O "Causo" do Capacitor

MOR_AL · 24 de setembro de 2020

Projetei e montei um circuito para a minha geladeira. O aparelhinho ficou funcionando por mais de 8 anos e de repente parou de funcionar.

A fonte de alimentação não possui trafo. A corrente passa por um capacitor, que provê a queda de tensão sem consumo de potência. Depois a tensão é retificada, filtrada e seu valor é fixo por um diodo zener.

Comecei a verificar o transistor, depois passei para o CI dos comparadores, mas nada de identificar porquê a tensão tinha caído à metade. Medi o resistor, que faz o papel de fusível, mas também não era o responsável.

Retirei o relé e nada.

Pô!!! O que mais tem nesse circuito que está consumindo mais corrente do que o normal?

Decidi tirar o capacitor de 1uF/250V. Também, só faltava ele, pois os outros componentes estavam bons. Confesso que foi no desespero, "um tiro no escuro", pois o capacitor estava com o seu exterior impecável e dificilmente ele não mostra quando está com problemas.

Com meu medidor de L e C, que comprei no Ebay, já podia medir os valores de capacitores. Qual não foi minha surpresa, quando verifiquei que o medidor mostrava a capacitância de 0,5uF. Com este valor a corrente fornecida caia para a metade e a tensão não conseguia se manter nos 12V, caindo para 6V.

Sabia e já observei a queda da capacitância em capacitores eletrolíticos. O eletrólito começa a secar e a capacitância começa a cair, mas nunca me deparei com capacitores não eletrolíticos que apresentassem queda na capacitância.

Por definição, o valor da capacitância é função da distância entre as placas, da área das placas e do material (plástico) entre as placas. Capacitor não eletrolítico não tem fluido entre as placas, então como é que a capacitância pôde cair à metade?

Fui trocar o capacitor. Tenho muitos deles semelhantes na minha sucata. Comecei por medir os possíveis candidatos e... Surpresa! Muitos deles estavam com apenas cerca de 70% do valor indicado. Achei um com o valor correto de 1uF e coloquei no circuito. A tensão voltou aos 12V.

Agora vou repor todos os componentes que tinha trocado, pois dessa vez, os componentes mais suspeitos estavam bons.

MOR_AL

rjjj · 25 de setembro de 2020

Legal, em questão de manutenção os capacitores eletrolíticos de alumínio, com substrato líquido, e seus problemas de estufamento já são famosos. Isso sem contar sobre as variações de capacitância, ao longo do tempo, conforme as diferentes tensões máximas rotuladas.

Você disse que o capacitor de 1 µF não era eletrolítico, então descarto ter sido de tântalo com substrato sólido. Suponho que foi um cerâmico multicamadas pelo valor da capacitância? Se sim, é bom saber já que sempre confiei neles .

Espero ter ajudado .

Renato.88 · 25 de setembro de 2020

Em capacitores de poliéster isso é bem comum, principalmente os que funcionam com tensão acima de 100V, pois nestes o "desgaste" é maior.

Já troquei esse mesmo tipo de capacitor em aparelhos semelhantes, tais como lâmpadas de emergência e sensores do tipo presença ou foto eletrônico.

Antigamente também era bem comum os televisores de tubo pararem de funcionar fechar a imagem porque os capacitores ligados à bobina defletora perdiam a capacitancia.

rjjj · 25 de setembro de 2020

Os capacitores de poliéster, mencionados pelo @Renato.88, são mais comuns para 1 µF e 250 V e principalmente em PTH aqui no Brasil. Se foi o tipo que foi aplicado, o capacitor difere por dentro de simples placas paralelas :

A fonte da ilustração acima é o artigo científico a seguir, que acredito ser de interesse especial para o @MOR:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0026271414002996

Espero ter ajudado .

.if · 25 de setembro de 2020

O capacitor era a 1ª coisa que eu ia trocar . Afinal é ele que sobre o maior stresse corrente pra lá e pra cá aff.. Dica: use seu medidor de esr antes de colocar e prefira capacitor polipropileno: os pra motor.

Uma comparação esdrúxula entre capacitor alta e baixa esr em regime ac: um arame de alumínio e um de aço (corda de violão p.ex.). Dobre-o pra lá e pra cá. O de alumínio quebra no 2º ou 3º movimento, já o de aço...

Ricardo S Ferreira · 25 de setembro de 2020

Devido à miniaturização proposta pelo@MOR EU utilizaria o circuito interno de uma fonte chaveada dessas de parede, permitindo, inclusive, a isolação galvânica da rede.

MOR_AL · 25 de setembro de 2020

Vamos lá para os retornos:

13 horas atrás, rjjj disse:

....

Você disse que o capacitor de 1 µF não era eletrolítico, então descarto ter sido de tântalo com substrato sólido. Suponho que foi um cerâmico multicamadas pelo valor da capacitância? Se sim, é bom saber já que sempre confiei neles .

...

Vai a foto do dito cujo. Na foto ampliada é que notei um furinho na parte superior esquerda.

