Quale valore di alcuni condensatori diminuisce con l' età?
doc-2877
La capacità di alcuni condensatori diminuisce con l' invecchiamento del componente. Nei condensatori ceramici, ciò è causato dalla degradazione del dielettrico. Il tipo di dielettrico, le temperature ambiente di esercizio e di stoccaggio sono i fattori di invecchiamento più significativi, mentre la tensione di esercizio ha un effetto minore. Il processo di invecchiamento può essere invertito riscaldando il componente al di sopra del punto Curie. L' invecchiamento è più veloce all' inizio della vita del componente e il dispositivo si stabilizza nel tempo. I condensatori elettrolitici invecchiano quando l' elettrolito evapora. A differenza dei condensatori in ceramica, ciò avviene verso la fine della vita utile del componente.
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doc-2876
La corrente di ripple è il componente AC di una sorgente applicata (spesso un alimentatore) la cui frequenza può essere costante o variabile. La corrente di ripple causa la generazione di calore all' interno del condensatore a causa delle perdite dielettriche causate dalla variazione dell' intensità del campo e dal flusso di corrente attraverso le linee di alimentazione leggermente resistive o l' elettrolito nel condensatore. La resistenza di serie equivalente (ESR) è la quantità di resistenza interna di serie che si aggiungerebbe ad un condensatore perfetto per modellare questo. Alcuni tipi di condensatori, principalmente tantalio e condensatori elettrolitici in alluminio, così come alcuni condensatori a film hanno un valore nominale specificato per la corrente di ripple massima.
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doc-2893
Nella distribuzione di energia elettrica si utilizzano condensatori per la correzione del fattore di potenza. Questi condensatori sono spesso disponibili sotto forma di tre condensatori collegati come carichi trifase. Di solito, i valori di questi condensatori non sono dati in grandi distanze, ma piuttosto come potenza reattiva in ampolle di tensione (var). Lo scopo è quello di contrastare il carico induttivo da dispositivi come motori elettrici e linee di trasmissione per far apparire il carico più resistivo. I singoli carichi di motori o lampade possono avere condensatori per la correzione del fattore di potenza, o gruppi di condensatori più grandi (di solito con dispositivi di commutazione automatica) possono essere installati in un centro di carico all' interno di un edificio o in una grande sottostazione di servizio.
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doc-2888
La disposizione delle piastre e del dielettrico ha molte variazioni a seconda dei valori nominali desiderati del condensatore. Per piccoli valori di capacità (microfarad e meno), i dischi in ceramica utilizzano rivestimenti metallici, con conduttori di filo incollati al rivestimento. I valori più grandi possono essere ottenuti da più pile di piastre e dischi. I condensatori di maggior valore solitamente utilizzano un foglio metallico o uno strato di film metallico depositato sulla superficie di una pellicola dielettrica per realizzare le piastre, e una pellicola dielettrica di carta impregnata o plastica - questi vengono avvolti per risparmiare spazio. Per ridurre la resistenza e l' induttanza di serie delle piastre lunghe, le piastre e il dielettrico sono sfalsate in modo che il collegamento avvenga sul bordo comune delle piastre arrotolate e non alle estremità del foglio o delle strisce di film metallizzato che compongono le piastre.
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doc-2897
I condensatori possono fallire in modo catastrofico se sottoposti a tensioni o correnti al di là del loro valore nominale, o quando raggiungono la fine normale della loro vita utile. I guasti dell' interconnessione dielettrica o metallica possono creare archi voltaici che vaporizzano il fluido dielettrico, provocando rigonfiamenti, rotture o persino esplosioni. I condensatori utilizzati in applicazioni RF o ad alta corrente prolungata possono surriscaldarsi, specialmente al centro dei rulli condensatori. I condensatori utilizzati all' interno delle banche di condensatori ad alta energia possono esplodere violentemente quando un corto in un condensatore causa improvvisi scaricamenti di energia accumulata nel resto della banca nell' unità in avaria. I condensatori sottovuoto ad alta tensione possono generare raggi X morbidi anche durante il normale funzionamento. Un adeguato contenimento, fusione e manutenzione preventiva può contribuire a ridurre al minimo questi rischi.
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doc-5071
Infine, i motori sincroni ad isteresi sono (essenzialmente) motori bifase con condensatore di sfasamento per una fase. Si avviano come motori asincroni, ma quando la velocità di scorrimento diminuisce sufficientemente, il rotore (un cilindro liscio) diventa temporaneamente magnetizzato. I suoi poli distribuiti lo rendono un PMSM. Il materiale rotore, come quello di un chiodo comune, rimarrà magnetizzato, ma può anche essere smagnetizzato con poca difficoltà. Una volta in funzione, i poli del rotore rimangono al loro posto; non deviano.
