Avec plus de 43 000 références et des conditionnements à l'unité, en packs, en blisters, Conrad s'affiche comme le site spécialiste des condensateurs, incontournable pour la largeur de gamme et la profondeur du choix. Rien de commun cependant entre un condensateur de démarrage pour moteur et un condensateur électrolytique dédié au courant continu. Les produits sont donc classés en catégories avec des critères facilitant votre recherche : condensateurs film, condensateur variable, condensateur bipolaire, condensateur céramique, condensateur antiparasite, tantale, etc. Visibles au premier coup d'œil, les précisions techniques guideront votre choix : capacité électrique, tension nominale en pF, nF ou µF, tolérance, température…
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Conseils
Les condensateurs font partie des composants passifs les plus importants. Pratiquement aucun circuit électronique ne peut s'en passer. Il existe de nombreux types de condensateurs, des très petites perles pour les circuits résonants miniatures aux grands blocs de condensateurs dans le domaine de la haute tension. Ils ont tous la même fonction : stocker une charge. Dans notre guide, nous vous familiarisons avec la technologie de base des condensateurs et nous vous présentons les principaux types de condensateurs.
Dans sa forme de base, un condensateur se compose de deux ou plusieurs plaques ou plaquettes conductrices parallèles. Elles ne sont pas reliées entre elles, mais séparées électriquement par de l'air ou un matériau isolant. Le matériau isolant est appelé diélectrique et peut être du papier ciré, du mica, de la céramique, du plastique ou du gel semi-liquide.
En raison de cette couche isolante, le courant continu ne peut pas circuler à travers l'accumulateur d'énergie, mais il est plutôt stocké dans les plaques sous forme de charge électrique. Toutefois, lorsqu'un condensateur est connecté à un circuit de courant alternatif, le courant semble le traverser directement, avec peu ou pas de résistance.
Il existe deux types de charge électrique, une charge positive sous forme de protons et une charge négative sous forme d'électrons. En cas de tension continue, la charge positive s'accumule sur une plaque et la charge négative sur l'autre plaque. Pour chaque particule ayant une charge positive, une charge de même signe est retirée de la plaque négative. Les plaques restent ainsi neutres en termes de charge.
Le flux d'électrons sur les plaques est appelé courant de charge du dispositif de stockage d'énergie. Il circule jusqu'à ce que la charge corresponde à la tension appliquée. A ce moment-là, on dit que le condensateur est entièrement chargé d'électrons.
Les condensateurs disponibles vont des très petits condensateurs d'ajustement sensibles, que l'on trouve dans les oscillateurs ou les circuits radio, aux grands condensateurs de puissance avec des boîtes métalliques, utilisés par exemple dans les circuits de correction et de lissage de la haute tension.
La comparaison entre les différents types de condensateurs se fait généralement sur la base du diélectrique utilisé entre les plaques. Comme pour les résistances, il existe des types de condensateurs variables, connus sous le nom de condensateurs rotatifs. La capacité de ces derniers peut être modifiée en continu, par exemple pour ajuster la fréquence.
Les condensateurs diélectriques, ou condensateurs rotatifs, sont généralement de type variable. Ils possèdent plusieurs plaques : un ensemble de plaques fixes - les aubes du stator - et un ensemble de plaques mobiles - les aubes du rotor. La position des plaques mobiles par rapport aux plaques fixes détermine la valeur de la capacité totale.
En général, la capacité est maximale lorsque les deux jeux de plaques sont complètement imbriqués. Les condensateurs haute tension possèdent des espaces ou des entrefers relativement importants entre les plaques, avec des tensions de claquage de plusieurs milliers de volts.
Outre les accumulateurs d'énergie réglables en continu, il existe également des types variables préréglés, appelés trimmers. Il s'agit généralement de petits composants qui peuvent être réglés sur une certaine valeur de capacité à l'aide d'un petit tournevis. Ils sont disponibles avec de très petites capacités de 500 picofarads ou moins.
Les condensateurs à film sont les plus courants de tous les types de condensateurs. Ils se composent d'une grande famille de condensateurs qui se distinguent par leur diélectrique.
Il s'agit notamment du polyester, du polystyrène, du polypropylène, du polycarbonate, du papier métallisé ou du téflon. Les condensateurs à film sont disponibles dans des gammes de capacité allant de 5 picofarads à 100 microfarads, selon le type de condensateur et sa tension nominale.
Principal avantage des condensateurs à film par rapport aux condensateurs en papier imprégné : ils fonctionnent également à des températures élevées. De plus, ils présentent des tolérances plus faibles, ils possèdent une très longue durée de vie et sont très fiables.
Les condensateurs céramiques ou les condensateurs à disques, comme on les appelle généralement, contiennent des disques de porcelaine ou de céramique recouverts d'argent. Les condensateurs céramiques ont une constante diélectrique élevée et offrent des capacités relativement élevées pour une taille réduite.
