Mais um artigo da série sobre eletrônica, desta vez sobre os capacitores feitos de plásticos!
Sem dúvidas, os materiais plásticos mais utilizados em capacitores são o poliéster (PET, SP, UP e PBT são os tipos mais comuns no mercado), poliestireno (PS, no caso dos capacitores também é chamado de "styroflex"), policarbonato (PC) e polipropileno (PP). Todos estes materiais são polímeros bastante sensíveis a temperatura. É aconselhável utiliza-los em aplicações de baixa frequência, já que o plástico acaba ficando instável, isto é, a capacitância pode variar com sinais oscilando de maneira muito rápida.
CURIOSIDADE: A substituição de capacitores cerâmicos danificados por capacitores a base de plástico pode fazer com que o circuito pare de funcionar ou fique instável, pois capacitores de cerâmica, na maioria das vezes, são aplicados em circuitos de alta frequência. Os capacitores plásticos também costumam apresentar suporte a tensões altas.
Há duas estruturas básicas para capacitores de plástico: os metalizados e os não metalizados. Veja as diferenças abaixo:
CAPACITORES DE PLÁSTICO METALIZADO
A estrutura interna destes capacitores normalmente é composta por dois filmes de plástico. Nos dois filmes uma película metálica é colocada sobre uma das faces, sendo que uma das bordas de cada filme não recebe esta película. Esta película normalmente é uma folha de Alumínio. Abaixo, veja o diagrama simplificado destes capacitores:
Diagrama 1
As faces que não possuem esta película metálica são juntadas e os dois filmes são enrolados. Os dois terminais são soldados nas extremidades deste enrolamento, sendo que um terminal fica em contato com a película metálica de um filme e o outro terminal entra em contato com a película metálica do outro filme.
CAPACITORES DE PLÁSTICO NÃO-METALIZADO
A estrutura interna destes capacitores também é composta por dois filmes de plástico. Nos dois filmes uma película metálica é colocada sobre uma das faces, sendo que uma das bordas de cada filme não recebe esta película. Esta película normalmente é Alumínio depositado através de um processo de vaporização (diferente dos capacitores de plástico metalizado onde é colocado uma folha de Alumínio). Abaixo, veja o diagrama simplificado destes capacitores:
Diagrama 2
As faces que não possuem esta película metálica são juntadas e os dois filmes são enrolados. Os dois terminais são soldados nas extremidades deste enrolamento, sendo que um terminal fica em contato com a película metálica de um filme e o outro terminal entra em contato com a película metálica do outro filme.
Existem também capacitores de plástico com filme metálico ou película a base de Zinco ou Cobre.
OBSERVAÇÃO: Nos diagramas acima os desenhos estão mostrando um sanduíche de camadas de Alumínio e plástico, mas como foi dito nas explicações e nas imagens presentes neste texto, são apenas dois filmes plásticos com metal que são dobrados (ou enrolados, como preferir) várias vezes e então prensados, dando a impressão de serem multicamadas. Existem capacitores de plástico com vários enrolamentos de filmes plásticos com metal que são prensados e ligados em série.
CURIOSIDADE: Quando uma sobrecarga afeta um capacitor plástico não-metalizado, vemos que ele não se danifica tão fácil, pois os filmes são ultra sensíveis e podem evaporar caso haja um excesso de tensão e o material se rompa, evitando assim um curto circuito. Por isso dizem que capacitores plásticos se "auto regeneram" ou se auto-recuperam (self-healing).
A película metálica é ultra fina, possui em torno de 20 a 50 nm, e são depositadas a vácuo sobre o filme plástico. Caso ocorra um campo elétrico que exceda o limite do dielétrico, vai perfurar as armaduras, fazendo com que a película metálica evapore, não tendo mais o elemento condutor na região, apenas o material isolante, que no caso é o plástico. Veja abaixo um furo nas armaduras de um capacitor de plástico devido a uma sobrecarga:
Imagem 1
Mas e o plástico, ele fica intacto? A resposta é não! A temperatura no local da evaporação do metal transforma o plástico em plasma. Este plasma está altamente comprimido e tenta se expandir, formando uma espécie de bolha. A película de metal que entra em contato com a bolha também evapora, mas em contrapartida, a expansão faz com que o plasma acabe esfriando rapidamente, coisa de microssegundos, minimizando os efeitos e evitando que o capacitor entre em curto.
