Caracteristicile unui condensator definesc temperatura, tensiunea nominală și gama de capacitate a acestuia, precum și tipul lui pentru utilizare într-o anumită aplicație.

Există o serie de caracteristici și specificații de condensatoare asociate cu condensatorul umil și citirea informațiilor tipărite pe corpul unui condensator poate fi uneori dificilă, mai ales atunci când se utilizează coduri de culori sau numerice.

Fiecare familie sau tip de condensator folosește propriul set unic de caracteristici și sistem de identificare, unele sisteme fiind ușor de înțeles și altele care folosesc litere, culori sau simboluri înșelătoare.

Cea mai bună modalitate de a afla care sunt caracteristicile condensatorului de pe etichetă este să se înțeleagă mai întâi cărui tip de familie aparține condensatorul, dacă acesta este ceramic, pelicular, plastic sau electrolitic și din care poate fi mai ușor să se identifice caracteristicile condensatorului particular.

Chiar dacă două condensatoare pot avea exact aceeași valoare de capacitate, ele pot avea valori de tensiune nominală diferite. Dacă un condensator de tensiune nominală mai mic este pus în locul unui condensator cu tensiune nominală mai mare, tensiunea crescută poate deteriora condensatorul mai mic.

Ne amintim că, la un condensator electrolitic polarizat, conductorul pozitiv trebuie să meargă la conexiunea pozitivă și conductorul negativul la conexiunea negativă, altfel ar putea deveni deteriorat. De aceea, este întotdeauna mai bine să înlocuiți un condensator vechi sau deteriorat cu același tip ca cel specificat. Un exemplu de marcaj a unui condensator este prezentat mai jos.

Caracteristicile condensatorului

Condensatorul, ca și în cazul oricărei alte componente electronice, este definit de o serie de caracteristici. Aceste caracteristici ale condensatoarelor pot fi găsite întotdeauna în fișele de date pe care producătorul de condensatoare le furnizează astfel că aici sunt doar câteva dintre cele mai importante.

1. Capacitatea nominală (C)

Valoarea nominală a capacității C a unui condensator este cea mai importantă dintre caracteristicile condensatorului. Această valoare măsurată în picoFarad (pF), nanoFarad (nF) sau microFarad (μF) este marcată pe corpul acestuia cu numere, litere sau benzi colorate.

Capacitatea unui condensator poate schimba valoarea cu frecvența circuitului (Hz) și cu temperatura ambiantă. Condensatoarele ceramice mai mici pot avea o valoare nominală la fel de mică ca un picoFarad, (1pF), în timp ce electroliticele mai mari pot avea o valoare nominală de capacitate de până la un Farad (1F).

Toate condensatoarele au un grad de toleranță care poate varia de la -20% până la + 80% pentru electroliticele din aluminiu care afectează valoarea reală. Alegerea capacității este determinată de configurația circuitului, dar valoarea citită pe partea unui condensator poate să nu fie neapărat valoarea sa reală.

2. Tensiunea de lucru (WV)

Tensiunea de lucru este o altă caracteristică importantă, care definește tensiunea continuă maximă, fie DC sau AC, care poate fi aplicată condensatorului fără defect în timpul vieții sale de lucru. În general, tensiunea de lucru imprimată pe partea corpului unui condensator se referă la tensiunea de lucru DC (WVDC).

Valorile de tensiune AC și DC nu sunt de obicei aceleași pentru un condensator, deoarece valoarea tensiunii AC se referă la valoarea rms (efectivă) și nu la valoarea maximă sau de vârf care este de 1,414 ori mai mare. Și tensiunea de lucru DC specificată este valabilă într-un anumit interval de temperatură, în mod normal între -30°C și + 70°C.

Orice tensiune DC care depășește tensiunea de lucru sau un curent AC de riplu excesiv poate provoca defecțiuni. Rezultă, prin urmare, că un condensator va avea o durată mai lungă de funcționare dacă funcționează într-un mediu rece și în limita tensiunii sale nominale. Tensiunile DC de lucru comune sunt 10V, 16V, 25V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V și 1000V și sunt imprimate pe corpul condensatorului.

3. Toleranța (±%)

Ca și în cazul rezistoarelor, condensatoarele au o valoare de toleranță exprimată ca o valoare plus sau minus fie în picofarad (± pF) pentru condensatori de valoare mică, în general mai mici de 100pF, fie ca procent (±%) pentru condensatori de valoare mai mare de 100pF. Valoarea de toleranță este măsura în care capacitatea reală este permisă să varieze de la valoarea sa nominală și poate varia de la -20% la + 80%. Astfel, un condensator de 100μF cu o toleranță de ± 20% ar putea varia în mod legitim de la 80μF la 120μF și rămâne în continuare în toleranță.

