Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Electrónica TEMA 1: Componentes Pasivos1 Los contenidos a desarrollar son: 1. Resistores. 1.1. Tolerancia de una resistencia. 1.2. Código de Colores. 1.3. Valores normalizados de resistencias. 1.4. Potencia de Disipación de un Resistor. Electrónica 1.4. Potencia de Disipación de un Resistor. 1.5. Clasificación de los Resistores. 1.6. Resistencias Fijas. 1.7. Resistencias Variables. 1.8. Resistencias Dependientes. 2. Condensadores. 2.1. Asociación de Condensadores. 2.2. Tipos de Condensadores. 2.3. Identificación del valor de un Condensador.2.3. Identificación del valor de un Condensador. 2.4. Constante de tiempo de carga y descarga de Con densadores. 2.5. Usos y Aplicaciones del Condensador. 3. Inductores. 3.1. Coeficiente de Autoinducción. 3.2. Aplicaciones de los Inductores. 4. Relés. TEMA 1: Componentes Pasivos2 Electrónica • El sector electrónico ha conseguido hoy en día unas cotas de importancia en el sector productivo y de bienes de consumo que parecían inimaginables a finales del siglo XIX con el desarrollo del diodo y el triodo de vacío. • Con estos elementos ya era posible la amplificación de señales y multitud de aplicaciones. • Con el invento del transistor bipolar a base de componentes de estado sólido (finales de 1940) se produce una verdadera revolución en la electrónica. • Otro paso importante es la aparición en 1959 del circuito TEMA 1: Componentes Pasivos3 • Otro paso importante es la aparición en 1959 del circuito integrado. • Desde entonces la posibilidades de minituarización ha dado lugar a la microelectrónica. Electrónica • En electricidad: las resistencias cumplen la misión de oponerse al • En electricidad: las resistencias cumplen la misión de oponerse al paso de la corriente eléctrica y transformar la energía en calor. Esto es beneficioso en unos casos (calefactores) y perjudicial en otros (calentamiento de conductores, pérdida de potencia, etc.). • En electrónica: las resistencias ó resistores, cumplen la misión de distribuir adecuadamente la tensión y corriente eléctrica en los diferentes puntos del circuito (aplicando la Ley de Ohm). TEMA 1: Componentes Pasivos4 diferentes puntos del circuito (aplicando la Ley de Ohm). • En electrónica tensiones y corrientes suelen ser muy pequeñas y por lo tanto también lo serán las potencias que tengan que disipar. • Esto hace que se construyan resistores de muy pequeño tamaño y con materiales más baratos (carbón). Electrónica Resistores • Obtener valor exacto en el valor óhmico en la fabricación de un resistor es muy difícil.resistor es muy difícil. • Cuanta más exactitud en el valor óhmico mayor precio. DEFINICIÓN DE TOLERANCIA La tolerancia indica los valores máximo y mínimo entre los TEMA 1: Componentes Pasivos5 La tolerancia indica los valores máximo y mínimo entre los que estará comprendida la resistencia. Estos valores se expresan como un porcentaje del valor en ohmios asignado teóricamente. Electrónica Resistores - TOLERANCIA EJERCICIO Se quieren determinar los valores entre los que puede estar comprendida una resistencia de 100Ω, si el fabricante asegura que ésta posee una tolerancia del ±8%. SOLUCIÓN: El 8% de 100Ω es exactamente de 8 Ω, por lo tanto los valores buscados son: 100 + 8 = 108 Ω 100 – 8 = 92Ω TEMA 1: Componentes Pasivos6 100 – 8 = 92Ω Si realizásemos una verificación del valor óhmico de esta resistencia con un óhmetro de precisión tendríamos que obtener una valor mayor de 92 y menor de 108Ω. Electrónica Resistores - TOLERANCIA TOLERANCIAS NORMALIZADAS ±1%, ±2%, ±5%, ±10% y ±20%±1%, ±2%, ±5%, ±10% y ±20% Aplicaciones: ±1% y ±2% para resistencias de gran precisión. ±5% y ±10% son las más utilizadas en la práctica. TEMA 1: Componentes Pasivos7 ±5% y ±10% son las más utilizadas