El condensador tiene. Tipos de condensadores y su aplicación. Resistencia de aislamiento eléctrico del condensador - r

18.07.2023

Un condensador es un elemento de un circuito eléctrico que sirve como dispositivo de almacenamiento de carga.

Actualmente existen muchos campos de aplicación para este dispositivo, lo que explica su amplia gama. Se diferencian en los materiales con los que están hechos, la finalidad y el alcance del parámetro principal. Pero la principal característica de un condensador es su capacidad.

Principio de funcionamiento de un condensador.

Diseño

En los diagramas, el condensador se indica como dos líneas paralelas que no están interconectadas:

Esto corresponde a su diseño más simple: dos placas (placas) separadas por un dieléctrico. El diseño real de este producto suele consistir en placas envueltas en un rollo con una capa de dieléctrico u otras formas extravagantes, pero la esencia sigue siendo la misma.

La capacidad eléctrica es la capacidad de un conductor para acumular cargas eléctricas. Cuanta más carga pueda contener un conductor a una determinada diferencia de potencial, mayor será la capacitancia. La relación entre la carga Q y el potencial φ se expresa mediante la fórmula:

donde Q es la carga en culombios (C), φ es el potencial en voltios (V).

La capacitancia se mide en faradios (F), que recuerdas de las lecciones de física. En la práctica, las unidades más pequeñas son más comunes: milifaradio (mF), microfaradio (μF), nanofaradio (nF), picofaradio (pF).

La capacidad de almacenamiento depende de los parámetros geométricos del conductor y de la constante dieléctrica del medio donde se ubica. Entonces, para una esfera hecha de material conductor se expresará mediante la fórmula:

C=4πεε0R

donde ε0-8,854·10^−12 F/m es la constante eléctrica y ε es la constante dieléctrica del medio (valor tabulado para cada sustancia).

En la vida real, a menudo tenemos que tratar no con un conductor, sino con sistemas de éste. Entonces, en un capacitor plano normal, la capacitancia será directamente proporcional al área de las placas e inversamente a la distancia entre ellas:

C=εε0S/d

ε aquí es la constante dieléctrica del espaciador entre las placas.

Capacidad de sistemas paralelos y seriales.

Una conexión en paralelo de capacitores representa un capacitor grande con la misma capa dieléctrica y el área total de las placas, por lo que la capacitancia total del sistema es la suma de las de cada uno de los elementos. El voltaje en una conexión en paralelo será el mismo y la carga se distribuirá entre los elementos del circuito.

C=C1+C2+C3

Una conexión en serie de condensadores se caracteriza por una carga común y un voltaje distribuido entre los elementos. Por tanto, no es la capacidad la que se suma, sino su inversa:

1/C=1/С1+1/С2+1/С3

De la fórmula para la capacitancia de un solo capacitor, se puede concluir que con elementos idénticos conectados en serie, se pueden representar como uno grande con la misma área de placa, pero con el espesor total del dieléctrico.

Resistencia reactiva

Un condensador no puede conducir corriente continua, como se desprende de su diseño. En tal circuito sólo puede cargarse. Pero en circuitos de CA funciona muy bien, recargándose constantemente. Si no fuera por las limitaciones que surgen de las propiedades del dieléctrico (puede romperse cuando se excede el límite de voltaje), este elemento se cargaría indefinidamente (el llamado capacitor ideal, algo así como un cuerpo absolutamente negro y un gas ideal ) en un circuito de corriente continua, y la corriente a través de él no pasará. En pocas palabras, la resistencia de un condensador en un circuito de CC es infinita.

Con la corriente alterna la situación es diferente: cuanto mayor es la frecuencia en el circuito, menor es la resistencia del elemento. Esta resistencia se llama reactancia y es inversamente proporcional a la frecuencia y la capacitancia:

Z=1/2πfC

donde f es la frecuencia en hercios.

Almacen de energia

La energía almacenada por un condensador cargado se puede expresar mediante la fórmula:

E=(CU^2)/2=(q^2)/2C

donde U es el voltaje entre las placas y q es la carga acumulada.

Condensador en un circuito oscilante.

En un circuito cerrado que contiene una bobina y un condensador, se puede generar corriente alterna.

Después de cargar el condensador, comenzará a autodescargarse, generando una corriente creciente. La energía de un condensador descargado será cero, pero la energía magnética de la bobina será máxima. Un cambio en el valor de la corriente provoca la fem autoinductiva de la bobina, y por inercia pasará corriente hacia la segunda placa hasta quedar completamente cargada. En el caso ideal, estas oscilaciones son infinitas, pero en realidad desaparecen rápidamente. La frecuencia de oscilación depende de los parámetros tanto de la bobina como del condensador:

donde L es la inductancia de la bobina.

Un condensador puede tener su propia inductancia, que se puede observar a medida que aumenta la frecuencia de la corriente en el circuito. En el caso ideal, este valor es insignificante y puede despreciarse, pero en realidad, cuando las placas son placas enrolladas, este parámetro no se puede ignorar, especialmente cuando se trata de altas frecuencias. En tales casos, el condensador combina dos funciones y representa una especie de circuito oscilatorio con su propia frecuencia de resonancia.

Características de presentación

Además de la capacitancia, la autoinductancia y la intensidad energética mencionadas anteriormente, los condensadores reales (y no los ideales) tienen una serie de propiedades que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir este elemento para el circuito. Éstas incluyen:

Para entender de dónde vienen las pérdidas es necesario explicar cuáles son las gráficas de corriente y tensión sinusoidales en este elemento. Cuando el condensador se carga al máximo, la corriente en sus placas es cero. En consecuencia, cuando la corriente es máxima, no hay voltaje. Es decir, el voltaje y la corriente están desfasados en un ángulo de 90 grados. Idealmente, un condensador sólo tiene potencia reactiva:

Q=UIsin 90

En realidad, las placas del condensador tienen su propia resistencia y parte de la energía se gasta en calentar el dieléctrico, lo que provoca pérdidas de energía. La mayoría de las veces son insignificantes, pero a veces no se pueden descuidar. La principal característica de este fenómeno es la tangente de pérdida dieléctrica, que es la relación entre la potencia activa (proporcionada por las bajas pérdidas en el dieléctrico) y la potencia reactiva. Este valor se puede medir teóricamente presentando la capacidad real en forma de un circuito equivalente equivalente: paralelo o en serie.

