Condensadores, transformadores y bobinas
30
Juan Pablo Diaz Osorio Julian David Hernandez Cubillos 10G
-
Upload
juanpablodiazosorio -
Category
Documents
-
view
8.672 -
download
2
description
Condensadores, transformadores y bobinas
Transcript of Condensadores, transformadores y bobinas
Juan Pablo Diaz Osorio
Julian David Hernandez Cubillos
10G
Condensador eléctrico
Un condensador (en inglés, capacitor),es
un dispositivo pasivo, utilizado
en electricidad y electrónica, capaz de
almacenar energía sustentando un campo
eléctrico.
Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en
forma de láminas o placas, en situación
de influencia total separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las
placas, sometidas a una diferencia de
potencial, adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en
una de ellas y negativa en la otra, siendo
nula la variación de carga total.
Funcionamiento
La carga almacenada en una de las placas
es proporcional a la diferencia de potencial
entre esta placa y la otra, siendo la
constante de proporcionalidad la
llamada capacidad o capacitancia. En
el Sistema internacional de unidades se
mide en Faradios (F), siendo 1faradio la
capacidad de un condensador en el que,
sometidas sus armaduras a una d.d.p. de
1 voltio, estas adquieren una carga
eléctrica de 1 culombio.
Energía almacenada
El condensador almacena carga eléctrica,
debido a la presencia de un campo
eléctrico en su interior, cuando aumenta la
diferencia de potencial en sus terminales,
devolviéndola cuando ésta disminuye.
Matemáticamente se puede obtener que la
energía , almacenada por un condensador con
capacidad , que es conectado a una diferencia
de potencial , viene dada por:
Comportamiento en corriente
continua
Un condensador real en CC (DC eninglés) se comporta prácticamente comouno ideal, es decir, como un circuitoabierto. Esto es así en régimenpermanente ya que en régimentransitorio, esto es, al conectar odesconectar un circuito concondensador, suceden fenómenoseléctricos transitorios que inciden sobrela d.d.p.
Comportamiento en corriente
alterna
En CA, un condensador ideal ofrece una
resistencia al paso de la corriente que
recibe el nombre de reactancia
capacitiva, XC, cuyo valor viene dado
por la inversa del producto de la
pulsación () por la capacidad, C:
Carga y descarga
Al conectar un condensador en un circuito, la
corriente empieza a circular por el mismo. A la
vez, el condensador va acumulando carga entre
sus placas. Cuando el condensador se encuentra
totalmente cargado, deja de circular corriente por
el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el
condensador y la resistencia en paralelo, la carga
empieza a fluir de una de las placas del
condensador a la otra a través de la resistencia,
hasta que la carga es nula en las dos placas. En
este caso, la corriente circulará en sentido
contrario al que circulaba mientras el condensador
se estaba cargando.
Carga
V(t)=Vº (1-e-t/RC)
I(t)=vº/R (e-t/
RC)
Descarga
V(t)=Vº (e-t/RC)
I(t)= - vº/R (e-t/
RC)
En donde:
V(t) es la tensión en el condensador.
V0 es la tensión de la fuente.
I(t) la intensidad de corriente que circula por el
circuito.
RC es la capitancia del condensador en faradios
multiplicada por la resistencia del circuito en
Ohmnios.
Usos
Los condensadores suelen usarse para:
Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
Memorias, por la misma cualidad.
Filtros.
Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
Demodular AM, junto con un diodo.
El flash de las cámaras fotográficas.
Tubos fluorescentes.
Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
Transformador
El transformador es un dispositivo que
convierte la energía eléctrica alterna de
un cierto nivel de tensión, en energía
alterna de otro nivel de tensión, por
medio de interacción electromagnética.
Funcionamiento
Si se aplica una fuerza
electromotriz alterna en el devanado
primario, circulará por éste una corriente
alterna que creará a su vez un campo
magnético variable. Este campo
magnético variable originará,
por inducción electromagnética, la
aparición de una fuerza electromotriz en
los extremos del devanado secundario.
Historia
Primeros pasos: los experimentos con
bobinas de inducción
La primera "bobina de inducción" para ver
el uso de ancho fueron inventadas por el
Rev. Nicholas Callan College de Maynooth,
Irlanda en 1836, uno de los primeros
investigadores en darse cuenta de que
cuantas más espiras hay en el secundario,
en relación con el bobinado primario, más
grande es el aumento de la FEM.
