Las variedades de condensadores se presentan en múltiples formas, tamaños, longitudes y circunferencias, así como en una variedad de materiales.
Al menos dos conductores eléctricos (llamados “placas”) están separados por una capa aislante en cada uno de ellos (llamado dieléctrico). Muchos dispositivos eléctricos típicos utilizan condensadores como parte de sus circuitos eléctricos.
Los condensadores, junto con las resistencias y los inductores, se consideran “componentes pasivos” en los equipos eléctricos.
Aunque los condensadores integrados son los más comunes en términos de números absolutos (por ejemplo, en arquitecturas de memoria flash o DRAM), este artículo se centra en muchos tipos de condensadores discretos.
Los condensadores pequeños se utilizan en dispositivos electrónicos para acoplar señales entre etapas amplificadoras, como elementos de filtros eléctricos y circuitos sintonizados, y para suavizar la corriente rectificada en los sistemas de potencia.
Se pueden usar condensadores más grandes para almacenar energía en luces estroboscópicas, como componentes de algunos tipos de motores eléctricos y para ajustar el factor de potencia en los sistemas de distribución de CA, entre otras cosas.
Los capacitores sintonizables se usan ampliamente en circuitos sintonizados ya que los capacitores estándar tienen un valor fijo de capacitancia.
Según la capacidad requerida, el voltaje de funcionamiento, la capacidad de manejo de corriente y otras características, se utilizan diferentes tipos.
Un condensador electrónico es un componente esencial de los circuitos electrónico que almacenan y liberan energía eléctrica.
Estos dispositivos vienen en varios tipos y tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, incluyendo la electrónica, las telecomunicaciones y la generación de energía.
Tabla de contenido
- ¿Qué es un condensador?
- Teoría de operación
- Aplicaciones de los condensadores
- Aplicaciones de los condensadores electrónicos
- Tipos de condensadores
- Preguntas frecuentes sobre los condensadores
- ¿Cuál fue el primer condensador eléctrico?
- ¿Cómo probar un condensador electrolítico?
- ¿Por que el condensador se calienta?
- ¿Cuántos tipos de condensadores hay?
- ¿Para que sirve un condensador eléctrico?
- ¿Qué es la capacitancia de un condensador?
- ¿Cómo elegir el condensador adecuado para su aplicación?
- ¿Cuál es la diferencia entre condensadores polarizados y no polarizados?
- ¿Cuál es la tensión máxima que puede soportar un condensador?
- ¿Pueden estropearse los condensadores con el tiempo?
- ¿Cuál es la clasificación de los condensadores?
- Conclusión
¿Qué es un condensador?
Un condensador es un componente pasivo que almacena energía eléctrica en forma de campo magnético. Capacitancia es el término para el efecto de un capacitor.
Consiste en dos conductores estrechamente espaciados separados por una sustancia dieléctrica.
Cuando las placas están conectadas a la corriente, se acumula una carga eléctrica en las placas. Se acumula una carga positiva en una placa y una carga negativa en la otra.
Capacitancia es un término usado para describir el efecto de un capacitor. Aunque existe algo de capacitancia entre dos conductores eléctricos cualesquiera que estén muy cerca de un circuito, un capacitor es un componente diseñado específicamente para agregar capacitancia a un circuito.
Tradicionalmente, un condensador se conocía como condensador o capacitor. Muchos idiomas todavía usan este término y sus afines, aunque el inglés es una notable excepción.
Los condensadores prácticos vienen en una variedad de formas y tamaños, y se utilizan muchos tipos diferentes de condensadores. Un medio dieléctrico separa al menos dos conductores eléctricos en la mayoría de los condensadores, que suelen ser placas o superficies metálicas.
Como conductores se pueden utilizar láminas, láminas finas, perlas de metal sinterizado o electrolitos. La capacidad de carga del capacitor aumenta por el dieléctrico no conductor. Las capas de vidrio, c, película plástica, papel, mica, aire y óxido son materiales dieléctricos comunes.
Muchos dispositivos eléctricos típicos utilizan condensadores como parte de sus circuitos eléctricos. Un capacitor ideal, a diferencia de una resistencia, no disipa energía, pero los capacitores en la vida real sí lo hacen.
