Capacitores na eletricidade: como eles melhoram a qualidade de corrente?

Constantemente, surgem dúvidas sobre o funcionamento dos capacitores entre os eletricistas, bem como sobre os fatores que influenciam a sua aplicação nas correntes elétricas. Para responder a esses questionamentos, separamos alguns tópicos importantes sobre capacitores.

Antes de entender o seu funcionamento, é necessário saber o que é um capacitor.

Os capacitores são componentes eletrônicos que armazenam e liberam energia elétrica. Eles são amplamente utilizados em sistemas elétricos para melhorar a qualidade de corrente e a eficiência energética, além de outras funções importantes como a correção de fator de potência, a filtragem de harmônicos e estabilização de tensão.

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Como é constituído um capacitor?

• Terminais: são os dois fios metálicos que se conectam a um circuito elétrico e são por onde a energia flui dentro e fora do capacitor
• Placas: são as superfícies planas dentro do capacitor que armazenam a carga elétrica. As placas geralmente são feitas de metal, como alumínio ou tungstênio
• Dielétrico: é o material isolante que fica entre as placas do capacitor. O dielétrico pode ser feito de vários materiais, como papel, mica ou cerâmica
• Área de armazenamento de carga: é o espaço entre as placas onde a carga elétrica é armazenada. Quanto maior a área de armazenamento, maior a capacidade do capacitor
• Camada isolante: é uma camada fina de óxido que é formada na superfície do metal em cada placa. Essa camada isolante ajuda a manter a carga elétrica armazenada nas placas

Como funciona um capacitor?

A operação de um capacitor baseia-se na aplicação de uma diferença de potencial elétrico entre suas placas condutoras, também conhecidas como “armaduras”. As cargas elétricas se acumulam de forma igual e oposta em cada armadura, resultando em uma distribuição balanceada de cargas positivas e negativas com valores iguais em módulo.

Ao percorrer um capacitor, a corrente elétrica gera uma diferença de potencial entre as armaduras condutoras, levando ao acúmulo de cargas positivas em uma armadura e cargas negativas na outra armadura. Esse processo cria um campo elétrico dentro do capacitor, que é responsável pelo armazenamento das cargas. É necessário lembrar que quanto maior a quantidade de cargas armazenadas pelo capacitor, maior é o valor da sua capacitância.

A capacitância é um conceito que se refere a capacidade de armazenamento de cargas elétricas de um capacitor. Essa grandeza é medida em Farad (F) e é determinada pela área das placas condutoras, a distância entre elas e o tipo de material dielétrico utilizado no capacitor. Ela pode ser medida com o auxílio de um multímetro eletrônico.

O processo consiste em selecionar o modo medida “capacitância” no multímetro. Em seguida, conecte as pontas de prova do aparelho nas terminais do capacitor.

É importante notar que a capacitância pode ser afetada por variações na temperatura e na frequência da corrente. O valor pode também variar de acordo com cada aparelho, por este motivo é necessário consultar o manual do fabricante antes de realizar a medida.

Qual é a diferença entre um capacitor eletrolítico e um capacitor de poliéster?

Existem diferentes tipos de capacitores disponíveis, dentre os mais utilizados podemos citar:

• Capacitor eletrolítico: é o tipo mais comum de capacitor utilizado em aplicações elétricas. Eles são compostos por uma placa condutora de alumínio e uma placa condutora de polímero imersa em um eletrólito líquido, em geral o óxido de alumínio. Além disso, o dispositivo possui uma grande capacitância em relação ao tamanho físico e são geralmente usados ​​em aplicações de filtragem de corrente e estabilização de tensão

Modelo e funções de um capacitor eletrolítico.

• Capacitor de poliéster: é feito de poliéster metálico e possui uma capacitância menor em relação aos capacitores eletrolíticos. Ele é usado ​​principalmente em aplicações de filtragem de harmônicos e correção de fator de potência

Modelo e funções de um capacitor de poliéster.

Como testar capacitor?

Existem diversas formas de verificar se um capacitor está funcionando corretamente. Uma delas é medir a resistência elétrica através dos terminais do capacitor com um multímetro. Se esta for muito alta, o capacitor pode estar com falha.

Outra maneira é contabilizar a diferença de potencial elétrico entre os seus terminais com um medidor de capacitância. Se a diferença de potencial for menor do que o esperado, o capacitor não está funcionando corretamente. É possível também verificar o estado físico do dispositivo observando se há sinais de vazamento ou corrosão.

Quais são os sinais de que um capacitor precisa ser substituído?

A substituição de um capacitor deverá ser feita quando este apresentar sinais de falha. Um desses sinais é aumento na temperatura dos terminais, o que pode indicar sobreaquecimento e dificuldade em armazenar e liberar a energia elétrica.

Outro indício é a presença de vazamento de eletrólito, o que pode significar corrosão e comprometimento da capacitância.

Além disso, aumento na resistência elétrica entre os terminais, diminuição da diferença de potencial elétrico e a presença de ruído elétrico também apontam para a necessidade de substituição do capacitor.

Como armazenar capacitores corretamente?

Armazenar corretamente um capacitor é importante para garantir o seu bom funcionamento. Esses equipamentos devem ser armazenados em locais secos e limpos, distantes de fontes de calor e umidade. Precisam ficar, de preferência, em sua embalagem original ou em um recipiente estanque para evitar danos causados pela poeira.

