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ESR – Você sabe o que é isso?

Comecemos falando de ESR pela sigla Equivalent Serie Resistance, ou melhor, Resistência em Série Equivalente.

Creio que eu fui um dos primeiros no Brasil a começar a tratar deste parâmetro dos capacitores, até então desconhecido por aqui, lá pelos idos de 2002, nos meus artigos no Jornal Ícone, no Boletim Técnico da Áudio & Vídeo Brites e nos cursos que ministrei até 2005.

Resolvi trazê-lo à tona no blog para reativar a memória da velha guarda e chamar a atenção daqueles que estão chegando agora.

Está mais do que provado que a ESR é um parâmetro importantíssimo dos capacitores que, infelizmente, ainda parece pouco valorizado pela maioria dos técnicos.

Quem tem mais de 18 anos (muito mais!!!), como eu, deve se lembrar como se testavam capacitores antes da chegada (a preço de banana) dos capacímetro digitais.

Usava-se o multímetro analógico (e ainda se usa) nas escalas ôhmicas e “media-se” a carga e a descarga no “olhometro”.

A única certeza que podíamos ter era se o capacitor estava em curto ou com alguma fuga.

Entretanto, naquela época, a maior preocupação era com os eletrolíticos que atuavam como filtros das fontes e apresentavam diminuição da capacitância ou ficam “secos” como se usava dizer.

Capacitores de papel e a óleo entravam em curto direto ou apresentavam elevados níveis de fuga que podiam ser descobertos com qualquer “VOM” da época. E assim, íamos vivendo. Éramos felizes e não sabíamos!

Por que os capacitores não tinham a tal da ESR e agora têm?

Na verdade a ESR sempre “acompanhou” os capacitores. Não só a ESR como a EPR – Resistência em Paralelo Equivalente, sendo que esta última, mesmo hoje, “incomoda” menos.

A preocupação com a ESR surgiu com os capacitores eletrolíticos nas fontes chaveadas e no estágio horizontal dos televisores e monitores com CRT, basicamente, por dois motivos.

O primeiro deles é que as fontes chaveadas, diferentes das lineares, trabalham com frequências elevadas, que podem chegar a mais de 100kHz. No caso dos monitores, à medida que as resoluções de tela foram aumentando, a frequência do horizontal também foi ficando acima dos clássicos 15 kHz dos televisores.

O segundo motivo que colocou a ESR “no podium” foi a diminuição drástica no tamanho dos capacitores, e com ela a qualidade dos mesmos.

Sim, e daí?

Entendendo o significa a ESR você descobrirá a resposta.

O efeito do ESR na prática

A ESR ou Resistência Série Equivalente não é uma resistência física que foi colocada dentro do capacitor de propósito só pra encher o saco e sim uma resistência que “nasce” dentro dele porque todo componente elétrico tem resistências “embutidas” por construção (e indutâncias também).

Por outro lado quando um capacitor é submetido a um regime de tensão oscilante ou pulsante e de frequência relativamente alta, como nas fontes chaveadas, por exemplo, ele apresenta uma reatância capacitiva que é uma “espécie de resistência variável” que diminui quando a frequência aumenta e vice-versa.

Se levarmos em conta a ESR do capacitor veremos que ela ficará em série com a reatância capacitiva que costuma ser representado por XC. O conjunto ESR + XC produz um efeito chamado impedância (Z). Se a ESR for baixa esta impedância fica praticamente igual a reatância o que seria o ideal.

Um capacitor "por dentro"

Um capacitor “por dentro”

Para ter uma ideia dos valores da ESR veja a tabela abaixo.

 

Tabela com valores de ESR

Tabela com valores de ESR

Estes valores não são fixos e dependem de diversos fatores, dentre eles a qualidade do capacitor, mas servem para termos uma ideia do que se deve esperar de um capacitor em bom estado.

O problema é que à medida que o capacitor (principalmente os eletrolíticos) vai envelhecendo a sua ESR (de “nascença”) tende a aumentar fazendo com que impedância oferecida pelo capacitor seja maior que a reatância original e provocando ainda, de quebra, uma defasagem no sinal.

Numa fonte chaveada, por exemplo, dá pra imaginar a bagunça que esta alteração vai provocar fazendo com que a mesma deixe de funcionar e não se encontre “nada” com defeito.

Em casos mais drásticos esta alteração da ESR pode provocar a queima de algum semicondutor do circuito.

Moral da história, precisamos nos preocupara com a ESR.

E o capacímetro, serve para quê?

Com a chegada do capacímetro digital, mais barato que uma dúzia de bananas (o capacímetro está barato ou é a banana que está cara?) os técnicos acharam que seus problemas com os capacitores haviam acabado e passaram a confiar cegamente no que aparecia no display do dito cujo.