Veja abaixo, um gráfico com o processo de vaporização do metal e expansão do plasma e um capacitor de plástico:
Imagem 2
Como no local que ocorreu a sobrecarga o metal evaporou e só sobrou o dielétrico, o capacitor pode continuar a ser utilizado normalmente, mas com um pequeno porém: a capacitância se reduz a cada vez que ocorre o processo de evaporação do metal.
Mais detalhes sobre o plasma você vai encontrar no artigo sobre a TV de Plasma e nos artigos sobre a lâmpada fluorescente (UNIDADE 3 do livro online "A Óptica e a Tecnologia"). Lembre-se que, como foi dito, apenas os capacitores de plástico com Alumínio vaporizado possuem a característica de se regenerar.
CURIOSIDADE: Um fator que prejudica os capacitores de plástico é o "efeito corona". Este efeito é o resultado do contato do campo elétrico com o ar, a umidade e partículas de poeira. Os capacitores de plástico sofrem mais com a ação do ar, mesmo a película metálica sendo depositada a vácuo e os filmes plásticos estarem super juntos um do outro, pode restar uma mínima quantidade de ar entre os filmes, nas bordas e cantos do componente. Quando o campo elétrico supera a rigidez dielétrica do ar, ocorrem descargas de corona, que podem afetar a estrutura do capacitor.
Entre os problemas gerados, estão a evaporação da película metálica, bombardeamento de íons e elétrons no filme plástico, deteriorando o dielétrico e reduzindo assim a tensão de ruptura do capacitor, podendo em alguns casos gerar até curto-circuito. Existe um nível de tensão onde começa a surgir problemas com o efeito corona (Início de Tensão Corona VCD), e este nível é dado pela construção interna dos capacitores, principalmente o nível de tensão atingido nas bordas do dielétrico e a espessura do mesmo. Se utilizar capacitores com vários enrolamentos ligados em série internamente, o nível de tensão limite para o surgimento do efeito corona pode ser menor. Se utilizar um capacitor abaixo da tensão VCD, o efeito corona será nulo.
Voltando para a explicação da estrutura do capacitor de plástico, em alguns casos, as fabricantes optam por utilizar um tubo metálico e enrolar o plástico sobre o tubo.
É válido lembrar que capacitores de plástico, independente do tipo, não possuem polaridade. Além do mais, algumas aplicações fazem uso de um capacitor duplo! Um mesmo invólucro pode abrigar dos enrolamentos, o que permite, por exemplo, fazer diferentes estágios de rotação para um motor monofásico de indução. Acaba sendo mais simples e barato do que utilizar um circuito com dimmer (potenciômetro):
Imagem 3 - Note que o fio vermelho está aligado aos dois enrolamentos de filme plástico com Alumínio
Na imagem acima, temos o circuito de controle de um ventilador de této da marca Ventisol. Ao invés de utilizar um potenciômetro para alterar a velocidade de rotação, um circuito mais simples, com dois capacitores e uma chave de três posições (para três velocidades) foi aplicado. O que a chave faz é ligar um ou o outro capacitor, e na maior velocidade combinar ambos em paralelo para somar as capacitâncias. Para não ocupar tanto espaço, os dois capacitores são colocados no mesmo invólucro.
CURIOSIDADE: Capacitores de filme plástico raramente possuem versões SMD (Surface Mounting Device - Dispositivo de Montagem em Superfície) devido ao tamanho deles. Por mais que o enrolamento seja prensado, é necessário uma grande quantidade de material para gerar as tensões de trabalho e capacitâncias normais, isso torna estes componentes muito grandes para serem aplicados em smartphones, tablets, notebooks e outros dispositivos eletrônicos compactos. Porém, você verá mais abaixo que alguns polímeros possuem características que permitem que capacitores tenham um tamanho menor e possam ser produzidos em SMD, porém com uma utilização reduzida, já que ainda são grandes demais para serem utilizados em aparelhos eletrônicos portáteis.
Veja, na sequência, imagens de capacitores de filme plástico abertos:
Obs: Devido os materiais serem super frágeis, até o momento não consegui desmontar um capacitor plástico sem danifica-lo. :(
Imagem 4
Veja abaixo, outra imagem com dois capacitores de plástico desmontados:
Imagem 5
Este próximo parece um daqueles eletrolíticos, no entanto, só o formato é semelhante, o miolo é um bobinado de filme plástico com Alumínio:
Imagem 6 - Este é o modleo mais comum de capacitor aplicado em ventiladores com motor monofásico
O encapsulamento
O interessante é isso: O invólucro é de plástico também!
