Condensateurs MFD expliqués : Fonction, avantages et conseils de sélection

Le condensateur MFD est parmi les composants électriques vitaux d'un réseau de circuit imprimé (PCB). Ils fonctionnent en stockant de l'énergie dans leurs champs électriques. Cependant, la conception du condensateur signifie que l'énergie pourrait encore passer même après la déconnexion. Par conséquent, avec un condensateur MFD, votre circuit ne souffrira pas des effets des changements de puissance.

Généralement, il y a toujours un défi pour trouver la taille parfaite d'un condensateur pour un PCB. De plus, les calculs pour la valeur idéale de votre condensateur MFD pourraient également s'avérer assez problématiques. Cet article vous aidera à comprendre les formules de conversion et d'autres facteurs qui dictent éventuellement la taille du condensateur MFD.

(Condensateurs faits de métaux, céramiques et films)

1. Que signifient les valeurs nominales sur un condensateur ?

Heureusement, presque tous les condensateurs ont une étiquette qui montre leurs valeurs nominales. Vous trouverez deux valeurs nominales qui spécifient les limites et la capacité en termes de tension et de capacitance. V représente souvent la tension en Volts lorsqu'elle définit une limite pour la tension dans laquelle un condensateur fonctionnera normalement.

Vous pourriez considérer la tension comme l'amplitude du courant passant à travers votre condensateur MFD. De même, vous pourriez également comparer la tension à la pression de l'eau dans un tuyau. De plus, la quantité d'eau dans ce scénario représente le courant. Si la pression augmente, le débit hors de la ligne augmente aussi.

Pour un condensateur, une tension nominale plus élevée signifie que le courant circulera beaucoup plus vite en conséquence. Cependant, si vous dépassez la limite de tension, le condensateur explosera et se désintégrera. La deuxième valeur nominale est en microfarads ou MFD. Ce paramètre représente généralement la quantité de capacitance. En d'autres termes, c'est une valeur qui vous montre quelle capacité de stockage le condensateur a. Par conséquent, si la valeur nominale en microfarads est élevée, cela signifie que le condensateur peut stocker plus d'énergie électrique. En général, les valeurs nominales des condensateurs sont souvent entre 5 MFD et 80 MFD. Néanmoins, vous trouverez que certains condensateurs représentent cette valeur comme µF pour illustrer leur capacité.

(Un condensateur standard de 8,2 MFD)

2. Les types de base de condensateurs

Les condensateurs MFD fonctionnent de manière similaire à une batterie. Leur travail est de stocker l'énergie et de la libérer plus tard quand nécessaire. Cependant, les condensateurs le font beaucoup plus vite, c'est pourquoi ils sont généralement la meilleure option. Lorsqu'ils sont connectés à une source de 60 Hz, un condensateur libère son énergie 60 fois par seconde.

L'énergie totale qu'ils peuvent libérer dépend cependant de leur capacitance. De même, plus le condensateur est grand, plus il consommera de puissance. Il y a deux classes principales de condensateurs : de fonctionnement (Running) et de démarrage (Starting). La différence réside dans leur plage de capacitance MFD.

Examinons chacun d'eux.

Condensateurs de fonctionnement (Run Capacitors)

Les condensateurs de fonctionnement se situent entre 3 et 70 MFD. Par conséquent, leurs limites de tension sont soit 370 V, soit 440 V. Ces condensateurs ont également une conception spécifique qui leur permet de fonctionner régulièrement. Pour cette raison, ils tirent l'énergie en continu, c'est pourquoi ils sont un excellent choix pour les moteurs monophasés.

Un condensateur MFD est vital dans un tel moteur quand il s'agit d'énergiser le bobinage secondaire. Dans un tel cas, vous devez choisir la bonne taille du condensateur. D'autre part, ne pas le faire signifie que le moteur développera un champ magnétique inégal.

Les vitesses du rotor fluctueront également aux points spécifiques où le champ est déséquilibré. En conséquence, il y aura une perte d'énergie trempe en plus des baisses de performance. Vous pourriez également constater que l'unité continue de surchauffer, ce qui est mauvais pour l'efficacité.

