Tema:Informe de Laboratorio N 4Carga y descarga de los condensadores

Seccin:60D

Grupo:5

Integrantes :JAIMES CABRERA, Christian TAPIA VILLEGAS, Enma CHALAN PARI, Luigi

Profesor:Fredy Castro Salazar

Fecha de Realizacin:16 de Abril del 2015.

Fecha de Entrega:30 de Abril del 2015.

I. OBJETIVOS

Efectuar pruebas que permitan diagnosticar el estado de los condensadores. Estudio de la variacin del voltaje y la corriente durante el proceso de carga y descarga. Estudio sobre los voltajes establecidos en un circuito en serie con condensadores.

II. MATERIALES Y EQUIPOS

01 Fuente de alimentacin regulable DC BK PRESICION 1670 01 Multmetro analgico SIMPSON 260 01 Multmetro digital TECH TM 107 01 Condensador electroltico 2,200 F 16V 01 Condensador electroltico 1,000 f 16V 01 Resistencia de 10 K 01 Protoboard tipo regleta 01 Caja de cables de conexin 02 Cable banana - cocodrilo

III. FUNDAMENTO TEORICO

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Un condensador es un dispositivo formado por dos conductores cercanos y aislados entre s denominados placas o armaduras del condensador. Al conectar el dispositivo a un generador y establecer entre ambas placas una diferencia de potencial, se establece una corriente elctrica que transporta electrones desde una de las placa a la otra, hasta que se estabiliza en un valor que depende de la capacidad del condensador. Cuando ha terminado la transferencia de electrones ambas armaduras poseen la misma carga, aunque de signo contrario. Este dispositivo mientras est cargado puede almacenar energa y, en un momento determinado, ceder su carga, proporcionando energa al sistema al que est conectado

PROCESO DE CARGA

Cuando el interruptor se mueve a A, la corriente I sube bruscamente (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el condensador no existiera momentneamente en este circuito serie RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior).

El voltaje en el condensador no vara instantneamente 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 1).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 est dato por la frmula T = R x C donde R est en Ohmios y C en Mili faradios y el resultado estar en milisegundos. Despus 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".

Analizando los dos grficos se puede ver que estn divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varan sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no as en la parte estable.

Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes frmulas:

PROCESO DE DESCARGA

El interruptor est en B, Entonces el voltaje en el condensador Vc empezar a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendr un valor inicial de Vo / R y disminuir hasta llegar a 0 (cero voltios).

Los valores de Vc e I en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes frmulas:

CONDENSADORES

CLASIFICACIN DE LOS CONDENSADORES: FIJOS Y VARIABLES

CAPACITORES FIJOS:

Estos se diferencian entre s por el tipo de dielctrico que utilizan. Materiales comunes son: la mica, plstico y cermica y para los capacitores electrolticos, xido de aluminio y de tantalio.

Hay de diseo tubular, y de varias placas y dielctrico intercalados. El diseo de mltiples placas es un diseo para aumentar el rea efectiva de la placa.

Condensadores de cermica

Son capacitores en donde las inductancias parsitas y las prdidas son casi nulas. La constante dielctrica de estos elementos es muy alta (de 1000 a 10,000 veces la del aire). Algunos tipos de cermica permiten una alta permitividad y se alcanza altos valores de capacitancia en tamaos pequeos, pero tienen el inconveniente que son muy sensibles a la temperatura y a las variaciones de voltaje.

Hay otros tipos de cermica que tienen un valor de permitividad menor, pero que su sensibilidad a la temperatura, voltaje y el tiempo es despreciable. Estos capacitores tienen un tamao mayor que los otros de cermica. Se fabrican en valores de fracciones de picofaradios hasta nanos Faradios.

Condensadores de lmina de plstico

Lminas de plstico y lminas metlicas intercaladas: Estos tipos de capacitores son generalmente ms grandes que los de lmina metalizada, pero tienen una capacitancia ms estable y mejor aislamiento.Lmina metalizada: Tiene la lmina metlica depositada directamente en la lmina de plstico. Estos capacitores tienen la cualidad de protegerse a s mismos contra sobre voltajes. Cuando esto ocurre aparece un arco de corriente que evapora el metal eliminando el defecto.

Condensadores de mica

Capacitores que consisten de hojas de mica y aluminio colocados de manera alternada y protegidos por un plstico moldeado. Son de costo elevado. Tiene baja corriente de fuga (corriente que pierden los condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo) y alta estabilidad. Su rango de valores de va de los pF a 0.1 uF.