Pode ser polímero de cristal líquido (LCP - Liquid Cristal Polimer) ou Polipropileno (PP), ambos termoplásticos, igual ao da Imagem 3, da Imagem 4 e da Imagem 6, o que faz ele ter um formato retangular e achatado, ou então cilindrico - e também ser mais sensível a temperatura, já que tais materiais trabalham bem até a faixa dos 100 °C, no máximo.
Repare que ambos possuem um preenchimento dos espaços vazios da 'caixinha' ou do 'cilindro'. Este preenchimento pode ser Poliepóxido, Poliuretano ou até mesmo Silicone, tudo depende do fabricante.
Imagem 7 - Aqui é possível ver melhor o preenchimento com resina, que pode ser Poliepóxido, Poliuretano ou Silicone
Os capacitores de filme plástico também podem utilizar um encapsulamento bem mais simples feito de resina plástica Poliepóxido, que é até mais resistente, pois o material consegue aguentar temperatura até a faixa dos 150 °C. Com esta resina, o capacitor também assume um formato retangular e achatado, mas com as pontas arredondadas assim como os capacitores alaranjado e marrom da Imagem 5.
Mas o que são polímeros? Quais suas características? Pra entende-los melhor recomendo a leitura do artigo "Borrachas e Plásticos - O que são? - Parte 1" disponível no Hardware Central!
Os materiais plásticos utilizados são moléculas cujo "átomo base" é o Carbono, e por isso são também chamados de polímeros. Com isso, você pode lembrar dos substitutos dos capacitores eletrolíticos, os capacitores CPA. Os CPA também são feitos com plásticos, mas possuem Alumínio oxidado servindo de dielétrico e um polímero semicondutor apenas para melhorar a condução, o que os torna muito diferentes destes estudados nesse texto.
para saber mais sobre os capacitores CPA, CLIQUE AQUI!
Os capacitores explicados neste artigo tem como dielétrico o próprio polímero. O que vai definir suas características técnicas é o tipo de polímero (poliéster, poliestireno, polipropileno, policarbonato), a quantidade de polímero utilizada, a quantidade de metal utilizado na película metálica e as dimensões, isto é, largura e comprimento do filme plástico / metal e o tamanho do(s) enrolamento(s).
Como foi dito mais acima, alguns capacitores plásticos podem ter vários enrolamentos ligados em série em seu interior.
POLIÉSTER (BOPET)
O poliéster é uma categoria de polímeros que possui um grupo funcional éster em sua estrutura. Podem ser feitos de produtos de origem natural, tal como a cutina, presente nas plantas ou de origem artificial, utilizando materiais sintéticos a partir de um processo de policondensação, gerando Policarbonato, Polibutirato, entre outros produtos, sendo que muitos deles não são biodegradáveis. Poliésteres normalmente são termoplásticos, mas podem ser encontrados poliésteres termoendurecidos (também chamados de termofixos ou termorígidos) como por exemplo o Poliéster Insaturado (UP).
O poliéster utilizado nos capacitores é o Tereftalato de Polietileno Orientado Biaxialmente (BOPET) que também é utilizado na fabricação de fitas VHS, fitas cassete e disquetes.
Capacitores de Poliéster são fabricados tanto em versões metalizadas quanto não metalizadas. O filme de poliéster absorve muito pouca umidade, e esse recurso o torna adequado para projetos "nus" sem qualquer revestimento adicional necessário. São capacitores produzidos em massa de baixo custo na eletrônica moderna, apresentando dimensões relativamente pequenas com valores de capacitância relativamente altos.
Os capacitores PET são utilizados em aplicações de corrente contínua ou para circuitos semicríticos com temperaturas de operação de até 125 °C. Essa classificação máxima de temperatura também permite que os capacitores de Poliéster sejam feitos em formato SMD. O baixo custo do poliéster e as dimensões relativamente compactas são as principais razões para a alta prevalência de capacitores de filme BOPET em projetos modernos.
As pequenas dimensões físicas dos capacitores de filme PET são o resultado de uma alta permissividade relativa de 3,3, combinada com uma rigidez dielétrica boa, que leva a uma eficiência volumétrica relativamente alta.
