Condensador | Está funcionando | Tipos de condensadores | Condensador en serie y paralelo

Contenido

> Condensador: definiciones y descripción general

> Teoría de funcionamiento

> Un condensador en un circuito de CC

> Un condensador en un circuito de CA

> Condensador en serie

> Condensadores en paralelo

> Tipos de condensadores

> Aplicaciones

> Preguntas frecuentes (FAQ) sobre condensadores

Condensador: definiciones y descripción general

El condensador es uno de los equipos pasivos más importantes que puede almacenar energía eléctrica. Es un dispositivo de dos terminales. Capacidad se conoce como el efecto del condensador.

Las formas antiguas de condensador se innovaron en el año 1704. Un experimento europeo en ese entonces descubrió que la carga eléctrica se podía reservar en un vaso lleno de agua. Más tarde, en 1745, Ewald Georg de Alemania descubrió que los generadores electrostáticos de alto voltaje conectados en serie pueden almacenar la cantidad. Anteriormente, los condensadores se conocían como condensadores o condensador. Alessandro Volta acuñó el término en 1782. El término condensador nació en 1926.

Hay muchos tipos de condensadores. Los condensadores tienen al menos dos conductores en forma de superficie plana metálica separados por materiales dieléctricos. El conductor puede ser un electrolito, papel de aluminio, película delgada, etc. El no conductor es la sustancia dieléctrica, lo que aumenta la capacidad de carga del condensador. Materiales como aire, película plástica, papel, mica, cerámica se utilizan como dieléctrico para el condensador.

Cuando se aplica un voltaje externo en los terminales de un capacitor, se produce un campo eléctrico a través del material dieléctrico. Por tanto, se recoge una carga positiva en un plato y una cantidad negativa en otra escala. Los condensadores se utilizan en casi todos los circuitos eléctricos y electrónicos. La diferencia entre una resistencia y un condensador es que una resistencia disipa energía, mientras que un condensador ideal no.

Tipos de condensadores
Tipos de condensadores, fuente de imagen - Eric Schrader de San Francisco, CA, Estados Unidos, Condensadores (7189597135)CC BY-SA 2.0

teoría de operación

Como se mencionó anteriormente, un capacitor tiene dos conductores separados por un medio dieléctrico. Un condensador funciona según el principio de la ley de Coulomb. La ley de Coulomb establece que:

Por lo tanto, una carga en un conductor generará la fuerza en el portador del otro conductor, lo que atrae más cargas de polaridad opuesta y ondula el mismo tipo de cargas. Así es como se induce una carga de polaridad opuesta en la superficie del otro conductor.

Ambos conductores tienen la misma cantidad de cargas y el material dieléctrico desarrolla el campo eléctrico.

Capacitancia y unidades de capacitancia:

La capacitancia de un capacitor estándar se define como la relación entre la carga y el conductor y el voltaje de los conductores.

C = Q / V

C es la capacitancia, Q es la carga en la superficie de cada conductor y V es el voltaje entre dos conductores.

La unidad SI de capacitancia está dada por - Farad (F).

Una capacitancia de Faradio se define como la cantidad de capacitancia que un capacitor puede generar si se aplica un culombio de carga a cada conductor que tiene un voltio de voltaje.

En dispositivos prácticos, la capacitancia viene dada por:

C = dQ / dV

* La mayoría de los capacitores disponibles en el mercado tienen capacitancia sonó en micro-faradios.

Un capacitor puede comportarse de manera diferente en diferentes momentos si se coloca en un circuito eléctrico activo. Su comportamiento se puede caracterizar por un límite de tiempo largo y un límite de tiempo corto.

La equivalencia a largo plazo de un condensador actúa como una configuración de circuito abierto (no pasa corriente).

El equivalente a corto plazo de los condensadores actúa como una configuración de cortocircuito.

V (t) = Q (t) / C = (1 / C) * [∫t0t Yo (τ) dτ] + V (t0)

Tomando las derivadas, obtenemos -

I (t) = dQ (t) / dt = C * [dV (t) / dt]

Símbolo de condensador

Hay diferentes tipos de condensadores disponibles. También hay diferentes tipos de símbolos para representarlos. Algunos de ellos se representan a continuación mediante los diagramas. Son muy útiles para describir el circuito.

Tipos de condensadores: símbolo
Diferentes símbolos para representar el condensador.

Un condensador en un circuito de CC

Analicemos un circuito de CC donde un capacitor y una resistencia se mantienen en serie con una fuente de voltaje constante - V0.

Supongamos que el condensador se descargó previamente y que el interruptor abierto está cerrado en el momento t0.

De la ley de voltaje de Kirchhoff, podemos escribir:

Vo = VR (t) + VC (T)

VR (t) es el voltaje a través de la resistencia 'R' en el instante de tiempo 't' y VC (t) es el voltaje medido a través del capacitor del circuito en el instante t.

Vo = i (t) * R + (1 / C) * [∫t0 t Yo (τ) dτ]

Tomando la derivada en ambos lados, obtenemos:

RC * [di (t) / dt] + i (t) = 0

En el tiempo t, digamos que es cero. El voltaje de la resistencia es Vo y el del capacitor es cero.

En ese momento, la corriente sería - Io = Vo / R. Ahora resolviendo las ecuaciones diferenciales -

Yo (t) = (Vo / R) * e (-t / τ0)

V (t) = Vo (1 - e (-t / τ0))

τ0 = RC.

