Les Secrets des Condensateurs : Comment Ils Stockent et Libèrent l’Énergie pour les Projets Sénégalais

Un condensateur possède un grand nombre de spécifications et de caractéristiques. En observant les informations imprimées sur le corps d’un condensateur, on peut très bien comprendre les caractéristiques d’un condensateur. Mais certains condensateurs ont des couleurs ou des codes numériques sur leur corps, de ce fait, il est difficile de comprendre leurs caractéristiques. Chaque type ou famille de condensateur possède son propre ensemble de caractéristiques et son propre système d’identification. Certains systèmes d’identification des condensateurs permettent de comprendre facilement leurs caractéristiques et d’autres utilisent des symboles, des lettres et des couleurs trompeurs.

Pour comprendre facilement les caractéristiques d’un condensateur particulier, recherchez d’abord la famille de condensateurs, qu’il soit en céramique, en plastique, à film ou électrolytique, et à partir de là, il est facile d’identifier les caractéristiques. Même si les condensateurs ont la même valeur de capacité, ils peuvent avoir des tensions de fonctionnement différentes. . Si vous utilisez un condensateur ayant une faible tension de fonctionnement à la place d’un condensateur ayant une tension de fonctionnement élevée, l’augmentation de la tension peut endommager le condensateur basse tension même si les deux condensateurs ont la même capacité.

Nous savons déjà que le condensateur électrolytique a des polarités, donc lors de la connexion du condensateur électrolytique dans le circuit, la borne positive doit se connecter à la connexion positive et la borne négative du condensateur à la connexion négative, sinon le condensateur pourrait être endommagé. Il est donc toujours préférable de remplacer le condensateur endommagé ou ancien du circuit par un nouveau qui présente les mêmes caractéristiques. La figure ci-dessous montre les caractéristiques d’un condensateur.



Caractéristiques du condensateur

Un condensateur est doté d’un ensemble de caractéristiques. Toutes ces caractéristiques se retrouvent dans les fiches techniques fournies par les fabricants de condensateurs. Parlons maintenant de quelques-uns d’entre eux.

Capacité nominale (C)

L’une des caractéristiques les plus importantes parmi toutes les caractéristiques d’un condensateur est la capacité nominale (C) d’un condensateur. Cette valeur de capacité nominale est généralement mesurée en pico-farads (pF), nano-farads (nF) ou micro-farads (uF), et cette valeur est indiquée par des couleurs, des chiffres ou des lettres sur le corps d’un condensateur. Il n’est pas nécessaire que cette valeur nominale de capacité, imprimée sur le côté du corps du condensateur, soit égale à sa valeur réelle.

La valeur nominale de la capacité peut changer avec les températures de travail et avec la fréquence du circuit. Ces valeurs nominales sont aussi basses qu’un pico-farad (1pF) pour les condensateurs céramiques plus petits et aussi élevées qu’un farad (1F) pour les condensateurs électrolytiques. Tous les condensateurs ont une tolérance comprise entre -20 % et +80 %.

Tension de fonctionnement (WV)

La tension de fonctionnement est une autre caractéristique importante de toutes les caractéristiques des condensateurs. La tension maximale appliquée à un condensateur sans défaillance pendant sa durée de vie est appelée tension de fonctionnement (WV). Cette tension de fonctionnement est exprimée en termes de courant continu et est également imprimée sur le corps d’un condensateur.

Généralement, la tension de fonctionnement qui est imprimée sur le corps d’un condensateur fait référence à sa tension continue mais pas à sa tension alternative, car la tension alternative est dans sa valeur efficace. La tension de fonctionnement du condensateur doit donc être supérieure à 1,414 (Vm = Vrms x√2 ) fois sa valeur alternative réelle pour appliquer une tension alternative au condensateur. Cette tension de fonctionnement CC spécifiée d’un condensateur (WV-DC) n’est valable que dans une certaine plage de température, telle que -300 C à +700 C. Si vous appliquez une tension continue ou alternative supérieure à la tension de fonctionnement d’un condensateur, celui-ci risque d’être endommagé.

Les tensions de fonctionnement généralement imprimées sur le corps d’un condensateur sont 10 V, 16 V, 25 V, 35 V, 50 V, 63 V, 100 V, 160 V, 250 V, 400 V et également 1 000 V. Tous les condensateurs auront une durée de vie plus longue s’ils fonctionnent dans les limites de leurs valeurs de tension nominale et dans un environnement frais.

Tolérance (±%)

La tolérance est l’écart relatif admissible de la capacité par rapport à la valeur nominale, exprimé en pour cent. Comme pour les résistances, la valeur de tolérance du condensateur existe également en valeurs positives ou négatives. Cette valeur de tolérance est généralement mesurée soit en pico-farads (+/-pF) pour les condensateurs de faible valeur inférieure à 100pF, soit en pourcentages (+/-%) pour les condensateurs de valeur supérieure, supérieurs à 100pF.