13 horas atrás, Renato.88 disse:

Em capacitores de poliéster isso é bem comum, principalmente os que funcionam com tensão acima de 100V, pois nestes o "desgaste" é maior.

Não pensava neste detalhe.

Citação

Já troquei esse mesmo tipo de capacitor em aparelhos semelhantes, tais como lâmpadas de emergência e sensores do tipo presença ou foto eletrônico.

Antigamente também era bem comum os televisores de tubo pararem de funcionar fechar a imagem porque os capacitores ligados à bobina defletora perdiam a capacitancia.

Não sabia disso. Você me lembrou deste problema em capacitores nas TVs antigas.

@rjjj

Capacitance loss can be mainly attributed to the self-healing process occurring in metallized film capacitors when used under high steady electrical and thermal stresses.

Realmente aparece na literatura. Não abri o conteúdo, não foi necessário.

4 horas atrás, if. disse:

O capacitor era a 1ª coisa que eu ia trocar . Afinal é ele que sobre o maior stresse corrente pra lá e pra cá aff..

...É! Eu usei este da sucata!

Dica: use seu medidor de esr antes de colocar e prefira capacitor polipropileno: os pra motor.

Uma comparação esdrúxula entre capacitor alta e baixa esr em regime ac: um arame de alumínio e um de aço (corda de violão p.ex.). Dobre-o pra lá e pra cá. O de alumínio quebra no 2º ou 3º movimento, já o de aço...

Acabei de medir o capacitor com meu medidor de RSE. A RSE não apresentou problema, apenas o valor da capacitância caiu.

Pessoal!

Então depois de ter fotografado o capacitor com uma lente na frente é que reparei no furinho na parte externa superior esquerda.

Como mencionei antes, coloquei um outro semelhante, mas com o valor correto e a tensão voltou para os 12V.

2 horas atrás, Ricardo S Ferreira disse:

Devido à miniaturização proposta pelo@MOR EU utilizaria o circuito interno de uma fonte chaveada dessas de parede, permitindo, inclusive, a isolação galvânica da rede.

Teria que ser original de um celular. Tem vídeos no YouTube, que mostram que o espaçamento galvânico é insuficiente. São verdadeiras "bombas-relógio".

https://www.youtube.com/watch?v=jdISnlydUMk

https://www.youtube.com/watch?v=0S45bIW705M

Talvez até pudesse caber tudo dentro da minha caixinha, que contém o circuito atual e teria dado menos trabalho de fazer.

Mas ele durou 8 anos sem dar problema e suportou muitas comutações e transientes da rede. Talvez até os carregadores de celular não aguentassem, pois contam com eletrolítico na saída funcionando com comutações contínuas a cerca de 20kHz e correntes triangulares com, no mínimo, quatro vezes superior à corrente média de consumo. Isso tudo sem falar do capacitor eletrolítico, para alta tensão, usado na filtragem da retificação da rede.

O aparelho possui tomada macho para a conexão com a rede e tomada fêmea para conexão com a tomada da geladeira. Fora isso é totalmente fechado, podendo possuir a fonte sem trafo.

Realmente, talvez seria trocar seis por meia dúzia.

MOR_AL

rjjj · 25 de setembro de 2020

@MOR

É um capacitor de poliéster mesmo, da marca HBC pelo que pesquisei.

Gosto muito dos artigos da Elsevier, são sempre bem formatados e prazerosos de ler. Aquele faz experimentos com diversos capacitores de poliéster comerciais .

Espero ter ajudado .

alexandre.mbm · 26 de setembro de 2020

@Ricardo S Ferreira Conheço não... Pra suportar uma geladeira?! Por gentileza, aponte-nos um exemplo aí.

Ricardo S Ferreira · 26 de setembro de 2020

@alexandre.mbm Eu estava falando da fonte de 12V que o @MOR fez utilizando uma FAST.

Renato.88 · 26 de setembro de 2020

7 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

@Ricardo S Ferreira Conheço não... Pra suportar uma geladeira?! Por gentileza, aponte-nos um exemplo aí.

Pelo que entendi a fonte não é pra ligar a geladeira, e sim pra manter funcionando um circuito eletrônico de controle.

alexandre.mbm · 26 de setembro de 2020

38 minutos atrás, Renato.88 disse:

Pelo que entendi a fonte não é pra ligar a geladeira, e sim pra manter funcionando um circuito eletrônico de controle.

41 minutos atrás, Ricardo S Ferreira disse:

Eu estava falando da fonte de 12V que o @MOR fez utilizando uma FAST.

Em 24/09/2020 às 19:35, MOR disse:

Projetei e montei um circuito para a minha geladeira. O aparelhinho ficou funcionando por mais de 8 anos e de repente parou de funcionar.

A fonte de alimentação não possui trafo. [...]

Viajei na maionese...

Ricardo S Ferreira · 26 de setembro de 2020

@alexandre.mbm Depois sou eu que bebo...

alexandre.mbm · 26 de setembro de 2020

12 horas atrás, MOR disse:

[Sobre carregadores USB para celulares — 5V]

Teria que ser original de um celular. Tem vídeos no YouTube, que mostram que o espaçamento galvânico é insuficiente. São verdadeiras "bombas-relógio".

