Il corto circuito di un condensatore carico comporta un grande rischio di bruciare il componente elettronico e altri elementi del circuito. Comporta anche un pericolo di folgorazione e di incendio. Maggiore è la capacità e la tensione del condensatore, maggiore è il danno causato in caso di corto circuito. Ricordatevi sempre di scaricare il condensatore prima di rimuoverlo dal circuito. Vedi come farlo.

In questo articolo scoprirete:

• Come funziona un condensatore;
• Quali sono i parametri del condensatore;
• Come scaricare un condensatore.

Come funziona un condensatore?

I condensatori sono un sistema di due elettrodi separati da materiale dielettrico, in cui si accumulano cariche elettriche dello stesso valore e potenziali opposti. Ci sono molti tipi di condensatori che possono essere divisi in diversi sottotipi. I più semplici sono costituiti da due elementi metallici, tra i quali è posto del materiale dielettrico – ad esempio aria, materiale ceramico o carta impregnata. Questi elementi metallici sono chiamati piastre e sono utilizzati per immagazzinare energia elettrica.

L’alimentazione di tensione alle piastre del condensatore inizia il processo di accumulo di elettricità – proprio come nel caso delle celle delle batterie. Quando la fonte di tensione viene scollegata a causa dell’attrazione elettrostatica, la carica elettrica rimane sulle piastre del condensatore. Le cariche accumulate sono di valore uguale ma hanno potenziali opposti.

La scarica sicura del condensatore è un processo simile alla carica del condensatore. Quando la tensione continua (U) è applicata ai terminali del condensatore con una capacità specifica, la carica (Q) è immagazzinata nel condensatore, che è il prodotto della capacità e della tensione. La capacità si misura in farad. In un condensatore con una capacità di 1 farad, una carica di 1 coulomb genera 1 volt. A causa del fatto che 1 farad è un valore molto alto, i condensatori usati in elettronica e ingegneria elettrica sono solitamente caratterizzati da capacità misurate in picofarad, nanofarad, microfarad e millifarad.

I condensatori solidi possono essere divisi in due sottocategorie di base: condensatori a film e condensatori ceramici. La scarica sicura di un condensatore dipende in gran parte dal suo design. I condensatori in polistirene sono caratterizzati da un’alta stabilità e resistenza all’isolamento, nonché da un limite superiore di temperatura operativa relativamente basso.

I condensatori a pellicola sono fatti di una lamina a tre strati con una disposizione elettrodo-dielettrico-elettrodo, che viene poi arrotolata e posta in un alloggiamento adatto. Sono abbastanza spesso utilizzati nei circuiti elettrici ed elettronici in vari tipi di elettrodomestici e dispositivi audio/video. Un esempio di tali condensatori è il modello WIMA FKP2D021001I00HSSD.

Uno dei tipi di condensatori più comuni nei circuiti integrati sono i condensatori ceramici fatti di piastre ceramiche con elettrodi metallici, come il modello SR PASSIVES CC-10/100. Si raccomanda di usare un ricevitore ad alta resistenza per scaricarli.

Parametri dei condensatori

Per sapere come scaricare un condensatore, è necessario conoscere i parametri di questo componente elettrico. I parametri di base di un condensatore sono la sua capacità nominale, la tolleranza di capacità, la tensione nominale e la perdita dielettrica.

Inoltre, il condensatore è caratterizzato da: tensione AC ammissibile, resistenza di isolamento, coefficiente di temperatura della capacità, classe climatica e dimensioni, nonché capacità di carico a impulsi, potenza nominale e frequenza di taglio.

La capacità è il parametro più importante da considerare quando si pianifica la scarica sicura di un condensatore. È la capacità di un condensatore di accumulare una carica ed è proporzionale al prodotto della permeabilità dielettrica e della superficie degli elettrodi e inversamente proporzionale alla distanza tra gli elettrodi (spessore dielettrico).