La valeur de tolérance d’un condensateur est mesurée à une température de +20°C et elle n’est valable qu’au moment de sa livraison. Si un condensateur peut être utilisé après une période de stockage plus longue, la valeur de tolérance augmentera, mais selon les spécifications standard, cette valeur ne dépassera pas le double de la valeur mesurée au moment de sa livraison. Les tolérances de livraison généralement pour les condensateurs bobinés sont de +/-(1 %, 2,5 %, 5 %, 10 %, 20 %). La variation très générale des valeurs de tolérance pour les condensateurs est de 5 % ou 10 %, et elle est évaluée à +/-1 % pour les condensateurs en plastique.

Courant de fuite (LC)

Tous les matériaux diélectriques utilisés dans les condensateurs pour séparer les plaques métalliques des condensateurs ne sont pas des isolants parfaits. Ils permettent à une petite quantité de courant, telle qu’un courant de fuite, de le traverser. Cet effet est dû au champ électrique très puissant formé par les particules de charge sur les plaques d’un condensateur lorsqu’une tension d’alimentation (V) lui est appliquée.

Le courant de fuite d’un condensateur est une petite quantité de courant continu exprimée en nanoampères (nA). Cela est dû à la circulation des électrons à travers le matériau diélectrique ou autour de ses bords et également à leur décharge au fil du temps lorsque l’alimentation électrique est coupée.

Le courant de fuite est défini comme le transfert d’énergie indésirable d’un circuit à un autre. Une autre définition est que le courant de fuite est un courant lorsque le courant idéal du circuit est nul. Le courant de fuite des condensateurs est un facteur considérable dans les circuits de couplage d’amplificateurs et dans les circuits d’alimentation.

Le courant de fuite est très faible dans les condensateurs de type film ou feuille et il est très élevé (5-20 uA par uF) dans les condensateurs de type électrolytique (tantale et aluminium), où leurs valeurs de capacité sont également élevées.

Température de fonctionnement

La valeur de capacité d’un condensateur varie en fonction des changements de température qui entourent le condensateur. Parce que les changements de température entraînent une modification des propriétés du diélectrique. La température de fonctionnement est la température d’un condensateur qui fonctionne avec des tensions nominales. La plage générale de températures de fonctionnement pour la plupart des condensateurs est comprise entre -30°C et +125°C. Dans les condensateurs de type plastique, cette valeur de température ne dépasse pas +700C.

La valeur de capacité d’un condensateur peut changer si l’air ou la température ambiante d’un condensateur est trop froide ou trop chaude. Ces changements de température affecteront le fonctionnement réel du circuit et endommageront également les autres composants de ce circuit. Je pense qu’il n’est pas simple de maintenir les températures stables pour éviter la friture des condensateurs.

Les liquides contenus dans le diélectrique peuvent être perdus par évaporation, en particulier dans les condensateurs électrolytiques (condensateurs électrolytiques en aluminium) lorsqu’ils fonctionnent à des températures élevées (supérieures à +850 °C) et le corps du condensateur serait également endommagé en raison du courant de fuite et de la pression interne. De plus, les condensateurs électrolytiques ne peuvent pas être utilisés à basse température, par exemple en dessous de -100 °C.

Coéfficent de température

Le coefficient de température (TC) d’un condensateur décrit la variation maximale de la valeur de capacité avec une plage de température spécifiée. Généralement, la valeur de capacité imprimée sur le corps d’un condensateur est mesurée avec la référence de température de 250 °C et le TC d’un condensateur mentionné dans la fiche technique doit également être pris en compte pour les applications qui fonctionnent en dessous ou au-dessus de cette température. le coefficient de température est exprimé en parties par million de degrés centigrades (PPM/0C) ou en pourcentage de variation avec une plage de températures particulière.

Certains condensateurs sont linéaires (condensateurs de classe 1), ceux-ci sont très stables en température ; ces condensateurs ont un coefficient de température nul. Généralement, les condensateurs Mica ou Polyester sont des exemples de condensateurs de classe 1. La spécification TC pour les condensateurs de classe 1 spécifiera toujours le changement de capacité en parties par million (PPM) par degrés centigrades.

Certains condensateurs ne sont pas linéaires (condensateurs de classe 2), les températures de ces condensateurs ne sont pas stables comme les condensateurs de classe 1, et leurs valeurs de capacité augmenteront en augmentant les valeurs de température, donc ces condensateurs donnent un coefficient de température positif. Le principal avantage des condensateurs de classe 2 est leur efficacité volumétrique. Ces condensateurs sont principalement utilisés dans les applications où des valeurs de capacité élevées sont requises, tandis que la stabilité et le facteur de qualité avec les températures ne sont pas les principaux facteurs à prendre en compte. Le Coefficient de Température (TC) des condensateurs de classe 2 est exprimé directement en pourcentage. L’une des applications utiles du coefficient de température des condensateurs est de les utiliser pour annuler l’effet de la température sur d’autres composants d’un circuit tels que des résistances ou des inductances, etc.

