Angulo de Perdidas Del Condensador

5/27/2018 Angulo de Perdidas Del Condensador

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UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDNNAACCIIOONNAALLDDEEIINNGGEENNIIEERRAA

FFAACCUULLTTAADDDDEE

IINNGGEENNIIEERRAAMMEECCNNIICCAA

MEDIDAS ELECTRICAS

Laboratorio 3:

DETERMINACION DEL ANGULO DE PRDIDAS Y ELFACTOR DE PRDIDAS DE UN CONDENSADOR

PROFESOR : Ing. Marcelo Barreto Emilio A

ALUMNOS : Cdigo Seccin:

Arellano Camayo Nataniel 20072548G A

Moreno Rosales Martos 20077513G BChaves Olivares Luis Alberto 20083107B BPostigo Mendoza Jose 20070259H AChincha Alva Nilton 20084122H AChaves Candela L 20067506H B

UNI-FIM

2011 - I


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INTRODUCCION

Dentro de los componentes pasivos, quizs el ms complejo de todos, por sus caractersticas y variedad de

tipos, sea el condensador. Por ser un elemento que presenta una impedancia que es funcin de la frecuencia de

la seal, ofrece unas posibilidades que son aprovechadas en la implementacin de circuitos electrnicos,

donde desarrolla toda su potencia. Este es el tipo de cosas que gusta a los inventores.

El principio del condensador electroltico fue descubierto en 1886 porCharles Pollak,como parte de su

investigacin en laanodizacin del aluminio y otros metales. Pollack descubri que debido a la delgadez de la

capa de xido de aluminio producida, haba mucha capacitancia entre el aluminio y la solucin de electrolito.

Un problema importante era que la mayora de los electrolitos tendan a disolver esta capa de xido de nuevo

cuando la tensin se eliminaba, pero eventualmente el encontr que el perborato de sodiobraxpermita la

creacin de la capa sin atacarla despus. Le fue concedida una patente para el condensador electroltico de

aluminio con disolucin de borax en 1897.

La primera aplicacin prctica de esta tecnologa fue en los condensadores de arranques de motores de

corriente alterna. La mayora de los condensadores electrolticos son polarizados, esto es, slo pueden operar

con corriente continua, pero usando varias placas de aluminio anodizado e intercalando entre ellas el

electrolito de borax, es posible hacer un condensador que puede ser usado en sistemas de corriente alterna.

Los condensadores del siglo XIX y principios del XX tienen pocas similitudes con los actuales, y eran

construidos de forma ms parecida a una batera de coche. El electrolito de disolucin debrax tena que ser

peridicamente redisuelto con agua destilada, algo que recuerda a lasbateras de plomo cido.

La primera aplicacin masiva de las versiones de corriente continua de este tipo de condensador fue en las

centralitas telefnicas para suavizar los cambios de estado de los reles de las lneas de 48 voltios.

El desarrollo de los receptores de radio domsticos de corriente alterna, a finales de los 1920 requirieron de la

produccin de condensadores de alta capacidad (para la poca) y alto voltaje, como mnimo de 4

microfaradios y hasta 500 voltios. Los de papel enrollado y plata con aceite estaban disponibles entonces pero

los dispositivos con ese orden de capacidad y voltaje eran pesados y prohibitivamente caros. El primerprototipo de un condensador electrolticos moderno fue patentado porJulius Lilienfield en 1926. Su diseo

segua las lneas delcondensador de mica y plata,pero con papel empapado en electrolito en lugar de la mica.

Se prob que era difcil refrigerar el dispositivo y en las condiciones calientes tpicas de los los receptores de

radio se agujereaban y fallaban.

El ingeniero retirado del ejrcito de Estados Unidos Ralph D. Mershon desarroll el primer condensador

electroltico para radio comercialmente disponible en cualquier cantidad, aunque algunos otros investigadores

produjeron dispositivos similares. El "condensador Mershon" como se le conoci, estaba construido como un

condensador de papel convencional, con dos largas tiras de film de aluminio enrolladas con tiras de papel

empapado en solucin electroltica, en lugar de cera. En lugar de intentar cerrarlo hermticamente, la solucin

de Mershon fue simplemente meter el condensador en una lata de aluminio o cobre, llena hasta la mitad de

electrolito extra. (Estos son llamados "electrolticos hmedos" por los radioaficionados, y los que se

encuentran an con algo de lquido dentro son piezas de coleccionista).

A pesar del xito inmediato de Mershon (y el nombre "Condensador de Mershon" fue durante un corto tiempo

sinnimo de receptores de radio de calidad en los aos 20), debido a varias dificultades de fabricacin su

tiempo de vida en funcionamiento era corto y la compaa de Mershon quebr en los primeros aos 1930.