La capacità del condensatore specificato dal produttore è una capacità nominale che è praticamente impossibile da raggiungere – il valore della capacità può essere influenzato da molti fattori ambientali. Per questo motivo, viene data una tolleranza percentuale della capacità, cioè la deviazione percentuale della capacità effettiva dal valore nominale.

La perdita di un condensatore determina la perdita di energia associata al funzionamento del condensatore sotto tensione alternata, che è caratterizzata da una tangente di perdita. Queste perdite sono di solito più grandi delle perdite dielettriche, che è legato al verificarsi di perdite sugli elettrodi, così come la frequenza e la temperatura che colpisce il circuito condensatore.

Come scaricare un condensatore?

La scarica del condensatore dipende dal tipo e dalla capacità del condensatore. I condensatori con più di una farad devono essere scaricati con maggiore attenzione perché il loro corto circuito può causare non solo danni al condensatore ma anche esplosioni e scosse elettriche.

La scarica sicura di un condensatore si riduce al collegamento ai suoi terminali di qualsiasi carico di resistenza che sarà in grado di dissipare l’energia immagazzinata nel condensatore. Per esempio: come faccio a scaricare un condensatore da 100 V? A questo scopo si può usare una resistenza standard o una lampadina a 110 V. Il condensatore illuminerà la lampadina trasferendo la sua energia e la fonte luminosa indicherà anche il livello di carica nel componente. Naturalmente, si può anche usare un altro ricevitore resistivo.

Per scaricare il condensatore, si dovrebbe usare un ricevitore ad alta resistenza. Ci vorrà più tempo per scaricare la carica immagazzinata nelle piastre, ma le piastre saranno sicuramente completamente scaricate.

Un condensatore con una capacità più piccola può anche essere scaricato preparando uno speciale sistema di scarico composto da un condensatore collegato in serie e una resistenza. Quando si progetta un tale sistema, bisogna prestare attenzione al tempo di scarica del condensatore e alla potenza necessaria della resistenza.

Il tempo di scarica del condensatore è uguale al prodotto della resistenza che è collegata in serie al condensatore e della capacità. Dopo questo tempo la tensione dell’elemento dovrebbe scendere a un terzo della tensione iniziale, e la sua scarica completa dovrebbe avvenire in un tempo pari a cinque volte il prodotto della resistenza e della capacità.

Più piccola è la resistenza, più velocemente si scaricherà il condensatore. Per esempio: nel caso della scarica di un condensatore da 10 uF con l’uso di una resistenza da 1 kΩ, il tempo di scarica sarà di 0,01 secondi. Nel caso della scarica di un componente da 1 mF utilizzando la stessa resistenza, il tempo di scarica di 1/3 del valore iniziale della carica sarà esteso a 1 s.

Ricordo che la scarica sicura del condensatore deve essere effettuata per mezzo di una resistenza adeguata. L’uso di una resistenza sottovalutata può portare al suo danneggiamento. Pertanto, quando si sceglie un resistore, tenere conto della potenza emessa dal resistore, che è uguale al quoziente della radice quadrata della sua tensione e della sua resistenza. I resistori standard possono trasmettere una potenza fino a 0,25 W. L’uso di un tale resistore con un condensatore più grande con una grande carica e tensione porterà a bruciarlo. Pertanto, nel caso di piccoli componenti, vale la pena utilizzare una resistenza con una potenza di 5 W e una resistenza ad esempio di 1 kΩ, come SR PASSIVES MOF5WS-1K.

I condensatori più grandi per applicazioni di potenza elettrica dovrebbero essere dotati di resistenze di scarica, che dopo aver scollegato l’alimentazione scaricano questo elemento in pochi minuti.La scarica sicura di un condensatore di potenza trifase dovrebbe essere effettuata utilizzando un cavo YDY da 4 mm2 e consiste nel cortocircuitare le singole fasi dell’elemento con un filo PE.