jueves, 28 de mayo de 2009

Capacitores<>

Un capacitor está compuestos de dos terminales cuyo propósito primario es introducir capacitancia a un circuito eléctrico. La capacitancia se define como la razón de carga almacenada a la diferencia de voltaje entre dos placas o alambres conductores.
C=Q/V
Q = carga almacenada
V = diferencia de potencial entre bornes
Un capacitor es un elemento de dos terminales que consta de dos placas conductoras separadas por un material no conductor. La carga eléctrica se almacena en las placas, y el espacio entre las placas se llena con un material dieléctrico. En su funcionamiento normal, las dos placas poseen el mismo valor de carga pero de signos contrarios. El valor de la capacitancia es proporcional al área superficial del material dieléctrico e inversamente proporcional a su espesor. Para obtener mayor capacitancia se requiere de una estructura muy delgada con un área grande.
Simbolo del Capacitor

ASOCIACION DE CAPACITORES
CAPACITORES EN SERIE
Por ejemplo la capacidad equivalenete de 3 capacitores en serie es :

1/c equiv = (1/ c1)+ (1/ c2)+ (1/ c3)

Como regla podemos pensar que es como resistencias en paralelo

CAPACITORES EN PARALELO
Por ejemplo la capacidad equivalenete de 3 capacitores en paralelo es :

C equiv =C1 + C2 + C3

Como regla podemos pensar que es como resistencias en serie



GENERALIDADES
Estos componentes deben operar a frecuencias altas, por lo que deben presentar bajas inductancias y pérdidas. En términos generales, se pueden utilizar capacitores con diélectrico plástico o cerámico, dependiendo de la aplicación. Sin embargo, en muchos casos se prefiere el uso de capacitores hechos especialmente para aplicaciones de conmutación.
La frecuencia de resonancia de un capacitor se puede determinar por medio de los elementos parásitos, los cuales implican una resistencia y una inductancia propias del capacitor. En general, el capacitor se modela con el siguiente circuito equivalente:

Conectando varios capacitores en paralelo se logra una reducción de la impedancia. Por lo tanto, conectando n capacitores en paralelo se obtiene un capacitor con:


TIPOS DE CAPACITORES
Existen diversos tipos de capacitores, los cuales posee propiedades y carcaterísticas físicas diferentes, entre los cuales se encustran:
Capacitores eléctricos de aluminio
Capacitores de tantalio
Capacitores eléctricos de cerámica
Capacitores Papel y Plasticos
Micas y Vidrios

Característias de los capacitores eléctricos de aluminio:
Son populares debido a su bajo costo y gran capacitancia por unidad de volumen Existen en el mercado unidades polarizadas y no polarizadas. Son del tipo de hojas metálicas, con un electrólito que puede ser acuoso, en pasta o "seco" (sin agua).
La capacitancia está estrechamente relacionada con la temperatura y puede decrecer en un orden de magnitud desde la temperatura ambiente hasta -55° C. Esta variación se reduce en capacitores de primera calidad y en productos recientes con formulaciones electrolíticas más complicadas.
No están diseñados para aplicaciones a frecuencias elevadas, y la impedancia puede alcanzar un valor mínimo a frecuencias tan bajas como 10 kHz.
La corriente de fuga disminuye durante la operación. En el uso normal , la corriente de fuga aumenta con el voltaje aplicado y con la temperatura. Como guía muy general, la corriente se duplica a medida que el voltaje aplicado se incrementa del 50 al 100% del valor nominal, y se duplica por cada 25° C de aumento en la temperatura.
Presentan un decremento gradual en capacitancia sobre un largo periodo, debido a la pérdida de electrólito a través de los sellos, aunque con los tipos recientes de empaque se ha reducido de manera significativa este deterioro, y los capacitores presentan en la actualidad un decremento del 10%, o menor, al cabo de 10 000 horas.
Otro problema que debe observarse implica el empleo de ciertos agentes limpiadores en los tableros de circuitos impresos. El cloro de los solventes de hidrocarburos halogenados, como el freón, puede penetrar por los sellos y atacar la estructura interna del aluminio, provocando la falla en poco tiempo.
Para la limpieza se recomienda xileno, alcoholes y ciertos tipos de detergentes exentos de cloro.

