Los condensadores se fabrican en muchas formas, estilos, longitudes, circunferencias y de muchos materiales. Todos ellos contienen al menos dos conductores eléctricos (llamados "placas") separados por una capa aislante (llamada dieléctrico ). Los capacitores se usan ampliamente como partes de circuitos eléctricos en muchos dispositivos eléctricos comunes.
Los condensadores, junto con las resistencias y los inductores , pertenecen al grupo de " componentes pasivos " utilizados en equipos electrónicos . Aunque, en cifras absolutas, los capacitores más comunes son capacitores integrados (por ejemplo, en DRAM o estructuras de memoria flash ), este artículo se concentra en los diversos estilos de capacitores como componentes discretos.
Los capacitores pequeños se utilizan en dispositivos electrónicos para acoplar señales entre etapas de amplificadores, como componentes de filtros eléctricos y circuitos sintonizados, o como partes de sistemas de suministro de energía para suavizar la corriente rectificada. Los condensadores más grandes se utilizan para el almacenamiento de energía en aplicaciones tales como luces estroboscópicas, como partes de algunos tipos de motores eléctricos o para la corrección del factor de potencia en los sistemas de distribución de energía de CA. Los capacitores estándar tienen un valor fijo de capacitancia , pero los capacitores ajustables se usan con frecuencia en circuitos sintonizados. Se utilizan diferentes tipos según la capacitancia requerida, el voltaje de trabajo, la capacidad de manejo de corriente y otras propiedades.
En un capacitor convencional, la energía eléctrica se almacena estáticamente por separación de carga , típicamente electrones , en un campo eléctrico entre dos placas de electrodos . La cantidad de carga almacenada por unidad de voltaje es esencialmente una función del tamaño de las placas, las propiedades del material de la placa, las propiedades del material dieléctrico colocado entre las placas y la distancia de separación (es decir, espesor dieléctrico). El potencial entre las placas está limitado por las propiedades del material dieléctrico y la distancia de separación.
Casi todos los condensadores industriales convencionales, excepto algunos estilos especiales, como los "condensadores de paso", se construyen como "condensadores de placa", incluso si sus electrodos y el dieléctrico entre ellos están enrollados o enrollados. La fórmula de capacitancia para capacitores de placa es:
La capacitancia C aumenta con el área A de las placas y con la permitividad ε del material dieléctrico y disminuye con la distancia de separación de placas d . Por lo tanto, la capacitancia es mayor en dispositivos fabricados con materiales con una permitividad alta, un área de placa grande y una distancia pequeña entre placas.
Algunos condensadores diferentes para equipos electrónicos.
Se coloca un material dieléctrico entre dos placas conductoras (electrodos), cada una de área A y con una separación de d .
Esquema de condensador de doble capa. 1. Capa interna de Helmholtz de IHP 2. Capa externa de Helmholtz de OHP 3. Capa difusa 4. Iones solvatados 5. Iones específicamente adsorbentes (pseudocapacitancia) 6. Molécula de solvente.
Principios de almacenamiento de carga de diferentes tipos de capacitores y su progresión de voltaje inherente
La eficiencia volumétrica del condensador aumentó de 1970 a 2005 (haga clic en la imagen para ampliar)
Construcción de un condensador cerámico multicapa ( MLCC )
Tres ejemplos de diferentes configuraciones de capacitores de película para aumentar las clasificaciones de sobrecorriente
Condensador de potencia MKV, papel metalizado de doble cara (portador mecánico sin campo de los electrodos), película de polipropileno (dieléctrico), devanados impregnados con aceite aislante
Diversificación de condensadores electrolíticos
Clasificación jerárquica de supercondensadores y tipos relacionados
Gráfico de Ragone que muestra la densidad de potencia frente a la densidad de energía de varios condensadores y baterías
Clasificación de supercondensadores en clases según las normas IEC 62391-1, IEC 62567 y DIN EN 61881-3
Modelo de circuito equivalente en serie de un capacitor
Relación entre el rango de temperatura nominal y de categoría y el voltaje aplicado
Circuito equivalente en serie simplificado de un capacitor para frecuencias más altas (arriba); diagrama vectorial con las reactancias eléctricas X ESL y X C y la resistencia ESR y, a modo de ilustración, la impedancia Z y el factor de disipación tan δ
Curvas de impedancia típicas para diferentes valores de capacitancia sobre frecuencia que muestran la forma típica con valores de impedancia decrecientes por debajo de la resonancia y valores crecientes por encima de la resonancia. A mayor capacitancia menor resonancia.
Condiciones límite para condensadores que funcionan con cargas de CA
Curvas típicas de voltaje de CA rms en función de la frecuencia, para 4 valores de capacitancia diferentes de una serie de capacitores de película de 63 V CC
comportamiento general de fuga de los condensadores electrolíticos: corriente de fuga en función del tiempo para diferentes tipos de electrolitos
no sólido, alto contenido de agua
no sólido, orgánico
sólido, polímero
Envejecimiento de diferentes condensadores cerámicos de Clase 2 en comparación con el condensador cerámico NP0-Clase 1
Los valores eléctricos de los condensadores electrolíticos con electrolito no sólido cambian con el tiempo debido a la evaporación del electrolito. Al alcanzar los límites especificados de los parámetros, los condensadores se contarán como "fallo por desgaste".
El tiempo de vida (vida útil de la carga) de los capacitores se corresponde con el tiempo de tasa de falla aleatoria constante que se muestra en la curva de la bañera . Para condensadores electrolíticos con electrolito no sólido y supercondensadores, este tiempo termina con el inicio de fallas por desgaste debido a la evaporación del electrolito.
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