No fue hasta lasegunda guerra mundial cuando se dedicaron suficientes recursos para encontrar las causas de

los problemas, que los condensadores electrolticos se convirtieron en los componentes tiles que son hoy en

da.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Pollak&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3raxhttp://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3raxhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bater%C3%ADas_de_plomo_%C3%A1cido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Julius_Lilienfield&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensador_de_mica_y_plata&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensador_de_papel&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_guerra_mundialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Segunda_guerra_mundialhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensador_de_papel&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensador_de_mica_y_plata&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Julius_Lilienfield&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bater%C3%ADas_de_plomo_%C3%A1cido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3raxhttp://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3raxhttp://es.wikipedia.org/wiki/Anodizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Pollak&action=edit&redlink=1


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I. OBJETIVO

Medir en forma experimental el ngulo y factor de prdidas de un condensador. Se emplean

los mtodos de los tres ampermetros y los tres voltmetros.

II.

FUNDAMENTO TEORICO

CONDENSADORES

Los condensadores son componentes pasivos diseados con el fin de almacenar energa

electrosttica o presentar una capacidad elctrica determinada. Otra forma de definirlo sera

la siguiente: componentes pasivos de dos terminales en los que la intensidad que los

atraviesa (aparentemente) es proporcional a la variacin de tensin existente entre susterminales respecto al tiempo. Su unidad de medida en el S.I. es el Faradio aunque por las

limitaciones caractersticas de los mismos se usan distintos submltiplos (micro, / nano, n

/ pico, p).

Desde el punto de vista constructivo, un condensador est constituido por dos placas

conductoras separadas por un material dielctrico. En su interior se establece un campoelctrico, sin prdida de energa, como consecuencia de la polarizacin dielctrica (no

confundir material aislante y dielctrico, todos los dielctricos son aislantes, pero no todos

los aislantes son dielctricos; los dielctricos son materiales no conductores en los queresulta posible su polarizacin). La capacidad de un condensador va a depender del tamao

de sus placas, de la distancia que las separa y del material del que est formado el

dielctrico.

Capacidad elctrica y tensin de trabajo (WV).- Cuando dos conductores permanecenprximos entre s, aparece cierta capacidad entre ellos. La magnitud de esta capacidad esdirectamente proporcional al rea de los conductores, e inversamente proporcional a ladistancia de stos y en el caso de un condensador plano de placas paralelas vale:

Donde

C es la capacidad en Faradios

es la constante dielctrica y vale 8.85 x 10^-12 Culombios^2/(N x m^2) para el vaco.A es el rea de las placas en m^2d es la distancia que las separa en metros.

Para un condensador dado, si sobrepasamos la tensin de trabajo (Working Voltage,WV) para el que ha sido diseado, se puede destruir el mismo al producirse un arcoelctrico (chispa) y perforar el dielctrico. Por este motivo, todos los condensadores tienen

asignada una tensin de trabajo. Debemos fijarnos si se refiere a tensin alterna o a tensin


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continua, y tener siempre presente este dato cuando trabajemos con tensiones eficaces, pues

tendremos que convertir a tensiones de pico.

La capacidad de un dielctrico de soportar una tensin dada sin perforarse, se llama rigidez

dielctrica.

El dielctrico.- En la figura se representa un condensador plano de placas paralelas; eldielctrico se interpone entre ambas placas, evitando que stas entren en contacto. Cada

dielctrico posee caractersticas diferentes, y es el que confiere las propiedades alcondensador, por lo que los condensadores se clasifican por el tipo de dielctrico que

utilizan. En la tabla se dan las constantes dielctricas de diferentes materiales, relativas a la

del vaco, que se toma igual a la unidad (e0= 1). Para el aire seco tiene un valor e= 1.0006

material r (0=1)

aire 1.0006

tefln 2.0polipropileno (MKP) 2.1

poliestireno 2.5

policarbonato (MKC) 2.9

polister / mylar (MKT) 3.2

vidrio 4.0 - 8.5

mica 6.5 - 8.7

cermica 6.0 - 50,000

xido de aluminio 7.0

xido de tntalo 11.0


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Tipos de dielctrico utilizados en condensadores

Condensadores electrolticos axiales.

Condensadores electrolticos de tantalio.

Condensadores de polister.

Condensadores cermicos, "SMD(montaje superficial)" y de "disco".

Condensador variable de una vieja radio

AM.

Condensadores de aire. Se trata de condensadores, normalmente de placasparalelas, con dielctrico deaire y encapsulados envidrio.Como la permitividadelctrica relativa es la unidad, slo permite valores de capacidad muy pequeos. Se

utiliz en radio y radar, pues carecen de prdidas y polarizacin en el dielctrico,

funcionando bien a frecuencias elevadas.

Condensadores de mica. Lamicaposee varias propiedades que la hacen adecuadapara dielctrico de condensadores: bajas prdidas, exfoliacin en lminas finas,

soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidacin o con la humedad. Sobre

una cara de la lmina de mica se depositaaluminio,que forma una armadura. Seapilan varias de estas lminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno

de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y

soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos porotros tipos.