Condensatoarele sunt evaluate în funcție de cât de apropiate de valorile lor reale se compară cu capacitatea nominală cu benzi colorate sau litere utilizate pentru a indica toleranța lor reală. Variația cea mai frecventă de toleranță pentru condensatori este de 5% sau 10%, dar unii condensatori din plastic sunt evaluați la nivel de ± 1%.

4. Curent de scurgere

Dielectricul folosit în interiorul condensatorului pentru a separa plăcile conductive nu este un izolator perfect, ceea ce are ca rezultat un curent foarte mic care curge sau "scurgeri" prin dielectric datorită influenței câmpurilor electrice puternice create de sarcină pe plăci atunci când este aplicată o tensiune constantă de alimentare.

Acest mic curent DC din regiunea nano-amperilor (nA) se numește curent de scurgere în condensator. Curentul de scurgere este rezultatul faptului că electronii își fac fizic drumul prin mediul dielectric, prin marginile sale sau prin cablurile sale și care vor descărca de-a lungul timpului complet condensatorul, dacă tensiunea de alimentare este îndepărtată.

Când scurgerea este foarte scăzută, ca în condensatoarele de tip folie sau peliculă, aceasta este denumită în general "rezistență de izolație" (Rp) și poate fi exprimată ca o rezistență de înaltă valoare în paralel cu condensatorul, așa cum se vede. Atunci când curentul de scurgere este ridicat ca în cazul electroliticelor, el este denumit "curent de scurgere", deoarece electronii curg direct prin electrolit.

Curentul de scurgere al condensatorului este un parametru important în circuitele de cuplare a amplificatorului sau în circuitele de alimentare, cu cele mai bune opțiuni de cuplare și/sau stocare fiind teflonul și tipurile de condensatoare din plastic (polipropilenă, polistiren etc.), deoarece cu cât constanta dielectricului este mai mică cu atât rezistența de izolație este mai mare.

Condensatoarele de tip electrolitic (tantal și aluminiu), pe de altă parte, pot avea capacități foarte mari, dar au și curenți de scurgere foarte mari (în mod obișnuit de ordinul a aproximativ 5-20 μA per μF) datorită rezistenței lor slabe la izolare și nu sunt, prin urmare, potrivite pentru aplicații de stocare sau de cuplare. De asemenea, fluxul de curent de scurgere al electroliticului de aluminiu crește cu temperatura.

5. Temperatura de lucru (T)

Schimbările de temperatură în jurul condensatorului afectează valoarea capacității datorită modificărilor proprietăților dielectrice. Dacă temperatura aerului sau a mediului înconjurător devine caldă sau rece, valoarea capacității se poate schimba atât de mult încât să afecteze funcționarea corectă a circuitului. Intervalul normal de lucru pentru majoritatea condensatoarelor este de -30°C până la + 125°C, cu tensiuni nominale date pentru o temperatură de lucru de cel mult + 70°C, în special pentru tipurile de condensatoare din plastic.

În general, pentru condensatorul electrolitic și în special pentru cel din aluminiu, la temperaturi ridicate (peste 85°C, lichidele din electrolit pot fi pierdute prin evaporare, iar corpul condensatorului (în special dimensiunile mici) se poate deforma datorită presiunii interne și curg. Condensatoarele electrolitice nu pot fi utilizate la temperaturi scăzute, sub aproximativ -10°C, deoarece gelul electrolitic îngheață.

6. Coeficientul de temperatură (TC)

Coeficientul de temperatură a unui condensator este variația maximă a capacității sale pe un interval de temperatură specificat. TC este exprimat liniar ca părți pe milion pe grad Celsius (PPM/°C), sau ca o variație procentuală pe un interval particular de temperatură. Unele condensatoare sunt neliniare (condensatoare clasa 2) și cresc valoarea lor cu creșterea temperaturii dând un coeficient de temperatură care este exprimat ca un “P” pozitiv.

Unele condensatoare își diminuează valoarea pe măsură ce crește temperatura, dând un coeficient de temperatură care este exprimat ca un "N" negativ. De exemplu, „P100“ este +100 ppm/°C sau „N200“, care este de -200 ppm/°C, etc. Dar, unele condensatoare nu își schimbă valoarea lor și rămân constante pe un anumit interval de temperatură, astfel de condensatoare au un coeficient de temperatură zero sau "NPO". Aceste tipuri de condensatoare, cum ar fi Mică sau Poliester, sunt denumite în general condensatoare de clasa 1.