Se refiere a la "constante de tiempo" del circuito.

Un condensador en un circuito de CA

En un circuito de CA, el capacitor produce impedancia, que es la suma vectorial de resistencia y reactancia. Las impedancias y reactancias del capacitor vienen dadas por las siguientes expresiones.

Reactancia = X = - 1 / ωC = - 1 / 2πfC

Impedancia = Z = 1 / jωC = - j / ωC = -j / 2πfC

Aquí ω es la frecuencia angular; j es la unidad imaginaria.

La impedancia depende inversamente de la capacitancia. El aumento de la capacitancia y la frecuencia provoca una disminución de la impedancia y viceversa.

Factor Q:

El factor Q o factor de calidad de un condensador se define como la relación entre la reactancia y su resistencia. El factor q es una medida de eficiencia. La fórmula se puede escribir como:

Q = Xc / R = 1 / ωCR

ω es la frecuencia angular, C es la capacitancia del capacitor, Xc es la reactancia y R es la resistencia equivalente.

Condensador en serie

El diagrama representa los condensadores en la conexión en serie. Muestra que se suma la distancia de separación en lugar del área de la placa. La serie de la capacitancia actúa como un condensador menos que cualquiera de sus componentes.

Conexión en serie de condensadores

La capacitancia equivalente de la conexión dada, es -

1 / Ceq = ∑ 1 / Ci = 1 / C1 + 1 / C2 +… + 1 / Cn

Condensadores en paralelo

El diagrama representa los condensadores en conexión en paralelo. Se aplica una cantidad igual de voltaje a cada capacitor. Aquí se suman las capacitancias de los condensadores. La conexión de la capacitancia actúa como sumador.

Conexiones en paralelo de condensadores

La capacitancia equivalente es -

Ceq = ∑ Ci = C1 C +2 +… + Cn

Tipos de condensadores

Existe una enorme cantidad de tipos de condensadores, disponibles en el mercado en base a numerosos parámetros de clasificación. El tipo de material dieléctrico, el embalaje del dispositivo y la estructura de las placas son algunos de los factores determinantes para clasificar los tipos de condensadores.

Material dieléctrico

Casi todos los tipos de condensadores tienen una sustancia dieléctrica. Las sustancias dieléctricas se colocan entre dos conductores, la capacidad de carga se puede aumentar. Es mejor tener un material de alta permitividad o un alto voltaje de ruptura como sustancia dieléctrica.

Hay varios materiales dieléctricos disponibles, como papel, plástico, mica, cerámica, vidrio, aire, etc.

Según los materiales dieléctricos, algunos tipos de condensadores son:

También hay otros tipos, algunos tipos de condensadores son:

  • Condensador dependiente del voltaje
  • Condensador dependiente de la frecuencia
  • Condensador de placa paralela
  • Condensador de desacoplamiento

Aplicaciones de condensadores

Los condensadores son uno de los dispositivos esenciales que se requieren para casi todos los circuitos eléctricos. Tiene numerosas aplicaciones en diversos campos. Algunos de los más importantes son: 

Almacenamiento de energía

Un condensador tiene la propiedad de cargarse y descargarse. Puede almacenar energía cuando se desconecta de la fuente de carga. Con esta propiedad, los condensadores se pueden utilizar como batería o batería recargable.

Los supercondensadores pueden aceptar y entregar cargas más rápido que las baterías típicas y toleran un número más significativo de ciclos de carga y descarga que una batería recargable estándar. Pero es más extenso.

La cantidad de carga almacenada en la capa dieléctrica es igual o mayor que la carga almacenada en una placa de condensador.

Potencia pulsada

Los condensadores se utilizan en aplicaciones de energía pulsada. En este caso, se utilizan principalmente grupos de condensadores de alta tensión y baja inductancia grandes, construidos principalmente.

Los bancos de condensadores también se utilizan en fuentes de alimentación para producir salidas suaves en rectificadores de media onda o de onda completa. Los condensadores de depósito se pueden utilizar para cargar circuitos de bombas.

Uso industrial

Esto ayuda a desviar y ocultar las fluctuaciones de corriente de la fuente primaria para garantizar una fuente de alimentación limpia para los circuitos de control. Los circuitos de audio también utilizan varios condensadores.

Acoplamiento y desacoplamiento de señales

Los condensadores pasan la señal de CA pero bloquean las señales de CC. Es por eso que los condensadores se utilizan para separar circuitos de CA. El proceso se reconoce como: acoplamiento de CA o "acoplamiento capacitivo".

Un condensador de desacoplamiento protege un área del circuito de otra. Se utilizan en las tomas de tierra de la fuente de alimentación. Estos también se conocen como condensadores de derivación. Los condensadores de desacoplamiento tienen aplicaciones en la polarización de transistores.

Memoria

Se pueden crear memorias digitales dinámicas para computadoras binarias utilizando condensadores.

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Sobre Sudipta Roy

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1 pensamiento en “Condensador | Está funcionando | Tipos de condensadores | Condensador en serie y paralelo ”

  1. Tamonash Chakraborty

    ¡Guauu! ¡Qué hermoso artículo es! No solo contiene información correcta, sino que también está bellamente escrito. Es un buen ejemplo de artes literarias.

    No conozco al autor en persona, pero espero que tenga más éxito en su vida. De ahora en adelante, visitaré este sitio para leer sus artículos sobre tecnología.

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