Condensadores de papel. El dielctrico es papel parafinado, bakelizado o sometidoa algn otro tratamiento que reduce suhigroscopia y aumenta el aislamiento. Seapilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y
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se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que se

conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los poros

que pueden presentar.

o Condensadores autoregenerables. Los condensadores de papel tienenaplicaciones en ambientes industriales. Los condensadores autoregenerables

son condensadores de papel, pero la armadura se realiza depositandoaluminio sobre el papel. Ante una situacin de sobrecarga que supere larigidez dielctrica del dielctrico, el papel se rompe en algn punto,

producindose un cortocircuito entre las armaduras, pero este corto provoca

una alta densidad de corriente por las armaduras en la zona de la rotura. Estacorriente funde la fina capa de aluminio que rodea al cortocircuito,

restableciendo el aislamiento entre las armaduras.

Condensadores electrolticos.Es un tipo de condensador que utiliza unelectrolito,como su primera armadura, la cual acta comoctodo.Con la tensin adecuada, el

electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina dexido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (nodo), consiguiendo as

capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna.La polarizacin inversa destruye el xido, produciendo un corto entre el electrolitoy la cuba, aumentando la temperatura, y por tanto, arde o estalla el condensador

consecuentemente. Existen varios tipos, segn su segunda armadura y electrolito

empleados:

o Condensadores de aluminio. Es el tipo normal. La cuba es de aluminio y elelectrolito una disolucin decido brico.Funciona bien a bajas frecuencias,

pero presenta prdidas grandes a frecuencias medias y altas. Se emplea enfuentes de alimentacin y equipos de audio. Muy utilizado en fuentes dealimentacin conmutadas.

o Condensadores de tantalio(tntalos). Es otro condensador electroltico,pero empleatantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes de prdidasbajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener

mejor relacin capacidad/volumen.

o Condensadores bipolares (para corriente alterna). Estn formados pordos condensadores electrolticos en serie inversa, utilizados en caso de que

la corriente pueda invertirse. Son inservibles para altas frecuencias.

Condensadores de polistero Mylar. Est formado por lminas delgadas depolister sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilanestas lminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, tambin se

encuentran condensadores depolicarbonato ypolipropileno.

Condensadores de poliestireno tambin conocidos comnmente comoStyroflex(marca registrada de Siemens). Otro tipo de condensadores deplstico,muy utilizado en radio, por disponer de coeficiente de temperatura inverso a las

bobinas de sintona, logrando de este modo estabilidad en los circuito resonantes.

Condensadores cermicos. Utilizacermicas de varios tipos para formar eldielctrico. Existen tipos formados por una sola lmina de dielctrico, pero tambin

los hay formados por lminas apiladas. Dependiendo del tipo, funcionan a distintas

frecuencias, llegando hasta las microondas.

Condensadores sncronos.Es unmotor sncrono que se comporta como uncondensador.
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Dielctrico variable.Este tipo de condensador tiene una armadura mvil que giraen torno a un eje, permitiendo que se introduzca ms o menos dentro de la otra. El

perfil de la armadura suele ser tal que la variacin de capacidad es proporcional al

logaritmo del ngulo que gira el eje.

o Condensadores de ajuste. Son tipos especiales de condensadores variables.Las armaduras son semicirculares, pudiendo girar una de ellas en torno alcentro, variando as la capacidad. Otro tipo se basa en acercar las armaduras,mediante un tornillo que las aprieta.

TABLA COMPARATIVA DE CONDENSADORES SEGN DIELCTRICO

vid

rio

Mic

a

Polister

MKT

Poli

ster

metlico

Policarbonato

MKC

Policarb

onato

metalizado

Paril

eno

Polipropileno

MKP

Poliprop

ileno

metalizado

Poliesti

reno

Tefl

n

DF%

DA%

Estabilidad

Tolera

ncia %Coste

0.1

0.5MB

1-

10car

o

0.1

0.3MB

1-

10me

dio

0.3-1

0.3-1

R5-20

barat

o

0.3-1

0.3-1

R5-20

barat

o

0.1-0.30.1-0.3

B

1-20medio

0.1-0.30.1-0.3

B

1-20medio

0.1


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cond. cermico de disco cond. cermico

Los materiales de alta constante dielctrica, pueden ofrecer componentes pequeos para

un valor relativamente elevado de capacidad. El inconveniente de estos dielctricos de altacte. dielctrica es que el valor de la misma depende mucho de la temperatura, as como las

prdidas en el dielctrico. Sin embargo, donde el valor de la capacidad es relativamentemenos importante, como por ejemplo en filtros pasa RF, estos componentes son

ampliamente utilizados.

El dielctrico utilizado por estos capacitores es la cermica, siendo el material ms utilizadoel dixido de titanio. Estos capacitores son muy econmicos aunque presentan cierta

inestabilidad, la capacidad vara considerablemente con la temperatura, la tensin y el

tiempo de funcionamiento. Se utilizan en aplicaciones de baja tensin. Rango de capacidad:1 pF - 1 F.

