Les Condensateurs

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Michel68
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Les Condensateurs

Message par Michel68 » samedi 6 avril 2013 11:24

:arrow: Généralités
Le condensateur est un des principaux composants utilisés dans les appareils électronique.
Dans sa forme la plus simple il est constitué de deux lames métalliques appelées "Armatures", en aluminium placées à faible distance mais sans contact.
Si ces armatures sont reliées à une batterie, le condensateur se charge et une tension égale à celle de la batterie s'établit entre les armatures. Cette tension est maintenue même si on déconnecte la batterie.
La propriété que le condensateur possède à emmagasiner une quantité d'électricité et à la conserver est appelée capacité elle est mesuré en Farad.
Les dimensions des armatures ont un rapport direct avec la capacité, plus la surface des lamelles est grande plus la capacité du condensateur sera élevée. On trouve entre les deux armatures de l'air qui isole mais aussi d'autres matériaux appelés DIELECTRIQUE. Ils doivent avoir des propriétés isolantes, ils peuvent être en mica, en papier imprégné d'huile ou de paraffine, en plastique, en porcelaine ou encore en céramique.
Avoir un diélectrique autre que de l'air augmente la capacité du condensateur.
Le facteur d'augmentation de la capacité est appelé CONSTANCE DIELECTRIQUE.
Par exemple:
• L'air a comme valeur 1
• Le papier imprégné de paraffine, entre 3 et 4
• La céramique, 5,5
• Le mica, 7
Ces valeurs indiquent que si l'espace d'air entre les armatures est changé en une épaisseur de mica, la capacité du condensateur sera multipliée par 7.
Si la plaque est en céramique, la capacité est multipliée par 5,5.
La capacité des condensateurs est donc le FARAD (symbole F), on utilise généralement des sous-multiples du Farad, les MicroFarads (symbole µF), NanoFarads (nF), PicoFarads (pF)...
• microFarad: un millionième de Farad
• nanoFarad: 1000 fois plus petit que le microFarad
• picoFarad: un millionième de microFarad

Le condensateur est représenté dans les circuits électriques par le symbole graphique:. Les deux traits épais l'un en face de l'autre représentent les armatures auxquelles sont reliées les connexions.
Le condensateur est un composant en mesure d'emmagasiner l'énergie électrique.
La capacité totale (Ct) de deux ou plusieurs condensateurs (C1, C2, C3,...) montés en parallèle équivaut à l'addition de leurs capacités. Exemple avec trois condensateurs de 10µF, de 20µF et de 40µF:
• Ct= C1+C2+C3
• soit= 10+20+40 = 70µF

La capacité totale de plusieurs condensateurs montés en parallèle est toujours plus élevé que la plus forte des capacités en jeu!
Dans l'exemple la plus forte valeur est de 40µF et la capacité totale est de 70µF.
La capacité totale (Ct) de plusieurs condensateurs montés en série s'obtient grâce à une formule:
La somme des inverses des capacité Soit 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn
Exemple avec deux condensateurs en série de 10µF et de 20µF:
• Ct = 1/C1 + 1/C2 = (C2/C1*C2) + (C1/C1*C2)
• Ct= (C1+C2)/(C1*C2)
• soit= (10+20)/(10*20)= 30/200 = 0,15
Deux remarques importantes:
-- Dans le cas d'une association de deux condensateur en parallèle, il est donc plus simple de calculer la somme des capacité divisé par la multiplication des capacité.
-- Il ne faut pas se tromper dans les ordres de grandeurs, ici chaque composants est de l'ordre du microFarad, la valeur équivalente est donc de 0,15uF mais aussi de 150nF
Exemple avec plus de deux condensateurs en série de 10µF, de 20µF et de 30µF:
• Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
• Ct = 1/Cx + 1/C3
• (C1+C2)/(C1*C2) = Cx
• Ct= (Cx+C3)/(Cx*C3) etc
• soit= (10+20)/(10*20)= 0,15µF pour Cx
• Ct = (0,15+30)/(0,15*30)= 30,15/4,5 = 6,7
Pour une association de trois condensateurs en parallèle de 10uF, 20uF et 30uF, la capacité équivalente est de 6,7uF ...
La capacité totale de plusieurs condensateurs montés en série est toujours PLUS FAIBLE que la plus petite valeur des capacités en jeu!

:arrow: Unités de capacités
1 FARAD= 106 microfarad (µF) = 109 nanofarad (nF) = 1012 picofarad (pF).
Unité des condensateurs
1µF 1 000nF 1 000 000 pF
0,5µF 500nF 500 000 pF
0,2µF 200nF 200 000 pF
0,05µF 50nF 50 000 pF
0,005µF 5nF 5 000 pF
0,0005µF 0,5nF

:arrow: Types de condensateurs
Comme déjà dit précédemment, un condensateur est constitué par deux armatures et un diélectrique. La nature du diélectrique nous permet de classer les condensateurs:
• condensateurs au PAPIER
• condensateurs au MICA
• condensateurs CERAMIQUE
• condensateurs ELECTROLYTIQUES;
Il existent des règles internationales qui régissent la fabrication des composants électroniques. Les condensateurs portent les indications suivantes nécessaires aux caractéristiques d'emplois:
• capacité nominale en pF, nF ou µF
• tension nominale en Volts (V)
• tolérance sur la capacité en pourcentage (%)
• symbole définissant le type de condensateur
• nom du fabricant
• date de fabrication.
La capacité nominale et la tension nominale sont toujours indiquées, les autres sont facultatives. C'est la capacité nominale qui est donné en premier suivie de la tension nominale.
La TENSION NOMINALE (Vn) ou TENSION DE SERVICE (Vs) est la tension continue maximale que l'on peut appliquer dans les conditions d'utilisation courante aux armatures du condensateur sans risque de détérioration. Il ne faut pas la confondre avec la TENSION D'ESSAI (Ve) qui est souvent indiquée aussi et qui est la tension à utiliser pour certains essais de contrôle du condensateur. Le tension d'essai (Ve) est en général égale à trois fois la tension de service (Vs). Si un condensateur porte la mention 1500Ve, cela veut dire que la tension continue est de: 1500 / 3 = 500 Vn. Si on applique à ses armatures une tension supérieure à 500V, le condensateur risque d'être détérioré. On dit aussi parfois dans le jargon "tension de claquage".
L'autre donnée importante sur un condensateur est la tolérance sur la valeur de la capacité; les autres données n'ont qu'une importance secondaire.

