Uma das causas mais comuns de falhas em equipamentos eletrônicos é a entrada em curto de capacitores. Normalmente, este tipo de problema não tem apenas como consequência o funcionamento anormal ou a interrupção do funcionamento do aparelho em que ele se encontra. Mais do que isso ele pode causar a queima de outros componentes que precisam ser localizados e trocados. Veja como tudo isso ocorre e como reparar circuitos com capacitores em curto.
Todos os equipamentos eletrônicos possuem capacitores, alguns em grandes quantidades. Estes componentes como qualquer outro, estão sujeitos a falhas e uma delas é a entrada em curto.
Os capacitores são formados por eletrodos metálicos ou placas que devem ser separadas por um isolante. Em outras palavras, não deve haver contacto elétrico entre elas.
No entanto, por motivos diversos, este isolante pode perder suas propriedades deixando passar a corrente entre as placas. Quando isso ocorre, a resistência entre as placas, que deve ser muito alta, cai para valores baixíssimos representando um curto-circuito. Dizemos, nestas condições, que o capacitor entrou em curto.
Quando isso ocorre, o equipamento em que os capacitores se encontram passam a funcionar de maneira deficiente ou mesmo deixam de funcionar,
No entanto, o problema maior é que, quando um capacitor entra em curto não é apenas ele que pode sofrer as consequências do problema. Ele pode "arrastar" outros problemas causando sua queima.
O que acontece quando um capacitor entra em curto e de que forma ele afeta outros componentes de um circuito é o que veremos a seguir.
Como São Usados Os Capacitores
Os capacitores são usados como reservatórios de energia em circuitos de acoplamento, desacoplamento e filtragem. Assim, eles raramente operam sozinhos, mas estão ligados a redes em que outros componentes estão presentes tais como resistores, capacitores, diodos, indutores, transistores, etc.
Numa aplicação típica, mostrada na figura 1, o capacitor é ligado depois de um resistor de modo a formar um circuito RC ou um circuito de filtragem.
Neste circuito as variações da tensão de saída Vcc são compensadas pela carga do capacitor. O capacitor também serve para "desacoplar" o circuito que está sendo alimentado por Vcc a partir de V1.
Quando o capacitor está bem, a tensão na saída se mantém e o equipamento em que este circuito está funciona perfeitamente.
No entanto, num estado inicial, o capacitor começa a perder seu isolamento, ou seja, começa a apresentar uma "fuga" entre suas armaduras que desvia parte da corrente para a terra conforme mostra a figura 2.
Quando isso acontece, é como se o resistor R formasse com a resistência de fuga um divisor de tensão fazendo com que a tensão na saída do circuito baixe.
Assim, o circuito já poderá ser induzido a um funcionamento anormal em vista da figa existente no capacitor. A tensão na saída estará abaixo do normal. A corrente adicional drenada pelo capacitor tem um agravante: ela passa pelo resistor que então pode aquecer acima do normal.
Mas, o problema se torna muito pior quando o capacitor entra em curto.
Quando isso acontece toda a corrente que passa pelo resistor e que deveria ser entregue ao circuito externo é desviada para a terra através do capacitor, conforme mostra a figura 3.
Nestas condições a tensão no circuito que deveria ser alimentado torna-se praticamente nula e a corrente no resistor aumenta muito, pois a carga agora é uma resistência muito baixa, representada pelo capacitor em curto.
O resultado é que o resistor que está em série com o capacitor se aquece o suficiente para queimar.
Os profissionais de manutenção experientes sabem perfeitamente que um resistor queimado numa placa de circuito impresso tem quase sempre como causa de sua queima a entrada em curto de um capacitor que está depois dele.
A verificação da configuração do circuito mostra se isso é possível ou não. Assim, não basta trocar o resistor queimado e ligar o aparelho novamente esperando que ele funcione. É preciso verificar também se o capacitor ou capacitores que estão depois estão em bom estado!
Uma outra posição num circuito em que encontramos um capacitor é mostrada na figura 4.
Neste caso, o capacitor tem por finalidade desacoplar os sinais de altas frequências do emissor do transistor, desviando-o para a terra.
Desta forma, o emissor estará num potencial mais alto para a tensão de polarização DC mas estará aterrado para as correntes de alta freqüência ou áudio que ele deve amplificar.
Se um capacitor que está nesta função entrar em curto, sua influência será na polarização do transistor que então mudará seu comportamento elétrico. Ele passará a funcionar num outro ponto de sua curva característica pois a tensão de emissor será modificada.
O resultado é que, se o transistor trabalhar com sinais de áudio num amplificador, por exemplo, esta entrada em curto do capacitor levará a uma distorção do sinal amplificado e também modificações no seu ganho.