（Un condensateur de fonctionnement）

Condensateurs de démarrage (Start Capacitors)

Les condensateurs de démarrage ont souvent une plage de capacitance plus élevée. Elle dépasse souvent la limite de 70 MFD pour les condensateurs de fonctionnement. Pour cette raison, les valeurs nominales de tension pourraient être 330 V, 250 V ou 125 V. Les moteurs monophasés utilisent des condensateurs de démarrage pour aider à améliorer le couple de démarrage.

De plus, la conception d'un condensateur MFD de démarrage fonctionne pour optimiser une utilisation brève. Dès que le moteur atteint le couple nécessaire, le condensateur se déconnecte éventuellement du circuit.

Cette déconnexion électronique est le résultat de relais de potentiel. Ces relais fonctionnent par des limites de tension. Essentiellement, un niveau de tension spécifique déclenche la déconnexion du condensateur de démarrage. En conséquence, des valeurs de condensateur plus élevées sont plus souhaitables. La raison est que plus d'énergie ira dans la génération d'un couple de démarrage suffisant.

（Un condensateur de démarrage）

3. Y a-t-il une différence entre MFD et uF ?

La charge électrique stockée dans un condensateur MFD se fait à travers des plaques conductrices parallèles avec un diélectrique entre elles. La capacitance dans ce cas fait référence à la quantité de charge qu'un condensateur peut gérer. Un multimètre numérique est un instrument de mesure conçu pour déterminer différents paramètres électriques, y compris la capacitance.

Certains condensateurs ont leurs valeurs nominales de capacitance en MFD, tandis que d'autres utilisent uF pour montrer la même chose. En résumé, les valeurs nominales des condensateurs seront toujours en microfarads. Si vous vous demandez si MFD et uF représentent la même chose, alors vous avez raison.

Dans ce cas, le terme « MFD » signifie microfarads, plus communément exprimé en physique comme uF. Mais la confusion survient quand on considère les unités de millifarads qui pourraient aussi être notées mfd. Les millifarads sont d'un ordre de grandeur supérieur aux unités de microfarads.

Les anciens fabricants de condensateurs représentaient souvent les microfarads comme MFD, ce qui était la norme à l'époque. Aujourd'hui, la plupart des fabricants préfèrent utiliser uF pour représenter la capacitance. Il est donc assez rare de trouver un condensateur évalué en millifarads. Pour la cohérence, uF est maintenant la norme acceptée pour représenter les valeurs nominales des condensateurs.

4. Tableau de conversion de capacitance

Comme nous l'avons mentionné plus tôt, les unités de capacitance sont en termes de microfarads. Cependant, il est relativement courant de trouver d'autres fabricants montrant les valeurs nominales des condensateurs MFD en nanofarads (nF) et picofarads (pF). Par conséquent, vous trouverez qu'un condensateur de 0,1 uF a une valeur nominale de 100 nF.

Il pourrait aussi avoir de grandes valeurs en picofarads représentant la même chose. Dans un tel cas, vous pourriez avoir vos spécifications de condensateur en uF, mais les condensateurs disponibles sont soit en pF, soit en nF. Le tableau de conversion ci-dessous devrait vous aider à déterminer la capacitance dans les unités que vous préférez.

uF (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

La formule de conversion

La conversion entre uF, nF et pF se fait par manipulation de facteurs comme indiqué ci-dessous :

Conversion	Facteur de multiplication
uF vers nF	1,0 x 103
uF vers pF	1,0 x 106
nF vers uF	1,0 x 10-3
nF vers pF	1,0 x 103
pF vers uF	1,0 x 10-6
pF vers nF	1,0 x 10-3

5. Utilisation d'un multimètre numérique pour mesurer la capacitance

La charge électrique stockée dans un condensateur MFD se fait à travers des plaques conductrices parallèles avec un diélectrique entre elles. La capacitance fait référence à la quantité de charge qu'un condensateur peut gérer. Un multimètre numérique est un instrument de mesure conçu pour déterminer différents paramètres électriques, y compris la capacitance.

Pour mesurer la capacitance, vous devrez passer en mode MFD sur le DMM. De plus, le test signifie que vous devez d'abord décharger le condensateur car il pourrait encore avoir de l'énergie électrique stockée.