POLIPROPILENO (PP)
O Polipropileno é um termoplástico, ou seja, é fácil de ser moldado em altas temperaturas e é 100% reciclável. Este material é derivado do propeno, um hidrocarboneto insaturado oriundo do petróleo.
Capacitores com filme de PP são fabricados tanto em versões metalizadas quanto em não metalizadas. O filme de PP é o dielétrico mais utilizado em capacitores industriais e também em alguns tipos de capacitores de potência. Este material absorve menos umidade do que o filme de poliéster e, portanto, também é adequado para projetos "nus" sem qualquer revestimento ou embalagem adicional. No entanto, a temperatura máxima de trabalho em torno dos 105 °C dificulta a produção deste tipo de capacitor no formato SMD.
Imagem 8 - Mais um capacitor de três fios. Note que a temperatura de operação dele é de até 85 °C
Os capacitores com filme PP têm a menor absorção dielétrica. O fator de dissipação dos capacitores de filme PP é menor que o dos outros tipos de capacitores de plástico. A rigidez dielétrica do PP é de 650V/µm. A baixa permissividade elétrica é uma pequena desvantagem.
Imagem 9 - Outro capacitor de PP. Este opera numa faixa de temperatura ainda mais baixa
Os capacitores de filme PP tendem a ser um pouco fisicamente maiores do que outros capacitores de filme. Estes capacitores são produzidos em tamanhos que variam entre 20 µm de espessura e largura de até 140 mm. Os rolos são cuidadosamente embalados a vácuo, de acordo com as especificações exigidas para o capacitor.
POLIESTIRENO (PS)
O poliestireno é um homopolímero, resultado do processo de polimerização do monômero de estireno, também oriundo do petróleo. É um termoplástico, fácil de moldar e bastante flexível a altas temperaturas.
Capacitores de filme de Poliestireno, chamados pelos leigos de "Capacitores Styroflex", eram conhecidos há muitos anos como capacitores de baixo custo para aplicações de uso geral, nos quais alta estabilidade de capacitância, baixo fator de dissipação e baixas correntes de fuga eram necessárias. Mas, como a espessura do filme não pode ser menor que 10 µm e as classificações de temperatura máxima atingem apenas 85 °C, os capacitores de filme PS foram substituídos por capacitores de filme de poliéster a partir de 2012. No entanto, alguns fabricantes ainda podem oferecer capacitores de filme PS em seu programa de produção, apoiados por grandes quantidades de filme de Poliestireno estocados.
Os capacitores de Poliestireno têm uma vantagem importante: eles têm um coeficiente de temperatura próximo de zero e, portanto, são úteis em circuitos nos quais a temperatura alta deve ser evitada.
POLICARBONATO (PC)
O Policarbonato é um tipo de polissacarídeo, um polímero de cadeia longa formado de grupos funcionais unidos por grupos de carbonato. Também é termoplástico e o tipo mais utilizado em produtos gerais é o policarbonato a base de Bisfenol A.
Capacitores de filme de PC possuem um dielétrico feito de ésteres polimerizados de ácido carbônico e álcoois dihídricos. Eles são utilizados em capacitores de filme metalizado e não metalizado.
Esses capacitores têm um baixo fator de dissipação, e isso se deve a suas propriedades elétricas relativamente independentes da temperatura. Eles tinham muitas aplicações em sistemas com baixa perda e estabilidade de temperatura, como circuitos de temporização, circuitos analógicos de precisão e filtros de sinal em aplicações com condições ambientais difíceis. Os capacitores de filme de PC foram fabricados desde meados da década de 1950, mas o principal fornecedor deste polímero para capacitores havia cessado a produção do material em forma de filme a partir do ano 2000. Como resultado, a maioria dos fabricantes de capacitores de filme de PC em todo o mundo tiveram que parar a produção e migrar para o filme de PP. A maioria das antigas aplicações de capacitores de PC encontrou substitutos satisfatórios feitos com filme de PP.
POLITETRAFLUORETILENO (PTFE)
Os capacitores de filme de Politetrafluoroetileno são feitos com um dielétrico do Fluoropolímero sintético Politetrafluoroetileno (PTFE), um fluorocarboneto sólido hidrofóbico. São fabricados tanto com filmes metalizados quanto com filmes não metalizados, embora a baixa aderência ao filme dificulte a metalização, e isso se deve ao coeficiente de atrito do PTFE (é um material bastante 'liso').