Polarisation

Généralement, la polarisation du condensateur appartient aux condensateurs de type électrolytique, tels que les condensateurs de type aluminium et de type tantale. La majorité des condensateurs électrolytiques sont polarisés, c’est-à-dire qu’ils doivent avoir une polarité correcte lorsque la tension d’alimentation est connectée aux bornes du condensateur, comme la borne positive (+ ve) à la connexion positive (+ ve) et la négative (-ve) au négatif (-ve). ) connexion.

La couche d’oxyde à l’intérieur du condensateur peut être brisée en raison d’une polarisation incorrecte, ce qui provoque la circulation de courants élevés à travers l’appareil. En conséquence, le condensateur est endommagé comme mentionné précédemment. Pour éviter une polarisation incorrecte, la majorité des condensateurs électrolytiques ont des flèches, une bande noire, une bande ou des chevrons sur un côté de leur corps pour désigner leurs bornes négatives (-ve), comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Les condensateurs polarisés ont des courants de fuite importants si leur tension d’alimentation est inversée. Le courant de fuite dans les condensateurs polarisés déforme le signal, surchauffe le condensateur et finalement le détruit. La raison fondamentale d’utiliser des condensateurs polarisés est leur coût inférieur à celui des condensateurs non polarisés de mêmes tensions nominales et de mêmes valeurs de capacité. Fondamentalement, les condensateurs polarisés sont disponibles dans les unités de micro-farads, telles que 1uF, 10uF, etc.

Résistance série équivalente (ESR)

La résistance série équivalente (ESR) d’un condensateur est définie comme l’impédance alternative d’un condensateur lorsqu’il est utilisé à très hautes fréquences et également en tenant compte de la résistance diélectrique. La résistance CC du diélectrique et la résistance de la plaque du condensateur sont mesurées à des températures et à une fréquence particulières.

L’ESR agit comme une résistance en série avec un condensateur. L’ESR d’un condensateur est l’évaluation de sa qualité. Nous savons qu’en théorie, un condensateur parfait est sans perte et a également une valeur ESR nulle. Souvent, cette résistance (ESR) provoque des pannes dans les circuits de condensateurs.

Les effets de la résistance en série équivalente

La résistance série équivalente (ESR) du condensateur de sortie dans le circuit affecte les performances de l’appareil. Et l’ESR peut également réduire la tension d’alimentation d’un condensateur. L’ESR est tout à fait opposé à la résistance d’isolement d’un condensateur qui est présentée comme une pure résistance en parallèle avec le condensateur dans certains types de condensateurs. Un condensateur idéal n’a que sa capacité et la valeur ESR est très inférieure (inférieure à 0,1 Ω).

Si l’épaisseur diélectrique augmente, l’ESR augmentera. Si la surface de la plaque augmente, la valeur ESR diminuera. Pour calculer l’ESR du condensateur, nous avons besoin d’autre chose qu’un compteur de condensateur standard tel qu’un compteur ESR. Si le condensateur est un appareil pratique, il ne détectera pas les pannes de condensateur qui augmentent la valeur ESR.

Dans un condensateur non électrolytique ou un condensateur à électrolyte solide, la résistance métallique des fils, des électrodes et les pertes dans le diélectrique sont à l’origine de l’ESR. Généralement, les valeurs ESR des condensateurs céramiques se situent entre 0,01 et 0,1 ohms. Les condensateurs électrolytiques en aluminium et au tantale avec électrolyte non solide ont des valeurs ESR très élevées, telles que plusieurs ohms. L’un des principaux problèmes des condensateurs électrolytiques en aluminium est que les composants du circuit s’endommageront si les valeurs ESR des condensateurs utilisés dans ce circuit augmentent avec le temps de fonctionnement.

Généralement, les valeurs ESR sont inférieures pour les condensateurs polymères aux condensateurs électrolytiques (humides) de même valeur. Ainsi, les condensateurs polymères peuvent gérer les courants d’ondulation les plus élevés. Un condensateur peut être utilisé comme filtre ayant une très faible valeur ESR. Les condensateurs ont la capacité de stocker la charge électrique même si le courant de charge ne les traverse pas. Les condensateurs utilisés dans les téléviseurs, les flashs photo et les batteries de condensateurs sont généralement des condensateurs de type électrolytique. Selon la règle empirique, les fils des condensateurs de grande valeur ne doivent jamais se toucher une fois l’alimentation électrique coupée.

Conclusion

Les condensateurs sont essentiels pour une variété de projets électroniques. En comprenant leur fonctionnement et leurs applications, vous serez mieux équipé pour créer des circuits robustes et efficaces.

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