3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE C.C.
3.5 Los Condensadores
El condensador es un
elemento muy utilizado en los circuitos eléctricos y electrónicos. Es un
elemento capaz de almacenar pequeñas cantidades de energía eléctrica en un momento
determinado (Cargarse de electricidad) para devolverla cuando sea necesaria
(descarga de electricidad).
Consiste básicamente, en dos placas metálicas
conductoras separadas por un material aislante, denominado dielectrico, como el
aire, papel, cerámica etc.
Capacidad de un condensador
Se le llama capacidad a la propiedad de almacenar
mayor o menor cantidad
de electricidad.
Depende fundamentalmente de la tensión aplicada
entre sus armaduras y de sus características constructivas.
Q = C · V
Q= Culombios
C= Faradios
V= Voltios
La unidad de la capacidad es el faradio (F) y se
puede definir como la capacidad de un condensador que almacena un culombio de
carga cuando aplicamos un voltio de tensión.
Como el faradio es muy grande se utilizan
submúltiplos:
Microfaradio µF 1µF = 10 -6 F
Nanofaradio nF 1nF = 10 -9 F
Picofaradio pF 1pF = 10 -12 F
Ejemplos
1.
Calcular la carga eléctrica almacenada por un condensador de 100 µF de
capacidad cuando es sometido a una tensión de 50V.
http://perso.wanadoo.es/jmarti51/componentes/condensador.htm#
http://www.micropik.com/provisional/pag_condensadores.htm
Identificación de valores
El
valor de la capacidad y tensión de trabajo vienen inscritos en la superficie
del condensador.
Cuando se
trata de valores de capacidad con decimales, no se marca la coma, sino que en
su lugar se pone la letra p (pico) ó n (nano). Así, por ejemplo, un condensador
de 3,9nF se puede identificar como 3n9 y uno de 0,56pF como p56.
En otras
ocasiones se marca sólo la letra K, que significa mil picofaradios, es decir,
1nF.
Por ejemplo, un condensador de 100 K se identifica
como 100 nF.
Asociación de condensadores
En
el caso de que un condensador no disponga de la capacidad o tensión de trabajo
adecuado para nuestras necesidades, se pueden acoplar entre sí en serie o en paralelo
y así conseguir los valores necesarios.
Asociación en serie
La
tensión aplicada al conjunto se reparte entre los terminales de cada uno de los
condensadores. Sin embargo la capacidad total obtenida es inferior a la de cualquiera
de ellos. Se cumple que:
1 = 1 + 1 + 1
CT C1 C2 C3
Asociación en paralelo
Con este
acoplamiento, la tensión a la que quedan sometidos todos los condensadores es
la misma y coincide con la aplicada al conjunto.
La
capacidad aumenta cuando se les conecta en paralelo:
CT = C1 + C2 + C3
Ejemplos
1.
Se conectan en serie tres condensadores de 4mF, 8mF, y 12mF a una fuente de alimentación de 100V en C.C. Calcular la capacidad
conseguida por el conjunto, así como la tensión a la que trabaja cada uno de
los condensadores.
2.
Se acoplan en paralelo tres condensadores de 4mF, 8mF, y 12mF a una fuente de alimentación de 100V en C.C. Calcular la capacidad
conseguida por el conjunto, así como la tensión a la que trabaja cada uno de
los condensadores.
Ejercicio:
1. Se dispone de un número ilimitado de
condensadores de 100mF de capacidad y 25V de tensión
de trabajo. ¿Cuantos condensadores de este tipo sería necesario acoplar para conseguir
un equivalente con una tensión de trabajo de 100V y una capacidad de 25mF? ¿Cómo hay que acoplarlos?
3.
¿Y para conseguir un equivalente de 400mF y una tensión de trabajo de 25V?
4.
LA CORRIENTE ALTERNA
¿Recuerdas las diferencias que
existen entre la corriente alterna y la corriente continua?
¿Con qué aparato se produce la
C.A.?
¿Con qué diferentes generadores
se puede producir la corriente continua?
Es la forma más normal de
producir la energía eléctrica en las centrales.
4.1.
La onda senoidal y sus valores fundamentales.
Tomemos como ejemplo una tensión de red europea que
oscila a 50 ciclos por segundo (Hertzios), como la de la figura siguiente
Valor máximo: (Vmax) Como su
palabra indica, es el valor más elevado que puede tomar la onda senoidal. En
nuestro ejemplo, el valor máximo que corresponde es 311V.
Valor instantáneo: es el valor que toma la
tensión en cada instante del tiempo siguiendo la función senoidal:
v = Vmax
sen wt
¿Cuál sería la tensión instantánea de nuestro ejemplo para un angulo de
giro de 30º?
Y para ¿90 , 180, 270 y 360º?
Valor eficaz: Es el valor intermedio
que produce los mismos efectos caloríficos que una tensión del mismo valor de
C.C.
V = Vmax
/ (raiz de) 2
¿Cuál sería el valor eficaz que correspondería a la
tensión industrial de nuestro ejemplo?
Valor medio de ciclo completo: Es el resultado de
realizar la media de todos los valores instantáneos de un ciclo completo.
Período: Es el tiempo que se
invierte en completar un ciclo completo.
Frecuencia: Son las veces que se
repite un ciclo por segundo.
¿Cuál es el periodo que corresponde a la frecuencia
de la red eléctrica americana de 60 Hz?