Determinación de la tangente de pérdida dieléctrica.

En una conexión en paralelo, la cantidad de pérdidas está determinada por la relación de corrientes:

tgδ = Ir/Ic = 1/(ωCR)

En el caso de una conexión en serie, el ángulo se calcula mediante la relación de voltaje:

tgδ = Ur/Uc = ωCR

En realidad, para medir tgδ se utiliza un dispositivo montado mediante un circuito puente. Se utiliza para diagnosticar pérdidas de aislamiento en equipos de alta tensión. Con los puentes de medición también se pueden medir otros parámetros de la red.

Tensión nominal

Este parámetro está indicado en la etiqueta. Muestra el voltaje máximo que se puede aplicar a las placas. Superar el valor nominal puede provocar la avería del condensador y su fallo. Este parámetro depende de las propiedades del dieléctrico y de su espesor.

Polaridad

Algunos condensadores tienen polaridad, es decir, deben conectarse al circuito de una forma estrictamente definida. Esto se debe al hecho de que se utiliza algún tipo de electrolito como una de las placas y la película de óxido del otro electrodo sirve como dieléctrico. Cuando cambia la polaridad, el electrolito simplemente destruye la película y el condensador deja de funcionar.

Coeficiente de temperatura de capacitancia

Se expresa mediante la relación ΔC/CΔT donde ΔT es el cambio en la temperatura ambiente. La mayoría de las veces, esta dependencia es lineal e insignificante, pero para los condensadores que operan en condiciones agresivas, el TKE se indica en forma de gráfico.

La falla del condensador se debe a dos razones principales: avería y sobrecalentamiento. Y si, en caso de avería, algunos de sus tipos son capaces de curarse por sí solos, el sobrecalentamiento conduce a la destrucción con el tiempo.

El sobrecalentamiento se produce tanto por motivos externos (calentamiento de los elementos del circuito vecinos) como internos, en particular, la resistencia equivalente en serie de las placas. En los condensadores electrolíticos provoca la evaporación del electrolito, y en los condensadores semiconductores de óxido provoca una rotura y una reacción química entre el tantalio y el óxido de manganeso.

El peligro de destrucción es que a menudo ocurre con la probabilidad explosión viviendas.

Diseño técnico de condensadores.

Los condensadores se pueden clasificar en varios grupos. Entonces, dependiendo de la capacidad de regular la capacidad, se dividen en constantes, variables y ajustables. En forma pueden ser cilíndricas, esféricas y planas. Puedes dividirlos según el propósito. Pero la clasificación más común es según el tipo de dieléctrico.

Condensadores de papel

Como dieléctrico se utiliza papel, muy a menudo papel aceitado. Como regla general, estos condensadores son de gran tamaño, pero también había versiones pequeñas sin lubricación. Se utilizan como dispositivos estabilizadores y de almacenamiento y gradualmente están siendo reemplazados en la electrónica de consumo por modelos de película más modernos.

En ausencia de lubricación, tienen un inconveniente importante: reaccionan a la humedad del aire incluso en envases sellados. El papel mojado aumenta la pérdida de energía.

Dieléctrico en forma de películas orgánicas.

Las películas pueden estar hechas de polímeros orgánicos, tales como:

tereftalato de polietileno;
poliamida;
policarbonato;
polisulfona;
polipropileno;
poliestireno;
fluoroplástico (politetrafluoroetileno).

En comparación con los anteriores, estos condensadores son de tamaño más compacto y no aumentan las pérdidas dieléctricas al aumentar la humedad, pero muchos de ellos corren el riesgo de fallar por sobrecalentamiento, y los que no tienen este inconveniente son más caros.

Dieléctrico inorgánico sólido

Puede ser mica, vidrio y cerámica.

La ventaja de estos condensadores es su estabilidad y la linealidad de la dependencia de la capacitancia de la temperatura, el voltaje aplicado y, en algunos casos, incluso de la radiación. Pero a veces esa dependencia se convierte en un problema y cuanto menos pronunciada es, más caro es el producto.

dieléctrico de óxido

Con él se fabrican condensadores de aluminio, de estado sólido y de tantalio. Tienen polaridad, por lo que fallan si se conectan incorrectamente y se excede el voltaje nominal. Pero al mismo tiempo tienen buena capacidad, son compactos y de funcionamiento estable. Con un funcionamiento adecuado, pueden funcionar unas 50 mil horas.

Vacío

Estos dispositivos son un matraz de vidrio o cerámica con dos electrodos del que se bombea aire. Prácticamente no tienen pérdidas, pero su baja capacidad y fragilidad limitan su ámbito de aplicación a estaciones de radio, donde el tamaño de la capacitancia no es tan importante, pero la resistencia al calentamiento es de fundamental importancia.

Doble capa electrica

Si observa para qué se necesita un condensador, puede comprender que este tipo no es exactamente así. Más bien, es una fuente de energía adicional o de respaldo, que es para lo que se utilizan. Algunas categorías de estos dispositivos (ionistores) contienen carbón activado y una capa de electrolito, otras funcionan con iones de litio. La capacidad de estos dispositivos puede llegar a cientos de faradios. Sus desventajas incluyen el alto costo y la resistencia activa con corrientes de fuga.

Cualquiera que sea el condensador, hay dos parámetros obligatorios que deben reflejarse en la marca: su capacitancia y su tensión nominal.

Además, en la mayoría de ellos existe una designación numérica y alfabética de sus características. De acuerdo con las normas rusas, los condensadores están marcados con cuatro signos.

La primera letra K significa “condensador”, el siguiente número es el tipo de dieléctrico, seguido de un indicador de destino en forma de letra; el último ícono puede significar tanto el tipo de diseño como el número de desarrollo, esto ya depende del fabricante. A menudo se pasa por alto el tercer punto. Estas marcas se utilizan en productos lo suficientemente grandes como para acomodarlas. Según GOST, la decodificación se verá así:

Primeras letras:

K es un condensador constante.
CT es un recortador.
KP es un condensador variable.