Característica de los capacitores eléctricos de tantalio:
Son más flexibles y confiables, y presentan mejores características que los electrolíticos de aluminio, pero también su costo es mucho más elevado.
Existen tres tipos:
Capacitores de hojas metálicas (láminas):
Se elaboran del mismo modo que los electrolíticos de aluminio
Los alambres conductores de tantalio se sueldan por puntos tanto a la lámina del ánodo como a la del cátodo,las cuales se arrollan después con separadores de papel en un rollo compacto. Este rollo se inserta dentro de una envoltura metálica y, a fin de mejorar el rendimiento, se agrega un electrólito idóneo, como etilenglicol o dimetilformamida con nitruro de amonio, pentaborato de amonio o polifosfatos.
Capacitores de hojas de tantalio
Existen en el mercado en tamaños que varían de 0.12 hasta 3 500 mF, a voltajes hasta de 450 V
La mayor parte de las aplicaciones para este tipo de capacitor se encuentran en los intervalos de voltaje superiores, en los que no es posible aplicar los condensadores de tantalio húmedo, y cuando se requieren calidades superiores a las de los electrolíticos de aluminio, a pesar del mayor costo.
Las desventajas, en comparación con otros tipos de capacitores de tantalio,son: gran tamaño, elevadas corrientes de fuga y gran variación en la capacitancia con la temperatura.
La principal aplicación de estos condensadores se encuentra en filtros de fuentes de alimentación.
Capacitores de tantalio sólido:
Parecido a la versión húmeda, en cuanto a sus etapas iniciales de manufactura.
No hay líquido que se evapore, y el electrólito sólido es estable.
La variación de la capacitancia es muy pequeña: ±10% respecto de su valor a temperatura ambiente en todo el intervalo de temperatura desde -55 hasta 125° C.
Por desgracia, ni el electrólito ni el dieléctrico presentan las cualidades de autorreparación asociadas con otros capacitores electrolíticos.
Para proteger los condensadores de fallas tempranas debidas a defectos del óxido y del electrólito se recomienda su envejecimiento conectado durante 100 h a voltaje nominal y temperatura máxima, empleando una fuente de energía de baja impedancia. Además, se recomienda que el voltaje de operación no exceda el 60% del voltaje nominal.
Características de los capacitores eléctricos de Cerámica
Bajo costo, reducido tamaño, amplio intervalo de valor de capacitancia y aplicabilidad general en la electrónica.
Son particularmente idóneos para aplicaciones de filtrado, derivación y acoplamiento de circuitos híbridos integrados, en las que es posible tolerar considerables cambios en la capacitancia.
Se elaboran en forma de disco, como capacitores de capas múltiples o monolíticos, o en forma tubular.
El material dieléctrico es principalmente titanato de bario, titanato de calcio o dióxido de titanio con pequeñas cantidades de otros aditivos para obtener las características deseadas.


Caracteristicas de los capacitores eléctricos de papel o plastico:
El papel, el plástico y las combinaciones de ambos se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, como filtrado, acoplamiento, derivación, cronometraje y suspensión de ruido
Son capaces de funcionar a altas temperaturas, poseen alta resistencia de aislamiento, buena estabilidad.
La propiedad de autorreparación de las películas metálicas es bastante útil en ciertas aplicaciones.
La disponibilidad de películas extremadamente delgadas y la gran variedad de materiales proporciona la flexibilidad necesaria para un gran intervalo de aplicaciones.
La capacitancia varía con la temperatura de un dieléctrico a otro.
Los capacitores de papel y plástico pueden emplearse a altas frecuencias, según el tamaño y la longitud de las puntas.

Característica de los capacitores de mica y vidrio:
Los capacitores con dieléctrico de mica y vidrio se aplican cuando se requiere carga eléctrica alta y excelente estabilidad con respecto a la temperatura y frecuencia.
Los capacitores de mica existen en el mercado con una gran diversidad detamaños.
Tanto los capacitores de mica como los de vidrio son estables con respecto a la temperatura. Para algunos valores de capacitancia es posible que el coeficiente de temperatura sea cero.
Ambos tipos de capacitores pueden operar a alta frecuencia. La frecuencia de autorresonancia es de unos 10 MHz para grandes valores del capacitor y mayor de 100 MHz para valores más pequeños.


Leyes de Kirchhoff de circuitos eléctricos
«
Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante. Estas son la Ley de los nodos o ley de corrientes y la Ley de las "mallas" o ley de tensiones. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.
En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices de un solo nucleo.
Contenido

1 Enunciado de las Leyes
1.1 Ley de los nodos o ley de corrientes de Kirchhoff
1.2 Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff
2 Véase también
3 Enlaces externos

Enunciado de las Leyes

Ley de los nodos o ley de corrientes de Kirchhoff [editar]


1a. Ley de circuito de Kirchhoff
(KCL - Kirchhoff's Current Law - en sus siglas en inglés o LCK, ley de corriente de Kirchhoff, en español)
En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.
Un enunciado alternativo es:
En todo nodo la suma algebraica de corrientes debe ser 0 (cero).
.

Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff


2a. Ley de circuito de Kirchhoff
(KVL - Kirchhoff's Voltage Law - en sus siglas en inglés. LVK - Ley de voltaje de Kirchhoff en español.)
En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
Un enunciado alternativo es:
En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0 (cero).

REDES O MALLA ELECTRICAS
Son circuitos que por poseer dos o más fem y algunas "mallas" son de mayor complejidad que los circuitos normales y no pueden ser resueltos con facilidad utilizando la Ley de Ohm. Para resolver este tipo de circuitos se utiliza lo que se conoce como las Leyes de Kirchhoff.
PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF
La suma de las corrientes que entran a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo nudo.Un nudo es cualquier punto del circuito en donde tres o más alambres se unen.
SEGUNDA LEY DE KIRCHHOFF
La suma de las fem alrededor de cualquier malla de corriente cerrada es igual a la suma de todas las caídas de potencial I.R alrededor de dicha malla.
PASOS PARA LA APLICACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF
1. Se supone una dirección para la corriente en cada malla de la red.
2. Se aplica la primera Ley de Kirchhoff para todos los nudos menos uno.
3. .- Se indica mediante una pequeña flecha sobre la fem el sentido positivo de la misma.
4. Se aplica la segunda Ley de Kirchhoff para todas las corrientes de malla posibles. Se escoge una dirección positiva arbitraria. Una fem se considera positiva si su dirección de salida es la misma que la dirección escogida. Una caída I.R se considera positiva cuando la dirección supuesta de la corriente es la misma que su dirección.
5. Se resuelve el sistema de ecuaciones resultante
Primera Ley de Kirchhoff
Como se observa es suficiente aplicar a ley a un solo nudo pues se obtiene la misma ecuación al aplicarla a los dos nudos.
Segunda Ley de Kirchhoff
La ecuación para la malla 3 no es necesaria pues la misma se obtiene de restar de la malla 2 la malla 1

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