Majoritatea condensatoarelor, în special electrolitice, își pierd capacitatea când se încălzesc, dar condensatoarele cu compensare de temperatură sunt disponibile în intervalul cel puțin P1000 până la N5000 (+1000 ppm/°C până la -5000 ppm/°C). Este posibil să se conecteze un condensator cu un coeficient de temperatură pozitiv în serie sau paralel cu un condensator care are un coeficient de temperatură negativ, rezultatul net fiind acela că cele două efecte opuse se vor anula unul pe altul într-un anumit interval de temperaturi. O altă aplicație utilă a condensatoarelor cu coeficient de temperatură este de a le folosi pentru a anula efectul temperaturii asupra altor componente ale unui circuit, cum ar fi inductori sau rezistoare etc.

7. Polarizarea

Polarizarea condensatorului se referă, în general, la condensatoarele de tip electrolitic, dar în special la electroliticele din aluminiu, în ceea ce privește conexiunea lor electrică. Majoritatea condensatoarelor electrolitice sunt polarizate, adică tensiunea conectată la terminalele condensatorului trebuie să aibă polaritatea corectă, adică pozitiv la pozitiv și negativ la negativ.

Polarizarea incorectă poate duce la străpungerea stratului de oxid din interiorul condensatorului, rezultând curenți foarte mari care curg prin dispozitiv ce duc la distrugere, așa cum am menționat mai devreme.

Majoritatea condensatoarelor electrolitice au terminalul lor negativ -ve în mod clar marcate, fie cu o bandă neagră cu dungi, săgeți sau trese pe o parte a corpului lor după cum se vede, pentru a preveni orice conexiune incorectă la sursa DC.

Unele electrolitice mai mari au carcasa metalică sau corpul conectat la borna negativă, dar tipurile de tensiune ridicată au carcasa lor metalică izolată, iar electrozii sunt scoși pentru a fi sigilate separat.

Atunci când se utilizează electrolitice din aluminiu în circuite de netezire a alimentării cu energie electrică, trebuie luată o atenție deosebită pentru a preveni însumarea tensiunii DC de vârf și a tensiunii AC de riplu de a deveni "tensiune inversă".

8. Rezistența serie echivalentă (ESR)

Rezistența Serie Echivalentă sau ESR, a unui condensator este impedanța AC a condensatorului atunci când este utilizat la frecvențe înalte și include rezistența materialului dielectric, rezistența DC a cablurilor terminale, rezistența DC a conexiunilor la dielectric și rezistența plăcilor de condensator, toate măsurate la o anumită frecvență și temperatură.

ESR este opusul rezistenței de izolație, care este prezentată ca o rezistență pură (fără reactanță capacitivă sau inductivă) în paralel cu condensatorul. Un condensator ideal ar avea doar capacitate, dar ESR este prezentat ca o rezistență pură (mai mică de 0,1Ω) în serie cu condensatorul (de aici numele de ESR), și care este dependentă de frecvență făcând-o o cantitate "DINAMICĂ".

Deoarece ESR definește pierderile de energie ale rezistenței serie "echivalente" unui condensator, trebuie să determine, prin urmare, pierderile de încălzire globale ale condensatorului I²R, în special atunci când sunt utilizate în circuitele de alimentare și de comutare.

Condensatoarele cu un ESR relativ ridicat au mai puțin abilitatea de a trece curent la (și de la) plăcile sale la circuitul exterior, din cauza constantei de timp RC de încărcare și descărcare a lor mai lungă. ESR la condensatoare electrolitice crește în timp, pe măsură ce electrolitul lor se usucă. Sunt disponibile condensatoare cu un grad foarte scăzut de ESR și sunt cele mai potrivite atunci când se utilizează condensatorul ca filtru.

Ca o notă finală, condensatoarele cu capacități mici (mai puțin de 0,01 μF), în general, nu reprezintă un pericol pentru om. Dar, atunci când capacitatea lor începe să depășească 0,1 μF, atingerea terminalelor condensatorului poate fi o experiență șocantă.

Condensatoarele au capacitatea de a stoca o sarcină electrică sub forma unei tensiuni pe ele însele, chiar și atunci când nu există curent de circuit, dându-le un fel de memorie cu condensatoare rezervoare de tip electrolitic de mari dimensiuni, găsite în televizoare, blitz-uri foto și grupuri de condensatoare înmagazinând potențial de sarcină letală.

Ca regulă generală, nu atingeți niciodată conductorii unor condensatoare cu valoare mare după scoaterea sursei de alimentare. Dacă nu sunteți sigur de starea lor sau de manipularea în condiții de siguranță a acestor condensatoare mari, solicitați ajutor sau sfaturi de specialitate înainte de a le manevra.

Am enumerat aici doar câteva din numeroasele caracteristici ale condensatoarelor, disponibile atât pentru a identifica cât și pentru a defini condițiile de funcționare, iar în următorul tutorial din secțiunea despre condensatoare, ne uităm la modul în care condensatoarele stochează sarcina electrică pe plăcile lor și o folosesc pentru a calcula capacitatea lor.