Os capacitores de filme de politetrafluoroetileno apresentam uma resistência a temperaturas muito altas - de até 200 °C, e indo até 260 °C, com redução de tensão. O fator de dissipação 2 x 10 e-4 é bem pequeno. A mudança na capacitância em toda a faixa de temperatura é de +1% a -3% e é um pouco maior que a dos capacitores de filme de PP. No entanto, como a menor espessura de filme disponível para filmes de PTFE é de 5,5 µm, aproximadamente o dobro da espessura dos filmes de polipropileno, os capacitores de filme PTFE são fisicamente mais volumosos do que os de PP.
Adicionalmente, a espessura do filme na superfície não é constante, de modo que os filmes de PTFE são difíceis de produzir, portanto o número de fabricantes deste tipo de condensador são bem limitados.
Os capacitores de filme de PTFE estão disponíveis com tensões nominais de 100 V a 630 V em CC. Eles são usados em equipamentos militares, na indústria aeroespacial, em sondas geológicas e em circuitos de áudio de alta qualidade. Os principais produtores de capacitores de filme de PTFE estão localizados nos EUA.
NAFTALATO DE POLIETILENO (PEN)
Os capacitores com filme dilétrico de Naftalato de Polietileno são produzidos apenas como tipos metalizados. O PEN, assim como o PET e o PC, pertence à família dos poliésteres, mas tem melhor estabilidade em altas temperaturas. Portanto, os capacitores de filme PEN são mais adequados para aplicações de alta temperatura e para invólucros SMD.
No geral, estes capacitores possuem características parecidas com os de Poliéster. Devido à menor permissividade relativa e menor rigidez dielétrica do polímero PEN, os capacitores são fisicamente maiores para um determinado valor de capacitância e tensão nominal. Apesar disso, os capacitores de filme PEN tem maior aceitação do que BOPET quando a temperatura ambiente durante a operação fica acima de 125 °C. O dielétrico especial de alta tensão (HV) PEN oferece excelentes propriedades elétricas durante os testes de vida útil em altas tensões e altas temperaturas (175 °C). Os capacitores PEN são usados principalmente para filtragem, acoplamento e desacoplamento não críticos em circuitos eletrônicos, quando as dependências de temperatura não importam.
SULFETO DE POLIFENILENO (PPS)
Os capacitores com dielétrico de Sulfeto de Polifenileno possuem um filme plástico feito com o polímero termoplástico, orgânico e parcialmente cristalino Poli(sulfeto de p-fenileno). Eles são produzidos apenas como tipos metalizados.
O fator de dissipação dos capacitores de filme PPS é bastante pequeno, e a dependência de temperatura e frequência do fator de dissipação em uma ampla faixa é muito estável. Somente em temperaturas acima de 100 °C que o fator de dissipação aumenta para valores maiores. O desempenho da absorção dielétrica é excelente, atrás apenas dos capacitores de PTFE e PS.
Por causa de suas boas propriedades elétricas, os capacitores de filme PPS são um substituto ideal para os capacitores com dielétrico de Policarbonato, cuja produção desde 2000 foi drasticamente reduzida.
Além de suas excelentes propriedades elétricas, os capacitores de filme PPS podem resistir a temperaturas de até 270 °C sem prejudicar a qualidade do filme. Os capacitores de filme PPS até possuem versão SMD e pode tolerar o aumento da temperatura de solda por refluxo para solda sem chumbo exigida pela norma RoHS 2002/95/EC.
O custo de um capacitor de filme PPS é geralmente maior em comparação com um capacitor de filme PP.
Como saber o polímero utilizado
Muitos capacitores de plástico podem vir com um destes códigos apresentados abaixo. Eles indicam os polímeros utilizados e se o capacitor é metalizado ou não-metalizado.
Tabela 1 - identificação do polímero utilizado nestes capacitores
Complementando o tópico
Polímeros termoplásticos como Poliimida (PI), Poliamida (PA), Fluoreto de polivinilideno (PVDF), Siloxano, Polissulfona (PEx) e Poliéster Aromático (FPE) são descritos na literatura técnica como possíveis filmes dielétricos para capacitores. A principal razão para considerar novos materiais de filme para capacitores é a relativa baixa permissividade de materiais comumente usados. Com uma maior permissividade, os capacitores de filme poderiam ser ainda menores, uma vantagem no mercado para dispositivos eletrônicos portáteis mais compactos.
