Capacitores MFD Explicados: Função, Benefícios e Dicas de Seleção

O capacitor MFD está entre os componentes elétricos vitais de uma rede de circuito impresso (PCB). Eles funcionam armazenando energia em seus campos elétricos. No entanto, o design do capacitor permite que a energia ainda passe mesmo após a desconexão. Portanto, com um capacitor MFD, seu circuito não sofrerá com os efeitos das variações de energia.

Geralmente, sempre há um desafio ao encontrar o tamanho perfeito de um capacitor para um PCB. Além disso, os cálculos para o valor ideal do seu capacitor MFD também podem ser bastante problemáticos. Este artigo ajudará você a entender as fórmulas de conversão e outros fatores que eventualmente ditam o tamanho do capacitor MFD.

(Capacitores feitos de metais, cerâmicas e filmes)

1. O que Significam as Classificações em um Capacitor?

Felizmente, quase todos os capacitores têm um rótulo que mostra suas classificações. Você encontrará duas classificações que especificam os limites e a capacidade em termos de tensão e capacitância. V geralmente representa tensão em Volts quando define um limite para a tensão na qual um capacitor funcionará normalmente.

Você pode pensar na tensão como a magnitude da corrente passando pelo seu capacitor MFD. Da mesma forma, também pode comparar a tensão à pressão da água em um cano. Além disso, a quantidade de água neste cenário representa a corrente. Se a pressão aumenta, o fluxo para fora da linha também aumenta.

Para um capacitor, uma classificação de tensão mais alta significa que a corrente fluirá muito mais rápido como resultado. No entanto, se você ultrapassar o limite de tensão, o capacitor explodirá e se desintegrará. A segunda classificação está em microfarads ou MFD. Este parâmetro geralmente representa a quantidade de capacitância. Em outras palavras, é um valor que mostra quanta capacidade de armazenamento o capacitor tem. Portanto, se a classificação em microfarads for alta, significa que o capacitor pode armazenar mais energia elétrica. Geralmente, as classificações de capacitores estão frequentemente entre 5 MFD e 80 MFD. Ainda assim, você verá que alguns capacitores representam esta classificação como µF para ilustrar sua capacidade.

(Um capacitor padrão de 8.2 MFD)

2. Os Tipos Básicos de Capacitores

Os capacitores MFD funcionam de forma semelhante a uma bateria. Seu trabalho é armazenar energia e liberá-la posteriormente quando necessário. No entanto, os capacitores fazem isso muito mais rápido, razão pela qual geralmente são a melhor opção. Quando conectados a uma fonte de 60Hz, um capacitor libera sua energia 60 vezes por segundo.

A energia total que eles podem liberar, no entanto, depende de sua capacitância. Da mesma forma, quanto maior o capacitor, mais energia ele consumirá. Existem duas classes principais de capacitores: capacitores de partida e capacitores de funcionamento. A diferença está em sua faixa de capacitância MFD.

Vamos dar uma olhada em cada um.

Capacitores de Funcionamento (Run Capacitors)

Os capacitores de funcionamento estão na faixa de 3-70 MFD. Consequentemente, seus limites de tensão são 370V ou 440V. Estes capacitores também têm um design específico que permite que funcionem regularmente. Por esta razão, eles consomem energia continuamente, o que os torna uma excelente escolha para motores monofásicos.

Um capacitor MFD é vital em tal motor quando se trata de energizar o enrolamento secundário. Nesse caso, você deve escolher o tamanho certo do capacitor. Por outro lado, falhar nisso significa que o motor desenvolverá um campo magnético desigual.

As velocidades do rotor também flutuarão nos pontos específicos onde o campo está desequilibrado. Como resultado, haverá tremenda perda de energia além de quedas de desempenho. Você também pode descobrir que a unidade continua superaquecendo, o que é ruim para a eficiência.

