Condensatori

Insieme alle resistenze (dette anche resistori), i condensatori sono tra i componenti più utilizzati nel in elettronica.

Si possono paragonare a delle batterie, che accumulano e scaricano molto velocemente energia elettrica. Essi infatti si caricano e immagazzinano energia anche per diversi mesi, fino a quando i due poli non vengono messi a contatto tra di loro, oppure non gli viene richiesto di assolvere alle loro funzioni.

La capacità elettrica di un condensatore, ovvero la quantità di energia che può accumulare, si esprime in farad (F), termine che deriva dal noto chimico e fisico inglese Michael Faraday.
Siccome i condensatori sono stati creati per accumulare anche piccolissime quantità di energia, l’unità di misura farad è stata divisa in:
- millifarad (mF),
- microfarad (µF o più semplicemente uF),
- nanofarad (nF),
- picofarad (pF).

Questo significa che 1 farad equivale a:
- 1.000 mF
- 1.000.000 uF
- 1.000.000.000 nF
- 1.000.000.000.000 pF (1 bilione)

Cliccando sull'icona a fianco potrete scaricare un semplice file per la conversione delle unità di misura dei condensatori. Il file è impostato in "Sola lettura" per evitare accidentali modifiche da parte di chi non è molto esperto nell'utilizzo di Excel.

A COSA SERVONO

In elettronica i condensatori sono di vitale importanza perché vengono largamente utilizzati per modificare lo sfasamento che c’è tra la corrente e la tensione in corrente alternata, e di possedere una reattanza che dipende dalla frequenza presente nella rete di alimentazione.
In altri casi vengono usati per avviare i motori asincroni monofase (ad esempio quelle delle lavatrici) che possiedono una coppia di spunto uguale a zero, e quindi non potrebbero muoversi una volta fermi: basta un condensatore di valore idoneo per sfasare la corrente di 90 gradi e alimentare un avvolgimento ausiliario che crea un campo magnetico rotante permettendo l’avvio del motore. Una volta che il motore incomincia a ruotare, il condensatore può anche essere rimosso, ma ovviamente dovrà essere riposizionato ogni volta che il motore dovrà ripartire da fermo.
Un ultimo esempio di utilizzo dei condensatori è quello sulle vecchie auto con accensione delle candele a puntine, dove ha il compito di ridurre l’intensità delle scintille che potrebbero deteriorare precocemente la superficie delle puntine stesse.

COSA C’E’ DENTRO

Un condensatore è realizzato interponendo tra due superfici metalliche conduttrici, le armature, un materiale isolante, il dielettrico, che può anche essere semplicemente aria.
La capacità è maggiore sia all’aumentare delle superfici metalliche che al diminuire della loro distanza, e le capacità più basse si ottengono proprio quando i condensatori hanno piccole superfici e tra di loro c’è aria, ovvero il migliore isolante esistente (in particolari condizioni). Questo è uno dei motivi per cui il costo di un condensatore aumenta se la sua dimensione è minore a parità di capacità.
Per motivi economici e soprattutto dimensionali, la maggior parte dei condensatori viene costruita avvolgendo insieme due sottili lamine di metallo separate da un materiale plastico spesso qualche decimo di micron (un micron equivale a 0,001 millimetri). Quando è necessario raggiungere valori più elevati, invece del materiale plastico viene utilizzato uno strato di ossido formato su una superficie metallica, mentre dalla parte opposta viene utilizzato un elettrolita.

CONDENSATORI PIU' DIFFUSI E UTILIZZATI

A carta
Il dielettrico è carta semplice o impregnata.
Venivano molto usati nel passato e la carta era impregnata di olio o cera o resina epossidica. Le dimensioni sono molto grandi rispetto alla capacità, e la carta è molto igroscopica quindi si deteriorano precocemente e le caratteristiche si perdono precocemente.
Vengono tutt’ora utilizzati dove è presente alta tensione.

A carta metallizzato
La differenza con quelli “a carta” è che le armature non sono realizzate con lamine di alluminio ma esse vengono create direttamente sui lati del dielettrico con una procedura di vaporizzazione sottovuoto, raggiungendo uno spessore di 0,001 mm.
Il vantaggio di questo procedimento sta nel fatto che un’eventuale perforazione del dielettrico non manda necessariamente in cortocircuito le armature, in quanto il calore prodotto durante questo inconveniente, fonde solamente solo un piccolo e localizzato punto dello strato metallico. Questo tipo di condensatori non è in grado di raggiungere elevata capacità.

In Mylar
Il dielettrico è poliestere. Le dimensioni sono ridotte rispetto a quelli il polipropilene o carta e le armature sono in pellicola metallizzata (come quelli “a carta metalizzato”).
Vengono quasi sempre utilizzati al posto di quelli “a carta” in situazioni di CC (Corrente Continua), e possono raggiungere valori di tensione di 60.000 volt in DC (Corrente Alternata) e temperature fino a 125 °C.
Sono inadeguati per essere utilizzati su apparati RF (Radio Frequenza).

In poliammide
Il dielettrico è in poliammide.
Sono simili ai condensatori “Mylar” ma lavorano a temperature fino a 250 °C. Hanno un alto costo e sono inadeguati per essere utilizzati su apparati RF (Radio Frequenza).

In polistirene
Il dielettrico è polistirene.
Utilizzabile in moltissime applicazioni, sono molto stabili ed è poco sensibili all’umidità.
Sono ottimi per essere utilizzati in apparati analogici di precisione e RF (Radio Frequenza) di bassa potenza.
La temperatura di funzionamento è di solo 85 °C.

In policarbonato
Il dielettrico è policarbonato.
Hanno una resistenza maggiore dell’isolamento e sono poco sensibili all’umidità.
La temperatura di funzionamento è di 125 °C.

In polipropilene
Il dielettrico è polipropilene, il più conosciuto e diffuso.
La dispersione è bassissima, l’isolamento è molto alto e l’assorbimento di umidità molto basso. Il polipropilene è autorigenerante, quindi anche in caso di piccoli problemi, il condensatore non va in corto; questo aumento moltissimo l’affidabilità del componente.
Sono molto usati in circuiti ad alta frequenza e per l’avviamento di alcuni motore monofase (ad esempio quelli delle lavatrici).

In polisulfone
Il dielettrico è polisulfone.
Sono dei condensatori simili a quelli in policarbonato ma costano di più e sono poco reperibili. Sono un po’ più sensibili all’umidità e questo ne limita la stabilità.

In teflon (PTFE - Politetrafluoroetilene)
Il dielettrico è teflon.
Questi condensatori vengo utilizzati nelle applicazioni dove serve alta precisione e affidabilità. Funzionano fino a ben 250 °C e l’isolamento è estremamente alto e resistente all’umidità.
Purtroppo sono di grandi dimensioni a parità di capacità e costano molto.

In poliammìde (nylon o poliamyde o poliammide)
Il dielettrico è poliammìde.
La temperatura che sopportano è di 200°C, e sono molto resistenti all’umidità e hanno poca dispersione. Come per i condensatori in PTFE, sono molto grandi e molto costosi.

In film plastico metallizzato
Il dielettrico è il poliestere o policarbonato.
Anno dimensioni molto ridotte e il sottile strato metallico permette al condensatore di continuare a funzionare anche se un piccolo punto è andato in corto.
Le armature molto sottile non permettono il passaggio di grandi amperaggi.

In mica argentata o silver mica
Il dielettrico è mica argentata.
Sono molto precisi e stabili e possono raggiungere temperatura che gli consentono di essere utilizzati in tantissime applicazioni.
Sono molto veloci e anche per questo vengono utilizzati in circuiti risonanti, negli oscillatori, in circuiti di frequenza HF e VHF.
Hanno un costo elevato.

In vetro
Il dielettrico è vetro.
Sono un gradino superiori ai condensatori in mica.
Sono il massimo della precisione, sicurezza e stabilità. Vengono utilizzati di rado per il costo elevato e resistono tranquillamente alle radiazioni nucleari.

In ceramica
Il dielettrico è in ceramica con alcune differenze tra le classi 1, 2 e 3 a seconda delle sostanze miscelate.
Hanno un costo molto bassa e una dimensione molto ridotta. Sopportano tensioni anche molto elevate ma sentono in maniera rilevante le differenze di temperatura.
La loro capacità cambia a seconda della tensione applicata, della frequenza e dell’invecchiamento.