en la práctica. ±20% están prácticamente en desuso. Electrónica Resistores • Para identificar el valor de una resistencia a simple vista se utilizan una serie de anillos de colores pintados sobre la utilizan una serie de anillos de colores pintados sobre la superficie del cuerpo de la resistencia. • Mediante un código se pueden cubrir la gama de valores de resistores existentes en el mercado. • La razón de usar este sistema es que debido a el reducido tamaño de los resistores impide que se puedan inscribir cifras que sean legibles. TEMA 1: Componentes Pasivos8 que sean legibles. Electrónica Resistores – CÓDIGO DE COLORES COLOR A 1ª cifra B 2ª cifra C Multiplicador Tolerancia Negro 0 0 x1 Marrón 1 1 x10 ±1% Código de Colores de los Resistores Marrón 1 1 x10 ±1% Rojo 2 2 x100 ±2% Naranja 3 3 x1000 Amarillo 4 4 x10000 Verde 5 5 x100000 Azul 6 6 x1000000 Violeta 7 7 x10000000 TEMA 1: Componentes Pasivos9 Gris 8 8 x100000000 Blanco 9 9 x1000000000 Oro - - x0,1 ±5% Plata - - x0,01 ±10% Sin Color - - ±20% Electrónica Resistores – CÓDIGO DE COLORES TEMA 1: Componentes Pasivos10 Electrónica Resistores – CÓDIGO DE COLORES EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia de un resistor que aparece con los colores: Rojo, Azul, Naranja y Plata. SOLUCIÓN: ROJO – AZUL – NARANJA – PLATA TEMA 1: Componentes Pasivos11 ROJO – AZUL – NARANJA – PLATA (2) (6) (x1.000) (±10%) 26x1.000 = 26.000Ω = 26 KΩ ±10% Electrónica Resistores – CÓDIGO DE COLORES EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia de un resistor que aparece con los colores: Rojo, Blanco, Amarillo y Oro. SOLUCIÓN: ROJO – BLANCO – AMARILLO – ORO TEMA 1: Componentes Pasivos12 ROJO – BLANCO – AMARILLO – ORO (2) (9) (x10.000) (±5%) 29x10.000 = 290.000Ω = 290 KΩ ±5% Electrónica Resistores – CÓDIGO DE COLORES EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia de un resistor que aparece con los colores: Marrón, Negro, Rojo y Oro. SOLUCIÓN: MARRÓN – NEGRO – ROJO – ORO TEMA 1: Componentes Pasivos13 MARRÓN – NEGRO – ROJO – ORO (1) (0) (x100) (±5%) 10x100 = 1000 Ω = 1 KΩ ±5% Electrónica Resistores - TOLERANCIA EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia óhmico y la tolerancia de este resistor. SOLUCIÓN: TEMA 1: Componentes Pasivos14 NEGRO – AMARILLO - ROJO – ORO (0) (4) (x100) (±5%) 04x100 = 400 Ω = 0,4 KΩ ±5% Electrónica Resistores - TOLERANCIA EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia óhmico y la tolerancia de este resistor. SOLUCIÓN: ROJO AMARILLO ROJO DORADO TEMA 1: Componentes Pasivos15 ROJO – AMARILLO - ROJO – ORO (2) (4) (x100) (±5%) 24x100 = 2400 Ω = 2K4 ±5% Electrónica Resistores - TOLERANCIA EJERCICIO Determinar el valor óhmico y la tolerancia óhmico y la tolerancia de este resistor. AMARILLO VIOLETA ROJO PLATEADO SOLUCIÓN: TEMA 1: Componentes Pasivos16 AMARILLO – VIOLETA - ROJO – PLATA (4) (7) (x100) (±5%) 47x100 = 4700 Ω = 4K7 ±5% Electrónica Resistores • En la industria de componentes no se pueden encontrar todos los valores posible de resistencias, sino solamente los normalizados por el código del CEI. • Antes de que el CEI normalizara los componentes pasivos cada fabricante utilizaba su propia lista de valores, lo que producía una gran confusión en los diseñadores y fabricantes de equipos electrónicos. • Una de las cuestiones que se tuvieron en cuenta en la unificación de los valores de resistencias (resistores) y capacidades TEMA 1: Componentes Pasivos17 de los valores de resistencias (resistores) y capacidades (condensadores) tenía relación con la imposibilidad de fabricar componentes con un valor exacto; por ello, había que tener en cuenta sus tolerancias. Así, la máxima tolerancia de un valor tenía que coincidir con la mínima del siguientes, logrando no dejar valores sin cubrir. Con esta premisa se