Capacitores de mica Es un dielctrico de unas caractersticas intermedias entre loscondensadores electrolticos y los de pelcula, teniendo una rigidez dielctrica alta y otras

caractersticas excelentes, como muy bajas prdidas, pero su capacidad se limita hasta los4700 pF aproximadamente.

cond. de mica

Por el contrario, es muy caro, y al ser un material rgido, slo se pueden construircondensadores en forma de lminas apiladas (stacked-film). Se utiliza en aplicaciones

industriales de alta tensin, amplificadores de vlvulas cuando se requiera poca capacidad y

aplicaciones de precisin.

El dielctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio ypotasio y se caracterizan por bajas prdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidadcon la temperatura y el tiempo. Son ms costosos que los capacitores cermicos y se

utilizan en lugar de estos en aquellos casos donde se requiere mayor estabilidad y en

aplicaciones de alta frecuencia.


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Capacitores de plstico

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas

tempeeraturas de funcionamiento. Segn el proceso de fabricacin podemos diferenciarentre los de tipo ky tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal enel primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Segn el dielctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:

KS:styroflex, constituidos por lminas de metal y poliestireno como dielctrico.

KP:formados por lminas de metal y dielctrico de polipropileno.

MKP:dielctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.

MKY:dielctrco de polipropileno de gran calidad y lminas de metal vaporizado.

MKT:lminas de metal vaporizado y dielctrico de teraftalato de polietileno (polister).

MKC:makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dielctrico.

A nivel orientativo estas pueden ser las caractersticas tpicas de los capacitores de plstico:

TIPO CAPACIDAD TOLERANCIA TENSION TEMPERATURA

KS 2pF-330nF +/-0,5% +/-5% 25V-630V -55C-70C

KP 2pF-100nF +/-1% +/-5% 63V-630V -55C-85C

MKP 1,5nF-4700nF +/-5% +/-20% 0,25KV-40KV -40C-85C

MKY 100nF-1000nF +/-1% +/-5% 0,25KV-40KV -55C-85C

MKT 680pF-10F +/-5% +/-20% 25V-630V -55C-100C

MKC 1nF-1000nF +/-5% +/-20% 25V-630V -55C-100C


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Condensador electroltico

Condensador electroltico Axial (arriba) y radial (abajo).

Un condensador electrolticoes un tipo decondensador que usa un lquido inicoconductor como una de sus placas. Tpicamente con ms capacidad por unidad de volumen

que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos elctricos con relativa alta

corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de

corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y lasfluctuaciones de corriente en la salida rectificada. Tambin son muy usados en los circuitos

que deben conducircorriente alternapero nocorriente continua.

Los condensadores electrolticos pueden tener muchacapacitancia,permitiendo la

construccin de filtros de muy baja frecuencia.

Construccin

Los condensadores electrolticos de aluminio se construyen a partir de dos tiras de

aluminio, una de las cuales est cubierta de una capa aislante de xido, y un papel

empapado en electrolito entre ellas. La tira aislada por el xido es elnodo,mientras ellquido electrolito y la segunda tira actan comoctodo.Esta pila se enrolla sobre s misma,

ajustada con dos conectores pin y se encaja en un cilindro de aluminio. Las dos geometras

ms populares son las axiales y radiales mostradas en la fotografa.

Polaridad

En los condensadores electrolticos de aluminio, la capa de xido aislante en la superficie

de la placa de aluminio acta como dielctrico, y es la delgadez de esta capa la que permite

obtener una gran capacidad en un pequeo volumen. La capa de xido puede mantenerseinafectada incluso con una intensidad de campo elctrico del orden de 10

9voltios por

metro. La combinacin de alta capacidad y alto voltaje resultan en una gran densidadenergtica.

Al contrario que la mayora de los condensadores, los electrolticos tienen polaridad. La

polaridad correcta se indica en el envoltorio con una franja indicando el signo negativo yunas flechas indicando el terminal que debe conectares al potencial menor (terminal

negativo). Tambin, el terminal negativo es ms corto que el positivo. Esto es importante

porque una conexin con voltaje invertido de ms de 1,5 Voltios puede destruir la capa
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central de material dielctrico por una reaccin de reduccin electroqumica. Sin este

material dielctrico, el condensador entra encortocircuito,y si la corriente es excesiva, el

electrolito puede hervir y hacer explotar el condensador.

Existen disponibles condensadores especiales para uso con corriente alterna, normalmente

conocidos como "condensadores no-polares" o "NP". En ellos, las capas de xido se formanen las dos tiras de aluminio antes del ensamblado. En los ciclos alternos, una u otra de las

placas actan como un diodo, evitando que la corriente inversa dae el electrolito de la otra.

Esencialmente, un condensador de 10 microfaradios de alterna se comporta como dos de 20

microfaradios de continua conectados en serie inversa.