Capacitores de polister

Sustituyen a los capacitores de papel, solo que el dielctrico es el polister. Se crearon capacitores de polister metalizado con el fin de reducir las dimensiones fsicas. Ventajas: muy poca prdida y excelente factor de potencia

Condensadores electrolticos

Estos capacitores pueden tener capacitancias muy altas a un precio razonablemente bajo. Tienen el inconveniente de que tienen alta corriente de fuga y un voltaje de ruptura bajo. Son polarizados y hay que tener cuidado a hora de conectarlos pues pueden estallar si se conectan con la polaridad invertida. Se utilizan principalmente en fuentes de alimentacin.

Fsicamente estos elementos constan de un tubo de aluminio cerrado, en donde est el capacitor. Tienen una vlvula de seguridad que se abre en el caso de que el electrolito entre en ebullicin, evitando as el riesgo de explosin. Ver capacitor electroltico

Condensadores de tantalioSon polarizados por lo que hay que tener cuidado a la hora de conectarlo.

CAPACITORES VARIABLES:

Capacitores variables giratorios

Muy utilizado para la sintona de aparatos de radio. La idea de estos es variar con la ayuda de un eje (que mueve las placas del capacitor) el rea efectiva de las placas que estn frente a frente y de esta manera se vara la capacitancia. Estos capacitores se fabrican con dielctrico de aire, pero para reducir la separacin entre las placas y aumentar la constante dielctrica se utiliza plstico. Esto hace que el tamao del capacitor sea menor.

Capacitores ajustables "trimmer"

Se utiliza para ajustes finos, en rangos de capacitancias muy pequeos. Normalmente stos, despus de haberse hecho el ajuste, no se vuelven a tocar. Su capacidad puede variar entre 3 y 100 picofaradios. Hay trimmers de presin, disco, tubular, de placas.

IV. PROCEDIMIENTO

PRUEBA DE CONDENSADORES

Use el multmetro analgico en la funcin de ohmmetro y coloque el selector de rangos a la posicin Rx100. Esta escala es la adecuada para comprobar el estado del condensador proporcionado.

Los posibles resultados y el diagnostico respectivo sobre el estado del condensador son los siguientes:

Si la aguja se mantiene en reposo (no se mueve), entonces el condensador est abierto y debe ser reemplazado. Si la aguja se detiene durante la deflexin, entonces el condensador presenta fugas y debe ser reemplazado. Si la aguja se mantiene en cero, entonces el condensador esta cortocircuitado y debe ser reemplazado.

VARIACION DEL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA Y DESCARGA

TABLA I

VARIACION DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

t(seg)0102030405060708090100120t total

Vc(lectura1)

GRAFICA DE LA VARIACION VOLTAJE EN EL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

TABLA II

VARIACION DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

t(seg)0102030405060708090100120t total

Vc(lectura1)

GRAFICA DE LA VARIACION VOLTAJE EN EL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

CORRIENTE DURANTE LA CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR

TABLA III

VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

t(seg)0102030405060708090100120t total

Ic(lectura1)

GRAFICA DE LA CORRIENTE DURANTE SU CARGA

TABLA IV

VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

t(seg)0102030405060708090100120t total

Ic(lectura1)

GRAFICA DE LA CORRIENTE DURANTE SU DESCARGA

VOLTAJE EN UN CIRCUITO SERIE CON CONDENSADORES

TABLA V

V resistencia0.0045 V

V c13.24 V

V c26.75 V

V fuente10 V

V. CONCLUSIONES

Al paso de la corriente elctrica por un cuerpo o elemento, esto genera una resistencia e intensidad de corriente en el cuerpo o elemento, de tal manera que al ir incrementando el voltaje de la corriente va a ir incrementando la intensidad y la resistencia simultneamente. La capacidad elctrica de un capacitor depende de la carga y el voltaje aplicado. En el proceso de carga y descarga, la forma de la curva del voltaje vs tiempo y la curva corriente vs tiempo es exponencial.

VI. RECOMENDACIONES Descanse los medidores porttiles sobre sus partes traseras. Esto ayudara a evitar que se golpees y se daen. Se recomienda trabajar con el multmetro digital ya que es ms exacto. Tener cuidado si es que le multmetro digital se encuentra en continua o alterna. Al medir voltajes desconocidos usar de preferencia rangos mayores.

VII. BIBLIOGRAFIA Separata de Fsica II: Multmetro - Regla de seguridad. Separata de Fsica II: Gua de laboratorio Fsica II. http://bacterio.uc3m.es/docencia/laboratorio/PIDocente_Electromagnetismo/guionesPDF/Ley-ohm.pdf