El segundo grupo es el tipo de dieléctrico:

Todo esto no se puede colocar en condensadores pequeños, por lo que se utilizan marcas abreviadas que, si no está acostumbrado, puede requerir incluso una calculadora y, a veces, una lupa. Esta marca codifica la capacitancia, la tensión nominal y las desviaciones del parámetro principal. No tiene sentido registrar el resto de parámetros: estos son, por regla general, condensadores cerámicos.

Marcado de condensadores cerámicos.

A veces, con ellos todo es simple: la capacidad está marcada con un número y unidades: pF - picofaradio, nF - nanofaradio, μF - microfaradio, mF - milifaradio. Es decir, la inscripción 100nF se puede leer directamente. La denominación es, respectivamente, el número y la letra V. Pero a veces ni siquiera esto encaja, por lo que se utilizan abreviaturas. Entonces, a menudo la capacidad cabe en tres dígitos (103, 109, etc.), donde el último significa el número de ceros y los dos primeros significan la capacidad en picofaradios. Si el número 9 está al final, entonces no hay ceros y se coloca una coma entre los dos primeros. Cuando el número 8 está al final, la coma retrocede un lugar más.

Por ejemplo, la designación 109 significa 1 picofaradio y 100 a 10 picofaradios; 681 a 680 picofaradios, o 0,68 nanofaradios, y 104 a 100 mil pF o 100 nF

A menudo puede encontrar la primera letra de la unidad de medida como una coma: p50–0,5 pF, 1n5–1,5 nF, 15μ – 15 µF, 15m – 15 mF. A veces se escribe R en lugar de p.

Después de tres números puede haber una letra que indique la extensión del parámetro de capacidad:

Si calcula las características de un circuito en unidades SI, para encontrar la capacitancia en faradios, debe recordar los exponentes del número 10:

-3 - milifaradios;
-6 - microfaradios;
-9 - nanofaradios;
-12 son picofaradios.

Por lo tanto, 01 pF es 0,1 *10^-12 F.

En los dispositivos SMD, la capacitancia en picofaradios se indica con una letra y el número que sigue es la potencia de 10 por la que se debe multiplicar este valor.

carta	C	carta	C	carta	C	carta	C
A	1	j	2,2	S	4,7	a	2,5
B	1,1	k	2,4	t	5,1	b	3,5
C	1,2	l	2,7	Ud.	5,6	d	4
D	1,3	METRO	3	V	6,2	mi	4,5
mi	1,5	norte	3,3	W.	6,8	F	5
F	1,6	PAG	3,6	X	7,5	metro	6
GRAMO	1,8	q	3,9	Y	8,2	norte	7
Y	2	R	4,3	z	9,1	t	8

La tensión nominal de funcionamiento se puede marcar con una letra de la misma forma, si resulta problemático escribirla por completo. En Rusia se ha adoptado la siguiente norma para la designación de letras de denominaciones:

carta	V	carta	V
I	1	k	63
R	1,6	l	80
METRO	2,5	norte	100
A	3,2	PAG	125
C	4	q	160
B	6,3	z	200
D	10	W.	250
mi	16	X	315
F	20	t	350
GRAMO	25	Y	400
h	32	Ud.	450
S	40	V	500
j	50

A pesar de las listas y tablas, es mejor estudiar la codificación de un fabricante específico; pueden diferir en diferentes países.

Algunos condensadores vienen con una descripción más detallada de sus características.

En el circuito eléctrico de cada dispositivo hay un elemento como un condensador. Sirve para reponer la energía que se necesita para el correcto e ininterrumpido funcionamiento del equipo.

¿Qué es un condensador?

Cada condensador es un dispositivo que tiene un conjunto de parámetros técnicos que vale la pena considerar en detalle.

Los condensadores se pueden encontrar en muchas ramas de la ingeniería eléctrica. Su alcance inmediato:

Creación de circuitos, circuitos oscilatorios.
Recibiendo un impulso con mucha potencia.
En ingeniería eléctrica industrial.
En la fabricación de sensores.
Mejora del funcionamiento de los dispositivos de protección.

Capacidad del condensador

Para cada condensador, el parámetro principal es su capacidad. Cada dispositivo tiene el suyo y se mide en Faradios. La electrónica y la ingeniería de radio se basan en condensadores con partes por millón de faradios. Para conocer la capacidad nominal de un dispositivo, basta con mirar su carcasa, que contiene toda la información. Las lecturas de capacidad pueden variar debido a lo siguiente:

El área total de todos los revestimientos.
La distancia entre ellos.
El material del que está hecho el dieléctrico.
Temperatura ambiente.

Junto a la capacidad nominal, también existe la real. Su valor es mucho menor que el anterior. A partir de la capacitancia real se pueden determinar los principales parámetros eléctricos. La capacitancia se determina a partir de la carga de la placa y su voltaje. La capacidad máxima puede alcanzar varias decenas de faradios. Un condensador también puede caracterizarse por una capacitancia específica. Ésta es la relación entre capacitancia y volumen de un dieléctrico. El pequeño espesor del dieléctrico proporciona una gran capacitancia específica. Cada condensador puede cambiar su capacitancia y se dividen en los siguientes tipos:

Condensadores permanentes: prácticamente no cambian su capacidad.
Condensadores variables: el valor de la capacitancia cambia durante el funcionamiento del equipo.
Condensadores de ajuste: cambian su capacitancia según el ajuste del equipo.

voltaje del condensador

El voltaje se considera otro parámetro importante. Para que el condensador realice sus funciones plenamente, es necesario conocer la lectura exacta del voltaje. Está indicado en el cuerpo del dispositivo. La tensión nominal depende directamente de la complejidad del diseño del condensador y de las propiedades básicas de los materiales utilizados en su fabricación. El voltaje suministrado al capacitor debe coincidir completamente con el voltaje nominal. Muchos dispositivos se calientan durante el funcionamiento, en cuyo caso el voltaje cae. A menudo, debido a una gran diferencia de voltaje, el condensador puede quemarse o explotar. Esto también ocurre debido a fugas o mayor resistencia. Para un funcionamiento seguro del condensador, está equipado con una válvula de seguridad y una muesca en el cuerpo. Tan pronto como aumenta la presión, la válvula se abre automáticamente y el cuerpo se rompe a lo largo de la muesca prevista. En este caso, el electrolito sale del condensador en forma de gas y no se produce ninguna explosión.

