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Condensador: qué es, cómo funciona, carga y descarga

El condensador, también conocido como condensador, es un componente electrónico que almacena energía en un campo eléctrico, se carga y luego libera la energía acumulada en un proceso de descarga. Por lo tanto, los condensadores se encuentran en casi cualquier circuito electrónico, se utilizan para filtros, rectificadores, para permitir el paso de corriente alterna y muchos otros usos.

El propósito de este artículo es mostrar qué es un condensador, cómo funciona, cómo calcular el proceso de carga y descarga y cuáles son sus aplicaciones.

¿Qué es un condensador?

El condensador es un componente que se opone al paso de corriente continua y permite el paso de corriente alterna. Por lo tanto, el condensador se carga cuando se aplica un voltaje a sus terminales. Para un voltaje continuo, el condensador se cargará con un valor de voltaje igual al voltaje aplicado a sus terminales y luego se comportará como un circuito abierto, ya que evitará el paso de corriente.

Existen varios tipos de condensadores, con diferentes aplicaciones, voltajes compatibles, materiales de fabricación y otras características. Por lo tanto, algunos condensadores tienen polaridad, es decir, tienen un terminal positivo y negativo. Por lo tanto, nunca debe conectar un condensador polarizado inversamente, ya que colapsará e incluso explotará.

Un condensador consta de dos placas conductoras, llamadas armaduras, separadas por un material aislante, llamado dieléctrico. De esta manera, el refuerzo almacenará las cargas, una positiva y otra negativa. Por lo tanto, el material del dieléctrico del condensador suele ser el nombre del componente, que puede ser cerámica, poliéster, mica y otros materiales.

Finalmente, en el análisis de circuitos de corriente alterna, el condensador se comportará como una impedancia, es decir, una resistencia en número complejo. Si vamos a analizar en el dominio de la frecuencia, obtenemos las ecuaciones de carga y descarga del condensador, de lo que hablaremos más adelante.

Capacitancia de un condensador

La cantidad de carga que un condensador es capaz de almacenar se llama Capacidad. Cuanto mayor es la capacitancia, más energía puede almacenar el componente.

La capacitancia no es más que una relación entre la carga total almacenada en el capacitor y la diferencia de potencial entre las armaduras.

Al comprar un condensador, normalmente encontrará dos valores principales descritos: el voltaje que soporta y la capacitancia. El voltaje describe la diferencia de potencial máxima que se puede aplicar a sus terminales, así como la capacitancia indica a la carga que el componente se va a almacenar.

La unidad de medida de Farad

La unidad de medida que describe la capacitancia de un componente es la Faradio.

En electrónica, para hacerlo más fácil, utilizamos submúltiplos Farad, los condensadores en su mayoría tienen valores muy bajos, esto se debe a que un Farad es una unidad muy grande, por lo que las medidas como microfarad, nanofarad o picofarad se ven con más frecuencia, consulte la tabla:

condensador

Convertir los valores es muy simple, piense que un nanoFarad tiene 1000 picoFarad, y un microFarad tiene 1000 nanoFarad.

Condensador de carga y descarga

Al conectar el componente a una fuente de voltaje, comenzará a cargarse hasta alcanzar un valor de voltaje igual al aplicado a sus terminales. Por lo tanto, suponiendo que tenemos una resistencia conectada en serie a la fuente para cargar el condensador, podemos describir el voltaje a lo largo del tiempo en el componente. Por lo tanto, cuando el voltaje es máximo, es decir, igual al valor de la fuente, significa que el componente está completamente cargado.

Por lo tanto, primero debemos definir una constante de tiempo de carga de condensador, que estará relacionada con el valor de capacitancia, en Faradios y el valor de resistencia que está en serie con la fuente. La fórmula es la siguiente:

τ = R * C

Dónde:

  • τ: Constante de tiempo, en segundos;
  • R: Resistencia, en ohmios;
  • C: Capacitancia, en faradios.

Esta constante de tiempo será la misma tanto para el proceso de carga como para el proceso de descarga. Nos dice que, en el instante de tiempo igual a la constante de tiempo, el capacitor tendrá una carga del 63.2%. A partir de entonces, en un tiempo igual a cinco veces la constante de tiempo, el condensador estará completamente cargado o completamente descargado.

cargar y descargar en un condensador

La curva A describe el proceso de carga, mientras que la curva B describe el proceso de descarga.