Comme ils présentent des variations de capacité importantes et non linéaires en fonction de la température, ils sont souvent utilisés comme condensateurs de découplage ou de dérivation, d'autant plus qu'ils ne sont pas polarisés.
Les condensateurs céramiques ont des capacités allant de quelques picofarads à un ou deux microfarads, mais leurs valeurs de tension sont généralement assez faibles.
Les condensateurs électrolytiques, ou plus simplement les condensateurs électrolytiques, sont généralement nécessaires lorsque de très grandes capacités sont requises. Dans leur cas, au lieu d'une très fine couche de film métallique pour l'une des électrodes, on utilise une solution électrolytique semi-liquide sous forme de gelée ou de pâte, qui sert de deuxième électrode. Le diélectrique est une très fine couche d'oxyde d'une épaisseur inférieure à dix micromètres.
La plupart des condensateurs électrolytiques sont polarisés, ce qui signifie que la tension continue appliquée aux bornes du condensateur doit impérativement avoir la bonne polarité. Une mauvaise polarisation peut dissoudre la couche d'oxyde isolante et entraîner des dommages permanents.
Les condensateurs électrolytiques sont généralement utilisés dans les circuits d'alimentation en courant continu ou dans les applications de couplage et de découplage, car leur grande capacité et leur petite taille contribuent à réduire la tension de ronflement. Leur tension nominale relativement faible constitue un inconvénient majeur. En raison de la polarisation des condensateurs électrolytiques, ils ne peuvent pas non plus être utilisés pour les alimentations en courant alternatif.
Les condensateurs électrolytiques existent généralement sous deux formes de base : Les types en aluminium et en tantale.
Parmi les types d'aluminium, on trouve à nouveau deux variantes, l'une avec une feuille lisse et l'autre avec une feuille gravée. La feuille gravée se distingue de la feuille lisse simple par le fait que l'oxyde d'aluminium sur les feuilles d'anode et de cathode a été gravé chimiquement afin d'augmenter la surface. Il en résulte un condensateur certes plus petit, mais qui ne peut pas résister à des courants continus élevés. De plus, sa plage de tolérance est assez large, jusqu'à 20 %. Les capacités typiques des condensateurs électrolytiques en aluminium vont de 1 microfarad à 47.000 microfarads.
Les condensateurs électrolytiques au tantale et les billes de tantale sont disponibles sous forme de condensateurs électrolytiques humides ou secs, le condensateur au tantale sec ou solide étant le plus souvent utilisé. Les types de tantale solide utilisent le dioxyde de manganèse comme deuxième borne et sont physiquement plus petits que les condensateurs en aluminium correspondants.
Les propriétés diélectriques de l'oxyde de tantale sont en outre nettement meilleures que celles de l'oxyde d'aluminium. Cela se traduit par des courants de fuite plus faibles et une meilleure stabilité de la capacité, ce qui les rend appropriés pour les applications de blocage, de dérivation, de découplage, de filtrage et de temporisation. En outre, bien que polarisés, les types de tantale peuvent être connectés à une tension de blocage beaucoup plus facilement que les types d'aluminium.
Par supercondensateur, on entend un condensateur de grande capacité dont la mémoire est beaucoup plus importante que celle des autres condensateurs. Il comble le vide entre les condensateurs électrolytiques et les batteries rechargeables. Les supercondensateurs stockent généralement 10 à 100 fois plus d'énergie par unité de volume ou de masse que les condensateurs électrolytiques, ils peuvent absorber et restituer une charge beaucoup plus rapidement que les batteries et supportent beaucoup plus de cycles de charge et de décharge.
Les supercondensateurs sont utilisés dans des applications qui nécessitent principalement des cycles de charge/décharge rapides plutôt qu'un stockage d'énergie compact à long terme.
Il s'agit notamment d'installations dans les automobiles, les bus, les trains, les grues et les ascenseurs, où ils sont utilisés pour le freinage régénératif, le stockage d'énergie à court terme ou la fourniture d'énergie en mode rafale. Des unités plus petites conviennent comme sauvegarde d'énergie pour les composants statiques de la mémoire vive, par exemple dans les smartphones.
Notre conseil pratique : décharger les condensateurs
Lors de la manipulation de condensateurs, il faut tenir compte du fait que, selon leur capacité et leur tension, des quantités de charge parfois considérables et potentiellement dangereuses peuvent être stockées. Afin d'éviter d'endommager les circuits et de prévenir les accidents, les condensateurs doivent toujours être déchargés avant d'être utilisés. Pour ce faire, il convient de choisir un consommateur approprié (résistance de décharge). Il faut éviter de court-circuiter les pôles, car des courants très élevés peuvent circuler, en particulier dans le cas des condensateurs à capacité élevée, ce qui peut entraîner la formation d'étincelles, l'endommagement des composants et le soudage des contacts.