Cuando se implementa una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre los terminales de un capacitor, como cuando se conecta un capacitor a una batería, comienza a desarrollarse un campo eléctrico a través del dieléctrico, creando una carga neta positiva que se acumula en una placa y en un carga negativa neta en el otro.
No hay corriente que fluya a través del dieléctrico. El circuito fuente, por otro lado, tiene una corriente de carga. La corriente a través del circuito fuente se detiene si la condición se mantiene durante mucho tiempo.
Cuando se aplica un voltaje variable en el tiempo a las terminales del capacitor, la fuente está sujeta a una corriente continua debido al ciclo de carga y descarga del capacitor.
Teoría de operación
Un condensador es un componente pasivo que almacena energía eléctrica en forma de campo magnético. Capacitancia es el término para el efecto de un capacitor.
Consiste en dos conductores estrechamente espaciados separados por una sustancia dieléctrica. Cuando las placas están conectadas a la corriente, se acumula una carga eléctrica en las placas. Se acumula una carga positiva en una placa y una carga negativa en la otra.
Los dos conductores están separados por una superficie no conductora en el capacitor. Se puede utilizar un vacío o una sustancia eléctricamente aislante conocida como dieléctrico como zona no conductora.
El vidrio, el aire, el plástico, el papel, la cerámica e incluso la región de agotamiento de los semiconductores químicamente similares a los conductores son ejemplos de medios dieléctricos.
De acuerdo con la ley de Coulomb, la carga en un conductor ejerce una fuerza sobre los portadores de carga dentro del otro conductor, atrayendo cargas de polaridad opuesta y repeliendo cargas de polaridad similar, lo que conduce a la formación de cargas de polaridad opuesta en la superficie del otro. conductor.
En sus superficies opuestas, los conductores llevan cargas iguales y opuestas, y el dieléctrico genera un campo eléctrico.
Un capacitor ideal se describe por una capacitancia constante C, en faradios en el sistema SI, determinada como la relación entre la carga positiva o negativa K en cada conductor y el voltaje V entre ellos:
C=\frac{K}{V}
Un faradio (F) de capacitancia significa que un culombio de carga en cada conductor da como resultado un voltaje de un voltio en el dispositivo.
Las cargas opuestas en los conductores (o placas) se atraen entre sí debido a sus campos eléctricos, lo que permite que el capacitor contenga más carga para un voltaje dado que cuando los conductores están separados, lo que resulta en una mayor capacitancia.
La acumulación de carga en dispositivos prácticos puede alterar mecánicamente el capacitor, lo que hace que cambie su capacitancia. La capacidad en esta situación se caracteriza en términos de cambios incrementales:
C={\frac {\mathrm {d} K}{\mathrm {d} V}}
Aplicaciones de los condensadores
Los condensadores son componentes esenciales de los circuitos electrónicos que almacenan y liberan energía eléctrica.
Estos dispositivos tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, como la electrónica, las telecomunicaciones y la generación de energía. En este artículo exploraremos los distintos tipos de condensadores y sus aplicaciones.
Filtrado de fuentes de alimentación
Los condensadores se utilizan habitualmente en los circuitos de alimentación para filtrar ruidos y fluctuaciones de tensión no deseados.
Estos dispositivos almacenan energía eléctrica y la liberan cuando es necesario, suavizando así la tensión y reduciendo las ondulaciones. Los condensadores también pueden ayudar a estabilizar la tensión y evitar que los picos de tensión dañen los componentes sensibles.
Temporización y oscilación
Los condensadores también se utilizan para crear circuitos de temporización y osciladores.
En los circuitos de temporización, los condensadores se utilizan junto con las resistencias para crear un retardo de tiempo, lo que resulta útil en aplicaciones como temporizadores electrónicos, generadores de impulsos y divisores de frecuencia.
En los osciladores, los condensadores trabajan en combinación con inductores o resistencias para producir una señal de frecuencia estable, que se utiliza en transmisores y receptores de radio, así como en otros dispositivos electrónicos.
Aplicaciones de los condensadores electrónicos
Los condensadores electrónicos tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, entre ellos:
Circuitos de alimentación: Los condensadores se utilizan habitualmente en circuitos de alimentación para filtrar ruidos y fluctuaciones de tensión no deseados.
