Tabla de contenido
¿Cuál es el papel de los condensadores en los circuitos de CA y CC?
El papel de los condensadores en los circuitos de CA:
En un circuito de CA, el capacitor invierte su carga a medida que la corriente alterna, creando un voltaje de retraso (es decir, el capacitor proporciona la corriente principal en los circuitos y redes de CA)
El papel de los condensadores en los circuitos de CC:
En un circuito de CC, un capacitor cargado con un voltaje aplicado actúa como un interruptor abierto.
Entraré en más detalles, pero primero, volvamos a los conceptos básicos de los capacitores.
que es un capacitor
Un condensador es un dispositivo eléctrico de dos terminales que se utiliza para almacenar energía eléctrica en forma de campo eléctrico entre dos placas. También se le conoce como capacitor, y su unidad SI de medida de capacitancia es el farad “F”, y dado que el faradio es una gran unidad de capacitancia, en estos días se le conoce como microfaradios (µF) o nanofaradios (nF ) Estoy usando.
Los capacitores son similares a las baterías porque ambos almacenan energía eléctrica. Los capacitores son dispositivos mucho más simples que no pueden crear nuevos electrones pero los almacenan. Dentro de un capacitor, los terminales conectados a dos placas de metal separadas por un dieléctrico (papel encerado, mica, cerámica, etc.) separan las placas, permitiéndoles sostener cargas opuestas mientras mantienen un campo eléctrico.
Los condensadores ayudan a almacenar la carga y la descargan rápidamente a la carga. En pocas palabras, los condensadores también actúan como pequeñas baterías recargables.equivalente eléctrico Símbolo de tipo de condensador se muestran a continuación.
Ahora que conoce el concepto de cargar un capacitor y su estructura, ¿Sabes qué es la capacitancia? La capacitancia es la capacidad de un capacitor para almacenar carga eléctrica. Hay varios factores que afectan la capacitancia.
- área de la placa
- Espacio entre placas
- Constante dieléctrica del material aislante.
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a Los condensadores tienen una amplia gama de usos en electrónica.almacenamiento de energía, acondicionamiento de potencia, corrección del factor de potencia, osciladores, filtración, etc.
Este tutorial explica cómo usar capacitores en circuitos electrónicos. Hay tres formas de conectar condensadores en circuitos electrónicos.
- condensador en serie
- condensador paralelo
- Condensador de circuito de CA
- Condensador de circuito de CC
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Cómo funciona un condensador
Mecanizado y fabricación de condensadores.
Cuando se aplica un voltaje a través de los terminales (también llamado cargar un capacitor), la corriente comienza a fluir y continúa hasta que el voltaje en las placas negativa y positiva (ánodo y cátodo) es igual al voltaje en la fuente (voltaje aplicado aplicado). Estas dos placas están separadas por un dieléctrico (aislante de mica, papel, vidrio, etc.) que se utiliza para aumentar la capacitancia del capacitor.
Cuando un capacitor cargado se conecta a una carga pequeña, comienza a suministrar voltaje (energía almacenada) a esa carga hasta que el capacitor se descarga por completo.
Los capacitores vienen en muchas formas y sus valores se miden en faradios (F). Los condensadores se utilizan tanto en sistemas de CA como de CC (discutidos a continuación).
Capacitancia (C):
La capacitancia es la cantidad de carga que se mueve en un capacitor (capacitor) cuando se conecta una fuente de alimentación de 1 voltio entre sus terminales.
Matemáticamente,
Capacitivo:
C=Q/V
dónde,
- Decir ah = capacitancia en faradios (F)
- q = carga en culombios
- Ⅴ = voltaje en voltios
El propósito básico de esta discusión es Funciones y usos de los condensadores en sistemas AC y DC. Para comprender este concepto básico, debemos comprender los tipos básicos de capacitores que son relevantes para el tema (hay muchos tipos de capacitores, y los tipos de capacitores se tratarán en otra publicación, ya que esto es irrelevante para la pregunta).
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condensador en serie
¿Cómo conectar condensadores en serie?