Colocando el circuito en el dominio de la frecuencia, podemos encontrar las ecuaciones de carga y descarga para el condensador. Entonces podemos encontrar el voltaje exacto en un momento dado para el condensador.

Proceso de carga

La ecuación que determina el voltaje en el tiempo durante la carga de componentes es la siguiente:

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Vc = V * (1 – e ^ (- t / τ))

Dónde:

  • usted: Voltaje en el condensador, en voltios;
  • V: Tensión de fuente, en voltios;
  • t: Tiempo, en segundos;
  • τ: Constante de tiempo, en segundos.

O y es el número de Euler, es decir, una constante definida en aproximadamente 2.71828.

Proceso de descarga

La ecuación que muestra el proceso de descarga a lo largo del tiempo es muy similar a la ecuación del proceso de carga, siendo el gráfico el inverso.

Vc = V * e ^ (- t / τ)

Dónde:

  • usted: Voltaje en el condensador, en voltios;
  • V: Tensión de fuente, en voltios;
  • t: Tiempo, en segundos;
  • τ: Constante de tiempo, en segundos.

De esta manera, es posible saber exactamente cuál es la carga del condensador en cualquier momento.

aplicaciones

Es muy difícil encontrar un circuito que no tenga este componente, por lo que las posibilidades de un condensador son infinitas. Sus usos son los más diversos, siendo algunos:

  • Filtro de frecuencia
  • Circuitos oscilantes
  • Balancear el factor de potencia
  • Estabilizador de voltaje
  • Circuitos de alimentación por un breve período de tiempo.

Tipos de condensadores

Los condensadores están construidos con dos armaduras metálicas que almacenan las cargas positivas y negativas y un dieléctrico entre ellos, compuesto de un material aislante. El material de construcción del dieléctrico es lo que normalmente le da el nombre al condensador, ya que es la principal diferencia entre los componentes.

Condensador cerámico

El condensador de cerámica o también llamado condensador de disco de cerámica, ya que es un disco de cerámica con sus dos caras metálicas, las armaduras.

condensador

No tienen polaridad definida y se utilizan en circuitos de alta frecuencia, donde las pérdidas deben ser mínimas y la estabilidad de la capacitancia es esencial.

Lectura de condensadores de cerámica

El condensador de cerámica indica un número en su carcasa para realizar la lectura, vea la imagen a continuación:

condensador

Condensador 10nF

Muchos se confunden al leer el condensador de cerámica. Por lo tanto, estos tres números indican:

  • 1er número >> primer número;
  • Segundo número >> Segundo número;
  • 3er Número >> Número de ceros.

Ese ser el número que sale está en pF.

Como en la imagen de arriba tenemos 103, el valor será 10 con tres ceros detrás, es decir, 10000pF. Por lo tanto, la conversión a nF es 10nF.

De todos modos, tomemos un ejemplo:

condensador

Tiene 68 siendo los dos primeros dígitos y 1 es el número de ceros, es decir 680pF. ¿Mira qué simple es?

Condensador de poliéster

Este tipo usa mylar como dieléctrico, que es una película de poliéster. Están recubiertos con una resina epoxi. Estos condensadores pueden manejar varios tipos de voltajes, de bajo a alto.

poliéster

Al igual que la cerámica, se usan en circuitos que funcionan con altas frecuencias y tampoco tienen polaridad definida.

Capacitor electrolítico

Generalmente son condensadores cilíndricos, cuyos electrodos son láminas de aluminio separadas por óxido de aluminio, que están incrustadas por un electrolito líquido. Por lo tanto, con el tiempo, el electrolito se seca y esto causa un mal funcionamiento del circuito.

Tiene una polaridad bien definida y, si se invierte, hace que el dieléctrico se rompa, haciendo que el componente se acorte y se hinche, o en algunos casos muy comunes, explote.

La lectura es la más simple y fácil de todas, ya está escrita en la carcasa del componente, por lo que no causa ninguna dificultad en la lectura.

condensador

Simbología de condensadores

Por defecto, los condensadores siguen una simbología que se dibuja en los circuitos eléctricos. Por lo tanto, están representados por la letra C, su valor puede estar al lado o en la leyenda, y se dibujan de la siguiente manera:

condensador

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