Los condensadores modernos tienen una vlvula de seguridad, tpicamente en una esquinadel envoltorio o una terminacin especialmente diseada para ventilar el lquido/gas

caliente, pero aun as las rupturas pueden ser dramticas. Los condensadores electrolticos

pueden soportar una tensin inversa por un tiempo corto, pero durante este tiempo

conducirn mucha corriente y no se comportarn como verdaderos condensadores. La

mayora sobrevivirn sin tensin inversa, o con tensin alterna, pero los circuitos debendisearse siempre pensando en que no haya tensin inversa durante tiempos significativos.

La corriente directa constante (con la polaridad correcta) es lo preferible para aumentar la

vida del condensador.

CondensadorCondensador

Polarizado

Condensador

Variable

Smbolos esquemticos para condensadores electrolticos. Algunos esquemas no incluyenel signo "+" al lado del smbolo. Los condensadores electrolticos se marcan para indicar la

polaridad de los terminales.
http://es.wikipedia.org/wiki/Cortocircuitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Variable_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_4.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Capacitor_symbol.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_3.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Polarized_capacitor_symbol.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Cortocircuito


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Nota: La marca en el envoltorio de metal indica el terminal negativo.

Electrolito

El electrolito es usualmentecido borico oborato de sodio en disolucin acuosa junto con

algunos azcares oglicol de etileno que se aaden para retardar la evaporacin. Conseguir

un buen balance entre la estabilidad qumica y la baja resistencia elctrica interna escomplicado y de hecho la composicin exacta de los buenos electrolitos es un secreto

comercial guardado celosamente. Llev muchos aos de dolorosas investigaciones antes de

que fueran desarrollados condensadores tiles.

Los electrolitos pueden ser txicos o corrosivos. Trabajar con electrolitos requiere medidas

de seguridad y equipo de proteccin apropiado como guantes, mscaras y gafas deseguridad. Algunos viejos electrolitos detantalio,a menudo llamados de "pulmon hmedo"contienencido sulfrico corrosivo, pero la mayora de ellos ya no se usan debido a la

corrosin.

Variantes

Condensadores electrolticos de varios tamaos.

Al contrario que otros condensadores que usan dielctricos hechos de un material aislanteintrnseco, el dielctrico en los condensadores electrolticos dependen de la formacin y

estabilidad de una capa microscpica de xido metlico. Comparados con los normales,

esta capa verdaderamente fina de dielctrico permite capacidades mucho mayores en elmismo volumen, pero mantener la integridad de esta finsima capa de xido requiere lacuidadosa aplicacin de la polaridad correcta en corriente continua, o sino la capa de xido

se deshace o rompe causando que el condensador falle. Adicionalmente, los condensadores

electrolticos usan internamente qumica de disoluciones y pueden fallar eventualmente siel agua de la disolucin se evapora debido a temperaturas altas.
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_boricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Borato_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Glicol_de_etilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tantaliohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BAricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Electrolytic_capacitors.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cap-elko-smd-polarity.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Electrolytic_capacitors.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cap-elko-smd-polarity.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BAricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tantaliohttp://es.wikipedia.org/wiki/Glicol_de_etilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Borato_de_sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_borico


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La capacidad de los electrolticos no est tan precisamente especificada como en el caso de

los condensadores de dielctrico solido normales. Especialmente con los electrolticos de

aluminio, es bastante comn ver especificaciones que "garantizan un valor mnimo" sin

"lmite mximo" de capacidad. Para la mayora de los propsitos (como en alimentadoresde corriente o acoplamiento de seales) este tipo de especificacin es aceptable.

Como ocurre con los condensadores de dielctrico slido normales, los condensadores

electrolticos vienen en diferentes variedades:

Aluminio:compacto pero poco preciso, los hay disponibles en el rango de


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Condensadores de pelcula.-Todos los condensadores de pelcula son no polarizados, esdecir, no requieren marcar una patilla como positiva o negativa, siendo indiferente su

conexin en el circuito. Son los preferidos en los circuitos de audio de calidad, siempre que

el tamao lo permita, por sus pocas prdidas y distorsin reducida. Se pueden construirenrollando el conjunto placas-dielctrico, similar a un electroltico, o bien apilando en

capas sucesivas como un libro (stacked film-foil). Se emplean mayoritariamente comodielctricos diferentes plsticos, como polipropileno (MKP), polister/mylar (MKT),poliestireno, policarbonato (MKC) o tefln. Pala las placas se utiliza mayoritariamente

aluminio con un alto grado de pureza. Segn el tipo de dielctrico utilizado, para una

misma capacidad y tensin de trabajo, se obtienen condensadores de distinto tamao.

cond. policarbonato(MKC)

cond. polipropileno

(MKP)cond. polister (MKT) cond. poliestireno

La alta rigidez dielctrica del polister, permite hacer condensadores de poco tamao y a

costes relativamente bajos, de uso rutinario all donde no se necesiten calidades especiales.Se disponen de capacidades de entre 1000 pF y 4.7 uF, a tensiones de trabajo de hasta