Tolerancias del condensador

El condensador más simple son dos electrodos hechos en forma de placas, que están separados por finos aislantes. Cada dispositivo tiene una desviación aceptable durante su funcionamiento. Este valor también se puede encontrar en el etiquetado del dispositivo. Su tolerancia se mide e indica en porcentaje y puede oscilar entre el 20 y el 30%. Para equipos eléctricos que deben funcionar con alta precisión, se pueden utilizar condensadores con un valor de tolerancia pequeño, no más del 1%.
Los parámetros dados son básicos para el funcionamiento del condensador. Conociendo sus significados, puede utilizar condensadores para ensamblar dispositivos o máquinas de forma independiente.

tipos de condensadores

Existen varios tipos principales de condensadores que se utilizan en diversas tecnologías. Por eso vale la pena considerar cada tipo, sus descripciones y propiedades:

Cada condensador tiene su propia finalidad, por lo que se clasifican en generales y especiales. Los condensadores generales se utilizan en todo tipo y clase de equipos. Se trata principalmente de dispositivos de bajo voltaje. Los condensadores especiales son todos los demás tipos de dispositivos de alto voltaje, pulsos, arranque y otros tipos diversos.

Características de un condensador de placas paralelas.

Dado que un condensador es un dispositivo diseñado para acumular voltaje y distribuirlo aún más, es necesario elegir uno con buena capacidad eléctrica y voltaje de "ruptura". Uno de ellos es un condensador de placas paralelas. Se produce en forma de dos placas delgadas de un área determinada, que se encuentran a poca distancia entre sí. Un condensador plano tiene dos cargas: positiva y negativa.

Las placas de un condensador plano tienen un campo eléctrico uniforme entre ellas. Este tipo de dispositivo no interactúa con otros dispositivos. La placa del condensador es capaz de mejorar el campo eléctrico.

Carga correcta del condensador

Es un depósito de cargas eléctricas que deben cargarse constantemente. El condensador se carga conectándolo a la red. Para cargar su dispositivo, debe conectarlo correctamente. Para hacer esto, tome un circuito que consta de un capacitor descargado con una capacitancia, una resistencia y conéctelo a un suministro de voltaje constante.

El condensador se descarga según el siguiente tipo: el interruptor está cerrado y sus placas están conectadas entre sí. En este momento, el condensador se descarga y el campo eléctrico entre sus placas desaparece. Si el condensador se descarga a través de los cables, llevará mucho tiempo porque en ellos se acumula mucha energía.

¿Por qué necesitas un circuito condensador?

Los circuitos contienen condensadores, que están formados por un par de placas. Están fabricados en aluminio o latón. El buen funcionamiento de la tecnología radioeléctrica depende de la correcta configuración de los circuitos. El circuito más común consta de una bobina y un condensador, que están conectados entre sí en un circuito eléctrico. Hay condiciones que afectan la aparición de oscilaciones, por lo que la mayoría de las veces un circuito de condensador se llama oscilatorio.

Conclusión

Un condensador es un dispositivo pasivo en un circuito eléctrico que se utiliza como capacidad para almacenar electricidad. Para que el dispositivo para almacenar energía en circuitos eléctricos, llamado condensador, funcione durante mucho tiempo, se deben seguir las condiciones especificadas, que están escritas en el cuerpo del dispositivo. El alcance es amplio. Los condensadores se utilizan en radioelectrónica y diversos equipos. Los dispositivos se dividen en muchos tipos diferentes y vienen en una variedad de diseños. Los condensadores se pueden conectar en dos tipos: paralelo y serie. También en el cuerpo del dispositivo hay información sobre capacidad, voltaje, tolerancia y su tipo. Vale la pena recordar que al conectar un condensador se debe observar la polaridad. De lo contrario, el dispositivo fallará rápidamente.

Se ha escrito mucho sobre condensadores, ¿merece la pena añadir un par de miles de palabras más a las millones que ya existen? ¡Lo agregaré! Creo que mi presentación será útil. Después de todo, esto se hará teniendo en cuenta.

¿Qué es un condensador eléctrico?

Hablando en ruso, a un condensador se le puede llamar “dispositivo de almacenamiento”. Es aún más claro de esta manera. Además, así es exactamente como se traduce este nombre a nuestro idioma. Un vaso también puede denominarse condensador. Sólo él acumula líquido en sí mismo. O una bolsa. Sí, una bolsa. Resulta que también es un dispositivo de almacenamiento. Acumula todo lo que ponemos allí. ¿Qué tiene que ver el condensador eléctrico con esto? Es lo mismo que un vaso o una bolsa, pero sólo acumula carga eléctrica.

Imagínese una imagen: una corriente eléctrica pasa por un circuito, resistencias y conductores se encuentran a lo largo de su camino y, bam, aparece un condensador (vidrio). ¿Lo que sucederá? Como sabes, la corriente es un flujo de electrones y cada electrón tiene una carga eléctrica. Así, cuando alguien dice que por un circuito pasa una corriente, se imagina millones de electrones fluyendo por el circuito. Son estos mismos electrones, cuando aparece un condensador en su camino, los que se acumulan. Cuantos más electrones pongamos en el condensador, mayor será su carga.

Surge la pregunta: ¿cuántos electrones se pueden acumular de esta manera, cuántos caben en el condensador y cuándo “obtendrá suficiente”? Vamos a averiguar. Muy a menudo, para una explicación simplificada de procesos eléctricos simples, se utiliza una comparación con el agua y las tuberías. Utilicemos este enfoque también.

Imagínese una tubería por la que fluye agua. En un extremo de la tubería hay una bomba que bombea agua con fuerza hacia esta tubería. Luego, mentalmente coloque una membrana de goma a través de la tubería. ¿Lo que sucederá? La membrana comenzará a estirarse y tensarse bajo la influencia de la presión del agua en la tubería (presión creada por la bomba). Se estirará, se estirará, se estirará y, finalmente, la fuerza elástica de la membrana equilibrará la fuerza de la bomba y el flujo de agua se detendrá, o la membrana se romperá (si esto no está claro, imagine un globo que ¡explota si se bombea demasiado)! Lo mismo ocurre en los condensadores eléctricos. Solo que allí, en lugar de una membrana, se utiliza un campo eléctrico, que crece a medida que se carga el condensador y equilibra gradualmente el voltaje de la fuente de energía.