Circuitos de temporización: Los condensadores se utilizan junto con las resistencias para crear un retardo de tiempo, lo que resulta útil en aplicaciones como temporizadores electrónicos, generadores de impulsos y divisores de frecuencia.
Acoplamiento y desacoplamiento de señales: Los condensadores se utilizan a menudo en aplicaciones de acoplamiento y desacoplamiento de señales para evitar interferencias y ruidos no deseados.
Circuitos de audio: Los condensadores se utilizan habitualmente en circuitos de audio para bloquear señales de CC y permitir el paso de señales de CA.
Circuitos de iluminación: Los condensadores se utilizan en circuitos de iluminación para mejorar el factor de potencia y reducir el consumo de energía.
Acoplamiento y desacoplamiento de señales
Los condensadores se utilizan a menudo en aplicaciones de acoplamiento y desacoplamiento de señales para evitar interferencias y ruidos no deseados.
En el acoplamiento de señales, los condensadores se utilizan para transferir señales de CA de un circuito a otro, bloqueando al mismo tiempo las señales de CC. Esto es útil en aplicaciones como amplificadores de audio y amplificadores de potencia.
En el desacoplamiento de señales, los condensadores se utilizan para bloquear las señales de CA y permitir el paso de las señales de CC. Esto resulta útil en aplicaciones como los circuitos de alimentación, donde la tensión continua debe aislarse del ruido de CA.
Tipos de condensadores
Los siguientes son los diferentes tipos de capacitores:
- Capacitor electrolítico
- Condensador de papel
- Condensador de mica
- Un capacitor no polarizado
- condensador de película
- Condensador cerámico
Capacitor electrolítico
Los capacitores electrolíticos generalmente se usan cuando se requieren valores de capacitores grandes. Se usa una capa delgada de película de metal para un electrodo, mientras que una solución electrolítica semilíquida en gelatina o pasta se aplica al otro electrodo (cátodo).
Una placa dieléctrica es una capa delgada de óxido que se produce electroquímicamente en la producción con un espesor de película de menos de diez micrones.
Debido a que esta capa aislante es tan delgada, es posible fabricar capacitores con un gran valor de capacitancia para un tamaño físico pequeño y una distancia pequeña entre las dos placas.
La mayoría de los condensadores electrolíticos están polarizados, lo que significa que se proporciona un voltaje de CC en el terminal del condensador y la polaridad debe ser correcta.
Si el positivo está conectado al terminal positivo y el negativo está conectado al terminal negativo, la capa de óxido aislante se romperá y se producirán daños irreparables.
La polaridad de todos los condensadores electrolíticos polarizados está claramente marcada con un signo negativo que indica el terminal negativo, y se debe observar la polaridad.
Los capacitores electrolíticos se usan comúnmente en circuitos de CC debido a su gran capacitancia y baja caída en el voltaje de ondulación.
El acoplamiento y el desacoplamiento son dos aplicaciones de los condensadores electrolíticos. Los capacitores electrolíticos tienen un voltaje bajo debido a su polarización, lo cual es una desventaja.
Condensador de papel
Inicialmente, se colocaba papel entre las dos láminas del condensador, sin embargo, en la actualidad se utilizan diferentes materiales, como el plástico; por lo tanto, se llama condensador de papel.
El capacitor de papel tiene un rango de capacitancia de 0.001 a 2,000 microfaradios y un rango de voltaje de hasta 2000V.
Condensador de mica
Estos condensadores de mica plateada utilizan un dieléctrico, que consiste en un conjunto de minerales naturales. Los condensadores con abrazadera y los condensadores de mica plateada son dos tipos de condensadores de mica.
Debido a su bajo rendimiento, los condensadores de mica con abrazadera se consideran obsoletos. Los condensadores de mica plateada se fabrican uniendo láminas de mica con revestimientos metálicos en ambos lados y recubriéndolos con epoxi para protegerlos de los elementos.
Los condensadores de mica utilizados en el diseño requieren un condensador pequeño, estable y fiable.
Los condensadores de mica son condensadores de baja pérdida que se utilizan a altas frecuencias. Son química, eléctrica y físicamente estables debido a su estructura de unión cristalina especial y su estructura en capas.