(Um capacitor de funcionamento)

Capacitores de Partida (Start Capacitors)

Os capacitores de partida geralmente têm uma faixa de capacitância mais alta. Ela frequentemente excede o limite de 70 MFD para capacitores de funcionamento. Por esta razão, as classificações de tensão podem ser 330V, 250V ou 125V. Motores monofásicos usam capacitores de partida para auxiliar no aumento do torque de partida.

Além disso, o design de um capacitor MFD de partida funciona para otimizar o uso breve. Assim que o motor atinge o torque necessário, o capacitor eventualmente se desconecta do circuito.

Esta desconexão eletrônica é resultado de relés de potencial. Estes relés funcionam através de limites de tensão. Essencialmente, um nível de tensão específico aciona a desconexão do capacitor de partida. Como resultado, valores de capacitor mais altos são mais desejáveis. A razão é que mais energia será usada para gerar torque de partida suficiente.

(Um capacitor de partida)

3. Existe Diferença Entre MFD e µF?

A carga elétrica armazenada em um capacitor MFD é através de placas condutoras paralelas com um dielétrico entre elas. A capacitância neste caso refere-se à quantidade de carga que um capacitor pode suportar. Um multímetro digital é um instrumento de medição projetado para determinar diferentes parâmetros elétricos, incluindo capacitância.

Alguns capacitores têm suas classificações de capacitância em MFD, enquanto outros usam µF para mostrar o mesmo. A conclusão é: as classificações de capacitores sempre estarão em microfarads. Se você está se perguntando se MFD e µF representam a mesma coisa, então você está certo.

Neste caso, o termo "MFD" significa microfarads, mais comumente expresso em física como µF. Mas a confusão surge quando você considera as unidades de millifarad que também poderiam ser representadas como mfd. Millifarads são de uma ordem de grandeza maior que as unidades de microfarad.

Os fabricantes de capacitores mais antigos frequentemente representavam microfarads como MFD, que era o padrão na época. Hoje, a maioria dos fabricantes prefere usar µF para representar a capacitância. É, portanto, bastante raro encontrar um capacitor classificado em millifarads. Para consistência, µF é agora o padrão aceito para representar classificações de capacitores.

4. Tabela de Conversão de Capacitância

Como mencionamos anteriormente, as unidades de capacitância estão em termos de microfarads. No entanto, é relativamente comum encontrar outros fabricantes mostrando as classificações do capacitor MFD em nanofarads (nF) e picofarads (pF). Consequentemente, você verá que um capacitor de 0.1µF tem uma classificação de 100nF.

Ele também pode ter valores grandes em picofarads representando a mesma coisa. Nesse caso, você pode ter as especificações do seu capacitor em µF, mas os capacitores disponíveis estão em pF ou nF. A tabela de conversão abaixo deve ajudá-lo a determinar a capacitância nas unidades que você preferir.

µF (Microfarad)	nF (Nanofarad)	pF (Picofarad)
0.001	1.0	1000
0.0015	1.5	1500
0.002	2.0	2000
0.0025	2.5	2500
0.003	3.0	3000
0.0035	3.5	3500
0.004	4.0	4500

Fórmula de Conversão

Converter entre µF, nF e pF é feito através da manipulação de fatores como mostrado abaixo:

Convertendo	Fator de Multiplicação
µF para nF	1.0 x 103
µF para pF	1.0 x 106
nF para µF	1.0 x 10-3
nF para pF	1.0 x 103
pF para µF	1.0 x 10-6
pF para nF	1.0 x 10-3

5. Usando um Multímetro Digital para Medir Capacitância

A carga elétrica armazenada em um capacitor MFD é através de placas condutoras paralelas com um dielétrico entre elas. A capacitância refere-se à quantidade de carga que um capacitor pode suportar. Um multímetro digital é um instrumento de medição projetado para determinar diferentes parâmetros elétricos, incluindo capacitância.

Para medir a capacitância, você terá que mudar para MFD no DMM. Além disso, testar significa que você deve primeiro descarregar o capacitor, pois ele ainda pode ter alguma energia elétrica armazenada.