El nacimiento del primer
transformador
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros
Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía Ganz
crearon en Budapest el modelo “ZBD” de
transformador de corriente alterna, basado en un
diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo
diseñaron un modelo de núcleo abierto).
Descubrieron la fórmula matemática de los
transformadores:
Según sus
aplicaciones
Tipos de transformadores
Transformador elevador/reductor de tensión
Transformadores elevadores
Transformadores variables
Transformador de aislamiento
Transformador de alimentación
Transformador trifásico
Transformador de pulsos
Transformador de línea o Flyback
Transformador diferencial de variación lineal
Transformador con diodo dividido
Transformador de impedancia
Estabilizador de tensión
Transformador híbrido o bobina
híbrida
Balun
Transformador electrónico
Transformador de frecuencia variable
Transformadores de medida
Según su construcción
Autotransformador
Transformador con núcleo toroidal
Transformador de grano orientado
Transformador de núcleo de aire
Transformador de núcleo envolvente
Transformador piezoeléctrico
Inductor o bobina
Un inductor o bobina es
un componente pasivo de un circuito
eléctrico que, debido al fenómeno de
la autoinducción, almacena energía en
forma de campo magnético.
Construcción
Un inductor está constituido
normalmente por una cabeza hueca de
una bobina de conductor,
típicamente alambre o hilo de cobre
esmaltado. Existen inductores con
núcleo de aire o con núcleo hecho
de material ferroso (por ejemplo, acero
magnético), para incrementar su
capacidad de magnetismo.
El inductor consta de las
siguientes partes: Devanado inductor: Es el conjunto
de espiras destinado a producir el flujomagnético, al ser recorrido por la corrienteeléctrica.
Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, ydestinada a unir los polos de la máquina.
Pieza polar: Es la parte del circuitomagnético situada entre la culata y elentrehierro, incluyendo el núcleo y laexpansión polar.
Núcleo: Es la parte del circuito
magnético rodeada por el devanado
inductor.
Expansión polar: Es la parte de la
pieza polar próxima al inducido y que
bordea al entrehierro.
Polo auxiliar o de conmutación: Es un
polo magnético suplementario, provisto
o no, de devanados y destinado a
mejorar la conmutación. Suelen
emplearse en las máquinas de mediana
y gran potencia.
Energía almacenada
La bobina almacena energía eléctrica en
forma de campo magnético cuando
aumenta la intensidad de corriente,
devolviéndola cuando ésta disminuye.
Matemáticamente se puede demostrar que
la energía , almacenada por una bobina
con inductancia , que es recorrida por una
corriente de intensidad , viene dada por:
Comportamiento en corriente
continua
Una bobina ideal en corriente
continua se comporta como
un cortocircuito (conductor ideal), ya
que al ser i(t) constante, es decir, no
varía con el tiempo, no hay
autoinducción de ninguna f.e.m.
Comportamiento en corriente
alterna
En corriente alterna, una bobina ideal
ofrece una resistencia al paso de la
corriente eléctrica que recibe el nombre
de reactancia inductiva, , cuyo valor
viene dado por el producto de la
pulsación () por la inductancia, L:
Asociaciones comunes
Al igual que las resistencias, las bobinas
pueden asociarse en serie (figura 6),
paralelo (figura 7) o de forma mixta. En
estos casos, y siempre que no
exista acoplamiento magnético, la
inductancia equivalente para la
asociación en serie vendrá dada por:
Para la asociación en paralelo
tenemos:
Comportamiento a la
interrupción del circuito
Examinemos el comportamiento
práctico de un inductor cuando se
interrumpe el circuito que lo alimenta.
En el dibujo de derecha aparece un
inductor que se carga a través una
resistencia y un interruptor. El
condensador dibujado en punteado
representa las capacidades parásitas
del inductor.
Análisis de transitorios
La regla es que, para evitar los arcos o las
sobretensiones, hay que proteger los circuitos
previendo un pasaje para la corriente del inductor
cuando el circuito se interrumpe. En el diagrama
de la derecha hay un ejemplo de un transistor que
controla la corriente en una bobina (la de un relé,
por ejemplo).
Muchas gracias
Juan Pablo Diaz Osorio:
Julián David Hernández Cubillos:
