Parametrii condensatoarelor

Principalii parametri electrici ai condensatoarelor sînt:
— capacitatea nominala, Cn [F]: reprezintă valoarea capacităţii condensatorului care trebuie realizată prin procesul tehnologic şi care este înscrisă pe corpui acestuia. Condiţiile de temperatură şi frecvenţă la care se măsoară capacităţile nominale sînt precizate de obicei în catalogul fabricii producătoare.
— toleranţa, t. [%] reprezintă abaterea maximă a valorii reale a capacităţii faţă de valoarea ei nominală. Pentru condensatoare cu Cn≤1 μF incapacitatea nominală respectă valorile normalizate din seriile E—6, E—12, E—24, E—48, cu toleranţele corespunzătoare acestor serii (v, fig. 1.3). Pentru Cn> 1 μF, valorile nominale şi toleranţele depind de firma producătoare. Pentru condensatoarele electrolitice se dau de obicei toleranţe nesimetrice: (0%, +50%), (0%, +80%). (-10%, +30%), (-10%, +50%), (-10%, +100%), (-20%, +80%).
— tensiunea nominala, Un [V], este tensiunea continuă maximi sau tensiunea alternativă eficace maximă care poate fi aplicată continuu la terminalele condensatorului, în gama temperaturilor de lucru. Valorile tensiunii nominale nu sînt normalizate; uzuale sînt următoarele valori: 6, 12, 16, 25, 63, 70, 100, 125, 250. 350, 450, 500, 650, l 000 V.
— rezistenta de izolaţie. Riz [Ω], este definită ca raportul dintre tensiunea continuă aplicată unui condensator şi curentul care-l străbate, la 1 minut după aplicarea tensiunii; în funcţie de tipul condensatorului (deci de natura dielectricului), de izolaţie poate varia între 100 MΩ şi 100 GΩ. Condiţiile în care se efectuează măsurătorile (tensiune, temperatură, umiditate) sînt specificate în catalog. Pentru condensatoarele cu Cn>0,1 μF se indică în locul rezistenţei de izolaţie, constanta de timp δ = RizCn (care depinde de proprietăţile electrice ale dielectricului). Pentru condensatoarele electrolitice parametrul care interesează este curentul de fugă, If, care reprezintă curentul ce trece prin condensator cînd acestuia i se aplică o tensiune continuă la terminale, curent măsurat după un timp t (1 min, 5 min) de la aplicarea tensiunii continue.
— tangenta unghiului de pierderi, tg δ [—]. Într-un condensator, din cauza pierderilor în dielectric şi în rezistenţa nenulâ a armăturilor şi terminalelor se disipă putere activă. Tangenta unghiului de pierderi, tg δ, se defineşte ca raportul dintre puterea activă, Pa , care se disipă pe condensator şi puterea reactivă, Pr , a acestuia (măsurate la frecvenţa la care se măsoară şi capacitatea nominală). Un condensator este cu atît mai bun cu cît puterea activă disipată în el este mai mică.

Dacă considerăm o schemă echivalentă în care pierderile în condensator sînt reprezeniate fie prin rezistenţa r (în schema: echivalenţă serie), fie prin rezistenţa R (în schema echivalentă paralel). În fig. 2.5, construind diagrama fazorială tensiune—curent se observă că unghiul de defazaj φ dintre tensiunea aplicată şi curentul care parcurge condensatorul este mai mic decît 90° (φ=90° în cazul condensatorului ideal, fără pierderi). Complementul unghiului de defazaj este unghiul δ — unghiul de pierderi. Tangenta unghiului de pierderi, pentru cele două scheme echivalente este dată de relaţiile:

sau poate fi pusă sub forma raportului dintre puterea activă şi puterea reactivă a condensatorului.

Fig. 2.5. Definirea tangentei unghiului de pierderi

Mărimea tangentei unghiului de pierderi depinde de natura dielectricului şi de procesul tehnologic al condensatorului considerat; este de dorit ca această mărime să fie cît mai mică. În tabelul 2.2 sînt date valorile tipice ale tg δ pentru cîteva tipuri de condensatoare.

Tabelul 2.2
Valorile tg δ pentru cîteva tipuri de condensatoare

— rigiditatea dielectrică reprezintă tensiunea maximă continuă pe care trebuie să o suporte condensatorul un timp minim (de obicei 1 minut) fără să apară străpungeri sau conturnări.
— intervalul temperaturilor de lucru (Tmin—Tmax) reprezintă limitele de temperatură între care condensatorul funcţionează timp îndelungat. Natura dielectricului determină acest interval care poate fi:
— (—10°C; +70°C) pentru condensatoarele cu polistiren şi cu hîrtie cerată;
— (—40°C; +85°C) pentru condensatoarele cu mylar, ceramice, cu hîrtie uleiată;
— (—25°C; +70°C) pentru condensatoare electrolitice,
— (—40°C; +125°C) pentru condensatoarele electrolitice şi cele cu tantal.
— coeficientul de variaţie a capacităţii cu temperatura, este definit de relaţia:

În cazul unei variaţii lineare, expresia lui devine:

unde:
C0 este valoarea capacităţii la temperatura T0
C este valoarea capacităţii Ia temperatura T.

Coeficientul de temperatură este exprimat tot mai frecvent în „ppm/°C” — părţi pe milion pe grad Ceisius — definit astfel:

unde C, C0, T şi T0 au aceleaşi semnificaţii ca în relaţia de mai sus.

— coeficientul de variaţie al capacităţii sub acţiunea unor anumiţi factori (cum ar fi: umiditatea, tensiunea aplicată, durată de păstrare etc.), Kp, este dat de relaţia:

unde C1 reprezintă valoarea condensatorului în condiţii normale de funcţionare iar C2 valoarea la care ajunge capacitatea condensatorului sub acţiunea factorului p.