Descarregar requer conectar um resistor ou um fio de cobre grosso entre os dois terminais do capacitor e esperar um pouco. Isso acontece para garantir que toda a energia se dissipe para sua segurança. Siga os passos abaixo ao medir capacitância usando um DMM:

1- Forneça isolamento cobrindo o fio de cobre grosso com fita: assim, a corrente não fluirá ou causará danos.

2- Desconecte a fonte de alimentação do capacitor MFD

3- Pegue o fio de cobre isolado e conecte os terminais do capacitor através da extremidade nua. Espere cerca de 30 segundos para o capacitor descarregar. Se você notar que o fio fica gradualmente quente, desconecte-o e dê um tempo até esfriar. Realize o processo de descarga por mais 30 segundos até ter certeza de que o capacitor não tem mais carga.

4- Pegue o multímetro e ajuste-o para MFD para capacitância. Pressione as pontas do DMM contra os terminais do capacitor para obter uma leitura

5- Pegue a leitura do multímetro mostrada na tela do DMM e compare-a com o valor impresso no seu capacitor MFD.

Fórmula de Cálculo do MFD

Você pode usar a fórmula abaixo para determinar a classificação MFD do seu capacitor com precisão:

(159.300 + Hz) x (volts + amps) = MFD

Esta fórmula se simplifica para apenas um número se o parâmetro Hz não mudar.

(Um multímetro digital)

6. Escolhendo o Tamanho Certo do Capacitor MFD

Escolher o tamanho certo de um capacitor depende principalmente de onde você pretende usá-lo. Da mesma forma, é crucial obter o tamanho certo do capacitor MFD, especialmente se você o estiver usando para fazer funcionar um motor. Motores são comuns em unidades de refrigeração e sistemas de ar condicionado. O capacitor é o que determinará se um motor inicia ou não.

Entre os fatores-chave que determinam o tamanho do capacitor estão a tensão e os pré-requisitos de partida de um motor. Acima de tudo, se você quiser mais torque de partida no seu motor, ajudará ajustar a classificação do seu capacitor MFD.

A melhor maneira de fazer isso seria substituir o capacitor por um de classificação mais alta. No entanto, existem fatores que você precisa considerar para garantir que haja eficiência de energia razoável. Você também precisará levar em conta a temperatura, a velocidade nominal do motor e os limites de potência.

Com capacitores, sempre há alguma margem de manobra quando se trata de definir a classificação MFD correta. Um nível de tolerância de ±6% é ideal para um motor com capacitor de funcionamento. Isso significa que um capacitor de 50 MFD pode estar entre 47.6µF e 52.4µF e ainda servir ao seu propósito. Portanto, qualquer coisa abaixo dessa classificação não é ideal para funcionalidade.

(Um capacitor dentro de um motor de bomba)

7. Melhorando o Fator de Potência Usando a Fórmula KVAR

Um capacitor MFD também pode servir para melhorar o fator de potência para melhor eficiência energética. Ele pode realizar isso porque a corrente através dele sempre adiantará a tensão de alimentação. Além disso, você pode obter a classificação do capacitor MFD necessária para este exercício através da fórmula abaixo:

Capacitância = KVAR / {2 π f V²}

Resumo

Agora está bastante claro que os capacitores MFD são essenciais na fabricação de produtos eletrônicos. Em particular, estes componentes desempenham um papel vital no funcionamento de PCBs. Ter um bom entendimento deles ajuda você a usar esses componentes essenciais corretamente.

Aqui na WellPCB, nos orgulhamos de adquirir conhecimento e entender os diferentes desafios dos produtos eletrônicos. Sinta-se à vontade para nos contatar a qualquer momento, enquanto continuamos a enfrentar e resolver ainda mais questões eletrônicas. Discutiremos mais conhecimentos juntos para ajudá-lo a produzir melhores produtos eletrônicos de qualidade.