Por fim, é recomendável não armazenar os capacitores próximo a componentes eletrônicos para evitar curtos-circuitos e deixá-los em uma área com a temperatura controlada, pois variações climáticas bruscas podem afetar o seu desempenho.

Quais são os cuidados com a polaridade de um capacitor?

A polaridade de um capacitor é a identificação dos terminais positivo e negativo do componente. Ela é importante pois alguns capacitores possuem características sensíveis à polaridade e podem ser danificados se conectados de forma incorreta.

Uma forma de se verificar a polaridade de um capacitor é através de um multímetro, especificamente com a função de medida de continuidade. Conectando os terminais do multímetro nas extremidades do capacitor, se a continuidade for detectada, significa que a polaridade está correta.

Alguns cuidados que devem ser tomados com a polaridade incluem:

• Verificar a polaridade dos terminais antes de conectar o capacitor
• Certificar-se de que o capacitor está conectado na direção correta, com o terminal positivo conectado ao polo positivo e o terminal negativo conectado ao polo negativo
• Utilizar marcas de polaridade nas placas de circuito para evitar erros de conexão
• Certificar-se de que os terminais do capacitor estão limpos e secos antes da conexão
• Não inverter a polaridade do capacitor durante o uso, pois isso pode causar danos irreparáveis
• Armazenar o capacitor em um local seco e longe de fontes de calor para evitar a degradação da polaridade

Como escolher a tensão certa para um capacitor?

A escolha da tensão adequada para um capacitor é fundamental para garantir sua eficiência e durabilidade.

Os capacitores possuem uma tensão de operação máxima, que é o valor de tensão elétrica contínuo que pode ser aplicada nos terminais do componente sem danificá-lo.

Por isso, a tensão nominal do capacitor deve ser igual ou maior do que a tensão de operação do circuito em que será utilizado. Caso contrário, o capacitor pode não suportar a tensão e sofrer danos irreparáveis, podendo até explodir.

É importante também verificar se a polaridade do capacitor é adequada para o circuito, pois a conexão incorreta pode danificá-lo. Além disso, é recomendável escolher um capacitor com uma margem de segurança em relação à tensão de operação do circuito, para garantir seu bom funcionamento e evitar falhas prematuras.

Como os capacitores são utilizados na eletricidade?

Os capacitores são úteis em uma variedade de aplicações elétricas, incluindo correção de fator de potência, filtragem de harmônicos, estabilização de tensão, e melhoria da qualidade de corrente elétrica.

Além disso, podem ser utilizados em circuitos de filtragem de corrente, para reduzir o ruído eletromagnético e estabilizar a tensão. Outras aplicações comuns são na correção de fator de potência, em motores elétricos para ajudar na partida e regulação de velocidade, em sistemas de iluminação e transmissão de energia elétrica.

Confira abaixo as principais dúvidas de como os capacitores são utilizados na eletricidade.

Melhoria da qualidade de corrente elétrica

Os capacitores ajudam a melhorar a qualidade de corrente elétrica, pois eles armazenam e liberam energia elétrica de forma controlada. Isso pode ajudar a estabilizar a tensão e a corrente elétrica, melhorando a qualidade desta. A estabilização da corrente é feita através do uso de capacitores em conjunto com outros componentes.

Os capacitores são conectados em paralelo com a carga, e atuam como reserva, armazenando uma pequena quantidade de energia elétrica.

Quando a corrente varia, eles liberam ou armazenam carga, suavizando as suas variações. Isso ajuda a manter a corrente constante e estabilizada, melhorando a eficiência do sistema e aliviando a carga dos geradores e transformadores.

Correção de fator de potência

Os capacitores são usados ​​para corrigir o fator de potência em sistemas elétricos a partir do armazenamento e liberação de energia elétrica de forma sincronizada com a corrente de entrada, ajustando o fator de potência para um valor mais próximo de 1.

Esse processo ocorre por meio do uso de capacitores em paralelo com o sistema elétrico. Os capacitores geram uma corrente que se opõe à corrente reativa, melhorando o fator de potência. Quando a corrente reativa é reduzida, a eficiência do sistema elétrico é melhorada, reduzindo perdas de energia e aumentando a capacidade de carga do sistema.

Filtragem de harmônicos

Os capacitores são utilizados para filtragem de harmônicos em sistemas elétricos através da compensação da corrente harmônica. Isso é feito conectando capacitores em paralelo com a carga no ponto de alimentação, a fim de absorver a corrente harmônica e evitar a distorção da onda de corrente.

Esse processo ajuda a melhorar a qualidade da corrente elétrica, proteger os equipamentos e aumentar a eficiência do sistema. É importante notar que a capacitância do capacitor deve ser selecionada de acordo com a corrente harmônica específica a ser filtrada.

Estabilização de tensão

Os capacitores são utilizados para estabilizar a tensão em sistemas elétricos. Isso é feito através da compensação da reatância indutiva presente nos circuitos elétricos. A reatância indutiva é responsável por causar variações na tensão, enquanto a reatância capacitiva é responsável por compensar essas variações.

Quando os capacitores são adicionados aos circuitos, eles ajudam a manter a tensão constante, melhorando a eficiência do sistema e reduzindo a possibilidade de interrupções no fornecimento de energia. Isso é feito mediante o uso de capacitores sincronizados com a rede e é controlado por dispositivos de comutação chamados de bancos de capacitores.

Caso tenha ficado alguma dúvida sobre o funcionamento dos capacitores, acesse o vídeo abaixo.

Com essas informações, esperamos que você tenha entendido as funções, o manuseio e a importância dos capacitores.

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Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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