Os capacitores são um componente passivo essencial dos circuitos elétricos devido à sua ampla gama de aplicações. Além disso, é necessário selecionar um tipo adequado de capacitor para um circuito, pois os capacitores são divididos em diferentes tipos com base em sua estrutura e composição. O capacitor de filme é um dos tipos de capacitores que tem longa vida útil, baixa autoindutância e pode absorver picos de energia nos circuitos sem ser danificado.
Contorno:
O que é um capacitor de filme
Construção e funcionamento do capacitor de filme
Tipos de capacitores de filme
Recurso de autocura de capacitores de filme
Circuito Amortecedor
Filtros de energia
Filtros EMI
Conclusão
O que é um capacitor de filme
Um capacitor de filme é aquele que possui um filme plástico como dialética entre suas placas, o que o torna mais barato e mantém suas características constantes por mais tempo. Este filme plástico é bastante fino, pois tem espessura de um micrômetro. Este capacitor se enquadra na categoria de capacitor não polarizado e isso o torna bastante útil em circuitos CA. Os capacitores de filme podem suportar sobretensão que é o dobro da sua capacidade de tensão nominal.
Construção e funcionamento do capacitor de filme
Existem diferentes tipos de filmes plásticos usados em um capacitor de filme que possuem características diferentes, por exemplo o filme de polipropileno proporciona maior resistência de isolamento e é adequado para circuitos com correntes mais altas. Além disso, o sulfeto de polipropileno apresenta alta resistência ao calor e boas características térmicas, mas é caro. Então aqui estão os tipos de filmes com suas características que são usados como dielétricos em capacitores de filme:
Tipo de capacitores de filme
Agora, com base no material dielétrico do filme do capacitor de filme, suas características variam muito, então aqui está uma tabela que mostra as características dos capacitores de filme com base em diferentes tipos de material isolante:
Para ilustrar ainda mais a construção de capacitores, existem dois tipos de capacitores de filme, um é capacitor de filme laminado e o outro é capacitor metálico ou capacitor de deposição de vapor:
Capacitores de filme laminado
Este tipo de capacitor possui eletrodos feitos de folha de metal e que ficam imprensados entre as folhas plásticas do dielétrico. Estes são capacitores de filme do tipo enrolado que podem ser indutivos ou não indutivos e a diferença entre os dois é que o capacitor de filme indutivo alvo tem seus terminais conectados diretamente aos eletrodos antes do enrolamento. Já o capacitor de filme laminado não indutivo possui terminais que são conectados às faces finais.
Os capacitores de filme de eletrodo laminado não indutivos exibem menor indutância e possuem características de alta frequência em comparação com os indutivos. No capacitor de filme indutivo, as folhas metálicas são colocadas entre dois filmes plásticos e não estão diretamente conectadas:
Enquanto no capacitor de filme laminado não indutivo, as folhas metálicas são colocadas de tal forma que cada folha é colocada em um certo grau dos filmes plásticos do dielétrico:
Capacitor de Filme Metalizado
Outro tipo de capacitor de filme é o capacitor de filme metalizado, pois possui uma fina camada metálica que é pulverizada em um dos lados do filme plástico dielétrico. Essa camada de metal depositada no filme plástico cria um eletrodo de capacitores bastante fino, o que o torna muito menor que o capacitor de filme tipo eletrodo. Esses capacitores são apenas do tipo não indutivo, mas podem ser do tipo enrolado ou laminado:
O capacitor de filme funciona da mesma forma que o capacitor geral, ou seja, quando uma fonte de alimentação é conectada a ele o potencial entre os dois eletrodos começa a aumentar. Quando a carga em ambas as placas é acumulada até a sua capacidade, significa que o capacitor está totalmente carregado. Além disso, esses capacitores de filme vêm com um recurso de autocura que aumenta sua vida útil.
Recurso de autocura de capacitores de filme
Sempre que o isolamento é desmetalizado devido a alta corrente, alta temperatura ou qualquer sobretensão, o capacitor de filme oxida o filme depositado ao redor. Isso separa o restante da área de capacidade da área defeituosa e, assim, continua funcionando corretamente:
No entanto, este isolamento da área de falha do resto do capacitor também pode diminuir a capacitância do capacitor ao longo do tempo. Além disso, há uma tabela abaixo que mostra a degradação da capacitância do capacitor ao longo do tempo devido à oxidação:
Aqui na tabela acima, o gráfico azul mostra a capacitância sem autocura, pois a degradação pode ser extremamente alta, levando a falhas massivas. Se os eletrodos forem utilizados com fusíveis na composição de capacitores de filme, então a curva de degradação será a da cor verde.
