TEMA 04. -EL CONDENSADOR by roberto

Tema 04.-

EL CONDENSADOR

- ÍNDICE -

4.- Funcionamiento……………………………………………………………….4 4.1.- El Condensador en corriente continua (CC) 4.2.- El Condensador en corriente alterna (C.A.) 5.- Constante de Tiempo………………………………………………………….7 6.- Identificación de los valores de los condensadores………………………….10 6.1.- Código de colores. 6.2.- Codificación numérica o Código 101. 6.3.- Codificación alfanumérica. 6.4.- Otros tipos de codificación. 6.5.- Condensadores especiales. 7.- Asociación de Condensadores………………………………….……………..13 7.1.- Asociación de Condensadores en Serie. 7.2.- Asociación de Condensadores en Paralelo. 7.3.- Asociación mixta de condensadores. 8.- Tipos de Condensadores………………………………………………………8 8.1.- Según su montaje en el circuito. 8.2.- Otra clasificación. 9.- Aplicaciones………………………………………………………………..….17

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3.- Estructura Interna……………………………………………………………..3

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2.- Características generales………………………………………………………3

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1.- El condensador: Misión………………………………………………………..2

TEMA 04.- EL CONDENSADOR. 1.- El condensador: Misión.

La capacidad se mide en Faradios (F)

SUBMÚLTIPLOS:  Microfaradio: (μF) 1 μF = 0,000001 F = 10-6 F  Kilopicofaradio o nanofaradio: (KpF o nF) 1 nF = 1 KpF = 1 / 1.000.000.000 = 0,000000001 = 10-9 F  Picofaradio: (pF) 1 pF = 0,000000000001 = 10-12 F

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El condensador, es un componente electrónico pasivo que tiene la propiedad de almacenar energía en forma de carga eléctrica entre sus placas o armaduras, (como una pila durante un tiempo limitado)

2.- Características generales.

4.- COEFICIENTE DE TEMPERATURA (TC). La capacidad de un condensador puede variar con la temperatura. Ejemplo: Características de un condensador electrolítico.

3.- Estructura Interna. Un condensador está constituido por: 1.- Dos placas metálicas paralelas, denominadas armaduras separadas entre sí por un material aislante conocido como dieléctrico. 2.- Dieléctrico están hecho por aire, papel, cerámica, mica, plástico, etc. 3.- Los dos terminales de conexión se sueldan a las armaduras y sirven para conectarlo a otros componentes del circuito.

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3.- TOLERANCIA. Indica la diferencia máxima entre el valor nominal o teórico y el valor real de la capacidad de un condensador según el fabricante. Se expresa en tanto por ciento (%).

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2.- TENSIÓN NOMINAL O DE TRABAJO. Indica la tensión máxima que soporta un condensador sin que se destruya el dieléctrico. Se expresa en voltios (V). También es conocida como tensión de perforación del dieléctrico.

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- Las características técnicas generales de los condensadores son las siguientes: 1.- CAPACIDAD NOMINAL. Indica la capacidad de almacenamiento de electricidad. Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se expresa en faradios (F).

4.- Funcionamiento.

Intensidad  IT = 0 --------------------------------------------------------------------------------------INTERRUPTOR POSICIÓN 1 (T1) REGIMEN TRANSISTORIO (Inicialmente): Vc (tensión)  El condensador se carga a través de la resistencia y la tensión entre sus extremos aumenta de forma exponencial. Intensidad  Inicialmente al no haber nada que se oponga al establecimiento de la corriente (C = interruptor cerrado), la intensidad que indicará el amperímetro será la máxima: IT = Imáx = E/R REGIMEN PERMENTE (Pasado un Tiempo): Cuando el condensador alcanza la misma tensión que el generador, se completa el ciclo de carga y la intensidad de corriente queda interrumpida (C = interruptor abierto). Tensión  Vcc = VR+ VC Vcc = 0 + Vc máx Vcc = Vc Intensidad  IT = 0

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Tensión  Vcc = VR + VC Vcc = 0 + 0 = 0

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-------------------------------------------------------------------------------------------CONDICIONES INICIALES (T0). (ANTES de poner el interruptor en la POSICIÓN 1)

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4.1.- El Condensador en corriente continua (CC)

REGIMEN PERMENTE (Pasado un Tiempo): El condensador se ha descargado. Tensión  Vcc = VR+ VC Vcc = 0 + 0 = 0 Intensidad  IT = 0 En RESUMEN: Dos tipos de régimen de funcionamiento: -TRANSITORIO: desde a a b (carga) y desde c a d (descarga). -PERMANENTE: desde b a c y desde d en adelante.

