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Capacitor

Capacitor. Dispositivo usado para armazenar cargas elétricas. Placas de area S(m 2 ). terminais. Dielétrico (isolante). d(m). Símbolo. Capacitância (C). É a medida da capacidade que tem o dispositivo de armazenar cargas elétricas.

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Presentation Transcript

  1. Capacitor Dispositivo usado para armazenar cargas elétricas Placas de area S(m2) terminais Dielétrico (isolante) d(m) Símbolo Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  2. Capacitância (C) É a medida da capacidade que tem o dispositivo de armazenar cargas elétricas O seu valor é especificado em Farads (F) e depende das dimensões (S, d) e do material de que é feito o dielétrico (isolante que separa as duas placas). Para um capacitor de placas planas e paralelas de área S, separadas por Uma distancia d, a capacitância será dada por: Onde ε0 é a permissividade dielétrica do vácuo ε0=8,85pF/m K é a constante dielétrica do material. Por exemplo: Vidro K=4,5, vácuo K=1 Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  3. + + - - Relação entre tensão (U), carga elétrica (Q) e capacitância (C) em um capacitor Q=U.C U Q C Q é a quantidade de cargas em Coulombs (C) U é a tensão aplicada em volts (V) C é a capacitância em Farads (F) A quantidade de carga é diretamente proporcional a U e a C Ex: se C=100μF e U=10V qual a carga armazenada? Q=100.10-6.10= 10-3C=1mC Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  4. Tântalo Cerâmico Eletrolítico Poliéster Tipo de Capacitores Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  5. Símbolo Tântalo Capacitores Polarizados (Valor maior que 1uF) Eletrolíticos Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  6. Capacitores Não Polarizados (Valor menor que 1uF) 0.1=0.1uF 100n=100nF=0,1uF 10 Numero: Primeiro Digito (1) C=1000pF=1nF 20 Numero: Segundo Digito (0) 30 Numero: Numero de zeros (00) Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  7. Usando Código de Cores (Poliester) Vermelho=2 Violeta=7 Amarelo=4 Valor=270000pF=270nF=0,27uF Tolerância 20% Máxima Tensão 5% 100V 10% 250V 400V Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  8. Qual o valor da capacitância? Da tolerancia? Da máxima tensão? Amarelo=4 Violeta=7 Laranja=3 Preto=20% Vermelho=250V Valor=47000pF=47nF=0,047uF Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  9. Trimmer Capacitores Variáveis Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  10. Capacitor em CC No circuito, a chave é fechada em t=0, considerando que o capacitor está inicialmente descarregado, VC(0)=0 VR=VCC VR I VC=0 t=0 VCC Vcc VC I De acordo com a 2a Lei de Kirchhoff: VCC=VR + VC (em qualquer instante) Em t=0 VR(0) + VC(0)=VCC >>>>>>>VR(0)=VCC C começa a se carregar, VC começa a aumentar...... ...e VR começa a diminuir, conseqüentemente I Depois de um tempo (que depende de C e R), o capacitor estará carregado Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  11. Gráficos Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  12. R I=0 VCC + + C - - Conclusões: • Do ponto de vista físico não existe movimento de cargas (corrente) através do • capacitor (as cargas se movimentam no circuito externo) • A corrente no capacitor está adiantada em relação à tensão • O tempo de carga depende da constante de tempo do circuito definida como • sendo t =R.C, sendo C em Farads (F) R em Ohms (W)t em segundos(s) • Na pratica bastam 4 constantes de tempo para carregar um capacitor VR=0 VC=VCC Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  13. vc(t)=VCC.(1-e-t/RC) (Função Exponencial) vR(t)=VCC.e-t/RC Equações: Tensão no Capacitor e Resistor e=base do logaritmo neperiano=2,71828........ VR VC 7,56V 4,44V t=t=2s vc(0)=VCC.(1-e-0)=0 na expressão de vC(t) Para t=0 na expressão de vR(t) vR(0)=VCC.e-0=VCC=12V na expressão de vC(t) vc(R.C)=VCC.(1-e-1)=0,63.VCC=7,56V Para t= R.C=2s vR(R.C)=VCC.e-1=0,37.VCC=4,44V na expressão de vR(t) Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  14. Carga Total Teoricamente, de acordo com a equação de vC(t), o capacitor estará totalmente carregado para um tempo infinito. Na prática podemos considerar o capacitor carregado para t=4.t=4.R.C Para t=4.R.C vc(4.R.C)=VCC.(1-e-4)=0,98.VCC=11,76V t=4.t t=t Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  15. Descarga do Capacitor Considerando o capacitor totalmente carregado com VC=VCC=12V Como fazer para descarregar o capacitor ? Deve haver um condutor entre as placas para que ocorra a descarga Se for um fio a descarga será instantânea, caso contrario o tempo de descarga dependerá da resistência. Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  16. Curva de Descarga Vc=12.e-t/RC 4,4V Para t=RC a tensão em C cai para v(RC)=0,37.Vcc=0,37.12=4,4V Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  17. Associação de Capacitores Serie Para dois em serie: Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  18. Paralelo Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  19. + + + + + + + + + + + + + + + + 100uF 100uF 100uF 100uF 200uF 50uF 100uF - - - - - - - - - - - - - - - - 50uF 100uF Capacitores Polarizados Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  20. v(t)= vC(t) =VP.senwt v=VP 00 IC=IP 900 Capacitor em CA Se a um capacitor ideal for aplicada uma tensão senoidal, a corrente resultante será senoidal e adiantada de 900 em relação à tensão aplicada. Neste caso v(t)=VP.senw.t ou ou IC(t)=IP.sen(w.t+900) Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  21. Reatância Capacitiva  É a medida da oposição oferecida pelo capacitor à passagem da corrente  alternada é calculada por: com    C em  Farads (F),   f   em Hertz (Hz)    resultando   XC em Ohms (Ω) Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  22. Exercício: Calcule  a intensidade  da corrente  no circuito em seguida desenhe o diagrama  fasorial, se a fase inicial da tensão é zero.    Solução:   Como são dados   C e a freqüência, podemos calcular  a  reatância  capacitiva  (Xc) : Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  23. I=4,5mA V= 120V Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  24. Calcular a intensidade da corrente para cada posição da chave. A B 110V/60Hz Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  25. I V VR VC Circuito RC Série Num RC serie a corrente continua na frente da tensão mas de um angulo menor do que 90º. Seja a fase da corrente igual a 900 (arbitrariamente). v Ângulo de defasagem  Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  26. VR VR/I   V V/I VC VC/I Triangulo das Tensões Dividindo todos os lados por I teremos um triangulo chamado de Triangulo de Impedâncias Triangulo das Impedâncias Impedância do circuito Resistência do circuito Reatância do circuito Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  27. Z=R-jXC Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  28. VR.I   V.I VC.I Triangulo das Potências Se no triangulo das tensões os lados forem multiplicados por I obtemos o que É conhecido como Triangulo das Potencias PAp=potencia aparente (VA) P=potencia real (ativa)(W) PR= potencia reativa (VARC) Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  29. Exercício: Calcule  a intensidade  da corrente, o valor das tensões VR e VC   e desenhe o diagrama  fasorial.    R=10K C=0,1uF Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

  30. Exercício: Calcule  qual deve ser a frequencia da tensão de entrada para que a reatancia do capacitor seja igual a 10K. Nessas condições calcule a tensão no capacitor.  R=10K 120V 00 C=0,1uF Fatec SBC Automação Industrial Prof Rômulo

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