ing. Patrizia Ferrara I Condensatori

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1 I Condensatori

2 Definizione Il condensatore è un componente elettrico caratterizzato da un ben determinato valore di capacità

3 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. Condensatore a facce piane e parallele Simbolo

4 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. C = ε ε r 0 S d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica relativa del dielettrico

5 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. C = ε ε r 0 S d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica relativa del dielettrico

6 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. C = ε ε r 0 S d Condensatore a facce piane e parallele Costante Dielettrica del vuoto

7 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. C = ε ε r 0 S d Condensatore a facce piane e parallele Superficie delle 2 armature

8 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. C = ε ε r 0 S d Condensatore a facce piane e parallele Spessore del materiale dielettrico

9 Quantità di carica & Energia ing. Patrizia Ferrara I condensatori possono accumulare elettricità sotto forma elettrostatica durante la fase di carica, la conservano e nella fase di scarica la rilasciano

10 Quantità di carica & Energia ing. Patrizia Ferrara Quindi un condensatore di capacità C sottoposto a una tensione V accumula sulle sue armature una quantità di carica Q Q =CV

11 Quantità di carica & Energia ing. Patrizia Ferrara Quindi si crea fra le armature un campo elettrico e viene immagazzinata una quantità di energia espressa da: E = 1 CV 2 2

12 Quantità di carica & Energia ing. Patrizia Ferrara Quindi Poiché si l accumulo crea fra le e armature la dissipazione un campo dell energia non possono elettrico essere istantanei, il condensatore e viene immagazzinata presenta una transitorio quantità di energia carica espressa e scaricada: E = 1 CV 2 2

13 Impedenza In un regime sinusoidale i condensatori presentano un impedenza chiamata Z f Z Z = j 1 2π fc

14 Parametri I parametri forniti dai costruttori consentono di individuare il corretto campo di utilizzazione di un condensatore Modello equivalente Capacità nominale Tensione di lavoro Coefficiente di temperatura Corrente di fuga Tolleranza Corrente di ripple

15 Modello equivalente Parametri Circuito equivalente parallelo Tiene conto della resistenza dei terminali, delle armature, dei contatti Capacità del condensatore

16 Modello equivalente Parametri Circuito equivalente parallelo Induttanza parassita dei terminali (e del condensatore) Resistenza di isolamento: tiene conto della corrente di perdita nel dielettrico

17 Modello equivalente Parametri Andamento dell impedenza in funzione della frequenza per due condensatori ceramici. Comportamento Capacitivo Comportamento Induttivo

18 Capacità Modello equivalente Nominale Parametri Valore della capacità dichiarato dal costruttore

19 Capacità Tolleranza Nominale Parametri Scarto percentuale massimo rispetto al valore nominale

20 Tolleranza Tensione di Lavoro Parametri Massima tensione che può essere applicata al condensatore senza danneggiarlo

21 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

22 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

23 Parametri Condensatori Elettrolitici Corrente di fuga E la corrente di perdita che scorre nel dielettrico quando alle armature è applicata una specificata tensione continua.

24 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

25 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

26 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

27 Tipi di Condensatori Condensatori Plastici Ceramici Elettrolitici Classe 1 Classe 2 In alluminio Al tantalio

28 Sono condensatori di tipo avvolto Condensatori Plastici Sono costituiti da: 2 nastri di materiale plastico (dielettrico) alternati da 2 nastri di materiale conduttore (armature) avvolti tra loro.

29 Sono condensatori di tipo avvolto Condensatori Plastici Non presenta una gran costante dielettrica ma dato che vengono realizzate strisce lunghe e sottili si possono ottenere alti valori di capacità

30 Avvolgimento antinduttivo Le 2 armature sporgono l una da un lato, l altra dall altro rispetto ai nastri isolanti Condensatori Plastici 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

31 Condensatori Ceramici Il dielettrico è costituito da materiale ceramico Si distinguono Condensatori a piastrina Condensatori multistrato Sono ottenuti depositando sulle facce di una piastrina sottile di materiale ceramico le metallizzazioni di armatura alle quali vengono saldati i reofori

32 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)

33 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 Si distinguono Condensatori multistrato Vengono sovrapposti alternativamente strati conduttori (armature) e strati ceramici (dielettrico)

34 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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.

35 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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

36 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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

37 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara - + 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

38 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara - + Se si inverte la polarità possono scoppiare!!!

39 Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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

40 Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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

41 Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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)

42 Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara Si distinguono In Alluminio Al tantalio Nei condensatori al tantalio le armature sono costituite da tantalio e presentano la forma di una goccia.

43 Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara 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.

44 Condensatori Elettrolitici Condensatori Elettrolitici ing. Patrizia Ferrara Si distinguono Al tantalio L unico difetto e che presentano tensioni di lavoro inferiori a quelle in alluminio

45 Condensatori SMD Sono utilizzati nella tecnologia a montaggio superficiale

46 Condensatori a Carta Sono quelli avvolti come plastici, ma hanno per dielettrico uno strato di carta impregnato di oli

47 Condensatori a Mica Sono simili ai condensatori ceramici, ma presentano come dielettrico un sottile strato di mica.

48 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

49 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

50 Condensatori variabili Varicap Sfruttano la capacità di una giunzione polarizzata inversamente. Essa varia al variare della tensione applicata

51 Compensatori o Trimmer Capacitivi ing. Patrizia Ferrara I compensatori o trimmer capacitivi sono strutturalmente simili ma hanno dimensioni più piccole

52 Codici di identificazione Condensatori elettrolitici I valori di capacità sono indicati in chiaro sul corpo del condensatore

53 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice a 5 bande colorate Cifre significative Fattore moltiplicativo Tolleranza Tensione di lavoro

54 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice a 5 bande Codice a 3 cifre colorate Cifre significative Fattore moltiplicativo

55 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice alfanumericoa 3 cifre Cifre del valore nominale

56 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice alfanumericoa 3 cifre Posizione della virgola Unità di misura (=nf) Se N è omessa allora l unità è il µf

57 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice alfanumericoa 3 cifre Tolleranza

58 Codici di identificazione Condensatori plastici Codice alfanumericoa 3 cifre Tensione di Lavoro

59 Fine ing. Patrizia Ferrara