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Intensidad: La intensidad es grande, ya que el condensador tiene toda la tensión (la misma que la del generador). IT = Imáx

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REGIMEN TRANSISTORIO (Inicialmente): El condensador se descarga a través de la resistencia y la tensión entre sus extremos disminuye de forma exponencial. Tensión  Vc = Vcc

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2.- CONMUTADOR EN LA POSICIÓN 2 (T2).

4.2.- El Condensador en corriente alterna (C.A.)

Como la corriente alterna cambia constantemente de polaridad, el condensador se carga y descarga cada vez que cambia el sentido de la corriente.

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Como el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje, el voltaje en el condensador está retrasado 90º con respecto a la corriente que pasa por él.

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El condensador se comporta como un interruptor cerrado (resistencia cero)

5.- Constante de Tiempo. Constante de tiempo () es el tiempo que tarda el condensador en adquirir un 63% de la carga total (los 2/3). Se lee “tau” (.

En una constante de tiempo (1ó 1T) el condensador alcanza el 63% de su valor final en los procesos de carga y desciende hasta el 37% del valor inicial en los procesos de descarga.

EJERCICIO. En el siguiente circuito:

a.- Determina la constante de tiempo del condensador. b.- Calcula también el tiempo de carga completa del condensador. Prof: Roberto Lajas

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El tiempo total de carga (t) del condensador equivale aproximadamente a 5 veces la constante de tiempo. Se expresa en segundos (s). t 5 5RC

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Siendo: C: Capacidad del condensador (faradios, F). R: Valor óhmico de la resistencia a través de la cual se carga o descarga (ohmios, Ω).

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RC

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a.- Halla la carga del condensador al cabo de 0 s, 5 s, 10 s, 20 s, 40 s y 100 s después de haberlo conectado. b.- Halla la intensidad de la corriente de carga en esos mismos instantes. c.- Traza las gráficas de la carga y de la intensidad de corriente en función del tiempo utilizando los datos correspondientes a los apartados a) y b). d.- ¿Qué tiempo sería necesario para que el condensador adquiriese su carga final si la intensidad de la corriente de carga fuese en todo momento igual a la inicial? Compara este tiempo con la corriente de tiempo del circuito.

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EJERCICIO. En el circuito de la figura:

6.- Identificación de los valores de los condensadores. 6.1.- Código de colores.

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Valor se expresa en picofaradios (pF).

Es utilizada en los condensadores cerámicos como alternativa al código de colores.

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Se imprimen 3 cifras: - Las dos primeras cifras son las cifras significativas. - La tercera cifra es el número de ceros que se deben añadir. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.

EJERCICIO: Di cual es el valor de los siguientes condensadores: A.- 561 B.- 564

C.-

D.-

6.3.- Codificación alfanumérica.

Se utiliza el código de 4 cifras: Las dos primeras son las cifras significativas. La tercera cifra indica el número de ceros que se deben añadir. La última de ellas indica la tolerancia. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.

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6.2.- Codificación numérica o Código 101.

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EJERCICIO. 1.- Obtener el valor de los condensadores: A.B.-

EJEMPLO. Calcula el valor de los siguientes condensadores: A.- 105K B.- 274J 6.4.- Otros tipos de codificación.

C.-

D.-

EJERCICIOS con Condensadores cerámicos: A.- DE DISCO.

B.- TUBULAR

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EJEMPLO: Di el valor de los siguientes Condensadores de plástico metalizado MKT A.B.-

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EJEMPLO: Di el valor de los siguientes condensadores marcados con: A.- 0,047 J 630V. B.- 4,7n J 630 C.- 4n7 J 630

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Si aparece un punto entre las cifras (entre ceros), se refiere a la unidad microfaradio (μF)

7.- Asociación de Condensadores. 7.1.- Asociación de Condensadores en Serie.