Confesso que eu também caí neste canto da sereia, ou melhor, do capacímetro, por algum tempo.

Mediam-se os capacitores eletrolíticos no “poderoso” capacímetro digital e se a capacitância “batia” com a nominal achávamos que estava tudo bem. Verificava-se se tudo na fonte e nada parecia errado. No desespero, trocava-se alguns eletrolíticos e …. Bingo, a fonte voltava ao mundo dos vivos.

A pergunta que surgia era: onde foi que eu errei ou o que está errado com o meu capacímetro?

Desde 1998 eu assinava uma revista americana (que acabou) chamada Electronic & Servicing Magazine e lá começaram a aparecer artigos sobre ESR.

Estudando atentamente estas matérias eu compreendi o que estava acontecendo.

Em primeiro lugar precisamos entender como os capacímetros, a preço de banana, funcionam.

No fundo eles são um frequencímetro que medem a frequência de um oscilador interno do capacímetro cuja frequência irá variar de acordo com o capacitor colocado externamente para ser medido.

Em vez de mostrarem o resultado em Hz ou kHz eles estão calibrados em micro farads ou pico farads já que a frequência produzida pelo oscilador depende do valor do capacitor.

Um artificio interessante e que até funciona. O problema é que o oscilador interno do capacímetro trabalha em frequência baixa (400 Hz ou 1kHZ).

Lembre-se que a reatância capacitiva depende de frequência e que esta reatância estará em série com a ESR do capacitor.

Num capacitor bom a ESR deve ter um valor bem baixo como podemos ver na tabela, mas quando ele envelhece (fica igual a gente) a ESR mais alta que a “de nascença”.

E é aí que o bicho pega.

O capacímetro é bobinho e não “percebe” isto porque trabalha em frequência baixa, mas a fonte chaveada, que trabalha com frequência alta,  “percebe” e não funciona.

Aí está a resposta de por que o capacímetro mede “errado”.

Ele não leva em conta a ESR, este é o “seu” (dele) problema.

Ele pode até ser útil para outros tipos de capacitores como os cerâmicos e os de poliéster, por exemplo, mas não para os eletrolíticos.

Abaixo o capacímetro, viva o medidor de ESR

Também não é bem assim. Não precisamos ser tão radicais.

O capacímetro pode ser útil em certas situações e não devemos “expulsá-lo” sumariamente de nossa bancada.

Precisamos sim, acrescentar mais uma “arma” na batalha contra os capacitores, principalmente os eletrolíticos que, hoje em dia, se tornaram os maiores vilões dos circuitos (às vezes, “amigos” do técnico!).

Na busca de um eletrolítico “problemático” o medidor de ESR é quase imbatível e traz uma grande vantagem, o capacitor suspeito pode ser verificado no circuito (desligado é claro!).

Onde comprar um medidor de ESR?

Medidor de ESR Dick Smith

Medidor de ESR Dick Schimit

Se você já se convenceu de que a ESR é a grande vilã que pode estar tirando o seu sono deve estar querendo comprar um medidor desses para poder dormir o sono dos justos.

Quando eu descobri isso lá por volta de 98 ou 99 corri à cata de uma arma poderosa como esta.

Encontrei um kit na Austrália chamado ESR Meter Mk.2 que, se não me engano, custou $50.

Mandei vir, montei e está comigo até hoje.

Estou falando de 1998. Hoje temos outros fabricantes por aí e vários circuitos na Internet mostrando como montar um medidor desses.

Basta procurar com cuidado que você acha.

Eu já ensinei a pescar, agora é sua vez de ir procurar o peixe.

E por falar em peixe, me deixa vender o meu antes de encerrar o post de hoje.

Finalmente coloquei a venda meu e-book sobre reparo de forno de micro-ondas.

Por enquanto não vai ter a versão em papel por causa do custo. Mais tarde quem sabe.

Se você quiser dar uma olhada “sem compromisso” é só baixar a amostra grátis que está disponível aqui no site. Dá uma olhada na barra lateral à direita. É só clicar lá e vai aparecer a página com o link para baixar.

Na mesma página tem o link para a compra.

Você será direcionado para a página da Hotmart que é uma plataforma de venda de infoprodutos.

 

Qualquer dúvida entre em contato pelo e-mail contato@paulobrites.com.br.

Até sempre.

 

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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14 Responses to “ESR – Você sabe o que é isso?”

