Mega-capacitores

texto produzido por Marcelo S. Motitsuki Todos os direitos autorais reservados AutoSom.net http://autosom.net

Pra que servem

Basicamente servem para suprir a necessidade dos amplificadores nas rápidas requisições de corrente elétrica, isso ocorre nas batidas da música, essa necessidade não é suprida pela bateria, pois sua construção não permite que ela responda com uma velocidade compatível com a velocidade de variação da música.

Em analogia com o carro, seria como o sistema de Nitro (óxido nitroso), sendo requisitando quando necessita de mais velocidade. A música pede que você esteja a 150Km/h mas você está a somente 100Km/h, liga o Nitro e rapidamente você alcança a música.

Existem dois casos onde o capacitor entra em funcionamento. No primeiro caso, imagine uma música com batidas secas (pah!) e rápidas. Isso causa um pico de consumo de corrente. Nesse momento o capacitor entra em ação fornecendo corrente suficiente para essa requisição momentânea, descarregando mais rápido do que a velocidade da bateria para suprir essa demanda de corrente, logo depois o capacitor se carrega, até antes da próxima batida seca.

Num segundo tipo, imagine uma música com batidas longas (buuuuuuuummmm, buuuummmmmm). Isso causa um pico de consumo, mas mais prolongado. O capacitor se descarrega rapidamente, antes de teminar a batida. Nesse momento a bateria precisa carregar o capacitor e também fornecer corrente para o amplificador.

Quando preciso usar?

Detectamos que um sistema necessita de um mega-capacitor quando a bateria já está bem dimensionada e mesmo assim as luzes do carro piscam no ritmo das batidas da música (lanternas, luzes do painel, luz interna do carro, etc) Mas atenção, esse mesmo problema ocorre quando a bateria está fraca, normalmente após 2 anos de uso da mesma.

Quanto preciso?

A rigor, a proporção é de 1 Farad para cada 500W RMS de áudio ou 1000W elétricos. Ambos equivale a dizer 83 Ampéres de corrente consumidos por um amplificador de 500W classe AB com eficiência de 50%.
Caso utilize pouca capacitância para uma potência sonora maior (1 Farad para mais de 1000W RMS) , há risco do capacitor nem fazer diferença no seu sistema.

Como são e como funcionam

Os Megacapacitores são capacitores de grande capacidade, tem a definição de mega porque um Farad é equivalente a um milhão de microFarads, os valores comerciais mais comuns de capacitores são de 1uF (um microfarad) a 470uF (valores derivados de 1, 2.2, 4.7, 6.8 são os mais comuns), são necessários mais de 2000 capacitores de 470uF para se conseguir um valor de 1 Farad.

São totalmente lacrados portanto podem ser utilizados na horizontal, vertical ou de ponta cabeça. A única restrição na instalação é não obstruir uma saída de ventilação que previne a explosão do mesmo caso a temperatura interna aumente o que acontece quando utilizado acima da tensão nominal ou ligado invertido.

A tensão de isolamento do capacitor indica que acima dessa tensão o capacitor pode entrar em curto. Para uso automotivo, uma tensão de 16 a 20 Volts está bom, acima disso é desperdício e terá uma carga devagar, não sendo eficiente para uso em áudio. Resumindo, um capacitor com isolamento de 250Volts tende a carregar mais lento que outro com isolamento de 20Volts, como queremos rapidez, o melhor é o de 20Volts.

O Megacapacitor é carregado pela bateria e descarrega corrente para o amplificador nos momentos das batidas das músicas, cessando a batida, o capacitor se carrega rapidamente em milésimos de segundo.

Capacitor não é bateria. O Megacapacitor é um acumulador de cargas, portanto, ele vai fornecer elétrons na mesma proporção que foi carregado com elétrons, não é igual a uma bateria que é uma fonte de elétros por geração química.

