Condensadores en serie y en paralelo

Los condensadores son componentes estándar de los circuitos electrónicos. En realidad, se utilizan varias combinaciones de condensadores en los circuitos. Este artículo analiza la combinación de condensadores en serie y paralelos.

Condensadores en serie

¿Cómo conectar condensadores en serie?

Un condensador en serie significa que dos o más condensadores están conectados a una sola línea. La placa positiva de un condensador está conectada a la placa negativa del siguiente condensador.

Aquí

QT = Q1 = Q2 = Q3 = ———- = Q

IC = I1 = I2 = I3 = ——— = IN

Cuando los condensadores se conectan en serie, la carga y la corriente son las mismas para todos los condensadores.

¿Por qué los condensadores en serie tienen la misma carga?

En el caso de los condensadores en serie, la carga de cada placa proviene de placas vecinas, por lo que la misma cantidad de electrones fluye a través de cada condensador. Por lo tanto, la carga de Coulomb es la misma. Dado que la corriente eléctrica no es más que el flujo de electrones, la corriente es la misma.

¿Qué es la capacitancia equivalente?

La capacitancia equivalente es la capacitancia total del condensador. Veamos cómo calcular la capacitancia cuando están en serie.

El siguiente diagrama muestra tres condensadores conectados en serie a la batería. Cuando los condensadores se conectan en serie, las placas adyacentes se cargan por inducción electrostática.

Cada placa tiene diferentes posibilidades. Pero la magnitud de la carga en la placa es la misma.

El potencial V1 de la primera placa de C1 es igual al voltaje de la batería y el potencial de la segunda placa es menor que V1. Hagámoslo V2.

Ahora el potencial de la primera placa de C2 es igual a V2, y el potencial de la segunda placa es menor que V3 y se convierte en V4.
El potencial de la primera placa de C3 es V5 (V5 = V4), y el potencial de la segunda placa es menor que V5. Hagámoslo V6.

Pero la diferencia de potencial total entre las placas es igual a la fuerza electromotriz de la batería.

Por lo tanto, VT = V1 + V2 + V3

Pero lo sabemos, Q = CV

C=Q/V

Ceq = Q/V1 + Q/V2 + Q/V3 (si las cargas son las mismas)

1/CEQ = (V1+ V2+ V3)/Q

VT = Q/Ceq = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3

Por lo tanto, 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3.

Cuando se conectan N condensadores en serie, la capacitancia equivalente se da de la siguiente manera:

1/CEQ = 1/C1 + 1/C2 +……… + 1/CN

Por lo tanto, cuando los condensadores están conectados en serie, el recíproco de la capacitancia equivalente es igual a la suma del recíproco de las capacitancias individuales de los condensadores en el circuito.

Ejemplo de un condensador en serie

Cuando se conecta a una fuente de alimentación de 12 V CA, la capacitancia equivalente y la caída de voltaje individual de los dos conjuntos de condensadores conectados en serie son 0,1 μF y 0,2 uF, respectivamente.

capacitancia equivalente,

1/CEQ = 1/C1 + 1/C2

Ceq = (C1C2) / (C1 + C2)

Ceq = (0.1uF*0.2uF) / (0.1uF+0.2uF)

CEQ = 0.066uF = 66nF

La caída de tensión a través de dos condensadores conectados en serie viene dada por la siguiente ecuación:

V1 = (C2*VT)/ (C1+C2) = (0,2uF*12V)/ (0,1uF+0,2uF) = 8 voltios

V2 = (C1*VT)/ (C1+C2) = (0.1uF*12V)/ (0.1uF+0.2uF) = 4 voltios

A partir de estos resultados, se encontró que la capacitancia equivalente de 66 nF es menor que la capacitancia mínima de 0.1 uF para los dos condensadores dados. Las caídas de voltaje individuales a través de los dos condensadores dados son diferentes.

Sin embargo, la suma de las caídas de tensión individuales de ambos condensadores es igual a la tensión total. Es decir, 8V + 4V = 12V.

A continuación, calcule la carga almacenada en los condensadores individuales.

Q1 = V1 * C1 = 8V * 0.1μF = 0.8μC

Q2 = V2 * C2 = 4V * 0.2uF = 0.8uC

Aquí, se encontró que los condensadores conectados C1 y C2 almacenan una carga igual de 0,8 μC en serie.

Descripción general de los condensadores en serie

• La carga del condensador es la misma en conexión en serie.