Em 1984, uma nova tecnologia para capacitores de plástico que utiliza materiais de acrilato reticulado com feixe de elétrons depositado a vácuo como dielétrico foi anunciada. Mas, a partir de 2012, apenas um fabricante comercializava um capacitor específico de filme de acrilato SMD.
Poliimida (PI), um polímero termoplástico de monômeros de imida, é proposto para capacitores de filme chamados "capacitores Polyimide" ou "capacitores Kapton". Kapton é o nome comercial da poliimida da DuPont. Este material é interessante pois sua resistência a altas temperaturas é de até 400 °C. Mas a partir de 2012, não foram anunciados capacitores com este tipo de material.
O fluoreto de polivinilideno (PVDF) tem uma permissividade muito alta, entre 18 a 20, o que permite que grandes quantidades de energia sejam armazenadas em um pequeno espaço (eficiência volumétrica). No entanto, tem uma baixa resistência a temperatura, cerca de apenas 60 °C, o que limita sua usabilidade. Capacitores de filme plástico de PVDF são utilizados em aplicações especiais, tipo desfibriladores portáteis.
Para todos os outros materiais plásticos previamente nomeados, tais como PA, PVDF, Siloxane, PEX ou FPE, não se sabe ao certo que séries específicas de capacitores com esses tipos de materiais plásticos são produzidos em quantidades comerciais a partir de 2012.
CURIOSIDADE: Você sabia que a Poliimida é utilizada para fazer placas de circuito flexíveis? Para saber mais sobre os materiais utilizados na confecção de placas de circuito e suas características, CLIQUE AQUI!
Comparação de características de alguns filmes plásticos aplicados em capacitores
Tabela 2 - Características de polímeros utilizados como dielétricos de capacitores
O exemplo a seguir descreve um fluxo de processo de fabricação típico para capacitores de filme plástico metalizado.
→ 1. Alongamento e metalização do filme: Para aumentar o valor de capacitância do capacitor, o filme plástico é desenhado usando um processo especial de extrusão de alongamento bi-axial em direções longitudinal e transversal, tão fino quanto tecnicamente possível e permitido pela tensão de ruptura desejada. A espessura desses filmes pode ser tão pequena quanto 0,6 µm. Em um sistema de evaporação adequado e sob condições de alto vácuo o filme plástico é metalizado com Alumínio ou Zinco. É então enrolado no chamado "rolo-mãe" com uma largura de cerca de 1 metro;
→ 2. Corte de filme: Em seguida, os rolos-mãe são cortados em pequenas tiras de filme plástico na largura necessária de acordo com o tamanho dos capacitores que estão sendo fabricados;
→ 3. Enrolamento: Dois filmes são enrolados juntos em um enrolamento cilíndrico. Os dois filmes metalizados que compõem um capacitor são enrolados levemente deslocados um do outro, de modo que, pela disposição dos eletrodos, uma borda da metalização em cada extremidade do enrolamento se estende lateralmente (tudo isso foi explicado no tópico "Como Funciona");
→ 4. Achatamento: O enrolamento geralmente é achatado em uma forma oval, aplicando pressão mecânica. Como o custo de uma placa de circuito impresso é calculado por milímetro quadrado, um tamanho menor de capacitor reduz o custo total do circuito;
→ 5. Aplicação da camada de contato metálico ("schoopage"): Os eletrodos terminais são cobertos com um metal de contato liquefeito como por exemplo estanho, zinco ou alumínio, que é pulverizado com ar comprimido em ambas as extremidades laterais do enrolamento. Este processo de metalização é chamado de schoopage por causa do engenheiro suíço Max Schoop, que inventou uma aplicação de spray de combustão para estanho e chumbo;
→ 6. Cura: Os enrolamentos que agora estão eletricamente conectados pelo schoopage devem ser "curados". Isso é feito aplicando-se uma tensão precisamente calibrada através dos eletrodos do enrolamento, de modo que quaisquer defeitos existentes sejam "queimados" através da auto-cura, característica dos capacitores de filme plástico com alumínio vaporizado (explicado no tópico "Como funciona" lá do início do texto);
→ 7. Impregnação: Para maior proteção do capacitor contra influências ambientais, especialmente umidade, o enrolamento é impregnado com um fluido isolante, como o óleo de silicone;
→ 8. Fixação dos terminais: Os terminais do capacitor são soldados nas camadas de contato de metal que foram aplicadas no processo schoopage;
→ 9. Revestimento: Depois de anexar os terminais, o corpo do capacitor é envasado em um invólucro externo ou mergulhado em uma camada protetora. Pode ser utilizado poliepóxido ou polímero de cristal líquido (LCP). Para custos de produção mais baixos, alguns capacitores de filme podem ser usados "nus", sem revestimento adicional do enrolamento;
→ 10. Teste elétrico: Todos os capacitores devem ser testados quanto aos parâmetros elétricos mais importantes, como por exemplo capacitância (C), fator de dissipação (tan δ) e impedância (Z).