Como usar

* Carregando o capacitor
Material necessário:
- 20 e 40 Ohms x 1 Watt ou mais potente (ideal 5W pra mais)
ou
- lâmpada de 12 Volts 5 a 20 Watts

Primeiramente, o capacitor deve ser carregado antes de ser instalado no sistema, utilize um resistor entre 20 e 40 Ohms x 1 Watt ou mais potente, até mesmo uma lâmpada de 12 Volts utilizado nas lanternas serve como resistor.

Ligue o terminal negativo (ou também chamado terra) do capacitor num fio que esteja aterrado na lataria no carro, ou negativo da bateria. Depois ligue um terminal do resistor no terminal positivo do capacitor e o outro terminal do resistor num fio que tenha +12 Volts.

Veja no final, os passos da carga de um mega-capacitor.

Não segure o resistor com o dedo pois ele esquentará no processo de carga e você poderá queimar o dedo.

Outra forma de carregar o capacitor é retirar o fusível de seu sistema, instalar o capacitor no lugar definitivo e colocar um resistor no lugar do fusível somente para carregar o mega-capacitor, quando estiver feito, retire o resistor e coloque o fusível no lugar.

* Ligando o som após a carga
Você pode testar seu som depois de uns 2 minutos depois que o megacapacitor estiver carregado.

* Comprovando a carga
O processo de carga dura de alguns segundos a 15 minutos, quanto maior a resistência mais demorado será a carga. Quando a tensão sobre o capacitor se iguala com a da bateria indica que o capacitor se carregou completamente.
Você pode medir a tensão no capacitor com um multímetro na posicão Volts DC, coloque a ponta de prova positiva no terminal positivo do capacitor e a ponta de prova negativa no terminal negativo do capacitor, quando a tensão do capacitor estiver aproximadamente 11 volts, você já pode considerar que o capacitor esteja carregado o suficiente para instalá-lo no sistema.
Se estiver utilizando uma lâmpada, você saberá que o capacitor está suficientemente carregado quando a lâmpada se apagar.

O carro pode estar com o motor desligado ou ligado, não influencia em nada.

Após a carga, retire o resistor e ligue o fio positivo no terminal positivo do capacitor. Pronto, seu capacitor está ligado no sistema sem nemnhum dano.

* Se não carregar o capacitor antes?
Se não fizer a carga, e instalar o megacapacitor descarregado diretamente na fiação, uma faísca saltará entre o fio e o terminal do capacitor danificando o terminal. Isto é, vai fazer um buraco no metal e vai ficar preto na região.

* Onde instalar

Os Megacapacitores devem ficar a no máximo 50 cm do amplificador e a bitola do fio deve ser o maior possível, geralmente da mesma bitola do fio puxado da bateria para o amplificador. Idem para o fio que vai do capacitor ao terra, de preferência na mesma chapa onde foi fixado o terra do amplificador para evitar loops de corrente de terra.

O Megacapacitor pode ser instalado em qualquer posição, horizontal, deitado, inclinado, de ponta cabeça, etc.

Não coloque fusíveis entre o capacitor e o(s) amplificador(res), pois num pico de grave é o capacitor que entrega a corrente pro amplificador e nesse pico, a corrente pode queimar o fusível. Mas dependendo se velocidade de fusão do fusível for baixa, mesmo um pico acima de sua capacidade, ele não queima, mas aí já entramos numa discussão que merece outro artigo.
Em último caso quando você quer que dois amplificadores sejam beneficiados por um capcitor, e existe um bloco de distribuição, você poderá instalar o capacitor entre a bateria e o bloco de distribuição.

Nunca curto-circuite os terminais positivo e negativo do capacitor, pois uma corrente muito alta irá circular, podendo danificar o capacitor além de gerar uma faísca que danificará o terminal do mesmo, há perigo de choque entre os terminais, caso você mexa com os dedos úmidos.

Quando o capacitor é desligado da alimentação, o display continua acesso consumindo os elétrons armazenados no interior do capacitor e a tensão pode cair na proporção de 0,1Volts a cada 15 segundos.

