Cada macaco no seu galho: capacitores na linha de AC
Cada macaco no seu galho: capacitores na linha de AC
O circuito da fig.1 está presente hoje em dia ou deveria estar na maioria dos equipamentos eletrônicos como televisores e fontes de PC ou notebooks, só para citar alguns exemplos mais comuns.
Fig. 1 – Filtro de linha de uma fonte chaveada
Ele é o chamado filtro de linha (verdadeiro) e não aquelas “réguas de tomadas” que vendem por aí.
Fig.2 – Filtro de linha de uma fonte
Sua função é suprimir ou pelo menos reduzir os ruídos indesejáveis que “viajam” pela rede elétrica e são prejudiciais não apenas ao equipamento, mas a própria rede.
Estes ruídos se dividem em dois tipos:
- EMI – Interferência Eletromagnética e RFI
- Interferência por Radio Frequência.
O primeiro, na faixa de 150kHz a 30MHz “caminha” pelas trilhas e fios do circuito, enquanto o segundo se “espalha pelo ar”, pois fica entre 30MHz e 1GHz.
A turma da velha guarda de reparadores, se estiver lendo este post, deve lembrar das blindagens, quase sempre obrigatórias, nas primitivas fontes chaveadas dos saudosos vídeos cassetes que garantiram o sustento de muitos técnicos por vários anos.
Antes de analisar os componentes do filtro de linha da fig.1 e, em particular, os capacitores, que são o objeto deste artigo, quero que você preste atenção nos diversos triângulos com um ponto de exclamação que aparecem no circuito.
Você sabe o que eles significam?
Este símbolo é usado para indicar que se trata de componente crítico e que, portanto as especificações devem ser seguidas ao pé da letra quando for necessária a substituição no reparo do equipamento.
Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig.1 e note que uns estão identificados com “CX” e outros com “CY”. Você sabe qual a diferença entre o “tipo X” e o “tipo Y”, ou melhor, classe X e classe Y?
Se não sabe, então continue lendo e descobrirá.
Antes de continuar, mais uma perguntinha do jogo dos sete erros: qual a diferença entre a maneira que CX1 e CX2 estão ligados no circuito e CY3, CY4, CY5 e CY6?
Vai pensando que eu já volto.
Dois conceitos importantes:
Ruído em Modo Comum e Ruído em Modo Diferencial
Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para saber como a interferência se propaga e a partir daí qual a melhor maneira de eliminá-la ou pelo menos reduzi-la a níveis aceitáveis.
Comece analisando a fig. 3 que representa o que se chama de Ruído em Modo Comum (CMN = Common Mode Noise).
Fig.3 – Ruído em Modo Comum
Antes de explicar como o CMN atua quero você olhe a fig.3 que trata do Ruído em Modo Diferencial (DMN = Differential Mode Noise) e pratique o bom e velho joguinho dos sete erros comparando as duas figuras.
Fig.4 – Ruído em Modo Diferencial
Espero que você tenha tido infância (se não teve ainda dá tempo de ser feliz) e tenha notado que no DMN (fig.4) o ruído (noise) está “em série” com a fonte de sinal que nosso caso será a rede elétrica. Já na fig. 3 (CMN) o ruído está “trepado” na fonte de sinal e é desviado para a terra (chassis) através de capacitâncias distribuídas (aqueles “capacitores fantasmas” que entram no circuito sem ninguém colocá-los lá via fios ou trilhas do circuito impresso).
Já dá para concluir, com o que foi visto até aqui, que se são dois tipos de ruídos com atuações diferentes, então iremos precisar de dois métodos diferentes para “trucidá-los”. CX e CY estão chegando, aguarde e verá.
A fig.5 (um desenho simplificado da fig.1) mostra os componentes utilizados para eliminar ou reduzir cada um dos dois tipos de ruído e eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y.
