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Como descarregar um condensador de forma segura?

2019-10-30

O curto-circuito de um condensador carregado acarreta um risco elevado de queimar os componentes eletrónicos e outros componentes do circuito, assim como de descargas elétricas e incêndios. Em caso de curto-circuito, a dimensão dos danos será maior consoante a capacidade e voltagem do condensador. Antes de remover este elemento do circuito é necessário descarregar o condensador. Veja como pode ser feito.

Neste artigo conhecerá:

Como funciona um condensador?

Os condensadores são um sistema de dois elétrodos separados por um dielétrico, no qual se reúnem cargas elétricas com igual valor e potencial oposto. Existem muitos tipos de condensadores que podem ser agrupados em vários subtipos. Os mais simples são compostos por duas placas de metal, entre as quais existe um dielétrico, por exemplo, ar, material cerâmico ou papel impregnado. Estas placas são a cobertura do condensador na qual é armazenada a eletricidade.

Ao aplicar tensão nas tampas do condensador inicia-se a acumulação de carga elétrica, assim como nas células da bateria. Depois de desconectar a fonte de tensão, devido ao efeito da atração electroestática, a carga elétrica permanece nas tampas do condensador. As cargas acumuladas são iguais, porém têm potenciais opostos.

A descarga segura do condensador é um processo semelhante ao de carregar. Quando a tensão CC U é aplicada aos terminais do condensador, cuja capacidade é específica, o condensador Q acumula-se, ou seja, o produto final da capacidade e da tensão. A unidade de capacidade do condensador é farad. Em um condensador de 1 farad, a carga de 1 coulomb gera 1 volt. Como 1 farad é um valor muito elevado, os condensadores utilizados na eletrónica apenas têm capacidades na ordem de: picofarad, nanofarad, microfarad e milifarad.

Os condensadores sólidos podem ser divididos em duas categorias básicas: condensadores de alumínio e cerâmica. A descarga segura do condensador depende, em grande escala, do seu desenho. Os condensadores de poliestireno são caracterizados por uma alta estabilidade e resistência do isolamento, assim como por terem um limite mais amplo da temperatura operacional inferior. Os condensadores de lâmina são compostos por uma película de três capas em uma envoltura de elétrodo-dielétrico-elétrodo, que é depois enrolado e colocado numa caixa devidamente adequada. Utilizam-se com bastante frequência em sistemas elétricos e eletrónicos em diversos tipos de eletrodomésticos e produtos eletrónicos. Um exemplo deste tipo de condensadores é o modelo WIMA FKP2D021001I00HSSD.

Um dos condensadores mais comuns nos circuitos integrados são os condensadores cerâmicos fabricados com placas cerâmicas com elétrodos metálicos aplicados, tais como o modelo SR PASSIVES CC-10/100. Para a sua descarga, será importante a utilização de um recetor com alta resistência.

Parâmetros dos condensadores

Para saber como descarregar um condensador, deve conhecer os parâmetros que caracterizam este elemento elétrico. Os parâmetros básicos de um condensador são a sua capacidade nominal, tolerância de capacidade, voltagem nominal e perda dielétrica.

Além disso, o condensador caracteriza-se por: voltagem alterna permitida, resistência ao isolamento, fator de capacidade da temperatura, categoria e dimensões climáticas, assim como a carga de impulso permitida, potência nominal ou frequência limite.

A capacidade é o parâmetro mais importante a ter em consideração ao planificar a descarga segura do condensador. Esta é a capacidade do condensador para acumular carga e é proporcional ao produto da permissividade do dielétrico e a superfície dos elétrodos, e inversamente proporcional à distância entre os elétrodos (espessura do dielétrico).

A capacidade do condensador fornecida pelo fabricante é a sua capacidade nominal, que na prática é impossível de ser alcançada – diferentes fatores ambientais podem influir no valor desta capacidade. Assim, existe uma percentagem de tolerância da capacidade do condensador, ou seja, o desvio percentual do valor de capacidade real e da capacidade nominal.