definieron una serie de coeficientes en progresión geométrica agrupadas por series. Electrónica Resistores –VALORES NORMALIZADOS DE RESISTENCIAS • Cada una de dichas series son conocida por la letra E seguida de unnúmero (NS) que indica la cantidad de valores incluidos en ella: E-6 (Tol = ±20%); E-12 (Tol = ±10%); E-24 (Tol = ±5%); E-48 (Tol = ±2%); E-96 (Tol = ±1%) y E-192 (Tol = ±0,5%)E-48 (Tol = ±2%); E-96 (Tol = ±1%) y E-192 (Tol = ±0,5%) • Esta última (E-192), sólo es utilizada en equipos de medida y de precisión. De esta manera, los fabricantes producen los múltiplos y submúltiplos de dichos coeficientes según las tolerancias a cada una. PARA SABER MÁS… TEMA 1: Componentes Pasivos18 PARA SABER MÁS… Cada fabricante coloca un color de fondo distinto en los resistores fijos no bobinados. Esto se debe a que no aparece la marca de fábrica en el cuerpo de los resistores. Electrónica Resistores –VALORES NORMALIZADOS DE RESISTENCIAS TEMA 1: Componentes Pasivos19 Electrónica Resistores –VALORES NORMALIZADOS DE RESISTENCIAS TEMA 1: Componentes Pasivos20 Electrónica Resistores –VALORES NORMALIZADOS DE RESISTENCIAS • Cuando el marcado se realiza mediante un código alfanumérico (serigrafiado), se suele seguir el código definido también por las normas CEI. Seguidamente, se expone dicho código para valores menos de 1 kΩ. Para kΩ (kilo Ω = 103 Ω), MΩ (Mega Ω = 106 Ω), GΩ (Giga Ω = 109 Ω) y TΩ (Tera Ω = MΩ (Mega Ω = 106 Ω), GΩ (Giga Ω = 109 Ω) y TΩ (Tera Ω = 1012 Ω) se sigue las misma pauta desde 1 Ω a 590 Ω, sólo que cambiando la letra “R” por “k”, “M”, “G” o “T”. TEMA 1: Componentes Pasivos21 Electrónica Resistores • Un resistor en un circuito NO debe calentarse, aunque eso resulta inevitable.resulta inevitable. • El calentamiento depende de la potencia a la que el resistor trabaje. • La potencia dependerá de lo valores de V e I a los que el resistor trabaje. • Cuanto mayor sea la potencia a que esté sometido el TEMA 1: Componentes Pasivos22 • Cuanto mayor sea la potencia a que esté sometido el resistor, más se calentará y más posibilidades habrá de que se queme si no se diseña bien. • Cuanto mayor tamaño del resistor mejor podrá evacuar el calor y por tanto mayor potencia tendrá. Electrónica Resistores – POTENCIA DE DISIPACIÓN DE UN TRANSISTOR El tamaño de los resistores aumenta de resistores aumenta de acuerdo con la potencia a disipar. En el mercado existen desde resistencias de 1/8 de vatio (0,125W) hasta TEMA 1: Componentes Pasivos23 vatio (0,125W) hasta más de 100 W. Electrónica Resistores – POTENCIA DE DISIPACIÓN DE UN TRANSISTOR Aspecto de una resistencia dañada TEMA 1: Componentes Pasivos24 Electrónica Resistores Existen en el mercado varios tipos de resistores confeccionados con diferentes procesos de fabricaci ón. confeccionados con diferentes procesos de fabricaci ón. Esta amplia gama permite la elección del tipo más i dóneo para cada aplicación específica. En la siguiente diapositiva se muestra una tabla co n una clasificación de los diferentes tipos de resist ores. TEMA 1: Componentes Pasivos25 Electrónica Resistores - CLASIFICACIÓN NOTA: A partir de ahora comenzaremos a ver los diversos componentes electrónicos. Recordar, que de cara al examen, de cada componente debéis estudiaros, por ejemplo haciendo un cuadro resumen: • Nombre del componente.