Informe sobre capacitores e inductores en circuitos AC y DC

Juan José Robayo Yepes – 815058

Juan Manuel Meneses Rueda – 1006458981

Andrea Montoya Franco – 1193076715

José Miguel Castellanos – 814510

Taller de ingeniería electrónica

Docente: Oscar Marino Diaz Betancourt

Informe sobre capacitores e inductores en circuitos AC y DC

Universidad Nacional De Colombia

2019 II

INTRODUCCIÓN

Los circuitos en corriente alterna y en corriente directa son la base de algunas carreras como la ingeniería electrónica. En el presente informe, los estudiantes de ingeniería electrónica de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, van a mostrar la metodología y la aplicación que le dieron a los capacitores e inductores en corrientes AC y DC, mostrando paso a paso los cálculos matemáticos que demuestran toda la teoría que trae consigo los capacitores e inductores y finalmente, plasmando esta teoría en un flash.

Objetivo general:

Comprender toda la teoría relacionada con los capacitores e inductores en corriente alterna y corriente directa

Objetivos específicos:

1. Entender y comprobar experimentalmente el proceso de carga y descarga de un condensador.
2. Construir un flash auxiliar que se dispare al mismo tiempo que se accione el flash de una cámara sin el uso de conexiones ni cableado.
3. Entender y comprobar experimentalmente los procesos de los inductores en AC.
4. Comprender todos los conceptos y cálculos sobre capacitores e inductores, tales como impedancia, capacitancia, reactancia, etc.

MARCO TEÓRICO

Inicialmente vamos a definir los circuitos en AC y en DC.  es una rama de árbol de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos por materia resistores, capacitores e inductores conectados a una fuente de corriente alterna. Algunas características son:

1. Todas las fuentes deben ser sinusoidales.
2. Debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente.
3. Todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales. Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones.

Corriente DC se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial y carga eléctrica, que no cambia de sentido con el tiempo. A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección.

El análisis DC nos permite hacer un barrido (de tensión, corriente e incluso de parámetros del transistor) calculando el punto de trabajo, en cada barrido, de los distintos tipos de variables que hayamos seleccionado, pudiendo ser estas variables lineales, por décadas y según la lista de valores.

Inductores: es un componente pasivo de un circuito que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Capacitores: es un dispositivo pasivo, utilizando electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Un capacitor se compone de 2 placas y cuando una carga pasa por ellas, cada una se cargan con la misma cantidad, pero con diferentes signos cada una.

Resistencias: componente electrónico diseñado para resistir al paso de voltaje a través de su cuerpo, también una determinada cantidad de corriente fluirá a través de ella, se puede decir que se emplean para controlar voltaje y corriente en los circuitos electrónicos.

Los capacitores se están cargando y descargando continuamente, limita la corriente dependiendo de la frecuencia actuando como una impedancia. Cuando llega una corriente a un capacitor se genera un voltaje gráficamente significa que existe un desfase entre la función de corriente y voltaje es decir el voltaje se retrasa 90 grados con respecto a la corriente. Cuando el efecto de la capacitancia de la frecuencia se une hace un efecto parecido al de una resistencia detener el flujo de electrones a esto se le llama reactancia.

La ecuación de reactancia es:

[pic 1]

Donde Xc es la reactancia en Ohms, la f es la frecuencia Hz, y C es la capacitancia en Faradios. La frecuencia y la reactancia son inversamente proporcionales, es decir, controla el flujo de electrones.

La impedancia (Z) es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que sólo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia, lo que puede ser interpretado como la impedancia con ángulo de fase cero.

Por definición, la impedancia es la relación (cociente) entre el fasor tensión y el fasor intensidad de corriente:

[pic 2]

Donde Z es la impedancia, V es el fasor tensión e I corresponde al fasor intensidad.

El concepto de impedancia tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso las magnitudes se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces inadecuadamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia.

El concepto de impedancia permite generalizar la ley de Ohm en el estudio de circuitos en corriente alterna (CA), dando lugar a la llamada ley de Ohm de corriente alterna que indica:

[pic 3]

Capacitores en paralelo:

Para hallar la capacitancia de los capacitores en paralelo, se suman las capacitancias de la misma forma como se suman las resistencias en serie

[pic 4]

Si hacemos unas derivadas en la ley de Kirchoff, obtenemos que:

[pic 5]

Capacitores en serie:

La capacitancia equivalente es similar a las resistencias en paralelo:

[pic 6]

Los condensadores pueden conectarse en serie para permitir que el grupo resista un voltaje mayor que cualquier otro. el capacitor individual está clasificado para resistir (se suman las clasificaciones de voltaje máximo) La compensación es una disminución de la capacitancia total, aunque eso podría ser lo que pretendes hacer, si no puedes encontrar un capacitor o cree una disposición paralela que le brinde el valor de capacitancia deseado.

Corriente alterna de un capacitor:

Lo que vimos en corriente directa de un capacitor se aplica en corriente alterna con la diferencia de que en un circuito de CC bloqueará el flujo de corriente (excepto durante breves períodos de carga y descarga), un condensador en un circuito de CA pasará o limitará el flujo de corriente, dependiendo de la frecuencia A diferencia de una resistencia que convierte la energía actual en calor para reducir la corriente flujo, un condensador almacena energía eléctrica y la devuelve al circuito. Los capacitores se están cargando y descargando continuamente, limita la corriente dependiendo de la frecuencia actuando como una impedancia. cuando llega una corriente a un capacitor se genera un voltaje gráficamente significa que existe un desfase entre la función de corriente y voltaje es decir el voltaje se retrasa 90 grados con respecto a la corriente. cuando el efecto de la capacitancia de la frecuencia se une hace un efecto parecido al de una resistencia detener el flujo de electrones a esto se le llama reactancia.

Flash

Materiales:

1. Resistencias de 2.2 K, 10 K, 1K, 100K, 1M
2. Tiristor
3. Interruptores
4. Potenciómetro de 1 mega
5. Transistores
6. Leds
7. Protoboard
8. Pila de 9v
9. Resistor LDR

Análisis de los materiales:

Fotorresistencia LDR:

Es una resistencia cuyo valor dependen de la energía luminosa incidente en ella, específicamente son resistencias cuyo valor de resistividad disminuye a medida que aumenta la energía luminosa incidente sobre ella y viceversa. Una fotorresistencia se compone de un material semiconductor cuya resistencia varía en función de la iluminación. La fotorresistencia reduce su valor resistivo en presencia de rayos luminosos. Es por ello por lo que también se le llama resistencias dependientes de luz (light dependent resistors), fotoconductores o células fotoconductoras. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.

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