CAPACITORES EL CAPACITOR COMO COMPONENTE ELECTRÓNICO

Transcripción

1 DISPOSITIVO ELETRONIO APAITORES EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO Un capacitor es, esencialmente dos conductores separados por un dieléctrico Se define: La capacitancia (o capacidad) a la relación: Qoul [ F] = VVolts Universidad Nacional de Misiones EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO Armadura (electrodo) Dieléctrico Para dos placas paralelas (donde A>>d) La capacidad es función de: A = El área de las placas. d = Distancia que las separa (inversa). K = onstante dieléctrica (es función del material del dieléctrico). EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO Armadura (electrodo) Dieléctrico = f (A; d; K) En unidades del sistema ESEGS 2 K Acm F = 11,31 [ cm] La capacidad es directamente proporcional a la constante dieléctrica K y al área de las placas e inversamente proporcional a la distancia que las separa. d 10 6 EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO EL APAITOR OMO OMPONENTE ELETRÓNIO K A d K es función de: Temperatura. La tensión. El símbolo del capacitor, según normas DIN e IRAM es: Existen otros símbolos como: Frecuencia. La constante dieléctrica K depende del material del dieléctrico. 1

2 ARÁTERÍSTIAS TÉNIAS DE LOS APAITORES Principales aracterísticas Valor capacitivo. Tolerancia. Tensión máxima de trabajo. oeficiente de temperatura. Tangente de delta Valor apacitivo La capacitancia o capacidad se mide en Faradio [F]. omo el faradio es una unidad excesivamente grande, por lo que en la práctica se usan los sub-múltiplos: Microfaradio. Nanofaradio. Picofaradio. > onversiones Valores Normalizados E3, 6 y 12 Micro Faradio 1 µf o MF = 10-6 F Nano Faradio 1 nf = ó 10-9 F F F Pico Faradio F 1 pf = F > Tolerancia. La tolerancia es la dispersión que presenta el valor nomina del componente y se expresa en % ±. (tanto por ciento). Ejemplo de una tolerancia del ± 20% Valor nominal Tolerancia - Tolerancia Asimétrica En capacitores del tipo electrolítico la tolerancia negativa puede diferir de la positiva, Ej. 10% +50%., esto es, no se simétrica, respecto del valor nominal. Valor nominal -10% +50%

3 Tolerancia Gama de Tolerancia de los apacitores Tipo de apacitor Gama de Tolerancia Mica 0,5 % a 20 % Papel 5 %; 10%; 20% Poliestireno (Styroflex) ± 1 pf (< 50 pf) 2,5 %; 5 %; 10% Película de poliéster 5 %; 10%; 20% Poliéster metalizado 5 %; 10%; 20% Policarbonato metalizado 5 %; 10%; 20% erámico (Grupo I) 5 %; 10%; 20% erámico (Grupo II) Electrolítico de aluminio Electrolíticos de tantalio ( %) ( %) ± 20 % ( %) ( %) ( %) ( %) ( %) ± 20 % % TENSIONES Tensión máxima de trabajo: También denominada tensión nominal o tensión de servicio. Es el valor máximo de tensión admisible en los terminales del capacitor. V m áx 2 V ef TENSIONES Tensión de prueba: La tensión de prueba, es mayor que la nominal. Si la tensión aplicada sobrepasa a la tensión de prueba puede ocurrir que se perfore el dieléctrico. La perforación del dieléctrico produce un corto circuito entre sus armaduras Existen capacitores denominados, Autoregenerativo: Son aquellos que se regeneran (cicatrizan) luego de una ruptura del dieléctrico. > TENSIONES Tensión de prueba: (ontinuación) La temperatura influye en la rigidez dieléctrica (disminuye la rigidez). Tipo de apacitores Mica apacitores Tipo Dieléctrico Armadura Mica Styroflex Poliestireno o depósito de plata Gama de valores Gama de tensiones máximas de trabajo V 2 pf a 22 nf V 10 pf a 4,7 nf V 4,7 pf a 22 nf V Por cada 10º de temperatura por encima de la máxima admisible. Disminuye la vida útil del capacitor a la mitad. > Poliéster Poliéster Poliéster metalizado Poliéster depositado al vacío 4,7 nf a 1, V 1 nf a 470 nf V 47 nf a 10 µf V 10 nf a 2,2 µf V 10 nf a 470nF V 3

4 Tipo de apacitores Tipo de apacitores apacitores Tipo Dieléctrico Armadura Policarbonato metalizado erámico Grupo I Policarbonato erámica depositado al vacío Depósito de plata Gama de valores Gama de tensiones máximas de trabajo V 47 nf a 10 µf V 10 nf a 2,2 µf V 10 nf a 470 nf V 0,56 pf a 560 pf V 0,47 pf a 330 pf V 4,7 nf a 470 nf V apacitores Tipo Dieléctrico Armadura Electrolítico de aluminio Óxido de aluminio Gama de valores 100 a µf 4 10 V 2,2 a 4700 µf V 0,47 a 2200 µf V 2,2 a 220 µf 200 a 450 V Gama de tensiones máximas de trabajo V erámico Grupo II Titanato de bario Depósito de plata 220 pf a 22 nf V 100 pf a 10 nf V 470 pf a 10 nf 1000 V Electrolítico de tantalio Óxido de tantalio Positivo: tantalio Negativo: metalizado 2,2 a 100 µf 3 10 V 220 nf a 22 µf V oeficiente de temperatura: La influencia de la temperatura sobre el dieléctrico de un capacitor, y por consiguiente sobre la capacidad del mismo, se expresa a través del oeficiente de Temperatura (T k ). = T K T = Variación de la capacidad. T k = Variación de la temperatura. = apacidad del capacitor a 20º (en pf) > oeficiente de temperatura: Los materiales dieléctricos pueden poseer un coeficiente de temperatura Positivo la capacidad aumenta con la temperatura (PT). Negativo la capacidad disminuye con la temperatura (NT). Nulo > oeficiente de temperatura de apacitores TIPO oeficiente de temperatura entre 20º y 35º. ( 0 / 00. º) Mica 0,1 0 / 00 Poliestireno (Styroflex) -0,15 0 / 00 Película de poliéster +0,3 0 / 00 Poliéster metalizado +0,3 0 / 00 Policarbonato metalizado +0,3 0 / 00 oeficiente de temperatura de apacitores En los capacitores denominados cerámicos se utiliza la notación: [ppm/º] (ppm partes por millón). P Positivo. N Negativo. Electrolítico aluminio +1 0 / / 00 NPO Nulo. > Electrolítico de tántalio +1 0 / 00 4

5 oeficiente de temperatura de apacitores erámicos Designación oeficiente de temperatura P P PN 0 0 N N N N N N N N N Tangente de delta En los capacitores, además de las corrientes de carga, circula una pequeña corriente de fuga en fase con la tensión aplicada. Esta pérdida se debe a que el dieléctrico no es perfecto (la resistencia de aislamiento no es infinita) y equivale a poner en paralelo, al capacitor ideal, una resistencia pura. > Tangente de delta Del circuito de un capacitor puro, en paralelo con un resistor puro, se obtiene la relación, denominada tangente de delta. I R I Tangente de delta IR orriente de fuga Por lo tanto tgδ = aso ideal IR = 0 I I R IR tg δ = = 0 I OEFIIENTE DE PÉRDIDA DE UN APAITOR tgδ I I R V El factor tgδ, es especificado por el fabricante para una cierta Frecuencia y temperatura. > FATORES QUE INFLUYEN EN LA APAITANIA Factor de potencia de los capacitores El factor de potencia de un capacitor al que se le aplica una tensión de alterna o continua pulsante, es la razón entre la potencia real disipada por el capacitor y la potencia reactiva que se le aplica. La potencia real disipada es la energía que se convierte en calor en: Los terminales. Los electrodos. El dieléctrico. > Factor de potencia de los capacitores El factor de potencia engloba todas las pérdidas en el capacitor. Las pérdidas por fuga en el dieléctrico Las pérdidas por absorción. Las pérdidas óhmicas en los conductores y electrodos. > 5

6 Perdida en los apacitores Las pérdidas se pueden expresar (despreciando L) como: D 1 1 = = + ωr Q ωr 1 Q = factor de mérito. > 2 FATORES QUE INFLUYEN EN LA APAITANIA Efecto de la frecuencia omo los capacitores están arrollados, presentan una inductancia residual asociada con los terminales y electrodos. ircuito equivalente simplificado. L R 1 R 2 = capacitor geométrico R1 = chicotes y electrodos R2 = dieléctrico L = inductor chicotes y electrodo > Frecuencia de Autorresonancia La inductancia residual en serie con el capacitor, se comporta como un circuito resonante serie. Por debajo de la frecuencia de resonancia presenta una reactacia capacitiva. La resonancia se presenta cuando XL = X > FIN 6