Sei sicuro di scegliere bene il tuo condensatore?
Se sei atterrato qui è perché, probabilmente, ti sei divertito a giocare con il nostro ICELOMETER: uno strumento simbolico che abbiamo ideato per farti ragionare su alcune caratteristiche che non sempre vengono tenute nella giusta considerazione quando si sceglie un condensatore.
Segui il percorso di domande che trovi qui di sotto e scopri se le tue risposte trovano il “consenso” dei nostri condensatori…
Per scegliere il giusto condensatore, è importante conoscere nel dettaglio le condizioni operative della specifica applicazione?
Corretto! Scegliere il condensatore giusto non è così semplice come potrebbe sembrare.
Presta attenzione ai dati così come vengono forniti e alle condizioni di riferimento (temperatura, tensione, frequenza, ecc.): diversi produttori possono fare scelte diverse riguardo ai riferimenti adottati.
Spetta all'utilizzatore mettere in relazione tutti i dati con le effettive condizioni di lavoro della sua applicazione.
Questo è un approccio saggio che può portare a un design affidabile e duraturo.
Attenzione! Conoscere le caratteristiche generali e i valori elettrici nominali è sicuramente importante, ma non sottovalutare tutti quei fattori che possono avere un impatto significativo sulle prestazioni dei condensatori, come il layout del circuito, le condizioni ambientali, eventuali fonti esterne di stress aggiuntivo: in generale, tutto ciò che aiuta a definire nel modo più completo possibile le condizioni operative dell'applicazione.
Non ci siamo proprio! Ogni componente di un circuito merita pari importanza, compresi i condensatori.
Non dimenticare che, nonostante quanto meglio previsto e adottato in termini di protezione e sicurezza a livello di progettazione e costruzione dei condensatori, in caso di problemi e guasti gravi, il guasto dei condensatori può danneggiare l'intero apparato, anche in modo devastante (esplosioni, incendi, fusioni, ecc.).
E tu non vuoi che ciò accada, vero?
Quali accorgimenti occorre adottare in un buon layout di montaggio per garantire una corretta dissipazione e stabilità meccanica?
Molto bene! È fondamentale non installare i condensatori a contatto o molto vicini ad altri componenti, ma con una distanza sufficiente per consentire un corretto flusso d'aria e raffreddamento: il contatto con altri componenti può causare stress meccanici dovuti a vibrazioni, urti o assestamenti termici.
Anche le tolleranze dimensionali devono essere prese in considerazione quando si progettano i condensatori montati su PCB e nell'apparecchiatura.
Come indicazione generale, la distanza minima suggerita tra gli elementi affiancati dovrebbe essere almeno circa 1/12 del diametro o dello spessore in caso di componenti con terminali assiali e almeno circa 1/8 dello spessore in caso di condensatori con terminali radiali e condensatori in box con terminali a staffa (su tutte le facce dei componenti).
Particolare attenzione dovrà essere prestata alle possibili deformazioni del box quando i condensatori vengono utilizzati in ambienti molto umidi.
Non esattamente… certamente laddove le condizioni ambientali sono particolarmente stressanti, il corretto posizionamento e disposizione diventa sempre più cruciale.
È anche un dato di fatto che, in generale, quanto più il condensatore è grande e quanto più è sollecitato da tensione, corrente o temperatura, tanto più importante è la corretta progettazione del layout.
È comunque fortemente consigliabile considerare tutte le precauzioni necessarie: infatti, anche in caso di applicazione non particolarmente impegnativa per i condensatori, possono comunque verificarsi condizioni impreviste o eccezionali che possono mettere a dura prova l'intero sistema.
"Meglio prevenire che curare”.
No, pericoloso! È sempre necessario dimensionare il condensatore partendo dalle condizioni operative e dalle effettive sollecitazioni previste nell'applicazione per garantire una progettazione affidabile.
Insomma, non “lasciare mai per ultima la scelta del condensatore”, altrimenti si rischia di essere costretti a scegliere un componente sottodimensionato perché non c'è abbastanza spazio a disposizione nell'apparato.
I produttori di condensatori sono bravissimi, ma non possono fare miracoli: non si può riempire una bottiglia da mezzo litro con 5 litri di liquido, giusto?
Affidabilità significa lunga aspettativa di vita con il minor tasso di guasto possibile, commisurato alle aspettative dell'applicazione: cosa si può fare per ridurre al minimo i potenziali rischi legati alla scelta del condensatore?