A perda do condensador determina as perdas de energia da unidade associadas com a operação de um condensador de voltagem alternativa, que caracteriza a tangente do ângulo de perda. No geral, estas perdas são maiores que as perdas dielétricas, que se encontram associadas a perdas nos elétrodos, bem como à frequência e temperatura que afetam o sistema do condensador.

Como descarregar um condensador?

A descarga do condensador depende do seu tipo e capacidade. Os condensadores com um maior número de farads devem ser descarregados com maior cuidado, visto o seu curto-circuito poder provocar não só danos no condensador, mas também explosões e descargas elétricas.

A descarga segura do condensador é diminuída ao conectar qualquer carga resistiva aos seus extremos, que poderão dissipar a energia armazenada no condensador. Por exemplo: Como descarregar um condensador com voltagem de 100 V? Para este propósito, pode usar uma resistência simples ou uma lâmpada de 110 V. O condensador, que emite a energia, acenderá a lâmpada e a fonte de luz indicará o estado da carga do elemento. É claro que também pode utilizar outro recetor de resistência para este fim.

A descarga do condensador deve ser efetuada no recetor com alta resistência. Posteriormente, a descarga da carga acumulada nos revestimentos levará mais tempo, porém devemos assegurar que a carga fica totalmente descarregada.

A descarga de um condensador com menor capacidade pode também ser feita preparando um sistema de descarga especial, que consiste num condensador e numa resistência conectados em série. Ao preparar este sistema, deve ter em atenção o tempo de descarga do condensador e a potência requerida pela resistência.

O tempo de descarga do condensador será igual ao produto do valor de resistência conectado em série no condensador e à capacidade. Depois deste tempo, a voltagem do elemento deverá cair para um terço da voltagem inicial, e a sua descarga completa deverá ocorrer em um tempo igual a cinco vezes o produto da resistência e da capacidade.

Quanto mais pequena for a resistência que conectamos ao sistema, mais rápido se descarregará o condensador. Por exemplo: no caso de um condensador com uma capacidade de 10uF a ser descarregado com uma resistência de 1kΩ, o tempo de descarga será de 0,01 s. Ao utilizar tal resistência para descarregar um elemento de 1mF, o tempo de descarga de 1/3 o valor da carga inicial se estenderá a 1s.

É necessário relembrar que a descarga segura do condensador deve ser levada a cabo através de uma resistência adequadamente selecionada. Uma resistência com uma potência demasiado baixa pode danificar-se. Por este motivo, ao escolher uma resistência, deve ter em atenção a potência que liberta, que é igual ao quociente da sua voltagem e seu quadrado de resistência. As resistências padrão podem transferir até 0.25 W de potência. O uso de uma resistência deste tipo com um condensador maior, com uma carga e voltagem superiores, provocará a sua combustão. Por esse motivo, no caso de elementos pequenos vale a pena utilizar uma resistência com uma potência de 5 W e uma resistência de, p.e., 1 kΩ, como o modelo SR PASSIVES MOF5WS-1K.

Os condensadores maiores para o uso de energia devem estar equipados com resistências de descarga, que após a desconexão da fonte de alimentação estejam desenhados para descarregar este elemento em poucos minutos. A descarga segura do condensador de energia trifásica deve ser feita com um cabo YDY 4 mm2 e baseia-se no curto-circuito das fases individuais do elemento com o condutor PE.

Símbolo: Descrição:
FKP2-10N/100 Condensador: polipropileno; 10nF; 5mm; ±10%; 6,5x8x7,2mm; 1kV/μs
CC-10/100 Condensador: cerâmico; 10pF; 100V; C0G; THT; 5mm
MOF5WS-1K Resistência: metal oxide; THT; 1kΩ; 5W; ±5%; Ø6x17mm; axial

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