono molto usati in parallelo agli elettrolitici, per fugare a massa le alte frequenze.
- I condensatori a mica argentata sono altamente stabili ed hanno un buon coefficiente di temperatura; sono utilizzati per applicazioni di precisione, nei circuiti risonanti, nei filtri di frequenze e negli oscillatori ad alta stabilità.

 

Condensatori in serie e parallelo

condensatori in parallelo

 

 

Se occorre una capacità più alta di quella che ci può offrire un solo condensatore, è possibile usare più condensatori collegati uno di fianco all'altro, e cioè in parallelo; in questo modo la capacità totale equivale alla somma delle singole capacità.
Come si vede in figura, affiancando due condensatori da 1µF si ottiene un capacità complessiva di 2µF; aggiungendone un altro da 0,47µF, la capacità totale arriva a 2,47µF. Per più condensatori in serie la capacità risultante (che è sempre più piccola della più bassa fra le capacità dei vari condensatori collegati) si calcola come l'inverso della somma degli inversi delle singole capacità.

- condensatori in serie

 

 

Si vede quindi che collegando in serie tre condensatori da 100, 220 e 470 pF si ottiene un valore risultante di 59 pF, che è più piccolo del più piccolo fra i tre condensatori collegati (che era 100 pF).
I parametri
- la capacità, espressa in sottomultipli del Farad (ad esempio 47µF)
- la tensione di lavoro espressa in Volt (ad esempio 25V)
  
I VALORI DELLA SERIE E6
Questi sono i valori standard dei più diffusi condensatori che si trovano in commercio. É detta "serie E6" perché parte da 6 valori base (da 1 a 6,8).
Sottintendiamo la lettera "F" (unità di misura Farad), quindi 22p significa 22pF, 68µ significa 68µF, ecc...

1p	10p	100p	1n	10n	100n	1µ	10µ	100µ	1m	10m
1,5p	15p	150p	1,5n	15n	150n	1,5µ	15µ	150µ	1,5m	15m
2,2p	22p	220p	2,2n	22n	220n	2,2µ	22µ	220µ	2,2m	22m
3,3p	33p	330p	3,3n	33n	330n	3,3µ	33µ	330µ	3,3m	33m
4,7p	47p	470p	4,7n	47n	470n	4,7µ	47µ	470µ	4,7m	47m
6,8p	68p	680p	6,8n	68n	680n	6,8µ	68µ	680µ	6,8m	68m

Codice alfanumerico:
Si utilizza la lettera dell'unità di misura, al posto della virgola, quindi:
> 4p7 significa 4,7pF
> n47 significa 0,47nF = 470pF
> 4n7 significa 4,7nF (indicato anche µ0047 cioè 0,0047µF)
> 47n significa 47nF (indicato anche µ047 cioè 0,047µF)
> 470n significa 470nF (indicato anche µ47 cioè 0,47µF)
> 47p significa 47pF, ma si può indicare anche soltanto "47", in quanto si sottintende "pF" se non indicato.

Codice numerico a tre cifre:
Sul corpo sono stampate 3 cifre, di cui le prime due corrispondono alle prime due cifre del valore di capacità, e la terza al numero di zeri da aggiungere. Il valore è espresso in pF, quindi:
> 472 significa 4.700pF = 4,7nF (infatti: Prima cifra = 4 - Seconda cifra = 7 - Numero di zeri da aggiungere = 2)
> 471 significa 470pF
> 470 significa 47pF (indicato anche come "47", sottintendendo lo zero)
> 4.7 significa 4,7pF (il puntino si utilizza solo per capacità inferiori ai 10pF)
> 473 significa 47.000pF = 47nF
> 474 significa 470.000pF = 470nF
> 104 significa 100.000pF = 100nF
> 105 significa 1.000.000pF = 1µF
Codice con puntino iniziale (solo per capacità dell'ordine del nF)
Se sul corpo del condensatore c'è un numero preceduto da un puntino, significa che il valore è espresso in µF, e il puntino corrisponde alla virgola preceduta dallo zero. Quindi:
> .0047 significa 0,0047µF = 4,7nF
> .047 significa 0,047µF = 47nF
> .47 significa 0,47µF = 470nF
Codice dei colori

 

Prendiamo, ad esempio, un condensatore con i seguenti colori (dall'alto al basso):
giallo - viola - arancio - bianco - rosso
> La prima fascia, gialla, indica la prima cifra: il 4
> La seconda fascia, viola, indica la seconda cifra: il 7
> La terza fascia, l'arancio, indica che è necessario moltiplicare per 1.000, ossia aggiungere tre zeri: 000
Ricapitolando: Prima fascia = 4, seconda fascia = 7, terza fascia = 000
Il condensatore è da 47.000pF (corrispondente a 47nF).
La quarta fascia (bianco) indica una tolleranza del 10%
La quinta fascia (rosso) indica una tensione di lavoro di 250V

Condensatori elettrolitici
I condensatori elettrolitici hanno una capacità compresa solitamente tra 0,1µF e 10mF.
I valori di capacità e di tensione sono stampati chiaramente sul loro corpo, su cui è contrassegnata anche la polarità (solitamente si preferisce evidenziare il terminale negativo (-).

Condensatori al tantalio
I condensatori al tantalio hanno capacità comprese solitamente tra 0,1µF e 100µF. Sono più costosi degli elettrolitici, e si utilizzano generalmente in applicazioni particolari. Alcuni modelli hanno i valori di capacità e tensione indicati chiaramente nel corpo, dove è indicata anche la polarità.
Altri modelli utilizzano il codice a colori riportato di seguito.

Il terminale positivo si riconosce perché è quello a destra, guardando il condensatore sulla facciata in cui c'è il puntino che indica il fattore nel codice colori.
  
Condensatori di back-up

Sono condensatori polarizzati ad altissima capacità (da 0,1F a 10F).
Utilizzati come batteria tampone per mantenere l'alimentazione di memorie in caso di black-out.
Dato il loro impiego, sono prodotti per basse tensioni di lavoro (solitamente non più di 6V).

Fonte:     http://www.antoniosantoro.com/resecond/condensatore.doc
Autore : Antonio Santoro

 

 

Condensatori

 

 

Visita la nostra pagina principale

 

Condensatori

 

Termini d' uso e privacy