Condensadores, transformadores y bobinas

1. Juan Pablo Diaz Osorio
Julian David Hernandez Cubillos
10G

2. Condensador eléctrico
 Un condensador (en inglés, capacitor),es
un dispositivo pasivo, utilizado
en electricidad y electrónica, capaz de
almacenar energía sustentando un campo
eléctrico.

3.  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.

4. 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.

5. 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:

6. Comportamiento en corriente
continua
 Un condensador real en CC (DC en
inglés) se comporta prácticamente como
uno ideal, es decir, como un circuito
abierto. Esto es así en régimen
permanente ya que en régimen
transitorio, esto es, al conectar o
desconectar un circuito con
condensador, suceden fenómenos
eléctricos transitorios que inciden sobre
la d.d.p.

7. 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:

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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:

15. Tipos de transformadores
Según sus
aplicaciones
 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

16.  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

17. Según su construcción
 Autotransformador
 Transformador con núcleo toroidal
 Transformador de grano orientado
 Transformador de núcleo de aire
 Transformador de núcleo envolvente
 Transformador piezoeléctrico

18. 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.

19. 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.

20. El inductor consta de las
siguientes partes:
 Devanado inductor: Es el conjunto
de espiras destinado a producir el flujo
magnético, al ser recorrido por la corriente
eléctrica.
 Culata: Es una pieza de sustancia ferro
magnética, no rodeada por devanados, y
destinada a unir los polos de la máquina.
 Pieza polar: Es la parte del circuito
magnético situada entre la culata y el
entrehierro, incluyendo el núcleo y la
expansión polar.

21.  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.

22. 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:

23. 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.

24. 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:

25. 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:

26. Para la asociación en paralelo
tenemos:

27. 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.

29. 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).

30. Muchas gracias
 Juan Pablo Diaz Osorio:
juanpa11@yahoo.es
 Julián David Hernández Cubillos:
 juliandhc95@gmail.com