Si son sólo con 2 condensadores se puede utilizar la segunda expresión. 2.- TENSIÓN TOTAL (VT): La tensión total (VT) es igual a la suma de las distintas caídas de tensión y será:

Por otro lado, tenemos que Q = C · V, despejando V, tenemos que:

3.- INTENSIDAD TOTAL (IT): La corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

Además, el tiempo de carga (t) es igual para todos los condensadores:

De lo que se deduce que: Q1 = Q2 = … = Qn = QT. WEB CÁLCULO CONDENSADORES SERIE: https://www.easycalculation.com/es/engineering/electrical/series-capacitance.php Prof: Roberto Lajas

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1.- CAPACIDAD EQUIVALENTE (CT):

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Condensadores en serie cuando la salida de uno está conectada con la entrada del siguiente, y así sucesivamente hasta obtener dos únicos bornes que se conectan a la tensión de alimentación.

Varios Condensadores están en paralelo cuando todas las salidas están conectadas a un punto común y todas las entradas a otro, de forma que sólo hay dos bornes que se conectan a la tensión de alimentación.

1.- Capacidad. La capacidad equivalente es la suma de las capacidades de los condensadores:

2.- Tensión total (VT): La tensión total (VT) es la misma en cada condensador.

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7.2.- Asociación de Condensadores en Paralelo.

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EJERCICIO. Se conectan en serie tres condensadores de 4 μF, 8 μF y 12 μF a una fuente de alimentación de 100 V en C.C. Calcula: a.- La capacidad total. (CT) y la carga total. (QT) b.- La carga y tensión parcial.

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EJEMPLO: Calcula la capacidad equivalente de tres condensadores con los valores 2,2 μF, 470nF y 680.000 pF conectados en SERIE.

Además, Q = C · V

EJERCICIO. Se conectan en paralelo tres condensadores de 4 μF, 8 μF y 12 μF a una fuente de alimentación de 100 V en C.C. Calcular: 1.- La capacidad y carga total. 2.- La carga y la tensión a la que trabaja cada uno de los condensadores.

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EJEMPLO: Calcula la capacidad equivalente de tres condensadores con los valores 2,2 μF, 470 nF y 680.000 pF conectados en PARALELO.

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WEB CALCULO CONDENSADORES PARALELO: https://www.easycalculation.com/es/engineering/electrical/parallel-capacitors.php

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3.- Intensidad total (IT):

7.3.- Asociación mixta de condensadores.

1.- C, Q total: 2.- Q, V parcial.

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EJERCICIO. Calcula la capacidad equivalente y la tensión a la que queda sometido cada condensador del siguiente circuito serie-paralelo.

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EJEMPLO: Calcula la capacidad equivalente de varios condensadores con los valores 2,2 μF, 470 nF y 680.000 pF conectados en serie-paralelo.

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Varios condensadores están conectados de forma MIXTA cuando hay condensadores en serie y en paralelo. Solucionamos independientemente los montajes serie y paralelo hasta obtener un circuito único que se resuelve mediante la expresión serie/paralelo que corresponda.

8.- Tipos de Condensadores. 8.1.- Según su montaje en el circuito.

b.- DE MONTAJE SUPERFICIAL (SMD):

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a.- DE INSERCIÓN: los componentes se fijan atravesando la placa de circuito impreso.

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8.2.- Otra clasificaciรณn.

9.- Aplicaciones.

PASA BAJO.

PASA BANDA

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2.- FILTROS en Circuitos electrónicos de SINTONÍA para radiodifusión (circuitos de radio y TV): PASA ALTO

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Algunas aplicaciones de los condensadores son: 1.- Filtros en las FUENTES DE ALIMENTACIÓN. (Convierten la C.A. en C.C.)

3.- Arranque de MOTORES. 4.-Corrección del FACTOR DE POTENCIA en los sistemas de corriente alterna. 5.- Circuitos TEMPORIZADORES. (circuitos de acción retardada).

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7.- Supresión de parásitos o RUIDO ELÉCTRICO (ruidos de los motores de los automóviles).

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6.- Realización de CIRCUITOS OSCILANTES y del fenómeno de resonancia.