Trata-se de um "apanhado" de mesmo autor, em duas partes:

O mais interessante (na minha opinião):

Mostra-se alguns dos esquemas, alcançados por paciente engenharia reversa. Uma pérola!

Eis alguns dos tempos onde vi esquema:

Parte 1

11:20, 19:50, 23:30, 30:20

Parte 2

25:00

Se alguém identificar mais tempos, por favor compartilhe.

K.e.V. T.a.G · 26 de setembro de 2020

Se fosse aqueles capacitores tipo x2 é certeza de que é questão de tempo até ele perder a capacitância, mas esse é raro, e a unica coisa que ainda não vi de "causo" é um resistor entrar em curto.

Renato.88 · 26 de setembro de 2020

2 horas atrás, K.e.V. T.a.G disse:

e a unica coisa que ainda não vi de "causo" é um resistor entrar em curto.

Não tem como.

Semicondutores entram em curto justamente porque tem resistor ou fusível pra fazer o circuito abrir.

K.e.V. T.a.G · 27 de setembro de 2020

14 horas atrás, Renato.88 disse:

Não tem como.

Semicondutores entram em curto justamente porque tem resistor ou fusível pra fazer o circuito abrir.

Eu sei kkkk. Era uma afirmação retórica

adicionado 2 minutos depois

Vejamos, já que você falou, vou reescrever minha postagem pra ficar mais certinho então:

"Se fosse aqueles capacitores tipo x2 é certeza de que é questão de tempo até ele perder a capacitância, mas esse é raro, e a única coisa impossível de acontecer em um componente é um resistor entrar em curto."

.if · 27 de setembro de 2020

Com meus próprios olhos (e multímetro) eu já vi pci e capacitor em curto. Ambos por eletromigração. A placa raspei com estilete entretrilhas e isolei 1 pouco melhor com esmalte, o capacitor, depois de aplicar uma corrente alta e medir onde a V caía mais, só troquei.

Teoricamente um resistor smd está sujeito a isso também.

7 horas atrás, K.e.V. T.a.G disse:

impossível de acontecer em um componente é um resistor entrar em curto

21 horas atrás, Renato.88 disse:

Não tem como.

K.e.V. T.a.G · 29 de setembro de 2020

Em 27/09/2020 às 17:10, if. disse:

Com meus próprios olhos (e multímetro) eu já vi pci e capacitor em curto. Ambos por eletromigração. A placa raspei com estilete entretrilhas e isolei 1 pouco melhor com esmalte, o capacitor, depois de aplicar uma corrente alta e medir onde a V caía mais, só troquei.

É, acho menos incomum um eletrolitico em curto e pci em curto do que o "causo" do capacitor de poliester (pelo menos nas placas que eu conserto).

Em 27/09/2020 às 17:10, if. disse:

Teoricamente um resistor smd está sujeito a isso também.

Acho que se acontecer isso ele só aumenta mais a sua resistência.

.if · 29 de setembro de 2020

Não aumenta. Haveria o curto no R mesmo. Aquilo é algo como estanho migrando pela superfície. São eletrons atraídos pela ddp e achando caminho fácil pelos resíduos de fluxo (placa mal limpa)

O do capacitor é mais comum do que imaginas. Sob ac trabalha sob stress. P.ex. capacitor de motor, de geladeira, o de fonte rabo quente do Moris (). A tendência é aumentar devido a cada vez menor baixa da qualidade.

O que pra variar me fez lembrar... o 1º conserto que acompanhei foi de uma tv p&b. O senhorzinho me disse que havia trocado um capacitor. Vi todo sentido pois era o do dobrador de tensão da fonte e a imagem ficava sem sincronismos vert & horiz e pequena. Passado presente...

K.e.V. T.a.G · 30 de setembro de 2020

Em 29/09/2020 às 06:21, if. disse:

O do capacitor é mais comum do que imaginas. Sob ac trabalha sob stress. P.ex. capacitor de motor, de geladeira, o de fonte rabo quente do Moris (). A tendência é aumentar devido a cada vez menor baixa da qualidade.

Faz todo sentido, acho que é bem incomum eu pegar capacitor de poliester em curto porque n conserto muitas placas que usam fonte capacitiva ou q usam ac. Eu vejo bem mais os capacitores ceramicos em smd ruins do que poliester.

Só achei muito estranho em que tinha um eletrolitico em curto, ele nem estufado estava, e era um cap de filtro comum que ia depois de uma ponte retificadora (220ac).

Renato.88 · 1 de outubro de 2020

1 hora atrás, K.e.V. T.a.G disse:

Só achei muito estranho em que tinha um eletrolitico em curto, ele nem estufado estava, e era um cap de filtro comum que ia depois de uma ponte retificadora (220ac).

Primeiro o capacitor fica em curto, depois abre, aí incha ou até explode.

Se o fusível ou outro componente antes como por exemplo um diodo forem mais sensíveis acabam queimando primeiro e não dá tempo do capacitor abrir.