1000V. El factor de prdidas por dielctrico es relativamente alto en el polister. Para

audio, el polipropileno o poliestireno permiten unas prdidas mucho menores en eldielctrico, pero son mucho mayores en tamao, adems de mucho ms caros. Los de

poliestireno son utilizados en filtros/crossovers. Un inconveniente de los condensadores de

poliestireno es el bajo punto de fusin del dielctrico. Por ello suelen diferenciarse estoscondensadores, ya que se protege el dielctrico separando los pines de soldadura del cuerpo

del condensador, tal como muestra la foto.

Capacitores de doble capa elctrica

Estos capacitores tambin se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran

capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores

convencionales en que no usan dielctrico por lo que son muy delgados. Las caractersticas

elctricas ms significativas desde el punto de su aplicacin como fuente acumulada deenerga son: altos valores capacitivos para reducidos tamaos, corriente de fugas muy baja,

alta resistencia serie, y pequeos valores de tensin.


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Condensadores variables

Estos condensadores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos lmites.

Igual que pasa con las resistencias, podemos distinguir entre condensadores variables, suaplicacin conlleva la variacin con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores de radio)

y condensadores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez

(aplicaciones de reparacin y puesta a punto). La variacin de la capacidad se lleva a cabomediante el desplazamiento mecnico entre las placas enfrentadas. La relacin con que

varan su capacidad respecto al ngulo de rotacin viene determinada por la forma

constructiva de las placas enfrentedas, obedeciendo a distintas leyes de variacin, entre lasque destacan la lineal, logartmica y cuadrtica corregida.

Condensador ideal y condensador real.

El condensador real siempre tiene una componente inductiva y una parte resistiva, as

como otros elementos, como las prdidas en el dielctrico. El dibujo representa uncondensador tpico real con los parmetros ms habituales.

condensador equivalente

C1 = capacidad del condensadorL = inductancia serie (patillas)

Rs = resist. equivalente serie (ESR)

Rp = Resistencia paralelo

C2, R = parte de la absorcin del dielctrico

El circuito podra representar cierto tipo de condensadores, pero no tiene por qu ajustarse atodos los modelos, es un esquema tpico. Todas estas componentes toman especialrelevancia a altas frecuencias (RF).


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La resistencia paralelo Rp, o resistencia de aislamiento, causa prdidas en forma de calor.

La resistencia serie equivalente Rs, (ESR) limita la impedancia mnima que ofrece el

condensador, y tambin causa prdidas en forma de calor. Este es el parmetro ms

significativo de cuantos se dan. Lo forman las resistencias de las propias placas, las patillasdel condensador y los terminales de conexin de stas a las placas.

Fig. a - Circuito

equivalente de un

capacitor.

Cuando un capacitor se conecta a un circuito elctrico o electrnico, se

introducen otros determinados parmetros tales como la resistenciaparalelo (que representa las prdidas) y las prdidas dielctricas.

Tambin aparece la resistencia serie, que consiste en la resistencia

hmica de los terminales y de todas las otras partes conductoras delcapacitor. Tambin se introduce una inductancia en serie con la

capacitancia. Su valor depende de la capacidad del capacitor, de su

diseo mecnico y del material utilizado.

La Figura a. es el circuito equivalente de un capacitor. A frecuencias

muy elevadas, el circuito equivalente puede llegar a ser ms complejo.

Fig. b -. Circuito equivalente simplificado del capacitor: (A) prdidasrepresentadas por la resistencia paralela y (B) prdidas representadas

por resistor serie.

Sin embargo, en frecuencias bajas puede simplificrselo de modo que todas las prdidas

queden representadas por un resistor paralelo (Rp) o un resistor serie (Rs), como serepresenta en la Figura b.


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PRDIDAS EN UN CONDENSADOR

Es muy importante la determinacin exacta de la capacidad de un condensador para lo cual

se requiere tener en cuenta ciertos problemas que surgen de las caractersticas de un

condensador real.

Un condensador consiste de dos electrodos separados por un aislante ideal ( ); alaplicar una tensin alterna V a los electrodos del condensador se ha de producir una

corriente I desfasada 90 que respecto a la tensin, tal como se muestra en la figura adjunta.

En un condensador real C, el aislante por bueno que sea, tiene una resistencia de un valor

determinado y conduce las cargas haciendo el efecto de una componente activa. En

consecuencia en un condensador real el ngulo de desfasaje es inferior a 90. Cuanto

mayor es la diferencia entre el ngulo y 90 ( ) peor es la calidad del aislanteutilizado en la construccin del condensador y en consecuencia la calidad del condensador.

Considerando esto, se puede representar un condensador con un circuito equivalente de dos

maneras.