Se os fusíveis estiverem conectados incorretamente à célula primária, pode levar à falha do capacitor, resultando em rápida perda de capacitância. A curva marrom é para o capacitor de filme de alta potência que possui eletrodos segmentados adequados que possuem densidade consideravelmente maior devido à impregnação de óleo puro.
Esses tipos de capacitores de filme são projetados de forma que não percam mais do que 2% da capacitância original enquanto trabalham em seus valores nominais de tensão e corrente. É por isso que esses capacitores de filme tendem a ter uma vida útil mais longa do que outros tipos de capacitores e são amplamente utilizados em circuitos CA.
Capacitores de filme em circuito amortecedor
Os circuitos de energia geralmente enfrentam picos de corrente e tensão devido a taxas mais altas de mudança de tensão e, para lidar com tais problemas, são usados circuitos amortecedores. Principalmente os circuitos amortecedores possuem capacitores de filme para reduzir a interferência eletromagnética e o estresse do semicondutor. O capacitor de filme pode suportar uma taxa mais alta de variação de tensão, o que pode fazer com que uma corrente mais alta passe por ele. Portanto, o filme plástico dielétrico de polipropileno no capacitor será uma boa combinação, pois tem a capacidade de suportar picos de tensão e corrente devido à baixa resistência e indutância em série equivalente:
Quando o MOSFET está desligado, o capacitor será carregado através do resistor R 1 e quando o MOSFET estiver ligado, o capacitor será descarregado através do resistor e do terra.
Capacitor de filme como filtros de potência
Para filtrar os sinais em inversores e motores, os capacitores na saída passam pelas altas correntes de ondulação para reduzir os níveis de taxa de mudança de tensão. Em última análise, isso reduz o estresse e o estresse eletromagnético no sistema. Uma implementação prática dos capacitores de filme como filtro de potência é dada abaixo no circuito:
Quando uma fonte CA é conectada, os capacitores devem ser não polarizados, excluindo o uso de capacitores eletrolíticos de alumínio.
Capacitores de filme como filtros EMI
Para filtrar a interferência eletromagnética dos circuitos, são utilizados capacitores de filme metalizado devido ao seu modo de falha em circuito aberto e capacidade de lidar com altas tensões. Existem duas categorias de capacitores quando conectados em circuitos de potência com base em seu uso. Aqueles com o rótulo X são os capacitores conectados linha a linha, geralmente chamados de capacitores linha a neutro e são usados para filtragem EMI diferencial.
Já os capacitores conectados em linha ao terra são categorizados como Y e costumam ser chamados de capacitores de bypass de linha. Esses capacitores desviam os fios para o terra, o que é chamado de modo de filtragem EMI comum. Como esses capacitores podem falhar, existem modos especiais em caso de falha, ou seja, quando o capacitor X falha, ele cria um curto-circuito resultando no disparo do disjuntor. Além disso, se o capacitor Y falhar, criará um circuito aberto que minimiza o risco de choque elétrico.
Além disso, em caso de falha do capacitor X levará ao desligamento do sistema e em caso de falha do capacitor Y o sistema continuará funcionando, mas a filtragem EMI será reduzida. Aqui está uma tabela abaixo que mostra as classificações de segurança dos capacitores com base em suas conexões de circuito:
Agora, para ilustrar melhor o uso de capacitores de filme para filtragem EMI, aqui está um circuito CA simples de uma linha de energia usando os capacitores como filtros EMI:
A baixa autoindutância dos capacitores de filme representa uma vantagem, pois mantém alta a ressonância do capacitor. Aqui o capacitor X é conectado entre a linha e o neutro, enquanto os capacitores Y são conectados entre a linha e o terra.
Conclusão
Os capacitores de filme têm grande importância quando se trata de circuitos de potência devido às suas diferentes características e uma delas são as propriedades de autocura. Esta propriedade aumenta a vida útil do capacitor e também evita a falha do sistema.
Além disso, esses capacitores de filme são divididos em tipos: um é o eletrodo de folha e o outro é o capacitor de filme metalizado. Da mesma forma, os capacitores de filme também variam com base no tipo de material isolante do dielétrico, pois a composição dielétrica influencia as características de funcionamento do capacitor de filme. Os capacitores de filme, devido à classificação de corrente de ondulação e ao recurso de autocura, são preferidos aos capacitores eletrolíticos de alumínio.