Capacitor Eletrolítico

Capacitor eletrolítico, o que são?

Em eletrônica, um capacitor eletrolítico é um tipo de capacitor que utiliza um dielétrico líquido ou sólido e um eletrodo de alumínio ou tantalum para armazenar carga elétrica. O dielétrico líquido é geralmente uma solução de ácido bórico e o dielétrico sólido é geralmente óxido de alumínio.

Polarização

O capacitor eletrolítico é polarizado, o que significa que tem um terminal positivo e um negativo. O terminal positivo está conectado ao eletrodo de alumínio ou tantalum revestido com uma camada de óxido, enquanto o terminal negativo está conectado ao eletrodo oposto. A camada de óxido de alumínio ou tantalum é muito fina e fornece uma área de superfície grande para armazenar carga elétrica.

Utilização

Os capacitores eletrolíticos têm alta capacitância e são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos para filtragem, acoplamento, temporização, armazenamento de energia, entre outras aplicações. Eles são comuns em fontes de alimentação, amplificadores, televisores, computadores, entre outros dispositivos eletrônicos.

Cuidado com polaridade invertida

É importante observar que os capacitores eletrolíticos são sensíveis à polaridade e devem ser conectados corretamente. A inversão da polaridade pode danificar o capacitor ou causar uma falha completa no circuito. É importante verificar a polaridade e a tensão nominal do capacitor antes de instalá-lo em um circuito eletrônico.

Qual o material que é constituído o capacitor eletrolítico?

Um capacitor eletrolítico é construído a partir de um material dielétrico e dois eletrodos. O dielétrico utilizado é um óxido metálico, que é formado no anodo (um dos eletrodos) através de um processo chamado “formação”. O anodo geralmente é feito de alumínio, enquanto que o cátodo é feito de grafite revestido com uma pasta de óxido metálico.

Processo de fabricação

O processo de formação envolve a aplicação de uma corrente elétrica diretamente ao anodo, que é colocado em um eletrólito. O eletrólito geralmente é uma solução de ácido bórico, que ajuda a formar uma camada de óxido estável no anodo. Esse processo cria uma camada fina e uniforme de óxido de alumínio no anodo.

Anodo

Em seguida, o anodo é revestido com uma fina camada de dielétrico, geralmente um papel de óxido de alumínio, que é enrolado em espiral ao redor do anodo. O cátodo é então enrolado em torno do dielétrico e o conjunto é colocado em uma caixa de metal com uma tampa.

Catodo

O cátodo é conectado ao terminal negativo da caixa e o anodo é conectado ao terminal positivo. O conjunto é então imerso em um eletrólito líquido, que é geralmente uma solução de hidróxido de potássio. Isso ajuda a melhorar a condutividade do capacitor eletrolítico.

Os capacitores eletrolíticos são comuns em circuitos eletrônicos e são usados ​​para armazenar cargas elétricas. Eles têm uma alta capacidade de armazenamento eletrostático em comparação com outros tipos de capacitores, o que os torna ideais para uso em aplicações de alta frequência.

Porque o capacitor eletrolítico perde o seu dielétrico? Ou seja, altera sua capacitância.

Um capacitor eletrolítico pode perder seu dielétrico por vários motivos, sendo os mais comuns:

1. Tensão inversa: quando a polaridade do capacitor é invertida, a camada de óxido de alumínio pode ser danificada, o que pode levar à perda do dielétrico.
2. Temperatura elevada: temperaturas elevadas podem afetar a estabilidade do dielétrico, levando à sua deterioração ou degradação.
3. Excesso de tensão: se um capacitor eletrolítico for submetido a uma tensão mais alta do que sua classificação, pode ocorrer uma quebra do dielétrico, o que pode levar a uma perda total do capacitor.
4. Umidade: umidade excessiva pode afetar a camada de óxido de alumínio e levar à perda do dielétrico.
5. Tempo de uso prolongado: com o tempo, o dielétrico do capacitor pode se deteriorar devido ao envelhecimento natural.
6. Falha na fabricação: falhas na fabricação podem levar a um dielétrico defeituoso que pode se deteriorar com o tempo ou mesmo falhar prematuramente.

A perda do dielétrico em um capacitor eletrolítico pode levar a um aumento da corrente de fuga e/ou a uma queda na capacitância, o que pode afetar negativamente o desempenho do circuito eletrônico em que o capacitor é usado. É importante selecionar o tipo correto de capacitor eletrolítico para cada aplicação, levando em consideração fatores como a tensão de operação, a temperatura e o ambiente em que será usado.