Les condensateurs au papier
Les condensateurs au papier sont fabriqués en enroulant deux feuilles très minces d'aluminium, isolées par un ruban de papier qui peut être imprégné d'huile ou de paraffine. La capacité de ces condensateurs dépend de l'épaisseur du papier et de la longueur des armatures. La tension maximale que l'on peut appliquer dépend du papier, c'est à dire du diélectrique.
L'ensemble est placé dans un tube de verre ou d'une autre matière. Une connexion est soudée sur chacune des deux armatures. Le condensateur est scellé hermétiquement dans son enveloppe par un mastic de goudron ou par injection de plastique. nCela permet d'empêcher tout contact avec l'humidité de l'atmosphère qui peut endommager l'isolement entre les armatures.
Les caractéristiques du condensateur sont ensuite imprimées sur l'enveloppe externe.
Il existe aussi des condensateurs dits de PAPIER METALLISE, les feuilles d'aluminium sont ici remplacées par une fine couche de métal déposée sur le papier. Cela permet de réduire les dimensions du condensateur.
On peut également trouver des condensateurs dont le diélectrique est une feuille de polystyrène. Les propriétés isolantes de ce matériau sont plus élevées que celle du papier. Cela permet aussi de réduire les dimensions du condensateur.
Les condensateurs au papier existent avec des valeurs comprises entre 500pF et 0,5pF. Les valeurs de tension nominale sont généralement de 160Vn, 250Vn, 400Vn, 630Vn et 1000Vn. Ces valeurs de tension nominale correspondent respectivement à 400Ve, 625Ve, 1000Ve, 1500Ve et 3000Ve environ.

Les condensateurs au mica

Les condensateurs au mica sont fabriqués en empilant alternativement des feuilles de mica et des feuilles de cuivre ou d'aluminium de très faible épaisseur. Le tout est comprimé et imprégné d'une matière isolante.
Une des armatures du condensateur est formée de feuilles métalliques de numéros impairs reliées entre elles. L'autre armature est constituée de feuilles métalliques de numéros pairs.
Un autre type de condensateur au mica est fabriqué en recouvrant une très légère couche d'argent les deux faces d'une feuille de mica. Ces couches constituent les armatures du condensateur et sont soudées aux connexions couvertes d'une couche de cire minérale ou de feuilles de mica ou encore de plastique.
La valeur de la capacité nominale des condensateurs au mica est généralement exprimée en PicoFarads et peut varier de quelques unités à 10 000pF. Les dimensions réduites de ces condensateurs ne permettent pas d'y inscrire beaucoup d'informations. Elles y sont en abrégé. Un condensateur marqué 1000/10 a une capacité de 1000pF avec une tolérance de 10%.

Les condensateurs céramique
Les condensateurs céramique ont souvent la forme de petits tubes, de disques ou de pastilles. Ils sont fabriqués soit par des procédés chimiques, soit par des procédés mécaniques. Il est appliqué une couche mince conductrice sur les deux faces opposées d'une lame en céramique.
Les valeurs des capacités de ces condensateurs diffèrent selon la céramique variant de 1pF à 100000pF (soit 0,1µF)! Cette valeur de capacité est généralement indiquée par le code des couleurs.
Comme pour les condensateurs en papier, ceux en céramique en forme de tube ont une connexion reliée à l'armature extérieure.

Les condensateurs électrolytiques
Un condensateur électrolytique est composé de deux armatures souvent en aluminium séparées par un diélectrique. Celui-ci est une très mince couche d'oxyde déposée sur une des deux armatures. Les deux armatures d'aluminium sont séparées par une couche de tissu de gaze ou de papier, imprégnés d'une solution saline. Le rôle de la solution est de renouveler en continu la couche diélectrique d'oxyde déposée sur l'aluminium.
Comme la couche du diélectrique est très fine, ces condensateurs sont de taille réduite. Les capacités de ceux-ci peuvent aller de 0,5µF à 5000µF.
Ces condensateurs électrolytiques ont la propriété d'être POLARISES. Ils doivent donc être reliés dans un sens déterminé. Les extrémités sont repérées par le (+) et (-). Il se peut que l'armature (-) soit reliée à l'enveloppe extérieure de protection en métal et ne porte pas d'indication. Il faut donc se fier qu'à la seule indication (+).
Les données inscrites sur un condensateur électrolytique comprennent la capacité et la tension nominale de travail (Vn ou Vs). Si on applique une tension plus élevée que celle indiquée, le condensateur risque d'être détérioré et devient alors inutilisable. Il y a en effet risque de court-circuit causé par une perforation de l'isolant.

:arrow: Code / Couleur

Image
"Das Dritte Ohr" - Nagra, Transrotor Blue Ray / ZET 1 & BW 803D

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