Así, el condensador tiene una determinada carga límite que puede acumular y, tras superarla, se producirá ruptura dieléctrica en un condensador se romperá y dejará de ser un condensador. Probablemente sea hora de contarte cómo funciona un condensador.

¿Cómo funciona un condensador eléctrico?

En la escuela te decían que un condensador es algo que consta de dos placas y un vacío entre ellas. Estas placas se llamaban placas de condensador y se les conectaban cables para suministrar voltaje al condensador. Entonces los condensadores modernos no son muy diferentes. Todos ellos también tienen placas y hay un dieléctrico entre las placas. Gracias a la presencia de un dieléctrico, se mejoran las características del condensador. Por ejemplo, su capacidad.

Los condensadores modernos utilizan diferentes tipos de dieléctricos (más sobre esto a continuación), que se colocan entre las placas del condensador de las formas más sofisticadas para lograr ciertas características.

Principio de funcionamiento

El principio general de funcionamiento es bastante simple: se aplica voltaje y se acumula la carga. Los procesos físicos que están sucediendo ahora no deberían interesarte mucho, pero si quieres, puedes leerlos en cualquier libro de física en la sección de electrostática.

Condensador en circuito DC

Si colocamos nuestro condensador en un circuito eléctrico (Fig. a continuación), conectamos un amperímetro en serie con él y aplicamos corriente continua al circuito, la aguja del amperímetro se moverá brevemente y luego se congelará y mostrará 0A: no hay corriente en el circuito. ¿Qué ha pasado?

Supondremos que antes de que se aplicara corriente al circuito, el capacitor estaba vacío (descargado), y cuando se aplicó corriente, comenzó a cargarse muy rápidamente, y cuando se cargó (el campo eléctrico entre las placas del capacitor equilibró la fuente de energía ), luego la corriente se detuvo (aquí hay un gráfico de la carga del capacitor).

Por eso dicen que un condensador no deja pasar la corriente continua. De hecho, pasa, pero por un tiempo muy corto, que se puede calcular usando la fórmula t = 3*R*C (Tiempo de carga del capacitor al 95% del volumen nominal. R es la resistencia del circuito, C es la capacitancia del capacitor) Así es como se comporta el capacitor en un circuito de corriente continua ¡Se comporta de manera completamente diferente en un circuito variable!

Condensador en circuito de CA

¿Qué es la corriente alterna? Aquí es cuando los electrones “corren” primero hacia allí y luego regresan. Aquellos. la dirección de su movimiento cambia todo el tiempo. Luego, si circula corriente alterna por el circuito con el condensador, se acumulará una carga “+” o una carga “-” en cada una de sus placas. Aquellos. La corriente alterna realmente fluirá. Esto significa que la corriente alterna fluye "sin obstáculos" a través del condensador.

Todo este proceso se puede modelar utilizando el método de analogías hidráulicas. La siguiente imagen muestra un análogo de un circuito de CA. El pistón empuja el líquido hacia adelante y hacia atrás. Esto hace que el impulsor gire hacia adelante y hacia atrás. Resulta ser un flujo alterno de líquido (leemos corriente alterna).

Coloquemos ahora un modelo de condensador en forma de membrana entre la fuente de fuerza (pistón) y el impulsor y analicemos qué cambiará.

Parece que nada cambiará. Así como el líquido realizó movimientos oscilatorios, así continúa haciéndolo, así como el impulsor osciló debido a esto, así seguirá oscilando. Esto significa que nuestra membrana no es un obstáculo para el flujo variable. Lo mismo ocurrirá con un condensador electrónico.

El caso es que aunque los electrones que van en cadena no atraviesan el dieléctrico (membrana) entre las placas del condensador, fuera del condensador su movimiento es oscilatorio (de ida y vuelta), es decir. fluye corriente alterna. ¡Eh!

Por lo tanto, el condensador pasa corriente alterna y bloquea la corriente continua. Esto es muy conveniente cuando necesita eliminar el componente de CC en la señal, por ejemplo, en la salida/entrada de un amplificador de audio o cuando necesita mirar solo la parte variable de la señal (ondulación en la salida de un amplificador de CC). Fuente de voltaje).

Reactancia del condensador

¡El condensador tiene resistencia! En principio, esto se podría deducir del hecho de que no pasa corriente continua a través de él, como si se tratara de una resistencia con una resistencia muy alta.

Una corriente alterna es otra cuestión: pasa, pero experimenta resistencia por parte del condensador:

f - frecuencia, C - capacitancia del condensador. Si observas atentamente la fórmula, verás que si la corriente es constante, entonces f = 0 y luego (¡que me perdonen los matemáticos militantes!) X c = infinidad. Y no pasa corriente continua a través del condensador.

Pero la resistencia a la corriente alterna cambiará según su frecuencia y la capacitancia del condensador. Cuanto mayor es la frecuencia de la corriente y la capacitancia del condensador, menos resiste esta corriente y viceversa. Cuanto más rápido cambia el voltaje
voltaje, mayor es la corriente a través del capacitor, esto explica la disminución de Xc al aumentar la frecuencia.

Por cierto, otra característica del condensador es que no libera energía y no se calienta. Por lo tanto, a veces se utiliza para amortiguar el voltaje donde la resistencia fumaría. Por ejemplo, para reducir el voltaje de la red de 220V a 127V. Y además:

La corriente en un capacitor es proporcional a la velocidad del voltaje aplicado a sus terminales.

¿Dónde se utilizan los condensadores?

Sí, dondequiera que se requieran sus propiedades (no dejar pasar la corriente continua, capacidad de acumular energía eléctrica y cambiar su resistencia en función de la frecuencia), en filtros, en circuitos oscilatorios, en multiplicadores de tensión, etc.

¿Qué tipos de condensadores existen?

La industria produce muchos tipos diferentes de condensadores. Cada uno de ellos tiene ciertas ventajas y desventajas. Algunos tienen una corriente de fuga baja, otros tienen una gran capacidad y otros tienen algo más. Dependiendo de estos indicadores, se seleccionan los condensadores.