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doc-2880
Per la massima durata, i condensatori di solito devono essere in grado di gestire la massima quantità di inversione che un sistema sperimenterà. Un circuito CA subirà l' inversione di tensione al 100%, mentre i circuiti CC sotto smorzati subiranno un' inversione di tensione inferiore al 100%. L' inversione crea campi elettrici in eccesso nel dielettrico, causa un eccessivo riscaldamento sia del dielettrico che dei conduttori e può ridurre drasticamente l' aspettativa di vita del condensatore. L' inversione dei valori nominali influisce spesso sulle considerazioni progettuali del condensatore, dalla scelta dei materiali dielettrici e delle tensioni nominali ai tipi di connessioni interne utilizzate.
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doc-2875
Per i condensatori dielettrici ad aria l' intensità del campo di guasto è dell' ordine da 2 a 5 MV/m; per la mica è da 100 a 300 MV/m; per l' olio da 15 a 25 MV/m; può essere molto inferiore quando si utilizzano altri materiali per il dielettrico. Il dielettrico viene utilizzato in strati molto sottili e quindi la tensione assoluta di rottura dei condensatori è limitata. I valori nominali tipici dei condensatori utilizzati per le applicazioni dell' elettronica generale variano da pochi volt a 1 kV. Con l' aumentare della tensione, il dielettrico deve essere più spesso, rendendo i condensatori ad alta tensione più grandi per capacità rispetto a quelli nominali per tensioni inferiori. La tensione di guasto è influenzata in modo critico da fattori quali la geometria delle parti conduttrici del condensatore; spigoli o punti taglienti aumentano l' intensità del campo elettrico in quel punto e possono portare ad un guasto locale. Una volta che questo comincia ad accadere, il guasto segue rapidamente attraverso il dielettrico fino a raggiungere la piastra opposta, lasciando il carbonio dietro di sé e causando un corto (o relativamente bassa resistenza) circuito. I risultati possono essere esplosivi in quanto il corto circuito del condensatore assorbe corrente dai circuiti circostanti e disperde l' energia.
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doc-2894
Quando un circuito induttivo viene aperto, la corrente attraverso l' induttanza crolla rapidamente, creando una grande tensione attraverso il circuito aperto dell' interruttore o del relè. Se l' induttanza è sufficientemente grande, l' energia genererà una scintilla, provocando l' ossidazione dei punti di contatto, il deterioramento o talvolta la saldatura o la distruzione di un interruttore a stato solido. Un condensatore snubber attraverso il circuito appena aperto crea un percorso per questo impulso per bypassare i punti di contatto, preservandone così la vita; questi sono stati comunemente trovati nei sistemi di accensione degli interruttori, per esempio. Allo stesso modo, nei circuiti a scala ridotta, la scintilla potrebbe non essere sufficiente a danneggiare l' interruttore, ma irradia comunque interferenze indesiderate in radiofrequenza (RFI), che un condensatore di filtro assorbe. I condensatori in gomma Snubber sono di solito utilizzati con una resistenza a basso valore in serie, per dissipare energia e ridurre al minimo l' RFI. Tali combinazioni resistore-condensatore sono disponibili in un unico pacchetto.
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doc-2887
Se un condensatore viene azionato con una tensione variabile nel tempo che cambia abbastanza rapidamente, ad una certa frequenza la polarizzazione del dielettrico non può seguire la tensione. Come esempio dell' origine di questo meccanismo, i dipoli microscopici interni che contribuiscono alla costante dielettrica non possono muoversi istantaneamente, e così come aumenta la frequenza di una tensione alternata applicata, la risposta del dipolo è limitata e la costante dielettrica diminuisce. Una costante dielettrica variabile con frequenza viene definita dispersione dielettrica ed è regolata da processi di rilassamento dielettrico, come il rilassamento di Debye. In condizioni transitorie, il campo di spostamento può essere espresso come (vedi sensibilità elettrica): azionato con una tensione variabile nel tempo che cambia rapidamente.
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doc-2881
I condensatori realizzati con qualsiasi tipo di materiale dielettrico mostreranno un certo livello di "assorbimento dielettrico" o "assorbimento". Scaricando un condensatore e scollegandolo, dopo poco tempo potrebbe sviluppare una tensione dovuta all' isteresi nel dielettrico. Questo effetto può essere discutibile in applicazioni come i circuiti campione di precisione e di ritenzione o circuiti di temporizzazione. Il livello di assorbimento dipende da molti fattori, dalle considerazioni progettuali al tempo di ricarica, poiché l' assorbimento è un processo dipendente dal tempo. Tuttavia, il fattore primario è il tipo di materiale dielettrico. I condensatori come il film elettrolitico al tantalio o al polisolfone presentano un assorbimento molto elevato, mentre il polistirolo o il teflon consentono livelli di assorbimento molto ridotti. In alcuni condensatori in cui esistono tensioni ed energie pericolose, come ad esempio nei tubi di infiammabilità, negli apparecchi televisivi e nei defibrillatori, l' assorbimento dielettrico può ricaricare il condensatore a tensioni pericolose dopo che è stato cortocircuitato o scaricato. Qualsiasi condensatore contenente più di 10 joule di energia è generalmente considerato pericoloso, mentre 50 joule o più è potenzialmente letale. Un condensatore può recuperare da 0,01 al 20% della carica originale per diversi minuti, permettendo a un condensatore apparentemente sicuro di diventare sorprendentemente pericoloso.
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