La décharge nécessite de connecter une résistance ou un fil de cuivre épais entre les deux bornes du condensateur et d'attendre un moment. Cela permet de s'assurer que toute l'énergie se dissipe pour votre sécurité. Suivez les étapes ci-dessous lors de la mesure de la capacitance à l'aide d'un DMM :

1-Fournir une isolation en recouvrant le fil de cuivre épais avec du ruban adhésif : ainsi, le courant ne circulera pas ou ne causera pas de dommage.

2-Déconnecter la source d'alimentation du condensateur MFD

3-Prendre le fil de cuivre isolé et connecter les bornes du condensateur par l'extrémité nue. Attendez environ 30 secondes pour que le condensateur se décharge. Si vous remarquez que le fil devient progressivement chaud, déconnectez-le et donnez-lui du temps jusqu'à ce qu'il refroidisse. Effectuez le processus de décharge pendant 30 secondes supplémentaires jusqu'à ce que vous soyez sûr que le condensateur n'a plus de charge.

4-Prendre le multimètre et le régler sur MFD pour la capacitance. Appuyez les sondes du DMM contre les bornes du condensateur pour obtenir une lecture

5-Prendre la lecture du multimètre affichée sur l'écran du DMM et la comparer à la valeur imprimée sur votre condensateur MFD.

La formule de calcul MFD

Vous pouvez utiliser la formule ci-dessous pour déterminer la valeur nominale MFD de votre condensateur avec précision :

(159 300 + Hz) x (volts + ampères) = MFD

Cette formule se simplifie à un seul nombre si le paramètre Hz ne change pas.

（Un multimètre numérique）

6. Choisir la bonne taille de condensateur MFD

Choisir la bonne taille d'un condensateur dépend principalement de l'endroit où vous avez l'intention de l'utiliser. De même, il est crucial que vous obteniez la bonne taille de condensateur MFD, surtout si vous l'utilisez pour faire fonctionner un moteur. Les moteurs sont familiers avec les unités de réfrigération et les systèmes de climatisation. Le condensateur est ce qui déterminera ultimement si un moteur démarre ou non.

Parmi les facteurs clés déterminant la taille du condensateur sont la tension et les prérequis de démarrage d'un moteur. Avant tout, si vous voulez plus de couple de démarrage sur votre moteur, cela aidera à ajuster votre valeur nominale de condensateur MFD.

La meilleure façon de le faire serait de remplacer le condensateur par un de valeur nominale plus élevée. Cependant, il y a des facteurs que vous devez considérer pour vous assurer qu'il y a une efficacité énergétique raisonnable. Vous devrez également prendre en compte la température, la vitesse nominale du moteur et les limites de puissance.

Avec les condensateurs, il y a toujours une certaine marge de manœuvre quand il s'agit de définir la bonne valeur nominale MFD. Un niveau de tolérance de ±6 % est idéal pour un moteur à condensateur de fonctionnement. Cela signifie qu'un condensateur de 50 MFD peut être entre 47,6 uF et 52,4 uF et servir encore son but. Par conséquent, tout ce qui est en dessous de cette valeur nominale n'est pas idéal pour la fonctionnalité.

(Un condensateur à l'intérieur d'un moteur de pompe)

7. Améliorer le facteur de puissance en utilisant la formule KVAR

Un condensateur MFD peut également servir à améliorer le facteur de puissance pour une meilleure efficacité énergétique. Il peut accomplir cela parce que le courant à travers celui-ci mènera toujours à la tension d'alimentation. De plus, vous pouvez obtenir la valeur nominale de condensateur MFD requise pour cet exercice via la formule ci-dessous :

Capacitance = KVAR / {2 π f V2}

Résumé

Il est maintenant assez clair que les condensateurs MFD sont essentiels dans la fabrication de produits électroniques. En particulier, ces composants jouent un rôle vital dans le fonctionnement des PCB. En avoir une bonne compréhension vous aide à utiliser ces composants essentiels correctement.

Ici chez WellPCB, nous sommes fiers d'acquérir des connaissances et de comprendre les différents défis des produits électroniques. N'hésitez pas à nous contacter à tout moment alors que nous continuons à relever et résoudre encore plus de problèmes électroniques. Nous discuterons plus de connaissances ensemble pour vous aider à produire de meilleurs produits électroniques de qualité.