Los radioaficionados, especialmente los principiantes como nosotros, no se molestan demasiado y apuestan por lo que pueden encontrar. Sin embargo, conviene saber cuáles son los principales tipos de condensadores que existen en la naturaleza.

La imagen muestra una separación de condensadores muy convencional. Lo compilé a mi gusto y me gusta porque inmediatamente queda claro si existen condensadores variables, qué tipos de condensadores permanentes hay y qué dieléctricos se utilizan en los condensadores comunes. En general, todo lo que necesita un radioaficionado.

Tienen baja corriente de fuga, pequeñas dimensiones, baja inductancia y son capaces de funcionar a altas frecuencias y en circuitos de corriente continua, pulsante y alterna.

Se fabrican en una amplia gama de tensiones y capacidades de funcionamiento: de 2 a 20.000 pF y, según el diseño, soportan tensiones de hasta 30 kV. Pero la mayoría de las veces encontrará condensadores cerámicos con un voltaje de funcionamiento de hasta 50 V.

Honestamente, no sé si los liberarán ahora. Pero anteriormente, la mica se utilizaba como dieléctrico en este tipo de condensadores. Y el condensador en sí consistía en un paquete de placas de mica, en cada una de las cuales se aplicaban placas en ambos lados, y luego dichas placas se recogían en un "paquete" y se empaquetaban en una caja.

Por lo general, tenían una capacidad de varios miles a decenas de miles de picoforads y operaban en un rango de voltaje de 200 V a 1500 V.

Condensadores de papel

Estos condensadores tienen papel de condensador como dieléctrico y tiras de aluminio como placas. Se enrollan y empaquetan en una carcasa largas tiras de papel de aluminio con una tira de papel intercalada entre ellas. Ese es el truco.

Estos condensadores tienen capacidades que van desde miles de picoforads hasta 30 microforads y pueden soportar voltajes de 160 a 1500 V.

Se rumorea que ahora son apreciados por los audiófilos. No me sorprende: también tienen cables conductores de un solo lado...

En principio, condensadores ordinarios con poliéster como dieléctrico. El rango de capacitancias es de 1 nF a 15 mF con un voltaje de funcionamiento de 50 V a 1500 V.

Los condensadores de este tipo tienen dos ventajas innegables. En primer lugar, se pueden fabricar con una tolerancia muy pequeña de sólo el 1%. Entonces, si dice 100 pF, entonces su capacitancia es 100 pF +/- 1%. Y la segunda es que su voltaje de funcionamiento puede alcanzar hasta 3 kV (y la capacitancia de 100 pF a 10 mF)

Condensadores electrolíticos

Estos condensadores se diferencian de todos los demás en que solo se pueden conectar a un circuito de corriente continua o pulsante. Son polares. Tienen un más y un menos. Esto se debe a su diseño. Y si dicho condensador se enciende al revés, lo más probable es que se hinche. Y antes también explotaron alegremente, pero de forma insegura. Hay condensadores electrolíticos de aluminio y tantalio.

Los condensadores electrolíticos de aluminio están diseñados casi como condensadores de papel, con la única diferencia de que las placas de dichos condensadores son tiras de papel y aluminio. El papel se impregna con electrolito y se aplica una fina capa de óxido a la tira de aluminio, que actúa como dieléctrico. Si aplica corriente alterna a dicho condensador o lo devuelve a las polaridades de salida, el electrolito hervirá y el condensador fallará.

Los condensadores electrolíticos tienen una capacidad bastante grande, por lo que se utilizan a menudo, por ejemplo, en circuitos rectificadores.

Probablemente eso sea todo. Detrás de escena quedan los condensadores con un dieléctrico hecho de policarbonato, poliestireno y probablemente de muchos otros tipos. Pero creo que esto será superfluo.

Continuará...

En la segunda parte planeo mostrar ejemplos de usos típicos de los condensadores.

Un condensador, un condensador, un acondicionador de aire, así lo llaman especialistas experimentados, uno de los elementos más comunes utilizados en diversos circuitos eléctricos. Un condensador es capaz de almacenar una carga de corriente eléctrica y transferirla a otros elementos de un circuito eléctrico.
El condensador más simple consta de dos electrodos de placas separados por un dieléctrico; sobre estos electrodos se acumula una carga eléctrica de diferente polaridad; una placa tendrá carga positiva y la otra tendrá carga negativa.

El principio de funcionamiento de un condensador y su finalidad.- Intentaré responder a estas preguntas de forma breve y muy clara. En los circuitos eléctricos, estos dispositivos pueden usarse para diversos fines, pero su función principal es almacenar carga eléctrica, es decir, un capacitor recibe corriente eléctrica, la almacena y posteriormente la transfiere al circuito.

Cuando un condensador se conecta a una red eléctrica, una carga eléctrica comienza a acumularse en los electrodos del condensador. Al inicio de la carga, el capacitor consume la mayor cantidad de corriente eléctrica; a medida que el capacitor se carga, la corriente eléctrica disminuye y cuando la capacidad del capacitor se llena, la corriente desaparecerá por completo.

Cuando el circuito eléctrico se desconecta de la fuente de energía y se conecta una carga, el capacitor deja de recibir carga y transfiere la corriente acumulada a otros elementos, convirtiéndose él mismo, por así decirlo, en una fuente de energía.

La principal característica técnica de un condensador es su capacidad. La capacitancia es la capacidad de un capacitor para acumular carga eléctrica. Cuanto mayor sea la capacitancia del condensador, más carga podrá acumular y, en consecuencia, liberarse nuevamente al circuito eléctrico. La capacitancia de un condensador se mide en faradios. Los condensadores varían en diseño, materiales con los que están fabricados y áreas de aplicación. El condensador más común es: condensador constante, se designa de la siguiente manera:

Los condensadores de capacidad constante están fabricados con una amplia variedad de materiales y pueden ser papel metálico, mica o cerámica. Estos condensadores como componente eléctrico se utilizan en todos los dispositivos electrónicos.

Capacitor electrolítico

El siguiente tipo común de condensadores es polar. condensadores electroliticos, su imagen en el diagrama eléctrico se ve así:

Un condensador electrolítico también puede denominarse condensador permanente porque su capacitancia no cambia.

pero bueno condensadores electroliticos Tienen una diferencia muy importante, el signo (+) cerca de uno de los electrodos del capacitor indica que este es un capacitor polar y al conectarlo al circuito se debe observar la polaridad. El electrodo positivo debe conectarse a el plus de la fuente de alimentación, y el negativo (que no tiene un signo más) correspondientemente al negativo - (en el cuerpo de los condensadores modernos se aplica la designación del electrodo negativo, pero el electrodo positivo no se designa de ninguna manera ).