La mica moscovita y la flogopita son las micas más utilizadas. Las cualidades eléctricas de la mica moscovita son superiores y otras micas tienen resistencia a altas temperaturas.
Condensadores no polarizados
Los condensadores de película plástica no polarizados y los condensadores electrolíticos no polarizados son dos tipos de condensadores no polarizados.
Un condensador de película plástica no está polarizado por naturaleza, y los condensadores electrolíticos suelen ser dos condensadores en serie, espalda con espalda, lo que da como resultado un condensador no polarizado con la mitad de la capacitancia.
Un condensador no polarizado requiere aplicaciones de CA en serie o en paralelo con la señal o fuente de alimentación.
Los filtros cruzados de altavoces y las redes de corrección del factor de potencia son dos ejemplos. En estas dos aplicaciones, se coloca una señal de voltaje de CA significativa a través del capacitor.
Condensador de película
Los condensadores de película son condensadores con un dieléctrico de plástico delgado como dieléctrico. Usando un método sofisticado de dibujo de película, el condensador de película se hace extremadamente delgado.
Si la película está hecha, se puede metalizar dependiendo de la calidad del capacitor. Los electrodos se agregan y ensamblan para protegerlos de factores ambientales.
La película de poliéster, la película de polipropileno, la película metalizada, la película de PTE y la película de poliestireno son algunos de los muchos tipos de condensadores de película disponibles.
El material utilizado como dieléctrico es la principal diferencia entre los diferentes tipos de capacitores, y los dieléctricos deben seleccionarse cuidadosamente en función de sus cualidades. Los capacitores de película se utilizan por su estabilidad, baja inductancia y bajo costo.
La resistencia al calor de la capacitancia de la película PTE se utiliza en tecnología aeroespacial y militar. Los capacitores de película de poliéster metalizado se utilizan en situaciones donde se requiere estabilidad a largo plazo a un costo razonable.
Condensador cerámico
Los condensadores cerámicos son condensadores que utilizan cerámica como material dieléctrico. La cerámica fue uno de los primeros materiales utilizados como aislantes en la producción de condensadores.
Los capacitores cerámicos vienen en una variedad de diseños, incluidos los capacitores de tubo cerámico y los capacitores de capa de barrera, que se han vuelto obsoletos debido a su tamaño, efectos parásitos o propiedades eléctricas.
Los capacitores cerámicos multicapa (MLCC) y los capacitores de disco cerámico son las dos formas más comunes de capacitores cerámicos.
La tecnología de montaje en superficie (SMD) se utiliza para fabricar capacitores cerámicos multicapa y, dado que son de menor tamaño, se usan comúnmente. Los condensadores cerámicos suelen tener valores en el rango de 1nF a 1F, siendo factibles valores de hasta 100F.
Los capacitores de disco cerámico se forman al recubrir un disco cerámico con contactos de plata en ambos lados, y estos dispositivos están hechos de muchas capas para lograr una mayor capacitancia. Debido a los efectos parásitos como la resistencia y la inductancia, los condensadores cerámicos producirán respuestas de alta frecuencia.
Preguntas frecuentes sobre los condensadores
¿Cuál fue el primer condensador eléctrico?
El primer condensador eléctrico fue inventado por Ewald Georg von Kleist en 1745. Descubrió que un tarro de cristal lleno de agua podía almacenar una carga de electricidad estática, lo que condujo al desarrollo del tarro de Leyden, el primer condensador eléctrico.
¿Cómo probar un condensador electrolítico?
Una forma de comprobar un condensador electrolítico es utilizar un multímetro para medir su capacidad, tensión nominal y resistencia en serie equivalente (ESR). Otro método es utilizar un medidor de ESR diseñado específicamente para probar condensadores electrolíticos.
¿Por que el condensador se calienta?
El condensador puede calentarse por diversas razones, como sobrecarga, corriente de ondulación excesiva y autocalentamiento debido a pérdidas. Si el condensador está funcionando fuera de sus especificaciones nominales, puede generar calor y potencialmente causar daños.
¿Cuántos tipos de condensadores hay?
Hay varios tipos de condensadores: cerámicos, electrolíticos, de película, de mica y supercondensadores.