• Nombre del componente. • Saber reconocerlo: Foto, símbolo, etc. • Funcionamiento básico. • Utilidad que tiene: Para qué se utiliza. • Cómo se fabrica: Materiales que lleva dentro, tamaño, etc. • Tipos de ese componente. TEMA 1: Componentes Pasivos26 • Cuando veamos los esquemas (más adelante), saber reconocer, por un lado cómo funciona dicho esquema y qué función tiene el componente en dicho esquema. • Resolver los problemas que podamos realizar de ese componente. Electrónica Resistores - CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES Fijas Variables Resistencias dependientes - Aglomeradas. - Potenciómetros de capa. NTC (dependientes de la Tª, coef. negativo) - De película de carbón. - Potenciómetros bobinados. PTC (dependientes de la Tª, coef. positivo) - De película metálica. - Potenciómetros multivuelta. LDR (dependientes de la TEMA 1: Componentes Pasivos27 metálica. multivuelta. (dependientes de la luz) - Bobinadas. - Potenciómetros miniatura. VDR (dependientes de la tensión) Electrónica Resistores Como su nombre indica, poseen un valor de resistencia fijo. Clasificación: • Resistencias aglomeradas. • Resistencias de película de carbón. TEMA 1: Componentes Pasivos28 • Resistencias de película de carbón. • Resistencia de película metálica. • Resistencias bobinadas. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS AGLOMERADAS.- Están constituidas por una mezcla de grafito (o carbón), y un material aislante (resina, talco, etc.), en las proporciones un material aislante (resina, talco, etc.), en las proporciones adecuadas para obtener una determinada gama de valores. En los extremos del cilindro se colocan unos casquillos a presión donde van soldados los hilos. Por último, se recubre el conjunto por una resina o se plastifica y se pintan los colores que indicarán el valor de la resistencia. TEMA 1: Componentes Pasivos29 El inconveniente que presentan es que su valor cambia en exceso con la temperatura, por lo que son poco empleadas. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS TEMA 1: Componentes Pasivos30 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN.- Es la más usada para pequeñas potencias. Consiste en un cilindro aislado en el que se deposita una delgada película de carbón con dos casquillos metálicos en los extremos. Para obtener el valor óhmico de la resistencia, se practican unos surcos en espiral a lo largo de la película de carbón. Con un control preciso del paso de la espiral, se fabrican resistencias de muchos valores y de buena TEMA 1: Componentes Pasivos31 muchos valores y de buena precisión. Sobre este conjunto se deposita la capa de esmalte y se pintan los anillos se colores. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN.- TEMA 1: Componentes Pasivos32 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA.- Estas resistencias son básicamente iguales que las anteriores, con la diferencia de que utilizan una película de una aleación metálica, que las hace muy estables con la temperatura. Con ellas se consiguen unas tolerancias muy temperatura. Con ellas se consiguen unas tolerancias muy bajas. TEMA 1: Componentes Pasivos33 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS BOBINADAS.- Están fabricadas a base de bobinar hilo resistivo (generalmente una aleación de Ni-Cr-Al) sobre un cilindro aislante hasta obtener el valor óhmico deseado. Se utilizan para grandes potencias, por lo que el recubrimiento exterior es de porcelana o esteatita. La tolerancia habitual es del 10% y TEMA 1: Componentes Pasivos34 tolerancia habitual es del 10% y son capaces de disipar potencias por encima de los 100 vatios. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS BOBINADAS.- TEMA 1: Componentes Pasivos35 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS BOBINADAS.- TEMA 1: Componentes Pasivos36 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS FIJAS RESISTENCIAS BOBINADAS.