  1. Gelson Luiz Ballista disse:

    Bom dia Paulo,
    Parabéns pela didática que vc usa em seus artigos, esclarece sem dar “nós” como alguns fazem.
    Na verdade sou um curioso, fiz o curso de eletrônica e telecomunicações no antigo científico profissionalizante, e trabalhei com telecomunicações até 2010.
    Gostaria de saber mais sobre o ESR, e não encontrei fontes confiáveis sobre o assunto, se possível, poderia me passar onde procurar mais detalhes sobre isto?
    Mais detalhes técnicos, pesquisas realizadas, porque não era divulgado ou não era conhecido? Ou simplesmente era considerado um detalhe construtivo que era desprezível?
    Aguardo sua resposta,

    Grato

    Gelson

    • paulobrites disse:

      Olá Gelson
      Obrigado pelos comentários.
      Eu já escrevi muita coisa sobre ESR Vou ver se acho alguns artigos mais interessantes e re-publico.
      Abraços

  2. Luiz Felipe disse:

    O defeito de capacitores com ESR elevado era mais comum nas fontes chaveadas dos videocassetes, que precisavam de capacitores de tamanho reduzido para a fonte ser mais “compacta”. Em 1998, quando dava aula de Eletrônica, já ensinava aos meus alunos que a melhor forma de saber se o capacitor apresentava ESR acima do “normal” era com o instrumento de teste obrigatória em uma boa oficina: o Osciloscópio! Analisando a figura de Lissajous que se forma ao inserir o capacitor em teste no circuito apropriado para gerar a figura(o antigo osciloscópio da Icel já tinha o circuito interno apropriado, que inclusive a Icel batizou de teste de componente), notava-se claramente que os capacitores com ESR elevado geravam ovais inclinadas, enquanto com ESR dentro do normal circulos(ovais alongadas para cima ou para baixo, caso mau regulado os ajustes de amplitude)!

    • paulobrites disse:

      Olá Luiz, obrigado pela participação.
      Pois é lembro-me desta época, PV4800 da Panasonic. Um video bem compacto para a época. O método do Osciloscópio era uma boa opção o problema era que o bichinho era uma raridadade para muita gente. O meu foi trazido de fora mais ou menos nesta época e custou, acho que 1200 dolares Era muito dinheiro.
      Cheguei a escrever um artigo mostrando como avaliar os capacitores com o Osciloscopio. Não sei por onde anda. Não falava “abeertamente” em Lissajous, mas no fundo era isso.
      Depois vieram as cameras com capcitores SMD e aí era uma festa Depois de 2 ou três anos começavam a pipocar.
      Novos tempos, novas tecnologias e novos problemas e tem gente que ainda não acredita.
      Abraços

  3. José Luiz Arruda disse:

    Rapaz, você sempre contribuindo com seus conhecimentos, acompanho a muitos anos seus trabalhos dos quais possuo vários livros, apostilhas e dicas, valeu mestre o nosso muito obrigado.

  4. Leonardo Santiago disse:

    Parabéns professor, ótimo artigo!!!

    • paulobrites disse:

      Obrigado Leonardo.
      Que bom que gostou.
      Compartilhe e recomende.
      Conhecimento guardado com gente não serve para nada.
      Abraços

  5. Wladyslaw Jan disse:

    Lá pelos idos de 1990 e alguma coisa, trabalhava em uma oficina de reparos e peguei um videocassete no qual o motor do capstan não funcionava. Após ‘dissecar’ o circuito e não encontrar nada com defeito, por uma dessas intuições que nos vem não se sabe de onde, resolvi substituir um capacitor eletrolítico – se não me engano de 1.000uF – e o motor voltou a funcionar. Testado o capacitor removido não apresentava anormalidade e sua capacitância medida com capacímetro digita ( já tínhamos um na oficina naquela época)estava com o valor correto. Recolocando o capacitor original o defeito voltava; na época nunca tinha ouvido falar da ESR e não entendia o porque daquele capacitor provocar o defeito, mas desde então todo defeito inexplicável passou a ser motivo para a troca dos eletrolíticos.

    • paulobrites disse:

      Pois é Wladyslw eletrônica tem destas coisas invisíveis.

      ESR, ESD, capacitâncias parasíticas produzidas pelas colas que os fabricantes colocas.

      Por isso é que eu não acredito em bruxas embora tenha certeza que elas existem rsrsrsrs.

      Valeu pelo comentário.

  6. carlos disse:

    professor eu montei um medidor de esr comprado do Marcio R. da virtuatec más confesso que as vezes me causa dúvida e opto pela troca do capacitor se tiver um equipamento melhor gostaria de adquirir um digital parece ser mais confiável.

    abraço ótima matéria como sempre!
    Carlos

    • paulobrites disse:

      Pois é Carlos

      Eu conheço este kit, mas nunca usei.

      No mercado nacional não conheço.Existem alguns importados que saem na faixa de 200 reais.
      Depois te passo os links.

      Abraços

  7. Flavio disse:

    Matéria boa, fiquei interessado mais ainda.

    Obrigado

    • paulobrites disse:

      Olá Flávio

      Sou eu que agradeço por ter gostado.

      Estou fazendo algumas pesquisas sobre medidores de ESR comerciais e brevemente pubicarei

      Aguarde

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