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electrónica Departamento de Tecnología – CPR Jorge Juan – Xuvia 99 condensador Leopoldo E. Álvarez

Tecnología

ELECTRÓNICA Condensador

CPR. JORGE JUAN Xuvia-Narón

Es sabido que cargas del mismo signo se repelen, y de signo contrario se atraen. Debido a ello, un conductor puede cargarse por influencia de otro

Aproximando al conductor, A, previamente cargado con carga positiva, el conductor, B, descargado, es decir el número de cargas negativas que el conductor, B, posee es el mismo que el número de cargas positivas, las cargas negativas de éste se ven atraídas por el potencial positivo del conductor, A, concentrándose éstas en su extremo izquierdo. Esta fuga de cargas negativas hacia el lado izquierdo del conductor, B, deja su extremo derecho cargado positivamente.

Si el conductor, B, en vez de estar aislado, estuviese conectado a tierra, la carga positiva de su extremo derecho se descargaría a masa, es decir, fluirían electrones desde tierra hacia el conductor, B, neutralizando su carga positiva, con lo que el conductor, B quedaría cargado negativamente. Este es el principio del condensador, poseer dos conductores próximos, llamados armaduras, separados por un dieléctrico o aislante que evita el paso de corriente eléctrica entre ellas. Este conjunto, sometido a una diferencia de potencial, V, adquiere en cada armadura una carga, Q, lo que supone la posibilidad de almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico entre las armaduras del condensador. La carga eléctrica, Q, que adquieren la mantiene hasta que el circuito se cierre. A la relación entre la carga eléctrica almacenada, Q, y el potencial, V, aplicado a sus armaduras se le denomina capacidad del condensador. Este parámetro mide la carga eléctrica que es capaz de almacenar el condensador

C = QV


La capacidad de un condensador se mide en Faradios, F, y se opone a las variaciones de tensión que pueda haber entre las placas del condensador.

Faradio= Culombio C

Voltio V

Debido a que ésta es una capacidad enorme se utilizan submúltiplos de ella, así se encuentran condensadores que se miden en: Microfaradios, F 1F= 10-6 F Nanofaradios, F 1F= 10-9 F Picofaradios, pF 1pF= 10-12 F 103= 10000 pF 100k= 100kpF= 0’1 nF 15 n= 15 nF Al igual que ocurría con los resistores, algunos tipos de condensadores llevan su valor impreso en la envoltura, principalmente los electrolíticos y los cilíndricos, pero la mayoría utilizan un código de colores ó alfanumérico que expresa su capacidad y su tolerancia.

Color 1ra y 2da banda

3era banda Tolerancia Tensión

1era y 2da cifra significativa

Factor multiplicador

para C > 10 pF

para C < 10 pF

Negro X 1 + / - 20% + / - 1 pF Marrón 1 X 10 + / - 1% + / - 0.1 pF 100 V

Rojo 2 X 100 + / - 2% + / - 0.25 pF 250 V Naranja 3 X 103 Amarillo 4 X 104 400 V Verde 5 X 105 + / - 5% + / - 0.5 pF Azul 6 X 106 630 V

Violeta 7 Gris 8

Blanco 9 + / - 10% Existen diversas tipos de códigos de colores ó alfanuméricos: Código 101

Muy utilizado en condensadores cerámicos. Muchos de ellos ya tienen su valor impreso, como los de valores de, 1 F, ó más


47 F, 100 F, 22 F, etc.

Para capacitores de menos de 1 F, la unidad de medida es ahora el picofaradio, pF, y se expresa con una cifra de, 3, números. Los dos primeros toman el valor indicado por ellos, pero el tercero expresa la potencia de, 10, con la que se ha de multiplicar a las dos cifras anteriores.

Un condensador que tenga impreso, 103, significa que su valor es 10 x 103 pF= 10 x 1000 pF= 10000 pF.

El significado del tercer número se muestra en la tabla:

Tercer número Factor de multiplicación 0 1 1 10 2 100 3 1000 4 10000 5 100000 6 7 8 0.01 9 0.1

Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia expresada en porcentaje.

La siguiente tabla muestra las distintas letras y su significado ó porcentaje

Letra Tolerancia D +/- 0.5 pF F +/- 1% G +/- 2% H +/- 3% J +/- 5% K +/- 10% M +/- 20% P +100% ,-0% Z +80%, -20%

Un capacitor tiene impreso lo siguiente: 104H 104, significa, 10 + 4 ceros= 10000 pF H= +/- 3%, de tolerancia. 474J 474 significa, 47 + 4 ceros= 470000 pF, J= +/- 5%, de tolerancia. 470.000 pF= 470 nF= 0’47 µF


Algunos capacitores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de, 0’1, ó, 0’01, lo que indica, 0’1 uF, ó, 0’01 uF.