Para sinais de altas frequências teremos não só a modificação do ganho com uma eventual introdução de deformações que geram frequências harmônicas. Dependendo do circuito será notado um aquecimento anormal do transistor.
A medida das tensões nos terminais do transistor com um multimetro pode levar a descoberta do problema. Veja que uma tensão alterada nos terminais de um transistor nem sempre indica que é o transistor que está com problemas! Devemos sempre pensar nos componentes associados, como os capacitores e os resistores, como neste caso.
Os capacitores também podem ser usados para desviar ou desacoplar sinais de frequências mais elevadas evitando que elas cheguem a uma etapa amplificadora, como é o caso do circuito da figura 5.
Num circuito como este uma fuga do capacitor ou entrada em curto pode ter sérias consequências para o funcionamento do transistor.
Uma corrente maior de base como indicada na figura, causa uma corrente muito maior de coletor, praticamente levando o transistor a saturação.
Os resultados para o funcionamento são drásticos: a etapa deixa de funcionar.
No entanto, com o aumento da corrente através do transistor também podemos ter a sua queima e se existir um resistor de baixo valor em série, ele além do aquecimento excessivo poderá queimar também.
Assim, diante de um circuito com a configuração indicada, encontrando um transistor queimado e um resistor de coletor também não devemos pensar que a substituição desses dois componentes apenas resolva os nossos problemas.
Precisamos também verificar se o capacitor tem fugas ou curtos.
Temos finalmente na figura 6 uma outra aplicação em que um capacitor com problemas pode levar a resultados bastante desagradáveis para os proprietários de equipamentos eletrônicos que usem esta configuração.
O que temos é uma fonte de alimentação típica em que o transformador abaixa a tensão de entrada, os diodos fazem sua retificação e o capacitor a filtragem final para se obter uma tensão contínua para alimentação do circuito.
Se um capacitor de filtro apresenta fugas, o primeiro sintoma é que a corrente desviada vai afetar a tensão de saída que então poderá cair sensívelmente.
Como esta corrente se soma à corrente do circuito alimentado teremos um aumento da corrente circulante pelos diodos que então vão manifestar um aquecimento anormal.
Mais que isso, esta corrente anormalmente elevada vai se refletir no secundário do transformador que então também passará a se aquecer de forma anormal.
A constatação de que a tensão da fonte está abaixo do normal, que os diodos se aquecem já é um sintoma de que algo pode estar anormal com o capacitor.
No entanto, se o capacitor entra em curto as consequências para os elementos do circuito antes dele são mais graves.
Os diodos podem queimar e o transformador também.
Assim, diante de um transformador queimado, de diodos de uma fonte queimados (em curto) não deixe de verificar se o capacitor está bom.
Ele pode ter sido a causa da queima dos demais componentes.
Testando capacitores
É fácil testar capacitores de valores elevados (eletrolíticos) usando um multímetro comum.
O teste descrito pode ser aplicado a capacitores acima de 470 nF tanto eletroíticos como de outros tipos.
Inicialmente colocamos o multimetro na escala mais alta de resistências, e encostamos as pontas de prova nos terminais do capacitor que deve ser testado, conforme mostra a figura 7.
Ao tocar com as pontas de prova nos terminais do capacitor a agulha "salta" em direção às baixas resistências mas logo em seguida volta a posição normal de altas resistências, o mais próximo do infinito quanto seja possível.
Isso ocorre se o capacitor estiver em bom estado.
Se a agulha saltar para as baixas resistências e ali se manter, indo próxima de zero, é sinal de que o capacitor em teste está em curto.
Se a agulha voltar para as altas resistências, mas parar em valores não muito altos, conforme mostra a figura 8, é sinal que o capacitor se encontra com fugas.
As fugas podem ser toleradas em algumas aplicações. Por exemplo, capacitores eletrolíticos de valores muito altos (acima de 1 000 uF) possuem fugas normais na faixa em torno de 100 000 ohms.
Finalmente, se ao testar um capacitor, a agulha não se movimentar ou se movimentar muito pouco permanecendo perto de infinito, é sinal que o capacitor se encontra "aberto" ou "sem capacitância".
Conclusão
Capacitores são componentes de extrema importância para o bom funcionamento de qualquer equipamento eletrônico. Todo profissional deve ter especial cuidado não só com o diagnóstico de problemas causados por este tipo de componente, como também escolher substitutos de boa qualidade para a reparação.
Os capacitores eletrolíticos têm uma vida útil limitada de modo que, ao adquirir seus capacitores para reposição certifique-se de que eles não tenham sido obtidos de lotes muito antigos. Também não tente aproveitar estes componentes de equipamentos muito antigos, desmontando-os.
A substância (eletrólito) do interior destes componentes tende a evaporar-se e perdes suas propriedades com o tempo levando o capacitor ao esgotamento.