El incumplimiento de esta regla puede provocar un fallo del condensador e incluso una explosión, acompañada de la dispersión del papel de aluminio y un mal olor (del condensador, por supuesto...). Los condensadores electrolíticos pueden tener una capacidad muy grande y, en consecuencia, acumular un potencial bastante grande. Por lo tanto, los condensadores electrolíticos son peligrosos incluso después de desconectar la alimentación y, si se manipulan sin cuidado, se puede sufrir una fuerte descarga eléctrica. Por lo tanto, después de quitar la tensión, para trabajar de forma segura con un dispositivo eléctrico (reparación de componentes electrónicos, configuración, etc.), el condensador electrolítico debe descargarse cortocircuitando sus electrodos (esto debe hacerse con un descargador especial), especialmente para grandes Condensadores que se instalan en fuentes de alimentación donde hay alto voltaje.

Condensadores variables.

Como se desprende del nombre, los condensadores variables pueden cambiar su capacitancia, por ejemplo, al sintonizar receptores de radio. Más recientemente, solo se utilizaban condensadores variables para sintonizar los receptores de radio en la estación deseada; al girar la perilla de sintonización del receptor se cambiaba la capacitancia del condensador. Los condensadores variables todavía se utilizan hoy en día en receptores y transmisores sencillos y económicos. El diseño de un condensador variable es muy sencillo. Estructuralmente consta de placas de estator y rotor, las placas del rotor son móviles y entran en las placas del estator sin tocar estas últimas. El dieléctrico de dicho condensador es el aire. Cuando las placas del estator entran en las placas del rotor, la capacitancia del capacitor aumenta y cuando las placas del rotor salen, la capacitancia disminuye. La designación de un condensador variable se ve así:

APLICACIÓN DE CONDENSADORES

Los condensadores se utilizan ampliamente en todas las áreas de la ingeniería eléctrica, se utilizan en diversos circuitos eléctricos.
En un circuito de corriente alterna pueden servir como capacitancia. Tomemos este ejemplo: cuando un condensador y una bombilla se conectan en serie a una batería (corriente continua), la bombilla no se enciende.

Si conecta un circuito de este tipo a una fuente de corriente alterna, la bombilla se iluminará y la intensidad de la luz dependerá directamente del valor de la capacitancia del condensador utilizado.

Gracias a estas cualidades, los condensadores se utilizan como filtros en circuitos que suprimen las interferencias de alta y baja frecuencia.

Los condensadores también se utilizan en diversos circuitos de pulsos donde se requiere la rápida acumulación y liberación de una gran carga eléctrica, en aceleradores, flashes fotográficos, láseres pulsados, debido a la capacidad de acumular una gran carga eléctrica y transferirla rápidamente a otros elementos del Red con baja resistencia, creando un pulso potente.Los condensadores se utilizan para suavizar las ondulaciones durante la rectificación de voltaje. La capacidad de un condensador para retener una carga durante mucho tiempo permite utilizarlo para almacenar información. Y esta es sólo una lista muy breve de todo lo que se puede utilizar un condensador.

A medida que continúes tus estudios en ingeniería eléctrica, descubrirás muchas más cosas interesantes, incluido el trabajo y el uso de los condensadores. Pero esta información será suficiente para que puedas comprender y seguir adelante.

Cómo comprobar un condensador

Para comprobar los condensadores necesita un dispositivo, probador o no. multímetro. Hay dispositivos especiales que miden la capacitancia (C), pero estos dispositivos cuestan dinero y, a menudo, no tiene sentido comprarlos para un taller doméstico, especialmente porque existen en el mercado multímetros chinos económicos con función de medición de capacitancia. Si su probador no tiene dicha función, puede utilizar la función de marcación habitual: para cómo sonar con un multímetro, como al comprobar resistencias - que es una resistencia. Se puede comprobar si el condensador está "averiado"; en este caso, la resistencia del condensador es muy grande, casi infinita (dependiendo del material del que está hecho el condensador). Los capacitores electrolíticos se verifican de la siguiente manera: es necesario encender el probador en modo de continuidad, conectar las sondas del dispositivo a los electrodos (patas) del capacitor y monitorear la lectura en el indicador del multímetro, la lectura del multímetro cambiará hacia abajo. hasta que se detenga por completo. Después de lo cual deberá cambiar las sondas, las lecturas comenzarán a disminuir casi hasta cero. Si todo sucedió como lo describí, el Conder está funcionando. Si no hay cambios en las lecturas o las lecturas aumentan inmediatamente o el dispositivo muestra cero, el condensador está defectuoso. Personalmente, prefiero comprobar los "acondicionadores de aire" con un comparador, el movimiento suave de la aguja es más fácil de seguir que el parpadeo de los números en la ventana del indicador.

Capacidad del condensador Medido en faradios, 1 faradio es un valor enorme. Tal capacidad tendrá una bola de metal cuyas dimensiones excederán el tamaño de nuestro sol en 13 veces. Una esfera del tamaño del planeta Tierra tendría una capacidad de sólo 710 microfaradios. Normalmente, la capacitancia de los condensadores que utilizamos en dispositivos eléctricos se indica en microfaradios (mF), picofaradios (nF), nanofaradios (nF). Debes saber que 1 microfaradio equivale a 1000 nanofaradios. En consecuencia, 0,1 uF es igual a 100 nF. Además del parámetro principal, en el cuerpo de los elementos se indica la desviación permitida de la capacidad real de la especificada y el voltaje para el cual está diseñado el dispositivo. Si se excede, el dispositivo puede fallar.

Este conocimiento será suficiente para comenzar y continuar de forma independiente estudiando los condensadores y sus propiedades físicas en literatura técnica especial. ¡Te deseo éxito y perseverancia!

es un componente eléctrico (electrónico) que consta de dos conductores (placas) separados por una capa dieléctrica. Hay muchos tipos de condensadores. Se dividen principalmente según el material del que están hechas las placas y el tipo de dieléctrico utilizado entre ellas.

tipos de condensadores

Condensadores de papel y metal-papel.