Fig.5 – Os capacitores X e Y no filtro de linha
A diferença entre a maneira como estes capacitores são ligados é que os capacitores para redução do ruído diferencial (CX) são ligados entre as duas linhas de alimentação (fase-neutro, ou fase-fase), enquanto os que pretendem eliminar o ruído em modo comum (CY) são ligados entre cada linha de alimentação e o ground.
As especificações de CX e CY
Aqui é que começa verdadeiramente o objetivo deste post, ou seja, analisar o cuidado com as especificações destes capacitores.
Quando o técnico vai escolher um capacitor, via de regra, ele se preocupa com a tensão de trabalho do mesmo e a capacitância, é claro.
E quanto ao tipo de dielétrico, poliéster, polipropileno, policarbonato, teflon, cerâmico, etc. Você se preocupa?
Por que será que existem tantos tipos de dielétrico? Já parou para pensar nisto? Pois, deveria porque afinal, “cada macaco no seu galho” como diz o ditado.
Nos primórdios da eletrônica isso não era levado muito em conta, mas com a evolução da tecnologia começou-se a perceber que determinados dielétricos são mais eficientes e adequados do que outros, dependo da aplicação do capacitor.
E se usarmos o capacitor com o “dielétrico errado” funciona?
E aí que mora o perigo, provavelmente sim, só não se sabe as consequências a médio ou longo prazo.
No caso particular dos capacitores classe X e classe Y precisamos estar atentos ao fato de que eles estarão submetidos aos ruídos da rede elétrica que se manifestam como surtos e pulsos de alta tensão e que, portanto envolvem altos níveis de energia para os quais estes capacitores devem estar preparados.
Antes de prosseguir quero analisar com você a tabela da fig.6 que é um recorte da lista de peças denominada “safety parts” de um tv LCD.
Fig.6 – Especificação dos Capacitores X e Y
Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores, X-cap e Y-cap.
Na segunda coluna temos a relação de fabricantes sugeridos para estes capacitores e na terceira o código do capacitor de acordo com o fabricante escolhido. Na quarta coluna temos os valores de capacitância.
A penúltima coluna nos diz o padrão de segurança adotado e finalmente a última trás vários logos que provavelmente você já viu nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante.
Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles são fabricados em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir.
Os capacitores classe X se subdividem em X1, X2 e X3 com as seguintes especificações com relação a tensão de pico suportada:
X1 tensão de pico maior que 2500V e menor que 4000V
X2 – tensão de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)
X3 – tensão de pico igual ou abaixo de 1200V
Para os classe Y temos quatro subclasses: Y1, Y2, Y3 e Y4 com as seguintes especificações:
Y1 – usados com tensões até 500VAC
Y2 – usados com tensões até 300VAC
Y3 – usados com tensões até 250VAC
Y4 – usados com tensões até 150VAC
Os padrões de segurança
Os padrões de segurança de componentes eletroeletrônicos são especificados mundialmente por algumas agências não governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser adotadas pela indústria em conformidade com as legislações de cada país.
Na tabela abaixo temos a relação das cinco principais agências e seus respectivos padrões de segurança. Agora você já sabe o que significam aqueles logos “estranhos” que aparecem nas etiquetas dos aparelhos bem como em alguns componentes.
Tabela de padrões de segurança
Por que é preciso saber isto?
É pouco provável que você se depare com alguns destes capacitores defeituosos e precise substituí-los, mas é importante saber que capacitores “não são todos a mesma coisa” e foi por isso que resolvi incluir este assunto na série Cada macaco no seu galho.
E se precisar trocar, onde compra?
Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser ou Farnell entre outras, mas por aqui acho difícil.
Vai ser mais fácil recorrer a alguma sucata, mas agora você já com o que se preocupar na hora da escolha e não vai trocar X por Y ou vice versa.
Gostou do artigo? Deixe seus comentários e divulgue para os seus colegas de profissão, não guarde para si o que você aprendeu. Compartilhe!
No próximo post da série tratarei dos capacitores em circuitos de áudio. Um tópico importante para quem se dedica a reparo ou restauração de equipamentos vintage para audiófilos que tem ouvidos exigentes.
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