Relación de unidades de capacidad:

Unidad Faradios ( F )

Microfaradios (F)

Nanofaradios ( nF )

Picofaradios ( pF )

1 Faradio, F= 1 106 109 1012

1 Microfaradio, F= 10-6 1 103 106 1 Nanofaradio, nF= 10-9 10-3 1 103 1 Picofaradio, pF= 10-12 10-6 10-3 1

Las

A B C D E

COLOR Coeficiente de temperatura

DÍGITO MULTIPLICADOR TOLERANCIA 1ª

cifra 2ª

cifra C10pf

C > 10pf

Negro 0 0 1 -- ± 20%

Marrón -- 1 1 10 ± 0,1 pf ± 1 %

Rojo -- 2 2 100 ± 0,25 pf ± 2 %

Naranja 150 * 10-6 3 3 1.000 -- -- Amarillo -- 4 4 10.000 -- --

Verde -- 5 5 100.000 ± 0,5 pf ± 5 %

Azul -- 6 6 1.000.000 -- -- Violeta 750 * 10-6 7 7 -- -- --

Gris -- 8 8 0,01 -- -- Blanco -- 9 9 0,1 ± 1 pf ± 10%


equivalencias entre estas unidades son

105 1 F 1,000,000 pF 1,000 nF 104 0.1 F 100,000 pF 100 nF 103 0.01 F 10,000 pF 10 nF 102 0.001 F 1,000 pF 1 nF

ver código de valores

Algunos tipos de condensadores llevan su valor impreso en la envoltura, principalmente los electrolíticos y los cilíndricos, pero la mayoría utilizan un código de colores que, en lo que se refiere al valor de la capacidad, expresada en picofaradios, y a la tolerancia. Algunos condensadores de alta calidad llevan, además, otras franjas de color para expresar el, coeficiente de temperatura y la tangente del ángulo de pérdidas, según un determinado código.

Las características principales de un condensador son: Tolerancia

Margen de variación respecto al valor indicado por el fabricante mediante una letra. La tolerancia se mide en, %, y no es simétrica respecto al valor central de la capacidad.

Tensión máxima

Valor máximo de la tensión que puede soportar el condensador sin romper, es decir, sin que se perfore su dieléctrico. Algunos condensadores son polarizados y no se debe de variar el signo del voltaje en sus armaduras.

Coeficiente de temperatura Es lineal y se expresa en partes por millón C = Co.[1 - a(T-To)] Rigidez dieléctrica

No se puede poner cualquier tensión en bornes del condensador. Hay una tensión a la que se rompe el condensador.

Tiempo de carga y descarga de un condensador

Carga

Un capacitor es un dispositivo que al aplicársele una fuente de corriente continua se comporta de una manera especial.

Cuando el interruptor, A, se cierra la corriente, I, aumenta bruscamente como un cortocircuito y toma el valor

EI

R


que se puede interpretar como si el condensador no existiera momentáneamente en este circuito serie, RC. Poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de, 0 A, tal y como se observa en las gráficas adjuntas.

El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde, 0 V, hasta, E V, siendo, E, el valor de la fuente de corriente directa conectada en serie con, R, y, C.

El tiempo que tarda el voltaje en el condensador, Vc, en pasar de, 0 V, hasta el, 63’2 %, del voltaje de la fuente viene dado por la expresión

T= R.C R resistencia en Ohmios C capacidad del condensador en milifaradios

T constante de tiempo en milisegundos.

Después de un tiempo, 5T, el voltaje en el condensador ha subido hasta un, 99’3 %, de su valor final.

Al analizar los gráficos anteriores se puede ver que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de, Ic, y, Vc, cambian en la parte transitoria pero no así en la parte estable.

Los valores de, Vc, e, Ic, en cualquier instante vienen dados por las expresiones

0( ).Tt

cV E V E e

0( ).Tt

cV E eI

R

V0 voltaje inicial del condensador, en muchos casos, 0 V

.Tt

RV E e

La carga de un condensador no puede variar instantáneamente pues implicaría variaciones infinitas de tensión en sus bornes. La corriente que atraviesa el condensador en cada instante viene dada por la expresión:

.C

dQ dVi Cdt dt

La tensión en bornes del condensador es

0.(1 )t

RCV V e


RC constante de tiempo

Al aplicar una tensión continua, la corriente alcanza instantáneamente el valor máximo, decreciendo a intervalos del, 63’2 %, en módulos de tiempo constantes. La constante de tiempo, tau, corresponde al tiempo que tarda en descargarse hasta el, 63’2 %, del valor máximo, correspondiendo la constante de tiempo que tarda en alcanzar el, 63’2% de su valor final:

tau= R.C Descarga

Un condensador no se descarga de inmediato al quitársele una fuente de alimentación de corriente directa.

Cuando el interruptor pasa de la posición, A, a la posición, B, el voltaje en el condensador, Vc, empezará a descender desde el valor, V0, ó voltaje inicial del condensador. La corriente de descarga tendrá un valor inicial

0VIR

y disminuirá hasta llegar a, 0 V. Los valores de, Vc, e, Ic, en cualquier instante en el condensador se obtienen a través de las expresiones

0.tT

CV V e

0 .tT

CVI eR

T= RC constante de tiempo

Si el condensador ha sido previamente cargado hasta una tensión, E, entonces en las expresiones anteriores se reemplaza, V0, por el valor, E.

Resistencia de aislamiento

El material dieléctrico no sólo tiene permitividad. También resistividad de valor muy alto. La resistencia se la denomina resistencia de aislamiento

La constante de tiempo, RC, queda C.Rais= .


La capacidad de un condensador depende de varios factores, entre ellos de la forma geométrica del condensador. En función de ella se tiene: Capacidad de un condensador plano

El condensador plano está formado por dos armaduras metálicas, A, y, B, cada una con una superficie, S, separadas por un dieléctrico de espesor, d, y constante dieléctrica, . La capacidad del condensador viene dada por la expresión

C = . Sd

permitividad del material que puede expresarse como, = r.o r permitividad relativa del material respecto a la del aire, o.

r= 0

S Superficie de las armaduras ó placas. d separación entre las placas. se deduce:

Cuanto más alta se la constante dieléctrica, , también llamada permitividad dieléctrica, mayor será la capacidad.

Los diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos tiene diferentes grados de permitividad ó diferente capacidad para el establecimiento de un campo eléctrico

Material Permitividad relativa, r

Vacío 1 Aire 1’0059

Polietileno 2’5 Porcelana 5...6

Mica 7 Pentóxido Tántalo 26

Cerámica 10 a 50000

Cuanta más superficie, S, tengan las armaduras del condensador mayor será su capacidad. Cuanto más separadas estén las armaduras mayor es el valor de, d, y menor es la capacidad. Al aumentar la tensión aplicada a las armaduras del condensador aumenta la capacidad del mismo.


Los condensadores se pueden clasificar atendiendo a: El tipo de dieléctrico que existe entre sus armaduras Aire Papel Mica

La mica es un compuesto de silicato alumínico-magnésico-potásico, con la propiedad de ser muy dúctil y maleable, consiguiéndose láminas muy finas. Éstas constituyen el dieléctrico y las armaduras están formadas por hojas metálicas. Las hojas de metal y de mica se van alternando; se sueldan a una grapa, que sujeta las hojas metálicas pares, con las cuales se forma un electrodo de hilo de cobre; otra grapa sujeta las impares, y con ellas, se forma el otro electrodo. El conjunto así formado se envuelve en cerámica, resinas ó esmaltes para protegerlo de los agentes exteriores.

Son capacitores de bajo costo, baja corriente de fuga ó 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.

Electrolíticos

En estos condensadores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito, generalmente óxido de aluminio y de tántalo. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y 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 alimentación.

Se distinguen dos tipos de condensadores electrolíticos: Electrolíticos de aluminio

La armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico

Electrolíticos de tántalo

El dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su coste es algo más elevado.

Estos capacitores pueden tener capacitancias muy altas.


Tantalio Son polarizados por lo que hay que tener cuidado a la hora de conectarlo. Policarburo Plástico

Estos condensadores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.

Según el proceso de fabricación se distinguen los condensadores de tipo, k, y de tipo, MK. La diferencia está en el material de sus armaduras, metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo.

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales: Tipo K

KS styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico. KP formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. Tipo MK MKP dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado. MKY dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.

MKT láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno.

MKC makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.

A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los condensadores de plástico:

TIPO CAPACIDAD TOLERANCIA TENSION TEMPERATURA KS 2pF-330nF +/-0,5% +/-5% 25V-630V -55ºC-70ºC KP 2pF-100nF +/-1% +/-5% 63V-630V -55ºC-85ºC

MKP 1,5nF-4700nF +/-5% +/-20% 0,25KV-40KV -40ºC-85ºC MKY 100nF-1000nF +/-1% +/-5% 0,25KV-40KV -55ºC-85ºC MKT 680pF-0,01mF +/-5% +/-20% 25V-630V -55ºC-100ºC MKC 1nF-1000nF +/-5% +/-20% 25V-630V -55ºC-100ºC

Lámina metalizada

Tiene la lámina metálica depositada directamente en la lámina de plástico. Estos capacitores tienen la cualidad de protegerse a si mismos contra sobre voltajes. Cuando esto ocurre aparece un arco de corriente que evapora el metal eliminando el defecto.


Láminas de plástico y láminas metálicas intercaladas

Estos tipos de capacitores son generalmente más grandes que los de lámina metalizada, pero tienen una capacitancia más estable y mejor aislamiento.

Cerámicos

El dieléctrico utilizado por estos condensadores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:

Grupo I

Tienen un valor de permitividad menor, pero que su sensibilidad a la temperatura, el voltaje y el tiempo es despreciable. Estos capacitores tienen un tamaño mayor que los otros de cerámica. Caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.

Grupo II

Algunos tipos de cerámica permiten una alta permitividad y se alcanzan altos valores de capacitancia en tamaños pequeños, pero tienen el inconveniente que son muy sensibles a la temperatura y a las variaciones de voltaje. Su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.

Condensadores de doble capa eléctrica

Estos condensadores también se conocen como supercondensadores ó CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los condensadores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.

Por la forma exterior

Tubulares

Los hay de diseño tubular, y de varias placas y dieléctrico intercalados.

Cilíndricos

Planos

El diseño de múltiples placas es un diseño para aumentar el área efectiva de la placa. Entre placa y placa se coloca el aislante y cada placa de por medio se conecta


De lenteja De perla Pin-up Pasachasis Por el valor de su capacidad

Fijos

Son aquéllos cuya capacidad se fija en fábrica. Variables

Para conseguir que un condensador sea de capacidad variable, se puede hacer que varíe cualquiera de las tres magnitudes de la que depende la capacidad como son: la superficie enfrentada de sus armaduras, la separación entre ellas ó el dieléctrico a través de su permitividad. Generalmente se varía la superficie, enfrentando más o menos las armaduras, por medio de un mando giratorio, aunque varían la distancia. A medida que el rotor va perdiendo superficie al colocarse debajo del estator, la capacidad del condensador aumenta ya que la superficie entre placas es mayor. Suelen utilizarse en la sintonía de los aparatos de radio. Ajustables ó Trimmer Son un tipo especial de condensadores variables para ajustes finos, generalmente de pequeña capacidad, cuyo mando mecánico es menos manejable, ya que, una vez ajustados no suelen volverse a retocar. Incluso se fija el ajuste por medio de una gota de lacre o cera. La variación de la capacidad se produce por la variación de la distancia entre las placas del condensador. Dependientes de un parámetro físico

Controlados por tensión

El valor capacitivo está en función de la tensión a la que esté sometido. Controlados por temperatura

El valor capacitivo está en función de la temperatura a la que se someta el condensador.


Algunas de las aplicaciones de los condensadores son:

Para aplicaciones de descarga rápida

Como un Flash, en donde el condensador se tiene que descargar a gran velocidad para generar la luz necesaria. Ello se hace fácilmente cuando se le conecta en paralelo un medio de baja resistencia.

Como filtro Un condensador de gran valor, 1000 uF - 12000 uF, se utiliza para eliminar el rizado que se genera en el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua.

Para aislar etapas ó áreas de un circuito Un condensador se comporta idealmente como un corto circuito para la señal alterna y como un circuito abierto para señales de corriente continua, etc. Condensadores de antena Conexionados en serie con una antena, tienen por misión reducir la longitud de onda de ésta. Condensadores de acoplamiento Tienen por misión bloquear el paso de la corriente continua y permitir el paso de la corriente alterna. Se utilizan normalmente en el acoplo entre etapas. Intercalados en un circuito, tienen la misión de proporcionar un paso de baja impedancia a las corrientes de audiofrecuencia y radiofrecuencia.

Los condensadores se pueden agrupar en serie o en paralelo. Condensadores en paralelo

El caso más importante sucede cuando se conectan las placas del mismo signo de dos condensadores de capacidades, C1, y, C2. Si inicialmente el condensador, C1, se ha cargado con una carga, Q, y se conecta al condensador, C2, inicialmente descargado. Después de conectarlos, las cargas pasan de un condensador al otro hasta que se igualan los potenciales. Las cargas finales de cada condensador, q1, y, q2, se obtienen a partir de las ecuaciones de la conservación de la carga y de la igualdad de potenciales de los condensadores después de la unión.

se despeja, q1, y, q2, en este sistema de dos ecuaciones


La energía inicial, es la almacenada en forma de campo eléctrico en el condensador de capacidad, C1

La energía final, es la suma de las energías almacenadas en los dos condensadores

la energía final, Uf, es menor que la inicial, Ui. Una analogía hidráulica de un sistema formado por dos condensadores en paralelo es el indicado en la figura adjunta. Sean dos depósitos cilíndricos iguales conectados por un tubo horizontal de sección despreciable, el primero de ellos con una masa, m, de agua, y el segundo vacío. La energía inicial del agua es la energía potencial del centro de masas del agua que está a una altura, h, de la base, U0= mgh. Si se abre la llave el agua el agua fluye del primer depósito al segundo, hasta que la altura del agua es la misma en ambos. Por tanto, el agua se reparte por igual entre los dos depósitos. La energía final será la mitad de la energía inicial.

01 1

2 2 2 2 2 2m h m hU g g mgh U

Si no hubiese resistencia alguna, no habría pérdidas en la energía ya que la energía potencial del agua se transforma en cinética del agua que fluye y viceversa. El agua pasaría de un depósito al otro, se produciría un movimiento oscilatorio. Lo mismo ocurriría en un sistema de dos condensadores, la carga oscilaría entre los dos condensadores. La resistencia del tubo que conecta los dos depósitos al movimiento del agua es análoga a la resistencia de los cables que conectan los dos condensadores, el primero se opone al flujo del agua, el segundo al flujo de carga. Después de unas cuantas oscilaciones se alcanza la situación final de equilibrio. La situación final no se alcanza por tanto, de una vez, sino después de un cierto tiempo tanto más pequeño cuanto mayor sea la resistencia. Si se conectan, n, condensadores en paralelo, para encontrar el condensador equivalente se utiliza la fórmula: CT = C1 + C2 + C3 +…+ Cn


Para obtener el condensador equivalente de condensadores en paralelo, sólo basta con sumarlos. Condensadores en serie Sean dos condensadores de capacidades, C1, y, C2, dispuestos en serie. Los dos condensadores tienen la misma carga, q. La diferencia de potencial entre los puntos, a, y, c, es

1 2 1 2

1 1.ac ab bcq qV V V qC C C C

La agrupación de dos condensadores en serie es equivalente al de un condensador de capacidad, Ce

Esta es la situación ideal, en la que se supone que los condensadores no pierden carga, las dos placas del condensador están perfectamente aisladas una de la otra. Esto no es lo que ocurre en la situación real. Para hallar el condensador equivalente a, n, condensadores conectados en serie se utiliza la fórmula:

1 2 3

1 1 1 1 1...T nC C C C C

Sea un condensador cargado a una diferencia de potencial, V. la carga que adquiere el condensador es Q0=C·V la energía acumulada en el condensador es

2

0 2CVU

si se conecta este condensador a otro idéntico inicialmente descargado. Cuando el circuito se cierra la carga fluye del primero hacia el segundo hasta que la diferencia de potencial en ambos condensadores sea la misma.


como la capacidad, C, de ambos condensadores es la misma, la carga final de cada uno de los condensadores será la mitad de la carga inicial

01

02

2

2

QQ

QQ

1

2

2

2

VV

VV

la energía acumulada por el sistema formado por los dos condensadores es

2 2 21 2 0

1 1 1 12 2 4 2

U CV CV CV U

la energía final es la mitad de la energía inicial. Siempre se perderá la mitad de la energía independientemente de que cambiemos o no la resistencia de los cables que unen los condensadores.

