O Plano Operacional

[pic 1]Sorocaba, 8 de outubro de 2021

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Centro Universitário Facens

Engenharia de Produção

Fenômenos Elétricos

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CAPACITORES

GUSTAVO GAMERO ; EDUARDO ROSA; VICTOR ROCCON.

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1. Introdução

Os capacitores são elementos reativos que reagem a passagem de corrente por meio do acúmulo de cargas elétricas, isto significa que o capacitor pode armazenar energia eletroestática. Os capacitores mais usuais são formados por duas placas metálicas chamadas de condutivas, que são separadas por um material isolante denominado dielétrico.

O capacitor mais simples, são os de placas paralelas como representado na figura 1, são encontrados na maioria dos circuitos elétricos, são dispositivos formados por um meio dielétrico que separa duas placas condutoras (também conhecidas como “armaduras”) conectadas a potenciais elétricos distintos.

Figura 1: Representação do Capacitor

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Fonte: Capacitores: Mundo Educação

        O funcionamento de um capacitor ocorre quando uma tensão elétrica é aplicada entre suas placas condutoras. Um lado das placas armazena cargas positivas e o outro lado cargas negativas. As cargas são armazenadas de forma igual, tanto as cargas positivas quanto as negativas possuem o valor equivalente em módulo. Portanto a principal função de um capacitor é o acúmulo de cargas elétricas em um circuito para em seguida descarregá-las.

        Os capacitores normalmente recebem seus nomes devido ao material dielétrico utilizado para isolar as suas placas condutoras, a substância que é inserida entre as placas interfere diretamente em sua capacidade de armazenar cargas elétricas. A seguir estarão listados os principais tipos de capacitores: 

• Capacitores eletrolíticos: É produzido enrolando duas folhas de alumínio e duas folhas de papel embebidas em água acidulada denominada eletrólito, que é um caminho de resistência baixa, isto significa que após ser fabricado, não temos um capacitor, e sim um dispositivo incompleto que recebe o nome de protocapacitor, que está conectado a uma fonte de corrente para que o ácido se oxide a uma das placas de alumínio. Como o óxido é um isolante, com o passar do tempo um capacitor eletrolítico polarizado será formado o onde a placa positiva é a oxidada. O valor da capacidade e da tensão depende muito desse processo de tratamento que não é permanente, visto que os capacitores eletrolíticos precisam de uma regularidade de uso ou podem perder sua capacidade. Os capacitores eletrolíticos são uns dos mais utilizados no mercado, sua capacitância geralmente começa em 0,47 uF e atinge até 10 mF.

Figura 2: Capacitor Elétricos

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Fonte:mlstatic.com

• Capacitores cerâmicos: Construído com formato de disco, possui um material dielétrico feito de cerâmica com grande capacidade isolante metalizada em ambos os lados. Os lados metalizados receberam dois terminais que serão soldados, e ao final da fabricação o capacitor recebe um banho e pintura epóxi, para cobrir o disco e parte dos terminais. Este tipo de capacitor é fornecido com capacidades de 2,2 pF a 0,1F com tensões relativamente baixas de 63V, mas também existem capacitores de disco de cerâmica que possuem alta tensão para aplicações especiais que alcançam valores de 2 KV.

Figura 3: Capacitor cerâmico[pic 9]

Fonte: capacitor/product 

• Capacitores de poliéster: Normalmente são confeccionados com duas folhas finas de poliéster que são enroladas junto com duas folhas muito finas de alumínio, para a formação das placas do capacitor. É frequentemente utilizada em circuitos que exigem uma alta corrente circulando por meio dele, porque a presença de chapas metálicas ajuda na extração do calor interno e o tamanho do capacitor ajuda a dissipar o calor realizando a troca de calor com o meio exterior. O tipo de dielétrico utilizado serve para confeccionar capacitores de isolação de alta tensão que são padronizados em 250V, 400V e 630V. Podem ser encontrados no mercado com a variação da capacitância de 1.000 pF e atinge 0,47 uF.

Figura 4: Capacitor de poliéster

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Fonte: Polyester- Capacitors

• Capacitância         

É uma grandeza física escalar que mede a capacidade de armazenamento de cargas elétricas em um capacitor, para uma diferença de potencial elétrico definida. De acordo com o SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de medida da capacitância é dada em Farads (F), ou Coulomb por Volt (C/V).

                                                                                           (1)[pic 11]

        Onde:

C: Capacitância (F)

Q: Carga elétrica (C)

V: Potencial elétrico (V)    

A capacitância também é determinada pelo formato do capacitor, visto que fatores como a área das placas do capacitor e a distância entre elas determinam a intensidade dessa grandeza.

A fórmula 2 é usada para calcular a capacitância de um capacitor de placas paralelas no vácuo.

                                                                                           (2)[pic 12]

Onde:

ε0:  Permissividade elétrica do vácuo (8,85.10-12 F/m)

A:  Área das placas paralelas

d: Distância entre as placas

        Com essa mesma fórmula, através da substituição dos termos, é possível calcular também a permissividade do material isolante que está entre as placas do capacitor, através da equação:

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