• La capacitancia equivalente del condensador es menor que la capacitancia mínima en serie.

• La capacitancia equivalente de n condensadores en serie se da como:

1/CEQ = 1/C1 + 1/C2 +……… + 1/CN

Condensadores en circuitos paralelos

¿Por qué conectar condensadores en paralelo?

Hay ventajas en conectar condensadores en paralelo en lugar de en serie. La conexión de condensadores en paralelo aumenta el valor total de capacitancia. Dependiendo de la aplicación, es posible que se requieran valores de capacitancia más altos.

¿Cómo conectar condensadores en paralelo?

La siguiente figura muestra los condensadores conectados en paralelo. Todos los terminales positivos están conectados a un punto y los terminales negativos están conectados a otro.

¿Cuál es la capacitancia equivalente de un condensador paralelo?

• Todos los condensadores conectados en paralelo tienen el mismo voltaje y son iguales al VT aplicado entre los terminales de entrada y salida del circuito.
• A su vez, los condensadores paralelos tienen una fuente de alimentación de “voltaje común”, por ejemplo, VT = V1 = V2.
• La capacitancia equivalente Ceq de un circuito en el que los condensadores están conectados en paralelo es igual a la suma de todas las capacitancias individuales de los condensadores.
• Esto se debe a que la placa superior de cada condensador en el circuito está conectada a la placa superior del condensador adyacente. De manera similar, la placa inferior de cada condensador en el circuito está conectada a la placa inferior de un condensador adyacente.

Veamos cómo calcular la capacitancia equivalente de un condensador cuando se conecta en paralelo. Supongamos que dos condensadores están conectados como se muestra en el siguiente circuito.

La carga total (Q) de todo el circuito se divide entre los dos condensadores, y la carga Q se distribuye entre los condensadores conectados en paralelo. La carga Q es igual a la suma de las cargas de los condensadores individuales.

Por lo tanto, Q = Q1 + Q2

donde Q1 y Q2 son las cargas de los condensadores C1 y C2.

Sabemos que,

Q=Ceq VT

donde Q = Q1 + Q2

Ceq VT = C1xV1+C2xV2

VT = V1 = V2 = V, por lo que

Ceq VT = C1xV+C2xV

Ceq VT = (C1+C2)V

Por lo tanto, Ceq = C1 + c2

Si N condensadores están conectados en paralelo, entonces Ceq = C1 + C2 + C3 + ——Cn

Por lo tanto, la capacitancia equivalente de los condensadores conectados en paralelo es igual a la suma de los condensadores individuales en el circuito.

Ejemplo de conexión en paralelo de condensador n.º 1

Considere los valores de capacitancia de los dos condensadores C1 = 0.2uF y C2 = 0.3uF, que se muestran en la Figura 4 anterior. A continuación, calcule la capacitancia equivalente del circuito.

La capacitancia equivalente es

Ceq = C1 + C2

Ecualizador = 0,2 uF + 0,3 uF

Ceq = 0.5uF

Un punto importante para recordar sobre los circuitos de condensadores conectados en paralelo es que la capacitancia equivalente (Ceq) de dos o más condensadores conectados en paralelo siempre es mayor que el valor del condensador más grande del circuito al sumar los valores. Por lo tanto, en el ejemplo anterior, Ceq = 0.5uF, pero el condensador de valor máximo en el circuito es solo 0.3uF.

¿Qué pasa si los condensadores están conectados en paralelo?

Estas son algunas aplicaciones para conectar condensadores en paralelo.

• Algunas fuentes de alimentación de CC utilizan condensadores pequeños con excelentes coeficientes de ondulación para mejorar el filtrado.. Están conectados en paralelo, lo que da como resultado un mayor valor de capacitancia.
• Se puede utilizar en la industria automotriz para el frenado regenerativo en vehículos pesados como tranvías. Estas aplicaciones pueden requerir valores de capacitancia que sean mayores que los normalmente disponibles en el mercado.

Condensadores paralelos Resumen

• El voltaje de los condensadores es el mismo cuando se conectan en paralelo. El voltaje equivalente del condensador en paralelo es igual al condensador de voltaje nominal mínimo en paralelo.
• El valor total de capacitancia de un condensador es la suma de todos los valores de capacitancia conectados en paralelo.
• La capacitancia equivalente de n condensadores en paralelo es Ceq = C1 + C2 + C3… CN.