Buona risposta! I condensatori utilizzati nelle applicazioni di potenza sono generalmente esposti a livelli di stress rilevanti e possibili guasti possono comportare conseguenze molto gravi.
Per questo motivo, considerare un ampio margine di sicurezza (suggeriamo circa il 25÷30%) rispetto ai rating è un approccio saggio e redditizio a lungo termine.
Saggio, ma non è abbastanza! Si potrebbe essere indotti a pensare che una manutenzione programmata, tarata con la massima durata garantita dei condensatori come da specifica, permetta di massimizzare le prestazioni dei condensatori, senza correre particolari rischi.
Tuttavia, spesso si dimentica o si sottovaluta che il concetto di aspettativa di vita è puramente statistico e fortemente correlato al tasso di guasto.
In altre parole, dato un certo numero di condensatori operanti sul campo, non ci si può aspettare che tutti raggiungano la fine della loro vita prevista senza alcun guasto, né che si guastino tutti subito dopo.
Il processo di invecchiamento può essere facilmente disomogeneo e tanto più rapido quanto più le condizioni operative si avvicinano ai valori nominali.
Per questo motivo è necessario tenere presente, in fase di progettazione, lo stato in cui i condensatori potrebbero trovarsi prossimi alla fine della loro vita, perché non possono rimanere sempre “come nuovi”.
Bel tentativo... ma no! Naturalmente, i produttori considerano opportuni margini di sicurezza quando stabiliscono le specifiche dei condensatori, per tenere conto di tutte le tolleranze coinvolte, dal materiale alle tolleranze di produzione.
Tuttavia, non possono in alcun modo prevedere o simulare tutti gli usi specifici di un certo tipo di condensatore sul campo e le relative sollecitazioni che dovrà affrontare, che possono essere quasi infinite.
Per quanto ci riguarda, ciò che riteniamo giusto e professionale dichiarare nelle specifiche è l'affidabilità dei componenti nelle peggiori condizioni possibili, tra quelle consentite e specificate, ovviamente, nei parametri di riferimento.
Come a dire: “non può che andare meglio di così!”
L'affidabilità dei condensatori può dipendere in qualche modo anche da potenziali fattori esterni, come ulteriori fonti di stress, tra cui ad esempio quelli ambientali?
Sì, musica per le mie orecchie! Non abbiamo molto da aggiungere, solo alcuni esempi.
L'eventuale presenza di livelli di umidità rilevanti può aumentare in modo critico lo stress globale e accelerare l'invecchiamento dei componenti, quindi è essenziale scegliere condensatori progettati con tecnologie e materiali specifici per ambienti “difficili”.
I condensatori devono essere posizionati lontano da qualsiasi fonte di calore per evitare che le alte temperature compromettano l'affidabilità dell’apparato. Il riscaldamento eccessivo può anche essere una conseguenza di forti campi magnetici che inducono correnti nella parte metallica.
I condensatori devono essere a distanza di sicurezza dai conduttori di alta corrente e, in generale, l'influenza di altri componenti deve essere sempre attentamente valutata.
Da notare che anche i conduttori, soprattutto le staffe di grossa sezione, dissipano calore ma possono anche trasferire calore al condensatore: è necessario mantenere le connessioni più fredde del condensatore.
Non puoi cavartela così facilmente! Un adeguato sistema di ventilazione può aiutare a dissipare il calore in eccesso in modo più efficace.
È necessario però dimensionare i condensatori in condizioni stazionarie, senza ventilazione.
Infatti, anche in presenza di ventilazione, la temperatura interna del condensatore (il suo nucleo, sostanzialmente) dipende soprattutto dalle condizioni operative, che se molto stressanti verrebbero solo mascherate all'esterno dalla ventilazione, anche se il condensatore stesso continuerà a soffrire stress eccessivi.
Per quanto riguarda l'umidità, invece, la ventilazione potrebbe non essere affatto utile in quanto potrebbe non avere l'effetto di rendere l'aria più secca, ma di creare un flusso di particelle di umidità sul condensatore.
Sarebbe bello, ma no. Il livello tecnologico raggiunto garantisce sicuramente prestazioni eccezionali e resistenza a diversi fattori di stress. Tuttavia non è e non può essere sufficiente.