Un condensador real se puede representar como un condensador ideal

(sin prdidas)

conectado en serie con una resistencia equivalente como se muestra en la figura adjunta


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Tambin se puede representar un condensador real como un ideal conectado en paralelocon una resistencia equivalente tal como se muestra en la figura adjunta.

El ngulo se denomina ngulo de prdidas y

es el factor de prdidas. Por lo tanto y

por lo general el ngulo de prdidas es muy pequeo (depende de la calidad del

condensador) y en este caso se puede asumir que .


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Hemos visto que el condensador real est formado tanto por una parte resistiva y reactiva;

esta ltima incluso puede contener inductores como el siguiente caso:

C1 = capacidad del condensador

L = inductancia serie (patillas)

Rs = resist. equivalente serie (ESR)

Rp = Resistencia paralelo

C2, R = parte de la absorcin del dielctrico

El circuito podra representar cierto tipo de condensadores reales, pero no tiene por qu

ajustarse a todos los modelos, es un esquema tpico. Todas estas componentes toman

especial relevancia a altas frecuencias.

A pesar de que existen muchas formas de representar un condensador real, el clculo del

ngulo y del factor de prdidas es el mismo; para realizar dicho clculo se utiliza

principalmente dos mtodo: el mtodo de los tres voltmetros y el mtodo de los tres

ampermetros.


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Mtodo de los tres voltmetros

El esquema correspondiente a este mtodo es el de la figura adjunta. En ella R1 es una

resistencia patrn de valor conocido y Z es la impedancia que representa al condensador

real.

Considerando que las resistencias de los voltmetros son infinitas se deduce del diagrama

fasorial o vectorial:

( )Donde es el desfase entre e con lo cual


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Mtodo de los tres ampermetros

El esquema correspondiente a este mtodo es el de la figura adjunta. En ella G1 es una

conductancia patrn de valor conocido e Y es la admitancia que representa al condensador

real.

Despreciando las resistencias de los ampermetros se deduce del diagrama fasorial o

vectorial:

( )

Donde es el desfase entre e con lo cual


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III. EQUIPO Y MATERIALES

1 Autotransformador variable

(0-230) V, 6 A.

Cables de conexin

Condensadores electrolticos

1 Multmetro

Resistencia variable

1 Ampermetro de pinza


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IV. PROCEDIMIENTO

A. Armar el circuito de la figura 2A

a) Colocar R1 al mximo valor.b) Regular la salida del autotransformador desde cero hasta 220 V, tomando

juegos de valores de Vs, As, VR1y Vc.

c) Determinar los errores teorico-exerimental, dando el error relativoporcentual.

d) Manteniendo el voltmetro Vs y una tensin constante de 220 V; regular laresistencia R1 desde el valor mximo al valor mnimo y tomar juegos de

valores de Vs, As, VR1y Vc.

Montaje del circuito a utilizar


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B. Armar el circuito de la figura 2B.

1) La resistencia R2 poner a su mximo valor.2) Regular la salida del autotransformador variando la tensin desde cero

hasta 220 V, tomando juegos de valores de Vs, As, AR2y Ac.

Montaje del circuito utilizado


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CALCULOS Y RESULTADOS

METODO DE LOS 3 VOLTIMETROS

CASO IA

Vs = variable R=640 C=20.2FVs(V) As(A) VR1(V) Vc(V) TAN()

220 0.35 215.8 44.45 90.4343751 -0.4343751 -0.00758142

200 0.306 195.5 40.25 89.41862231 0.58137769 0.010147303

180 0.287 176.3 36.24 89.97770445 0.02229555 0.000389131

160 0.263 157.3 32.4 91.08521222 -1.08521222 -0.01894279

140 0.228 137.2 28.25 90.16188788 -0.16188788 -0.00282548

120 0.2 117.6 24.13 90.12131675 -0.12131675 -0.00211738

100 0.168 97.8 20 89.48503407 0.51496593 0.008988093

80 0.132 78.4 16.09 90.12372741 -0.12372741 -0.00215945

60 0.101 58.75 12.06 89.87894714 0.12105286 0.00211277440 0.068 39.46 8.12 92.05916677 -2.05916677 -0.03595472

20 0.037 19.6 4.04 90.17423779 -0.17423779 -0.00304103

4.08 0.014 3.99 0.8 89.2254423 0.7745577 0.013519406

CASO IB

R1 = variable Vs=220 V

R1() As(A) VR(V) Vc(V) TAN()

640 0.344 217.1 45.1 92.24302461 -2.24302461 -0.03916818

617 0.362 214.5 46.7 89.40267375 0.59732625 0.010425687

558.5 0.385 213.7 50.3 89.46104731 0.53895269 0.009406776

504.8 0.427 212.2 55.3 89.23567782 0.76432218 0.01334073

460.6 0.454 209.7 60.8 88.36115381 1.63884619 0.028611065

418.9 0.523 208.4 67.2 89.07206473 0.92793527 0.016196942

358.4 0.593 205.4 75.7 89.11494271 0.88505729 0.015448393

321.6 0.652 202.6 82.7 89.12120903 0.87879097 0.015338999


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METODO DE LOS 3 AMPERIMETROS

