Comportamiento de un condensador y una bobina ,usos en la ingenieria

Leonardo villarreal

Bobina dc

Cuando conectamos una bobina a una fuente de DC, solamente se produce el efecto de la resistencia ofrecida por el alambre con que está fabricada, pero con una pequeña diferencia con respecto a un circuito puramente resistivo.

Cuando aplicamos el voltaje a un circuito resistivo, la corriente toma inmediatamente su valor máximo cuando se cierra el circuito. En cambio, en un circuito inductivo (debido a que posee un inductor), la corriente se tarda un determinado tiempo para llegar al valor máximo.

A este tiempo se le llama constante de tiempo inductivo y depende de la inductancia en henrios de la bobina y de su resistencia.

Para calcularla, podemos utilizar la siguiente fórmula:

t = L / R

Donde:

t = Constante de tiempo en segundos

L = Inductancia de la bobina en Henrios

R = Resistencia de la bobina en Ohmios

Cuando en una bobina se desconecta un voltaje de DC, la corriente no cesa inmediatamente. El campo magnético de la bobina, al reducirse rápidamente, genera una corriente en los terminales de la bobina, que aparece durante unos instantes después de haberle quitado la alimentación. Por esta razón se dice que las bobinas almacenan corriente, así como los condensadores almacenan voltaje o diferencia de potencial.

Circuito de carga de un capacitor / condensador dc

Cuando el interruptor se cierra (Ver: A en el gráfico arriba), la corriente I aumenta bruscamente a su valor máximo (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el capacitor / condensador no existiera momentáneamente en este circuito RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior)

El voltaje en el capacitor no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama).

El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula: T = RxC. Donde el resistor R está en Ohmios, el capacitor C en milifaradios y el resultado estará en milisegundos.

Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final. Al valor de T se le llama: constante de tiempo

Bobinas en AC:

Cuando aplicamos un voltaje de corriente alterna a una bobina, se producirá en ella un campo magnético que está variando continuamente. Por lo tanto, debido al fenómeno de la autoinducción, existirá también un voltaje contrario inducido permanentemente en oposición a la corriente alterna principal.

Esta oposición que ofrece una bobina a los voltajes de corriente alterna se llama reactancia inductiva. La reactancia inductiva se representa por las letras XL y se mide en Ohmios. La reactancia inductiva depende de la frecuencia de la señal o voltaje alterno y de la inductancia de la bobina.

La formula para encontrar la reactancia inductiva es la siguiente:

XL = 6.28 * F * L

Donde:

XL = Reactancia inductiva en Ohmios

F = Frecuencia en Hertzios o ciclos por segundo

L = Inductancia de la bobina, en Henrios

El fenómeno de la reactancia inductiva, y su dependencia de la frecuencia, es fundamental para el funcionamiento de los circuitos de radio.

Condesador en AC :

A diferencia en del comportamiento de un capacitor con la corriente continua (donde no hay paso de corriente), el paso de la corriente alterna por el capacitor si ocurre.

Otra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa.

Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales.

se dice que el voltaje está atrasado con respecto a la corriente o lo que es lo mismo, que la corriente está adelantada a la tensión o voltaje

La corriente adelanta al voltaje en 90° en un capacitor / condensador -

Si se multiplican los valores instantáneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene una curva sinusoidal (del doble de la frecuencia de corriente o voltaje), que es la curva de potencia. (acordarse que: P = I x V, Potencia = Corriente x Voltaje)

Potencia en un capacitor, idealmente entrega la misma potencia que recibe ,la curva tiene una parte positiva y una parte negativa, esto significa que en un instante el capacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar potencia, con lo cual se deduce que el capacitor no consume potencia.

Factor de potencia

Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.1 Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razón, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas; y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p =0

A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad.1

Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de bancos de condensadores o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido localmente mediante la conexión de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarse motores síncronos con los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor.

Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energía reactiva.

La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos