Blog de publicación parte 1. Act. 1
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viernes, 1 de enero de 2021
1.1)¿Qué es un capacitor?
Es una componente que es capaz de retener la carga eléctrica, es un componente pasivo ya que no puede amplificar la energía o cortarla. Este almacena la carga que se le da para después soltarla lentamente.
1.2)Estructura de un capacitor
Las placas metálicas se encargan de almacenar/retener la carga eléctrica que se le da.
El Dialectico es un aislante el cual evita que las dos partes metálicas se toquen, si se llegaran a tocar no podría mantener la carga.
Y por último la carcasa de plástico, la cual cubre estos componentes para que estos tengan un perfecto funcionamiento.
1.3)Tipos de condensadores
Condensador Polar
Un condensador es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica en forma de diferencia de potencial para liberarla posteriormente. También suele llamarse capacitor eléctrico.
Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material aislante
Estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga, pero con distintos signos.
Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una tensión, y estará preparado para soltar esa carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.
Usos:
• Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
• Memorias, por la misma cualidad.
• Filtros.
• Fuentes de alimentación.
• Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
• Demodular AM, junto con un diodo.
• Osciladores de todos los tipos.
Símbolo Forma física
Condensadores no Polares
Son aquellos que no presentan polaridad y por lo tanto se pueden situar en un circuito de forma inversa sin afectar a su vida útil o al funcionamiento del circuito.
• Cerámicos. Se utilizan varias placas cerámicas para el dieléctrico. Existen diferentes tipos, desde los que están formados por una sola lámina de dieléctrico, hasta formados por láminas apiladas.
Dependiendo de su composición, pueden funcionar a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.
• Plástico: Existen varios tipos como poliéster, bicarbonato
• Electrolíticos bipolares. Se diferencian de los monopolares en su composición. Estos solamente poseen una armadura con polvo de aluminio mientras que los bipolares ambas armaduras poseen este polvo.
• Variables. Poseen una armadura fija
Usos:
• Como almacenador de corriente.
• Como estabilizador de corriente en un circuito.
• Como adaptador de impedancias en un circuito.
• A diferencia de los polares que debido a su constitución solo se pueden usar en CC, estos se pueden usar tanto en CC como en CA.
Símbolo eléctrico: Forma Física
1.4)Comportamiento de un capacitor en corriente directa (CD)
Si se conecta una batería a un condensador, circulará por él una corriente continua (CC). Circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del condensador.
– 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.
En el diagrama siguiente el flujo de electrones está cargando las placas del capacitor. Esta situación se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene (la corriente deja de circular) comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua (no permite el paso de corriente).
Es por eso por lo que normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.
La corriente que circula y que se comenta en anteriores párrafos es una corriente que varía en el tiempo (corriente que si puede atravesar un capacitor), desde un valor máximo a un valor de 0 amperios, momento en que ya no hay circulación de corriente. Esto sucede en un tiempo muy breve y se llama “transitorio”
1.5)Carga y descarga de un capacitor
Carga de un capacitor:
Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales distintos, el capacitor no se carga instantáneamente, sino que adquiere cierta carga por unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito. La corriente inicial es alta ya que la batería debe transportar la carga de una placa del condensador a la otra. La carga de corriente alcanza el valor de cero a medida que el condensador se carga con el voltaje de la batería. La carga del condensador almacena energía en el campo eléctrico entre sus placas. La tasa de carga se describe en función de la constante de tiempo RC.
· Si q es la carga del condensador en cierto instante posterior al cierre del interruptor e i es la intensidad de la corriente en el circuito en el mismo instante, se tiene:
· Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintóticamente la carga del capacitor, I0 es la corriente inicial y e = 2,718 es la base de los logaritmos naturales.
Descarga de un capacitor:
· Tomando en cuenta que el capacitor ya ha adquirido una carga Q0 y que además se ha retirado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Si se cierra el interruptor, tendremos que:
· Ahora la corriente inicial es I0 y la carga inicial Q0; además, tanto i como q tienden asintóticamente a cero. Ahora la corriente es negativa ya que tiene un sentido opuesto al de carga.
1.6) ¿Cómo saber el correcto funcionamiento de un capacitor utilizando el multímetro?
Un multímetro determina la capacitancia cargando un capacitor con una corriente conocida, luego mide la tensión resultante y, finalmente, calcula la capacitancia.
Advertencia: Los capacitores almacenan una carga eléctrica, permaneciendo energizados aún después de que se desconecta la energía.
Antes de tocarlo o tomar una medición, asegúrese siempre de usar equipo de protección personal adecuado:
1. Desconéctelo de la fuente de energía.
2. Utilice el multímetro para confirmar que está desconectado.
3. Con cuidado, descargue el capacitor conectando una resistencia a través de los cables (Conecte una resistencia de 20,000 y 5 Watts a través de las terminales del capacitor durante cinco segundos).
4. Use el multímetro para confirmar que el capacitor esté totalmente descargado.
Nota: Algunos multímetros ofrecen un modo Relativo (REL). Cuando se miden valores de capacitancia bajos, el modo Relativo se puede usar para extraer la capacitancia de los cables de prueba. Para usar el modo Relativo del multímetro para la capacitancia, deje los cables de prueba abiertos y pulse el botón REL. Esto elimina el valor de capacitancia residual de los cables de prueba.
Factores adicionales que implica la capacitancia:
● Los capacitores tienen una vida útil limitada y comúnmente son la causa de un mal funcionamiento.
● Los capacitores pueden tener un cortocircuito, o pueden deteriorarse físicamente hasta el punto de
fallar.
● Cuando un capacitor hace cortocircuito, puede fundir un fusible o puede dañar otros componentes.
● Cuando un capacitor se abre o deteriora, el circuito o los componentes del circuito pueden no
funcionar.
● El deterioro también puede cambiar el valor de capacitancia de un capacitor, lo que puede causar
problemas.
1.7) En qué momento es oportuno cambiar un capacitor de un circuito
En los capacitores el voltaje permitido entre sus terminales no es muy alto. Si se tuviera que cambiar el capacitor, se debe buscar uno de la misma capacidad y con un voltaje igual o mayor al del capacitor dañado, pero, no es recomendable utilizar un capacitor que recibe un voltaje menor para el que fue diseñado, siente que no estuvo polarizado en corriente continua y la capa de óxido de aluminio disminuye hasta que el elemento falla. Algo importante que se debe de tomar en cuenta es que los capacitores deben utilizarse lo antes posible después de su fabricación, si el periodo de almacenamiento antes de usarlo es largo, seguramente al no recibir voltaje se empezara a dañar. Lo más conveniente a tomar en cuenta siempre es la fecha de fabricación.
1.8)Capacitancia
La capacitancia es la capacidad de un dispositivo o circuito para reunir y almacenar energía en forma de carga eléctrica. Consisten en dos placas de material conductor los cuales están entre un aislador. El aislante aumenta la cavidad de carga de un capacitor. Las placas internas están conectadas a dos terminales externos. Estos terminales se pueden enlazar a un circuito.
Un capacitador acumula energía (voltaje) a medida que circula la corriente a través de un circuito eléctrico. Ambas placas mantienen cargas iguales, y cada que la placa positiva recoge una carga, una carga igual fluye fuera de la placa negativa. Cuando el circuito está apagado, un capacitor retiene la energía que ha juntado, aunque generalmente ocurren fugas. El valor de la capacitancia de un capacitor se mide en faradios (F).
Un faradio es una gran cantidad de capacitancia. Los supercapacitores pueden almacenar grandes cargas eléctricas de miles de faradios.
La capacitancia puede aumentar cuando:
- Las placas de un capacitor están colocadas más cerca una de otra.
- Las placas más grandes pueden dar más superficie.
En los circuitos eléctricos, los capacitores se usan con frecuencia para bloquear la corriente continua (CC), a la vez que permiten el flujo de la corriente alterna (CA).
Algunos multímetros digitales ofrecen una función para medir la capacitancia, entonces se puede:
- Identificar un capacitor desconocido.
- Detectar capacitores abiertos o en cortocircuito.
- Medir directamente los capacitores y mostrar su valor.
1.9) Fórmula para calcular la capacitancia (C=Q/V)
La capacitancia se define como la capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica, siendo la relación entre la carga eléctrica y la diferencia de potencial entre ellos, este valor de capacitancia se mide en faradios (F)
En breves palabras, es la medida de la capacidad de un condensador para almacenar carga eléctrica y a mayor capacitancia, mayor capacidad para almacenar carga.
1.10)Constante dieléctrica "K"
Se les llama dieléctricos a los materiales de baja conductividad eléctrica
El material dieléctrico tiene como función mantener las dos laminas metálicas a una distancia pequeña sin que haya contacto alguno y aumentar las capacidades del elemento como la diferencia de potencial máxima
Para su aplicación se tiene la siguiente formula:
Donde “k” es la constante dieléctrica
La siguiente tabla muestra la constante dieléctrica de los materiales popularmente usados:
1.11)Conexiones de capacitores en serie
Los capacitores en serie son los dos o más capacitores conectados en una sola línea. El positivo de un capacitor está conectado a la placa negativa del siguiente capacitor. Todos los condensadores que están conectados en serie tienen la carga igual (Q). La corriente de carga (IC) también es el mismo para todos los condensadores individuales que están conectados en serie como IC = I1 = I2 etc.
Ejemplo de conexión en serie de dos capacitores:
La carga (Q) almacenada en todos los capacitores es igual porque cada capacitor tiene la carga que fluye desde el adyacente.
Las caídas de tensión de los condensadores individuales en conexión en serie son diferentes. Pero la suma de todas las tensiones es igual a la tensión total a través del circuito. IEVT = V1 + V2 etc. Un valor grande de capacitancia resultará en una caída de tensión más pequeña, mientras que un valor de capacitancia pequeña dará lugar a una caída de tensión más grande.
Ecuaciones:
- VT = V1 + V2
- Ceq-1 (en superíndice) = Q/V1 + Q/V2
- 1/Ceq = (V1 + V2)/Q
- VT = Q/Ceq = Q/C1 + Q/C2
1.12)Conexiones de capacitores en paralelo
Los condensadores en paralelo son dos o más condensadores que están conectados en forma paralela, es decir, ambos de sus terminales están conectados a cada terminal del otro capacitor o capacitores respectivamente.
La capacitancia equivalente del grupo de capacitores que están conectados en paralelo es igual a la suma de capacidades de los condensadores individuales, es decir, Ceq = C1 + C2.
Debido a que la caída de tensión a través del capacitor individual es igual a la tensión total aplicada entre los terminales de entrada y de salida del circuito, es decir, VT = V1 = V2.
Las cargas almacenadas en los capacitores individuales son diferentes, pero la suma de todos los cargos de condensadores individuales es igual a la carga total de las corrientes en el circuito, es decir, Q = Q1 + Q2.
El flujo de corriente de carga en el circuito se distribuye a todos los capacitores en el circuito. Pero la corriente total de carga es igual a la suma de todas las corrientes de carga individuales de los condensadores en el circuito, es decir, IC = I1 + I2 etc.
Ejemplo de conexión en paralelo de dos capacitores:
El valor de la capacitancia equivalente del grupo de condensadores que están conectados en paralelo es siempre mayor que el valor de la más grande de condensadores en el circuito.
1.13)Voltaje de operación
El voltaje es la cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. A sí mismo el voltaje también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado. De esta forma, se establece el flujo de una corriente eléctrica.
En el caso de un capacitor, es cuanto voltaje puede aguantar.
Si están en serie esta será la suma de los voltajes que resiste, si tenemos un Capacitor de 50uF a 25V y otro de 100uF a 100V su voltaje de operación será de 125V
Pero en caso de que este en paralelo será tomado en cuenta el voltaje mínimo, ejemplo: si tenemos un capacitor de 20pF a 25V y otro de 60pF a 100V su voltaje de operación será de 25V
1.14)Referencias
Mark. (S/F) Mecafenix. El capacitor. Recuperado de: https://www.ingmecafenix.com/electronica/el-capacitor/
· (2020). Retrieved 16 December 2020, from https://www.arrow.com/es-mx/research-and-events/articles/polarized-capacitors-simple-in-concept-not-in-implementation
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2.0)Carátula
Blog de publicación parte 2. Act. 2
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2.1)¿Qué es un inductor?
Es un componente pasivo
que esta hecho de un alambre que esta aislado en forma de espiral que puede
almacenar energía en forma de campo magnético.
Este se opone a los
cambios bruscos de la corriente en el circuito, es decir que si es desconectada
y conectada este intentara estar en el mismo estado en todo el tiempo, además
de crear un voltaje que se opone al voltaje aplicado.
2.2)Aplicación de las bobinas
En las fuentes de alimentación las bobinas se usan para
filtrar componentes de CA y solo obtener CD de salida.
En un timbre este suena porque el campo magnético de la
bobina genera un movimiento, ocasionando que este se mueva y por lo tanto
suene.
2.3)Inductancia equivalente en serie
El cálculo del inductor
equivalente (LT) es similar al
método de cálculo equivalente de resistencias en serie, solo es necesario
sumarlas.
Formula: LT = L1 + L2 + L3.
Pero si se desea obtener el valor del inductor
equivalente de más de 2 o 3 inductores, se usaría la siguiente fórmula: LT = L1
+ L2 + L3 +……+ LN, donde N es el número de bobinas colocadas en serie.
2.4)Inductancia equivalente en paralelo
El valor equivalente lo obtenemos igual que hacíamos con
las resistencias en paralelo.
Pero la fórmula se puede generalizar para cualquier
número de inductores , con la siguiente fórmula:
1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + …. 1/LN, donde N es el número
de inductores que se conectan en paralelo.
2.5)¿Qué es un relevador?
Un relevador o también conocido como relé o relay, es un
interruptor cuyo control corre por cuenta de un circuito eléctrico. Desarrollado
en la primera mitad del siglo XIX por el físico norteamericano Joseph Henry, a
través de una bobina y un electroimán incide sobre diversos contactos para la
apertura o el cierre de otros circuitos, que funcionan de manera independiente.
2.6)Características y especificaciones de un relevador
Las características generales de cualquier relé son:
1. El
aislamiento entre los terminales de entrada y de salida.
2. Adaptación
sencilla a la fuente de control.
3. Posibilidad
de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida.
4. Las
dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relé se caracterizan
por:
a) En
estado abierto, alta impedancia.
b) En estado cerrado, baja impedancia.
2.7)¿Cómo conectar un relevador?
Como podemos observar en la siguiente imagen, el
relevador va a constar generalmente de 5 “patitas”, normalmente se ilustra que
función corresponde a cada una, teniendo así, 2 patitas para la bobina,
acompañadas del “común” o “C”, para conectar estas, la polaridad para su
conexión vendrá indicada en el relevador. Las otras 2 puntas que se tienen en
los extremos corresponderán a “normally open” o “N.O.” y a “normally closed” o
“N.C.”
En caso de no estar indicadas por el propio relevador, se
podrá utilizar un multímetro para hallar, que es cada patita, las patitas
correspondientes a la bobina, arrojarán un valor en ohmios no tan alto,
mientras que las patitas que corresponderán a “C”, “N.C.” y “N.O.” arrojarán ya
sea un valor 0 o un valor exageradamente alto.
Otro punto que debe tomarse en cuenta para conectar un
relevador, debe ser por supuesto, las especificaciones con que este cuente, que
son el voltaje y el amperaje al que este es capaz de trabajar, esta información
se localiza sobre el propio relevador.
Finalmente, como la corriente tiende a seguir su camino
una vez que se abre el interruptor, al cortarle la corriente a la bobina, se
crea un pico de tensión, para proteger a lo que el relevador esté conectad, se
hace uso de un diodo, que siempre debe colocarse mirando hacia la fuente, de lo
contrario no funcionará, aunado a esto, también se suelen añadir transistores y
resistencias que brindarán aun mayor protección.
Ejemplo de una conexión de un relevador:
2.8)Transformador eléctrico
Un transformador es un motor estático y reversible que
puede aumentar o disminuir el voltaje en el circuito de CA para mantener la
energía eléctrica. La potencia de entrada de un transformador es la misma que
la potencia obtenida en la salida. Para lograr esto se basa en el principio de
inducción electromagnética. El transformador convierte la energía eléctrica
alterna con un nivel de tensión, en energía alterna con otro nivel de tensión.
Tipos
de transformadores
§ Por
su fase (monofásico, trifásico)
§ Autotransformador
§ De
impedancia
§ De
potencia
§ De
comunicaciones
§ De
medida
§ Elevador/reductor
de voltaje
§ De
aislamiento
§ De
alimentación
§ Con
diodo dividido
§ De
frecuencia variable
§ De
pulsos
§ De
linea o flyback
§ Híbrido
§ Balun
§ De
frecuencia variable
Partes
de un transformador
·
Devanado
Primario: Está conectado a la fuente de energía y recibe la fuerza
electromotriz de CA para aumentar o disminuir de la línea de energía. Puede ser
un devanado de bajo voltaje o un devanado de alto voltaje, según el tipo y el
tipo de transformador que se esté utilizando.
·
Devanado
Secundario: Es un dispositivo que proporciona un
potencial de conversión trifásico a la carga, y también donde la fuerza
electromotriz es generada por el cambio magnético del núcleo que lo rodea.
Dependiendo de la aplicación del transformador, puede ser un devanado de bajo o
alto voltaje.
·
Núcleo
del transformador trifásico: Es el lugar donde se
enrollan los devanados y se genera el flujo magnético alterno, que suelen estar
formados por una serie de láminas eléctricamente aislantes para minimizar las
corrientes parásitas.
¿Cómo
funciona un transformador eléctrico?
Principalmente se basan en el principio de inducción
electromagnética, en donde la bobina primaria recibe un cierto voltaje, en un
circuito cerrado que consta de vueltas, la corriente comenzará a fluir a través
de las vueltas del devanado primario. A medida que circula la corriente, se
generará un campo magnético y un flujo magnético a su alrededor. El flujo
magnético generado viajará a través del núcleo hasta el devanado secundario y
será variable porque la intensidad que lo genera es corriente alterna.
Cuando el flujo magnético llega a la bobina del devanado
secundario, esta cortará el número de vueltas del devanado secundario. Este
fenómeno provocará presión entre ellos. Cuando una carga se conecta a un
extremo del devanado secundario; como ha generado un voltaje a través de él,
obtendremos una corriente que circulará en la carga que conectamos.
2.9)Características y especificaciones de los transformadores eléctricos
·
Tensión
primaria: Es el voltaje que alimenta al transformador. En algunos
transformadores, hay más de un devanado primario, por lo que hay más de un
voltaje primario.
·
Tensión
máxima de servicio: Es la tensión máxima a la que el
transformador puede funcionar.
·
Tensión
secundaria: Es la tensión nominal del devanado
secundario. Este parámetro debe ser un valor de voltaje bajo, generalmente 400
V entre dos fases.
·
Potencia
nominal: Es la potencia máxima que puede proporcionar el devanado
secundario del transformador. El valor está en kilovoltios-amperios (KVA).
·
Relación
de transformación: División del voltaje nominal primario entre
el voltaje nominal secundario.
·
Intensidad
nominal primaria: Es la corriente máxima que puede trabajar el
devanado primario del transformador.
·
Intensidad
nominal secundaria: Es la corriente máxima que puede trabajar el
devanado secundario del transformador.
·
Tensión
de cortocircuito: tensión que se aplica en el devanado
primario , estando el devanado secundario cortocircuitado, circule por éste la
intensidad secundaria nominal.
·
Grupo
de conexión: Indica el método de conexión del devanado
Primaria y secundaria, Expresado por dos letras, la letra mayúscula del
devanado primario y la letra minúscula del devanado secundario.
·
Índice
horario: Representa la diferencia de fase entre voltajes
primarios y secundarios.
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