CASO II

Vs = variable R=417 C=20.2F

Vs(V) As(A) Ac(A) AR(A) TAN()

4.12 0.029 0.029 0.007 96.9319062 -6.9319062 -0.1215783630 0.23 0.229 0.068 82.31460209 7.68539791 0.1349458

60 0.475 0.467 0.14 84.70632711 5.29367289 0.09265582

90 0.72 0.707 0.212 84.9488668 5.0511332 0.08838801

120 0.957 0.94 0.285 84.75543017 5.24456983 0.09179152

150 1.183 1.178 0.358 82.07039428 7.92960572 0.13928817

180 1.418 1.412 0.43 82.05148805 7.94851195 0.13962456

210 1.658 1.643 0.503 82.9280042 7.0719958 0.12406027

220 1.736 1.717 0.527 83.26873115 6.73126885 0.11802631

Finalmente:

CASO 1A CASO 1B CASO 2

FACTOR DE PERDIDAS -0.00312213 0.00870005 0.089689122

ANGULO DE PERDIDAS -0.17880618 0.49852578 5.113805551


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V. CUESTIONARIO1.- Cul es la finalidad de R1 y R2 en la determinacin del ngulo de perdidas y el factor

de prdidas del condensador utilizado?

La finalidad de R1 en la determinacin del ngulo de prdidas y el factor de prdidas delcondensador utilizado es la de actuar como una resistencia patrn para medir las cadas de

tensin que aparecen en el circuito del mtodo de los tres voltmetros para luego calcular el

ngulo y el factor de prdidas de un condensador.

Asimismo la finalidad de R2 es tambin de actuar como resistencia patrn en el circuito del

mtodo de los tres ampermetros, donde se miden las intensidades de corriente en R2, en el

condensador real y en la fuente para luego determinar el ngulo y el factor de prdidas de

dicho condensador.

2.- Cul es la importancia del ngulo de perdidas y el factor de prdidas del condensador?

El ngulo de prdidas y el factor de prdidas del condensador son conceptos muy importantes

que definen la calidad y el comportamiento de un condensador elctrico. Si consideramos un

condensador ideal, sin perdidas, el Angulo de desfase entre la corriente I y la tensin V seria

90. Naturalmente esta es una situacin ideal, la realidad es que todos los condensadores

sufren prdidas en mayor o menor medida provocadas por el film de propileno, la

metalizacin de las placas, las soldaduras, sus conductores, etc. Debido a estas prdidas el

ngulo de desfase () no es de 90, sino que la corriente I se adelanta respecto a la tensin Vformando un nuevo ngulo , este ngulo se llama ngulo de perdidas y sutangente es el factor de prdidas del condensador. Este ngulo ocasiona que se generen

prdidas de potencia activa por efecto Joule en el condensador.

3.- Investigar el factor de perdidas y el ngulo de perdidas en condensadores normalizados,

tales como condensadores con dielctricos de papel, aceite, papel impregnado en aceite,

cermica, polister, etc.


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4.- Comentar sobre algunas observaciones y conclusiones experimentales.

Se observ ngulos de prdidas negativos en algunas mediciones, esto se debera alos componentes C2 y L del modelo del condensador real.

Se concluye que el mtodo ms preciso es el mtodo de los tres voltmetros (CASOIB), pues se obtienen ngulos muy pequeos lo cual concuerda con la teora.

El mtodo de los tres ampermetros es poco preciso porque al momento de la lecturadel valor eficaz de la corriente la pinza debe estar en posicin perpendicular al

conductor, de lo contrario obtendramos lecturas erroneas.

El condensador elegido tiene un factor de perdida aceptable, pues se encuentra en elrango de 10

-2a 10

-3.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_electrol%C3%ADtico

http://www.lcardaba.com/articles/cond/cond.htm

http://www.siste.com.ar/capacitores.htm

http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas34.htm

http://www.ucm.es/info/electron/laboratorio/componentes/codigos/conde.htm

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm09/trb9_3.html

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm09/trb9_4.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_diel%C3%A9ctrica
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ANEXO

Medici n del ngulo y del f actor de prdidas de un condensador por el mtodo del

vatmetr o.

Para determinar el ngulo y el factor de prdidas de un condensador mediante un vatmetro

se utiliza el esquema de la figura adjunta.

El vatmetro seala la potencia disipada y del producto de las lecturas del ampermetro ydel voltmetro se obtiene el valor de la potencia aparente. En base de los valores obtenidos

de la medicin, se calcula el factor de potencia el cual en un condensador real es demuy bajo valor.

Luego

De donde se obtiene que

Angulo de prdidas: Factor de prdidas:

Angulo de Perdidas Del Condensador

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