En serie, el condensador no está directamente conectado a la fuente. Para conectarlos en serie, debe unirlos de extremo a extremo como se muestra en la imagen a continuación.
La conexión de capacitores en serie reduce la capacitancia total. Por lo tanto, las corrientes a través de los condensadores son iguales porque la conexión está en serie. Además, la carga almacenada en las placas de un capacitor será la misma que proviene de las placas de capacitores adyacentes.
por lo tanto,
It = yo1+ yo2+ yo3+…+yonorte
y
qt = Q1+Q2+Q3+…+Qnorte
Ahora, aplicando la Ley de voltaje de Kirchhoff (KVL) para encontrar el valor de la capacitancia en el circuito anterior, obtenemos
Ⅴt =VC1+VC2+VC3
Como sabemos Q = CV
V = Q/C
Entonces,
(P/Ct) = (P/C1) + (P/C2) + (P/C3)
por lo tanto,
1/Ct = (1/C1) + (1/C2) + (1/C3)
para nel No. de condensadores conectados en serie,
Para dos condensadores en serie, la ecuación es
Decir aht = (C1 × C2) / (C1 + C2)
Ahora, usando la fórmula, podemos encontrar la capacitancia del circuito anterior.
donde C1 = 10uf y C2 = 4.7uF
Por lo tanto, Ct = (10 × 4,7) / (10 + 4,7)
Decir aht = 47 / 14,7
Decir aht = 3,19 uF
condensador paralelo
¿Cómo conectar condensadores en paralelo?
Como puede ver en la imagen a continuación, todos los capacitores en paralelo están conectados directamente a la fuente.
Cuando conecta capacitores en paralelo, la capacitancia total es igual a la suma de las capacitancias de todos los capacitores. Esto también aumenta el área de la placa ya que las placas superior e inferior de todos los capacitores están conectadas entre sí.
La corriente total en el circuito paralelo es igual a la corriente en todos los capacitores.
Aplicando la ley de Kirchhoff,
It = yo1 + yo2 + yo3
Ahora, la corriente a través del capacitor se expresa como
Yo = C (dV/dt)
Entonces,
Resolviendo la ecuación anterior da
Decir aht =C1 +C2 +C3
y para nel No. de condensadores conectados en serie,
Decir aht =C1 +C2 +C3 + … + Cnorte
Ahora, usando la fórmula anterior, podemos encontrar la capacitancia del circuito.
donde C1 = 10uf y C2 = 1uF
Por lo tanto, Ct = 10uF + 1uF
Decir aht = 11uF
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Condensadores polarizados y no polarizados
Condensadores no polarizados: (utilizados en sistemas de CA y CC)
Los condensadores no polarizados se pueden utilizar tanto en sistemas de CA como de CC. Se pueden conectar a la fuente de alimentación en cualquier dirección y su capacitancia no se ve afectada por la inversión de polaridad.
Condensadores polares: (utilizados solo en circuitos y sistemas de CC)
Este tipo de capacitor es sensible a la polaridad y solo se puede usar en sistemas y redes de CC. Los condensadores polarizados no funcionan en los sistemas de CA porque la polaridad se invierte cada medio ciclo de la fuente de alimentación de CA.
El papel de los condensadores en los circuitos de CA
Los condensadores tienen muchas aplicaciones en sistemas de CA, y el uso de condensadores en redes de CA apenas se analiza a continuación.
Fuente de alimentación sin transformador:
Los condensadores se utilizan en fuentes de alimentación sin transformador. En tales circuitos, el capacitor está conectado en serie con la carga porque sabemos que los capacitores e inductores de forma pura no disipan energía. Toma energía en un ciclo y la devuelve a la carga en otro ciclo. En este caso, se utiliza para desperdiciar menos energía y bajar el voltaje.
Motor de inducción de fase dividida:
Los condensadores también se utilizan en motores de inducción para dividir una fuente de alimentación monofásica en una fuente de alimentación bifásica para crear un campo magnético giratorio en el rotor y atrapar ese campo magnético. Este tipo de condensador se utiliza principalmente en bombas de agua domésticas, ventiladores, acondicionadores de aire y muchos dispositivos que requieren al menos dos fases para su funcionamiento.
Corrección y mejora del factor de potencia:
Los beneficios de la mejora del factor de potencia son numerosos. En los sistemas de potencia trifásicos, los bancos de condensadores se utilizan para entregar potencia reactiva a la carga y mejorar el factor de potencia del sistema. Los bancos de condensadores se instalan después de cálculos precisos. Básicamente, suministra potencia reactiva que previamente se transfirió del sistema de potencia, reduciendo así las pérdidas y aumentando la eficiencia del sistema.
Condensador de circuito de CA
¿Cómo conectar un condensador en un circuito de CA?
En un circuito de CC, el capacitor se carga lentamente hasta que el voltaje de carga en el capacitor es igual al voltaje de suministro. También en este estado, el condensador no pasará corriente después de que esté completamente cargado.
Además, si conecta un condensador a través de una fuente de alimentación de CA, el nivel de voltaje cambiará continuamente, por lo que se cargará y descargará continuamente. La capacitancia de un circuito de CA depende de la frecuencia del voltaje de entrada suministrado. Además, al observar el diagrama fasorial de un circuito de capacitor de CA ideal, vemos que la corriente se adelanta al voltaje en 90⁰.
En un circuito de capacitor de CA, la corriente es directamente proporcional a la tasa de cambio del voltaje de entrada aplicado y se puede expresar como
yo = dQ/dt
Yo = C (dV/dt)
ahora calculamos Reactancia capacitiva de circuitos de CA.
Como sabemos I = dQ/dt y Q = CV
Y el voltaje de entrada de CA para el circuito anterior se expresa como:
V = Vmetrospecadopeso
asiquemetros = d(CVmetrospecadopeso)/dt
Imetros = CV*Vmetrosporquepeso*w (después de la diferenciación)
Imetros = wCVmetrosPecado (wt+ Pi/2)
En, w = 0, Sin (wt + Pi/2) = 1
por lo tanto,
Imetros = wCVmetros
Ⅴmetros / Imetros = 1/wC (donde w = 2Pipedo y Vmetros / Imetros = XDecir ah)
reactancia capacitiva (XDecir ah) =
Ahora, para calcular la reactancia capacitiva del circuito anterior,
XDecir ah = 1/ [ 2π (50 Hz)(10-6 F) ]
XC = 3183.09Ω
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El papel de los condensadores en los circuitos de CC
Regulación de potencia:
En los sistemas de CC, los condensadores se utilizan como filtros (principalmente). Su uso más común es convertir energía CA a CC con rectificación (como un puente rectificador). Cuando la alimentación de CA se convierte en alimentación de CC (CC pulsante) con ondas (es decir, no en estado estable con la ayuda de un circuito rectificador), para suavizar estas ondas y fluctuaciones, se utilizan condensadores polarizados de CC. Su valor se calcula con precisión y depende del voltaje del sistema y la demanda de corriente de carga.
Condensador de desacoplamiento:
Los condensadores de desacoplamiento se utilizan cuando es necesario desacoplar dos circuitos electrónicos. Esto significa que el ruido generado en un circuito está conectado a tierra por el capacitor de desacoplamiento y no afecta el desempeño de otros circuitos.
Condensador de acoplamiento:
Como sabemos, un capacitor bloquea la CC y permite que fluya la CA (veremos cómo sucede eso en la próxima sesión). Como tales, se utilizan para separar las señales de CA y CC (también se utilizan en circuitos de filtro para el mismo propósito). Su valor se calcula para minimizar la reactancia en función de las frecuencias que desea pasar.
condensador de acoplamiento También se utiliza en filtros (circuitos de rechazo de ondulación como filtros RC) para separar las señales de CA y CC, eliminar la ondulación de un voltaje de suministro de CC pulsante y convertirlo en un voltaje de CC puro después de la rectificación.
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