* Atenção se a bateria for removida
Caso um dia você remova a bateria ou desconecte todo o sistema da bateria. O capacitor deve ser desconectado e depois de instalado a bateria você deve carregar novamente o capacitor antes de ligá-lo no sistema.

Associação de Capacitores

Vocês podem associar 2 capacitores ou mais. Para isso, eles devem ser ligados em paralelo. Isto é, positivo com positivo e negativo com negativo. Com isso a capacitância será somada, mas a tensão máxima de trabalho se mantêm, pois os capacitores estarão submetidos a uma mesma tensão.

Tensão no display

A tensão mostrada no display digital do capacitor é a rigor a tensão no capacitor. Que será a mesma no amplificador e na bateria caso a resistência dos cabos de força forem despresíveis, isto é, se foram bem dimensionadas.

Se o cabo de força não for bem dimensionado a tensão oscilará de acordo com a oscilação da corrente consumida, que varia de acordo com as batidas da música. Quanto maior a resistência do cabo de força, maior essa variação.

Vamos supor um cabo de 13mm2, que tem 1,27 Ohms num pedaço de 1000 metros. Utilizando 5 metros, teremos 0,00625 Ohms.
Vcap = Vbat - Vcabo
(tensão no capacitor igual a tensão na bateria - tensão perdida no cabo)
Vcap = Vbat - RxI
(tensão no capacitor igual a tensão na bateria - resistência vezes a corrente)

Assim, numa variação de 20A a 80A teremos variações de tensão de:
Vcap = 12 - 0,00625 x 20 = 11,875 Volts (variação 1% na tensão para 20A de corrente)
Vcap = 12 - 0,00625 x 80 = 11,50 Volts (variação 4.2% na tensão para 80A de corrente)
partindo de uma bateria em 12 volts
Isto indica que apesar da bateria fornecer 12Volts, dependendo da corrente, você terá perda de tensão no cabo. Por isso você terá 11,5 Volts no amplificador. 0,5Volts foram perdidos no cabo.

Num cabo de bitola menor, a resistência do cabo é maior com isso a variação será maior, mas se o cabo for super-dimensionado diminindo ao máximo a resistência do cabo, a variação seria mínima.


Mitos

O megacapacitor não eleva a tensão para mais do que lhe é fornecido.

O pico de corrente que o megacapacitor poderá fornecer, não queima o amplificador, pois esse pico somente ocorre quando necessitado.

Como é um megacapacitor

Medindo a tensão na fonte de alimentação. 12,05 Volts

Ligamos o terra da alimentação e o terra do multímetro no capacitor.
Ligamos também um resistor no terminal positivo do capacitor.

Ligamos o positivo do multímetro no terminal do capacitor

Preparamos para ligar a alimentação positiva no resistor

Logo após conectar o positivo, o relê interno vai zumbir e o multímetro mede 2,54 Volts no capacitor instantaneamente.

Após 30s, é medido 5,15 Volts e o Led está bem aceso.

Após 40s, é medido 6,62 Volts e os pontos do display começam a piscar

Após 60s, é medido 9,78 Volts e começa aparecer "Lo." no display

Após 70s, é medido 10,07 Volts e o display começa a mostrar a tensão.

Após 70s, é medido 10,30 Volts e o relê começa a ligar e desligar rapidamente.
Neste momento podemos ligar a alimentação diretamente no capacitor. Desde a conexão da energia no resistor, gastamos uns 80s.

Após ligar a alimentação direta, a tensão sobe rapidamente.

Tensão estabilizada em 12 Volts praticamente após 90s após alimentarmos o capacitor através do resistor.

Depois de um tempo, medimos a corrente que circula pelo capacitor. 134,8mA.

Desligando a alimentação observamos a tensão cair 0,1 Volts a cada segundo, até o display apagar quando atingir 10,3 Volts.

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