En un condensador de papel, el dieléctrico que separa las placas de aluminio es un papel especial para condensadores. En electrónica, los condensadores de papel se pueden utilizar tanto en circuitos de baja como de alta frecuencia.

Los condensadores sellados de papel y metal, que en lugar de láminas (como en los condensadores de papel) utilizan la deposición de metal al vacío sobre un dieléctrico de papel, tienen un aislamiento eléctrico de buena calidad y una capacitancia específica aumentada.

Un condensador de papel no tiene una gran resistencia mecánica, por lo que su relleno se coloca en una caja metálica, que sirve como base mecánica de su diseño.

Condensadores electrolíticos

En los condensadores electrolíticos, a diferencia de los condensadores de papel, el dieléctrico es una fina capa de óxido metálico formada electroquímicamente sobre una cubierta positiva del mismo metal.

La segunda cubierta es un electrolito líquido o seco. El material con el que se forma el electrodo metálico en un condensador electrolítico puede ser, en particular, aluminio y tantalio. Tradicionalmente, en la jerga técnica, “electrolito” se refiere a condensadores de aluminio con un electrolito líquido.

Pero, de hecho, los condensadores electrolíticos también incluyen condensadores de tantalio con un electrolito sólido (son menos comunes con un electrolito líquido). Casi todos los condensadores electrolíticos están polarizados y, por lo tanto, solo pueden funcionar en circuitos de voltaje de CC manteniendo la polaridad.

En caso de inversión de polaridad, puede producirse una reacción química irreversible en el interior del condensador, provocando la destrucción del mismo, incluso hasta su explosión debido al gas liberado en su interior.

Los condensadores electrolíticos también incluyen los llamados supercondensadores (ionistores) con una capacidad eléctrica que en ocasiones alcanza varios miles de faradios.

Condensadores electrolíticos de aluminio

El aluminio se utiliza como electrodo positivo. El dieléctrico es una fina capa de trióxido de aluminio (Al 2 O 3),

Propiedades:

funcionar correctamente solo a bajas frecuencias;
tener una gran capacidad.

Se caracteriza por una alta relación capacitancia-tamaño: los capacitores electrolíticos suelen ser de gran tamaño, pero otro tipo de capacitor con la misma capacitancia y voltaje de ruptura sería mucho mayor.

Se caracterizan por altas corrientes de fuga y tienen una resistencia e inductancia moderadamente bajas.

Condensadores electrolíticos de tantalio

Este es un tipo de capacitor electrolítico en el que el electrodo metálico está hecho de tantalio y la capa dieléctrica está formada de pentóxido de tantalio (Ta 2 O 5).

Propiedades:

alta resistencia a influencias externas;
tamaño compacto: para los pequeños (a partir de varios cientos de microfaradios), el tamaño es comparable o menor que el de los condensadores de aluminio con el mismo voltaje de ruptura máximo;
Menor corriente de fuga en comparación con los condensadores de aluminio.

Condensadores de polímero

A diferencia de los condensadores electrolíticos convencionales, los condensadores de estado sólido modernos tienen un dieléctrico de polímero en lugar de una película de óxido que se utiliza como separador de placas. Este tipo de condensador no está sujeto a hinchazón ni a fugas de carga.

Las propiedades físicas del polímero contribuyen al hecho de que dichos condensadores se caracterizan por una alta corriente de pulso, una baja resistencia equivalente y un coeficiente de temperatura estable incluso a bajas temperaturas.

Los condensadores de polímero pueden reemplazar a los condensadores electrolíticos o de tantalio en muchos circuitos, como filtros para fuentes de alimentación conmutadas o en convertidores CC-CC.

Condensadores de película

En este tipo de condensador, el dieléctrico es una película de plástico, por ejemplo, poliéster (KT, MKT, MFT), polipropileno (KP, MKP, MFP) o policarbonato (KC, MKC).

Los electrodos pueden depositarse sobre esta película (MKT, MKP, MKC) o fabricarse en forma de una lámina metálica separada, enrollarse en un rollo o presionarse junto con una película dieléctrica (KT, KP, KC). El material moderno para la película de condensadores es el sulfuro de polifenileno (PPS).

Propiedades generales de los condensadores de película (para todo tipo de dieléctricos):

funcionar correctamente con alta corriente;
tener alta resistencia a la tracción;
tener una capacidad relativamente pequeña;
corriente de fuga mínima;
utilizado en circuitos resonantes y amortiguadores RC.

Los distintos tipos de películas se diferencian:

propiedades de temperatura (incluido el signo del coeficiente de temperatura de capacidad, que es negativo para polipropileno y poliestireno, y positivo para poliéster y policarbonato)
temperatura máxima de funcionamiento (desde 125 °C para poliéster y policarbonato, hasta 100 °C para polipropileno y 70 °C para poliestireno)
resistencia a fallas eléctricas y, por lo tanto, el voltaje máximo que se puede aplicar a un cierto espesor de película sin fallas.

Condensadores cerámicos

Este tipo de condensador se fabrica en forma de una sola placa o de una pila de placas de un material cerámico especial. Se rocían electrodos metálicos sobre las placas y se conectan a los terminales del condensador. Los materiales cerámicos utilizados pueden tener propiedades muy diferentes.

La diversidad incluye, en primer lugar, una amplia gama de valores relativos de permeabilidad eléctrica (hasta decenas de miles), y este valor se encuentra solo en materiales cerámicos.

Un valor de permeabilidad tan alto permite producir condensadores cerámicos (multicapa) de tamaño pequeño, cuya capacitancia puede competir con la capacitancia de los condensadores electrolíticos y, al mismo tiempo, funcionar con cualquier polarización y se caracterizan por tener menos fugas.

Los materiales cerámicos se caracterizan por una dependencia compleja y no lineal de parámetros de temperatura, frecuencia y voltaje. Debido al pequeño tamaño de la carcasa, este tipo de condensador tiene un diseño especial.

Condensadores dieléctricos de aire

Aquí el dieléctrico es el aire. Estos condensadores funcionan bien a altas frecuencias y, a menudo, están diseñados como condensadores variables (para sintonización).