Componentes Eletrônicos - · PDF filePodem se apresentar com diversos tipos...

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  • Componentes Eletrnicos Resistores, Capacitores e Indutores

    J.R.Kaschny (2013)

  • Resistores

    Smbolos comuns:

    Fixos Variveis Potencimetros

    Tipos usuais: Fixos fio, carbono ou filme metlico Potencimetros fio ou carbono Variveis fio Parmetros relevantes: Resistncia [] Potencia mxima a ser dissipada [W] Tolerncia no valor de resistncia [%] Tipo construtivo Tenso mxima de operao (p/ HV) [V] Modelo realstico: R = resistncia efetiva L = indutncia srie C = capacitncia paralela

  • (veja: rwire.flv)

    Caractersticas: Resistncias na faixa entre dcimos de s e vrios ks So em geral capazes de dissipar altas potencias ( 5 W) Estabilidade trmica questionvel (R aumenta com T) Comparativamente, apresenta alta indutncia serie Valores de resistncia e potencia carimbados no componente Dimenses podem variar bastante com a resistncia e potencia

    Resistores de fio Consiste basicamente de um fio metlico de resistividade bem definida e dimetro homogneo (ex. Ni-Cr) enrolado sobre um ncleo cilndrico feito de material cermico (ex. Al2O3) de maneira que uma espira no entre em contato eltrico com a outra.

  • Podem se apresentar com diversos tipos construtivos e at mesmo serem usados como elementos aquecedores. Alm disso existem tambm os potencimetros de fio, que muitas vezes constituem elementos de ajuste fixo.

  • P sintetizado (ex. grafite)

    Resistencia

    Terminais

    Resistores de carvo Consiste basicamente de uma capsula com dois contatos, preenchida com p sintetizado (ex. grafite) em uma concentrao controlada. Apresentam baixssima indutncia serie e capacitncia paralela. Contudo, a estabilidade trmica muito ruim, sendo hoje pouco usados. Muitos potencimetros ainda usam pistas resistivas com compostos de carbono devido ao baixo atrito que apresentam.

  • Potencimetros com pista de carvo podem se apresentar com uma enorme diversidade de modelos, construes e curvas caractersticas (A: Log./B: Lin.). Eles apresentam tipicamente uma potencia mxima de 1/4 W, 1/8 W ou bem menos que isso. Atualmente, vem sendo substitudos por circuitos ativos devido ao desgaste mecnico que apresentam durante uso.

  • revestimento

    camada de carbono, metal ou oxido metlico

    testeira espiral de ajuste

    Caractersticas: Resistncias na faixa entre dcimos de s e dezenas de Ms So em geral capazes de dissipar potencias entre 1/8 e 5 W, ou mais usualmente, potencias de 1/8, 1/4 e 1/2 W Estabilidade trmica muito boa (R varia pouco com T) Apresenta alguma indutncia serie, mas menor que os de fio Valores de resistncia lidos via cdigo de cores O tamanho varia com a potencia mxima do dispositivo, mas tem dimenses constantes para uma mesma potencia, ou seja, as dimenses independem do valor da resistncia

    Resistores de filme Consiste basicamente de um cilindro cermico (ex. Al2O3) revestido com uma camada resistiva formada por carbono, oxido metlico ou mesmo metal, depositado via evaporao ou tcnicas eletroqumicas. Em principio, tal camada exibir uma resistncia que funo da espessura e do comprimento. Para contornar qualquer limitao, o valor da resistncia do componente ajustada via a formao de um espiral feito por um laser, ou utilizando abraso mecnica (raspagem), para aumentar o caminho efetivo. Isso se assemelha bastante a construo empregada nos resistores de fio.

  • Valores comerciais tpicos (seus mltiplos e submltiplos):

    O cdigo de cores composto de 4, 5 ou 6 faixas coloridas, onde cada cor representa um numero, sendo o respectivo significado ditado pela posio da faixa, ou seja:

    Lembre que a potencia mxima admissvel nunca deve ser ultrapassada (veja rburn.flv)

  • Capacitores

    Smbolos comuns: fixo (apolar) fixo (polar) varivel

    +

    Os capacitores so formados basicamente por dois eletrodos (armaduras ou placas) isolados um do outro por um dieltrico. Sua capacitncia diretamente proporcional a rea desses eletrodos e inversamente proporcional a distancia entre eles, e assim a espessura do dieltrico. No tocante ao dieltrico, salienta-se que a capacitncia depender tambm da correspondente constante dieltrica, sendo a mxima tenso de operao dependente da rigidez dieltrica ambas caractersticas do material.