Como testar um capacitor eletrolítico

Existem vários métodos que podem ser usados para testar um capacitor eletrolítico. Aqui estão algumas opções:

1. Teste de continuidade: para testar se um capacitor eletrolítico está aberto ou em curto-circuito, você pode usar um multímetro configurado para medir continuidade. Conecte uma ponta do multímetro a cada um dos terminais do capacitor. Se o multímetro indicar continuidade, o capacitor está em curto-circuito. Se não houver continuidade, o capacitor pode estar aberto.
2. Teste de carga e descarga: para testar a capacitância de um capacitor, você pode usar um multímetro configurado para medir capacitância ou um testador de capacitores. Conecte o capacitor ao dispositivo de teste e execute um ciclo de carga e descarga. O valor medido deve estar próximo do valor nominal do capacitor.
3. Teste de fuga: para testar a corrente de fuga de um capacitor, você pode usar um multímetro configurado para medir resistência. Conecte uma ponta do multímetro a um dos terminais do capacitor e a outra ponta ao terminal oposto, mas com uma resistência de carga em série. A resistência de carga deve ser suficientemente alta para não permitir que o capacitor seja totalmente carregado. Se a resistência medida pelo multímetro diminuir gradualmente, o capacitor pode estar vazando.
4. Teste de polaridade: para verificar se um capacitor eletrolítico está conectado corretamente, você pode usar um multímetro configurado para medir tensão. Conecte o multímetro ao capacitor e observe se a tensão medida corresponde à polaridade correta. Se a polaridade estiver invertida, o capacitor pode estar danificado ou apresentar falha.

É importante notar que os capacitores eletrolíticos podem ter um comportamento não-linear em circuitos AC, portanto, é aconselhável testá-los em condições de operação reais para obter uma avaliação precisa.

O que é ESR de um capacitor?

ESR (Equivalent Series Resistance), ou Resistência Série Equivalente em português, é uma medida da resistência interna de um capacitor. É a soma das resistências ôhmicas do material do capacitor e das perdas dielétricas em frequências mais altas. Em outras palavras, é a resistência total de um capacitor em um circuito, incluindo a resistência do dielétrico e dos terminais.

Porque o ESR é importante?

O ESR de um capacitor é importante porque pode afetar o desempenho do capacitor em um circuito. Quanto maior o ESR, mais o capacitor aquece e mais energia é perdida. Um ESR alto também pode reduzir a capacidade efetiva do capacitor e pode causar falhas em circuitos críticos.

Os capacitores eletrolíticos têm uma resistência série interna maior do que outros tipos de capacitores, como capacitores cerâmicos, devido à natureza do dielétrico líquido ou sólido utilizado. Portanto, o ESR é uma consideração importante ao escolher e avaliar o desempenho de capacitores eletrolíticos em circuitos.

Instrumentos Utilizados para medir ESR

Medir o ESR de um capacitor pode ser feito com um instrumento chamado medidor de ESR. Esse instrumento envia uma corrente através do capacitor em uma frequência específica e mede a queda de tensão através do capacitor. Com essa medição, é possível calcular a resistência do capacitor e avaliar seu desempenho em um circuito.

Medidor de ESR

Tabela de ESR

Os valores mais comuns de capacitores eletrolíticos no reparo de bancada são:

Os capacitores eletrolíticos estão disponíveis em uma ampla variedade de valores de capacitância, geralmente em uma faixa que vai de alguns microfarads até vários milhares de microfarads. Algumas das capacidades mais comuns para capacitores eletrolíticos incluem:

• 1 µF
• 2,2 µF
• 3,3 µF
• 4,7 µF
• 10 µF
• 22 µF
• 33 µF
• 47 µF
• 100 µF
• 220 µF
• 330 µF
• 470 µF
• 680 µF
• 1000 µF

Destes valores o que eu mais troco na bancada são:

• 2,2 µF
• 4,7 µF (25v, 35v e 450v)
• 10 µF
• 47 µF
• 100 µF
• 220 µF
• 330 µF
• 470 µF
• 1000 µF

Nota importante

Tirando o de 4,7 µF que tem nos 3 valores mais usados, o restante uso muito nos valores de 35v

No entanto, existem muitos outros valores disponíveis para atender às necessidades de diferentes aplicações.

Os capacitores eletrolíticos também são classificados por sua tensão máxima de trabalho. A tensão máxima de trabalho é a tensão máxima que o capacitor pode suportar sem falhar. Algumas das tensões de trabalho mais comuns para capacitores eletrolíticos incluem:

• 16 V
• 25 V
• 50 V
• 100 V
• 250 V
• 400 V
• 450 V

Destes valores o que mais uso são os de valores: 25V, 35V, alguns poucos casos de 50v. Já o de 4,7 µF por é mais comum o de 25v e 450V

Novamente, existem muitas outras tensões de trabalho disponíveis para atender às necessidades de diferentes aplicações.

É importante escolher o valor correto de capacitância e a tensão máxima de trabalho ao selecionar um capacitor eletrolítico para garantir que ele funcione corretamente e não falhe em sua aplicação.

Instrumentos usados para medir capacitor Eletrolítico

• Multímetro Analógico ou digital
• Capacímetro
• Medidor de ESR

Com o multímetro você é capaz de saber se o capacitor está em curto, aberto ou com fuga. mas não tem como saber se está com a sua capacitância correta ou o valor do ESR.

O instrumento mais adequado para a medição do capacitor eletrolítico é o capacímetro e o medir de ESR, existem aparelhos que fazem as duas medições e apresentam no display os dois valores.

O instrumento mais correto para medição é a ponte LCR, mas por se tratar de um instrumento caro, poucos tem acesso a este instrumento, mas recomendo para quem puder comprar.

Faixas de temperatura de um capacitor eletrolítico

As faixas de temperatura para um capacitor eletrolítico podem variar dependendo do tipo de capacitor eletrolítico. Aqui estão algumas das faixas de temperatura mais comuns para capacitores eletrolíticos:

1. Capacitores eletrolíticos de alumínio de baixa tensão: esses capacitores têm uma faixa de temperatura de -40°C a 85°C.
2. Capacitores eletrolíticos de alumínio de alta tensão: esses capacitores têm uma faixa de temperatura de -25°C a 85°C.
3. Capacitores eletrolíticos de tântalo: esses capacitores têm uma faixa de temperatura mais ampla, que pode variar de -55°C a 125°C, dependendo do tipo.
4. Capacitores eletrolíticos de polímero condutivo: esses capacitores têm uma faixa de temperatura mais ampla, geralmente de -55°C a 125°C ou até mais alta em alguns casos.

Nota importante

É importante escolher o tipo correto de capacitor eletrolítico para garantir que ele funcione corretamente em diferentes faixas de temperatura. Capacitores eletrolíticos são sensíveis à temperatura, e se operados fora de sua faixa de temperatura especificada, podem apresentar falhas prematuras ou diminuir sua vida útil.

DICA IMPORTANTE DO TIO SÉRGIO

De preferencia a capacitores que tem em seu corpo o valor de temperatura de 105°C e não coloquem os de 85°C

Porque um capacitor Eletrolítico estufa?

Um capacitor eletrolítico pode estufar devido a várias razões, incluindo:

1. Excesso de temperatura: se o capacitor eletrolítico for submetido a temperaturas superiores à sua faixa de temperatura de operação, ele pode estufar. Isso ocorre porque o eletrólito dentro do capacitor pode evaporar e criar pressão, fazendo com que o invólucro se expanda.
2. Excesso de tensão: se um capacitor eletrolítico for submetido a uma tensão maior do que a sua tensão nominal, ele pode estufar ou explodir. Isso ocorre porque o excesso de tensão pode causar a ruptura do dielétrico, fazendo com que o eletrólito reaja quimicamente e crie gás, o que leva à expansão do invólucro.
3. Vida útil expirada: com o tempo, um capacitor eletrolítico pode perder a capacidade de reter seu eletrólito, levando a uma redução na sua capacidade de armazenamento de carga. Quando isso acontece, o capacitor pode começar a estufar ou apresentar outros problemas.
4. Falha na vedação: se o invólucro do capacitor eletrolítico não estiver bem vedado, o eletrólito pode vazar, o que pode levar à expansão do invólucro.

Resumo

Em resumo, a maioria dos capacitores eletrolíticos estufam devido a excesso de temperatura ou tensão, ou porque sua vida útil expirou. Para evitar que um capacitor eletrolítico estufe, é importante escolher um capacitor adequado para a aplicação, respeitar sua faixa de operação, usar a tensão correta e substituir o capacitor quando sua vida útil expirar.

DICA IMPORTANTE DO TIO SÉRGIO

Se você encontrar um capacitor estufado, coloque um de valor de tensão comercial acima, por exemplo…

Se o capacitor que estufou foi de 25V, coloque um de 35V, ouse for um de 35V que estufou, coloque um de 50V, sempre uma valor comercial acima.

Capacitores de tântalo

Um capacitor de tântalo é um tipo de capacitor eletrolítico que utiliza tântalo metálico como material do ânodo. Os capacitores de tântalo são geralmente menores em tamanho do que os capacitores de alumínio eletrolíticos equivalentes, e possuem uma maior estabilidade e precisão de valor capacitivo, além de uma menor resistência de série equivalente (ESR) e um menor ruído em frequências elevadas.

Os capacitores de tântalo são polarizados, ou seja, têm um terminal positivo e um terminal negativo, e devem ser conectados corretamente para evitar danos ao componente ou ao circuito. Eles são usados em várias aplicações eletrônicas, incluindo fontes de alimentação, amplificadores de áudio, filtros de sinal e circuitos de temporização.

Os capacitores de tântalo são relativamente caros em comparação com outros tipos de capacitores, mas são valorizados por sua alta qualidade e desempenho em aplicações críticas que requerem precisão e confiabilidade.