Un condensador puede trabajar con dos tipos de corriente básicas: Corriente continua

Si se hace circular corriente continua con una fuente de tensión a un condensador, circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del capacitor El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior y la carga positivamente. El terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga negativamente. Esta situación se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene y la corriente deja de circular, comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua ya que no permite el paso de corriente eléctrica. La aparición de estas cargas en las placas del condensador provoca la existencia de un campo eléctrico entre las ellas que genera una fuerza electromotriz que llega a igualarse al potencial de la fuente de tensión, y que es el causante del bloqueo de dicha corriente eléctrica. Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua. La corriente que circula inicialmente es una corriente que varía en el tiempo y que sí puede atravesar el capacitor. Su variación va desde un valor máximo a un valor de, 0 A, momento en que ya no hay circulación de corriente. Corriente alterna El paso de la corriente alterna por el condensador si es posible pero el voltaje que aparece en los terminales del condensador está desfasado, 90º, hacia atrás con respecto a la corriente eléctrica. Este desfase se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje.


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 la corriente ó el voltaje, que es la curva de potencia.

P= I.V

Esta 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. Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva, Xc, y se puede hallar con la Ley de Ohm

1

2cVXI fC

Xc reactancia capacitiva en ohmios, f frecuencia en Hertz, Hz C capacidad en Faradios, F

En la realidad el capacitor tiene una resistencia en serie debido a varios factores, las placas metálicas, el dieléctrico ó aislante, etc.. Se denomina, ESR, al equivalente al factor de calidad, Q, de los inductores y mientras más pequeño sea menor será esta resistencia en serie equivalente.

Es importante tener en cuenta a la hora de utilizar un condensador las siguientes limitaciones:

En un condensador, las armaduras están separadas por un aislante, lo que imposibilita el paso de la corriente eléctrica. No obstante, no existe el aislante perfecto; por tanto, todo condensador llevará asociada una resistencia de fugas, que dará idea de su mayor o menor calidad. Será tanto mejor cuanto menos fugas ó pérdidas tenga.

A mayor resistencia de fugas menor fuga de corriente tiene el condensador.

Esta orientación se suele dar por medio de un parámetro denomina la tangente del ángulo de pérdidas. De otro parte, el grosor del dieléctrico condicionará la máxima tensión que puede soportar el condensador entre sus armaduras antes de que se perfore el mismo.

La perforación se produce cuando salta una chispa entre las armaduras; una característica de cada aislante en particular es su campo de ruptura, expresado en tensión/distancia. Por ejemplo, el campo de ruptura del aire seco es de unos, 30000 V/cm. Esto quiere decir que para que salte una chispa a, 1 cm, de distancia se necesita una diferencia de potencial de, 30000 V.

Por lo tanto, el espesor y tipo de dieléctrico determinarán la máxima tención admisible. Un exceso de tensión debilitara la rigidez del dieléctrico incluso a dejarlo inutilizado. Un condensador nunca debe descargarse mediante un corto, sino que habrá que hacerlo mediante una resistencia de carga. Esta orientación, para cada condensador en particular, nos la proporciona el fabricante, indicándonos cuál es su tensión de trabajo.


Las variaciones de temperatura alteran el comportamiento del dieléctrico, de tal manera que la capacidad varía, aunque poco, con la temperatura. En aplicaciones en las que se requiera alta precisión habrá que tener este punto en consideración. Así pues, otra característica de un condensador es, el coeficiente de temperatura, que expresa la variación relativa de la capacidad sobre su valor nominal a temperatura ambiente por cada grado de temperatura. El condensador cuando está en trabajo, deberá situarse lo más alejado posible de los focos de calor. En los condensadores electrolíticos, debido al proceso químico de formación del dieléctrico, habrá que considerar, además, que tienen polaridad: el polo positivo del condensador debe ir conectado al positivo del circuito y, el negativo, al negativo del circuito. Uno de los fallos más frecuentes en un condensador es la disminución de la resistencia de aislamiento y ello es debido a penetración de humedad como consecuencia de un cierre imperfecto o incluso a través de la zona de paso de los terminales en el momento de soldarlos.

Los condensadores son componentes que no necesitan de un mantenimiento con una atención muy extrema. Basta con considerar tres parámetros: Temperatura

El condensador cuando está en trabajo, deberá situarse lo más alejado posible de los focos de calor.

Humedad

Uno de los fallos más frecuentes en un condensador es la disminución de la resistencia de aislamiento y ello es debido a penetración de humedad como consecuencia de un cierre imperfecto o incluso a través de la zona de paso de los terminales en el momento de soldarlos.

Tensión

Un exceso de tensión debilitara la rigidez del dieléctrico incluso llega a dejarlo inutilizado. Un condensador nunca debe descargarse mediante un corto, sino que habrá que hacerlo mediante una resistencia de carga.

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