    Tipos usuais: Fixos de folha e/ou camada - classificados pelo dieltrico Variveis com dieltrico de ar ou vcuo

    Parmetros relevantes: Capacitncia [F] Tenso mxima de operao [V] Tolerncia no valor de capacitncia [%] Tipo construtivo Regime de operao

    Modelo realstico: R = resistncia srie L = indutncia srie C = capacitncia R= resistncia de isolao

  • capacitor de folha

    folhas de alumnio

    folhas de dieltrico

    Capacitores eletrostticos Tambm denominados plsticos, so aqueles capacitores cujo dieltrico um polmero, tipicamente: Polister, Polipropileno, Poliestireno ou at Teflon. Podem ser do tipo folha ou do tipo camada metalizada. Tipicamente, sua capacitncia est na faixa de 1 nF at algumas centenas de uF.

    Os capacitores de camada apresentam a vantagem de serem auto regenerativos. Nestes ocorre a desmetalizao de parte do eletrodo em caso de pequenas falhas do dieltrico. Contudo, tais capacitores apresentam uma resistncia srie mais elevada. Tal camada metalizada substitui a folha de alumnio, simplificando a bobinagem do capacitor.

  • A deposio das camada em geral efetuada via o processo de evaporao trmica em vcuo de alumnio ou at zinco. A espessura tpica da camada entre 300 e 700 .

    (ver cmet.flv)

  • Durante o processo empregado mascaras para a definio das faixas desmetalizadas necessrias para a construo dos capacitores. Tais mascaras so colocadas entre os cadinhos de evaporao e a folha plstica.

    (ver ccut.flv)

    faixas cobertas pela mascara (no metalizadas)

    mascara mecnica linhas de corte

    faixas no metalizadas

    rolo de dieltrico sado da metalizadora

    Aps a metalizao o

    dieltrico cortado

  • Folha Camada Camada em srie

    Em termos da bobinagem temos os seguintes detalhes: (ver cbob.flv OBS: prximo ao ncleo h uma regio desmetalizada no mostrada)

    deslocamentos

    deslocamento

    faixa no metalizada (uso de mscaras durante o processo de evaporao)

    dieltrico camada metalizada folha de alumnio

    No caso de capacitores de folha os terminais so em geral soldados ou rebitados nas folhas de alumnio que compem as armaduras. No caso de capacitores de camada metalizada usa-se a tcnica de spray metlico (schopagem) para criar a testeira.

    fio

    rolos de transporte

    bico

    oxiacetileno

    ar comprimido spray metlico

    material depositado (testeira)

  • Capacitores SHIKO: Idealizado inicialmente pela empresa Siemens. Talvez sejam os capacitores mais usados. Seu dieltrico tipicamente o polister. Destaca-se os modelos RM5 cuja distancia entre terminais fixa em 5 mm.

    Pergunta: O material do dieltrico tem alguma importncia na escolha do capacitor?

    Resposta: Sim. O polister, por exemplo, possui uma macromolcula polar. Portanto, ele no recomendado para uso em regime alternado (c.a.), sendo mais indicado o uso do polipropileno. Contudo, para regimes de baixa tenso pode-se ainda usar o polister em regime c.a. por possibilitar a construo de capacitores menores devido ao fato de sua constante dieltrica ser maior quando comparada ao polipropileno. O nico inconveniente o fato de apresentar uma constante de perda significativamente maior.

    Lembre: Constante de perda maior Maior absoro de energia Aquecimento Degradao das caractersticas em frequncia e queda da rigidez dieltrica

    Capacitores plsticos no tem comportamento em frequncia de grande destaque! Capacitores de folha tem um comportamento melhor com menos perdas (menor R)!

    Possuem uma das mais baixas indutncias srie.

  • encapsulamento dieltrico

    terminais

    placas

    hold-off-kink

    Capacitores cermicos So aqueles capacitores cujo dieltrico um material cermico (ex. TiBa). Possuem timo comportamento em termos de frequncia, apresentando baixas perdas e alta rigidez dieltrica. Devido a sua baixa constante dieltrica, tais capacitores tem em geral valores de poucos pF at uma centena de nF. A estabilidade trmica desses capacitores excelente.

  • Capacitores eletrolticos So aqueles capacitores que apresentam as maiores capacitncias com as menores dimenses. Tipicamente apresentam capacitncias de 1 uF at 6.8 mF, com tenses de at 400 V. Contudo, devido as caractersticas peculiares de sua construo, tem um pssimo comportamento em altas frequncias, alta constante de perda, altas correntes de fuga, grandes tolerncias, altas resistncias e indutncias srie, alm de serem usualmente polares aplicveis somente para regime de corrente continua.

    folha de anodo (Al cauterizado)

    papel impregnado com eletrlito (liq.)

    dieltrico camada de Al2O3

    folha de catodo (Al comum)

    terminais

    folha de anodo

    papel impregnado

    folha de catodo

    protetor

    base

  • Um eletroltico de Al, tal como descrito, ir operar de maneira correta somente se a folha de anodo for conectada ao polo positivo e o catodo ao polo negativo. Se houver uma inverso, isso ir provocar um processo eletroltico (eletroqumico) resultando na formao de uma camada dieltrica na folha de catodo. Neste caso, um intenso calor ser gerado acompanhado pela produo de gs devido a reao quimica. Isso