¿Para que sirve un condensador eléctrico?
Un condensador eléctrico sirve para almacenar y liberar energía eléctrica. Se suele utilizar en diversas aplicaciones, como circuitos de alimentación, circuitos de temporización, acoplamiento y desacoplamiento de señales, circuitos de audio y circuitos de iluminación.
Los condensadores también se utilizan en filtros electrónicos, arrancadores de motor y sistemas de almacenamiento de energía, entre otros.
¿Qué es la capacitancia de un condensador?
La capacitancia de un condensador es una medida de su capacidad para almacenar energía eléctrica.
Se define como la relación entre la carga almacenada en las placas y la tensión a través de las placas. La unidad de capacitancia es el faradio (F), pero los condensadores suelen medirse en microfaradios (μF) o picofaradios (pF).
¿Cómo elegir el condensador adecuado para su aplicación?
La elección del condensador adecuado para su aplicación depende de varios factores, como la capacitancia requerida, la tensión nominal, el rango de temperatura y el rango de frecuencia.
También debe tener en cuenta el tipo de condensador y su tamaño físico, así como cualquier requisito especial para su aplicación, como el funcionamiento a alta temperatura o una ESR baja.
Consultar con un profesional o consultar la hoja de datos del condensador puede ayudarle a tomar una decisión informada.
¿Cuál es la diferencia entre condensadores polarizados y no polarizados?
Los condensadores polarizados, como los electrolíticos, tienen un terminal positivo y otro negativo y deben conectarse con la polaridad correcta.
Los condensadores no polarizados, como los condensadores cerámicos, pueden conectarse en cualquier orientación.
Los condensadores polarizados suelen tener una mayor capacitancia y se utilizan en aplicaciones como el filtrado de fuentes de alimentación, mientras que los condensadores no polarizados se utilizan en aplicaciones como el acoplamiento y el desacoplamiento.
¿Cuál es la tensión máxima que puede soportar un condensador?
La tensión máxima que puede soportar un condensador depende de su tensión nominal.
Sobrepasar la tensión nominal de un condensador puede hacer que falle o incluso que explote.
Es importante elegir un condensador con una tensión nominal superior a la tensión máxima de su aplicación.
¿Pueden estropearse los condensadores con el tiempo?
Sí, los condensadores pueden estropearse con el tiempo debido a factores como el envejecimiento, el sobrecalentamiento, la tensión mecánica y la exposición a la humedad.
Los condensadores también pueden fallar por sobretensión o picos de tensión. El mantenimiento y las pruebas periódicas pueden ayudar a identificar y sustituir los condensadores defectuosos.
¿Cuál es la clasificación de los condensadores?
Según el material dieléctrico:
Cerámicos: Utilizan cerámica como aislante. Son comunes y económicos.
De película plástica: Tienen un dieléctrico de poliéster, polipropileno, o similar.
Electrolíticos: Utilizan un electrolito líquido o sólido. Pueden ser electrolíticos de aluminio o tántalo.*
Según la polaridad:
No polarizados: Pueden conectarse en cualquier dirección en el circuito.
Polarizados: Tienen una orientación específica, como los condensadores electrolíticos.
Según la capacidad:
Fijos: Tienen un valor de capacitancia constante.
Variables: Su capacitancia puede ajustarse, como en los condensadores trimmer.
Según la temperatura:
Estándar: Diseñados para operar en condiciones normales.
De alta temperatura: Adecuados para entornos más cálidos.
Según la tolerancia:
Estándar: Tienen una tolerancia típica del 20%.
De precisión: Tienen una tolerancia más estrecha, como del 1% o menos.
Según la aplicación:
De acoplamiento: Utilizados para transmitir señales de un punto a otro.
De desacoplo: Empleados para filtrar ruido y estabilizar voltajes en circuitos.
Conclusión
Hemos discutido muchos tipos de capacitores y sus aplicaciones en este artículo. Esperamos que al leer esta página haya adquirido una comprensión básica de los tipos de capacitores.
No dude en dejar un comentario en el cuadro a continuación si tiene alguna pregunta sobre este artículo o su aplicación. Además, si desea obtener más información sobre los tipos de condensadores, visite este enlace.