Diagrama 3 - Diagrama do processo de produção dos capacitores de plástico
A produção de capacitores de plástico não metalizados é feita de maneira muito semelhante.
Como uma alternativa à construção tradicional de capacitores de plástico, eles também podem ser fabricados em uma configuração “empilhada”. Para esta versão, os dois filmes metalizados que representam os eletrodos são enrolados em um núcleo muito maior com um diâmetro de mais de 1 m. Os chamados capacitores multicamadas (MLP - Multilayer Polymer Capacitors) podem ser produzidos pela serração desse grande enrolamento em vários segmentos menores. A serra causa defeitos nos lados colaterais dos capacitores, que depois são queimados (autocura) durante o processo de fabricação. Capacitores de plástico metalizado de baixo custo para aplicações de uso geral são produzidos desta maneira.
Capacitores plásticos usavam o mesmo método de identificação de resistores, isto é, uma sequência de listras que significavam os valores do componente, por isso que antigamente eles eram chamados de capacitores "zebrinha". Veja a ordem das cores no desenho abaixo:
Imagem 10
Veja abaixo, a tabela de cores para capacitores plásticos:
Tabela 3
O valor da faixa 1 e da faixa dois devem ser concatenados. A faixa 3 é a quantidade de zeros após o número, a faixa 4 é a tolerância e a faixa 5 a tensão de ruptura.
Atualmente eles são marcados com alguns códigos e os valores de capacitância e tensão diretamente em sua carcaça. Veja imagens destes capacitores abaixo:
Imagem 11
O capacitor de cor amarela é de 680 nanoFarads e 275 Volts. O capacitor de cor azul é de 220 nanoFarads e 275 Volts e o capacitor alaranjado é de 0,1 microFarads a 250 Volts.
Muitos capacitores também possuem um símbolo de tolerância impresso no invólucro. Veja abaixo a tabela com os respectivos símbolos:
Tabela 4 - Tolerância de capacitores de plástico
Imagem 12
Os capacitores acima, são de 100 nanoFarads e 65 Volts. É válido lembrar que a cor dos capacitores plásticos não influência na capacitância, cada marca pode pintar os capacitores de qualquer cor. Existem capacitores verdes, marrons, vermelhos, azuis, roxos, amarelos, enfim, uma infinidade de cores.
Para complementar raciocínio, os capacitores plásticos estão entre os mais fáceis de se identificar.
Como você pode ver, existem vários materiais plásticos que são utilizados em capacitores. Eles são os substitutos dos capacitores de papel, possuem tamanhos maiores que o comum e abrangem uma ampla faixa de capacitância, mas seu uso não é aconselhável em circuitos que operam em altas frequências.
Uma das aplicações mais comuns de capacitores de filme plástico é nos motores monofásicos de indução! E aí vai desde ventiladores de této, máquinas de lavar roupa e até aparelhos de ar condicionado... como o simpático Electrolux da próxima imagem, cuja tampa - feita em PP+CaCo3 - da unidade externa esconde os capacitores dos motores monofásicos e traz um diagrama:
Imagem 13 - O diagrama do circuito da unidade externa de um ar-condicionado da marca sueca Electrolux. Geralmente tais aparelhos possuem este esquema elétrico em algum ponto
CURIOSIDADE: Caso queira saber mais sobre o funcionamento dos motores monofásicos de indução e onde que estes capacitores atuam efetivamente, CLIQUE AQUI!
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CRÉDITOS e FONTES
Texto, imagens e gráficos: Leonardo Ritter
Fontes: UFPR (Universidade Federal do Paraná); Unioeste (Universidade do Oeste do Paraná); Grupo Alternativo de Carga Pesada (site); PowerGuru; TecnoGera; Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!).
Última atualização: 05 de Fevereiro de 2023.