- TEMA 1: Componentes Pasivos37 Electrónica Resistores Son resistencias a las que se les puede modificar su valor óhmico desde cero hasta un valor máximo. También se les llama POTENCIÓMETROS y se utilizan para ajustar las magnitudes eléctricas de los circuitos, o bien como control externo de aparatos electrónicos de uso general, como control de volumen, luminosidad de una pantalla de TV. La estructura de estas resistencias consiste en una resistencia fija (de TEMA 1: Componentes Pasivos38 consiste en una resistencia fija (de película de carbón o bobinada) construida sobre un soporte circular por el cual se desplaza un contacto móvil o cursor. Este contacto está unido a un tercer terminal de conexión.Electrónica Resistores – RESISTENCIAS VARIABLES Resistencias ajustables TEMA 1: Componentes Pasivos39 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS VARIABLES Según la forma del potenciómetro y el grado de variabilidad de su resistencia se pueden clasificar en variables y ajustables. Los potenciómetros variables son más grandes e incorporan un eje (que gira de 0 a 270º útiles) o un terminal (que se desliza a lo largo de su longitud); sin embargo los ajustables son más pequeños y necesitan de una herramienta para realizar el giro (destornillador o calibrador), de una herramienta para realizar el giro (destornillador o calibrador), formando parte de los circuitos sin tener acceso a ellos desde el exterior, ya que su uso se suele restringir a valores fijos que establecerá el personal técnico. TEMA 1: Componentes Pasivos40 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS VARIABLES TEMA 1: Componentes Pasivos41 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS VARIABLES COLOCACIÓN DEL POTENCIÓMETRO TEMA 1: Componentes Pasivos42 Electrónica Resistores Dentro de los resistores, hay una serie de ellos que se caracterizan porque su resistencia varía de forma no lineal con algún parámetro externo como la luz, la tensión o la temperatura. La citada variación no lineal y el empleo de sustancias semiconductoras en su fabricación aconsejan no catalogarlos como verdaderos componentes pasivos; de ahí su asignación en un grupo diferenciado juntamente con los componentes electromecánicos. No obstante, la mayoría de fabricantes y numerosas publicaciones los incluyen TEMA 1: Componentes Pasivos43 fabricantes y numerosas publicaciones los incluyen en el apartado de componentes pasivos o en apartado especial junto a los resistores, debido, básicamente, que los efectos que producen en el propio circuito depende de su valor óhmico. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES Existen multitud aplicaciones prácticas en las que es de gran utilidad disponer de estos componentes cuyas resistencia óhmica se modifique bajo la acción de una variable física, como la temperatura, luz, tensión, presión, tracción mecánica, etc. RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA DE LA LUZ NTC PTC LDR TEMA 1: Componentes Pasivos44 DEPENDIENTES LDR DE LA TENSIÓN VDR Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA.- Generalmente las resistencias fabricadas con materiales metálicos tiene esta propiedad. En los metales el coeficiente de temperatura es positivo, lo que significa que la resistencia tiende a aumentar con la Tª.aumentar con la Tª. A base de óxidos semiconductores se pueden fabricar resistencias que exageren esta dependencia del valor óhmico con la temperatura. De esta manera se pueden conseguir: • NCT: Resistencias con coeficiente de temperatura negativo. TEMA 1: Componentes Pasivos45 • NCT: Resistencias con coeficiente de temperatura negativo. • PTC: Resistencias con coeficiente de temperatura positivo. Este tipo de resistencias son de gran utilidad para aplicaciones en las que sea necesario el control, compensación, regulación y medida de la temperatura. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA.- NTC Como sus siglas indican (NTC, Negative Temperature Coefficient). Son resistencias que poseen un coeficiente de Tª Coefficient). Son resistencias que poseen un coeficiente de Tª negativo, es decir, su valor óhmico disminuye raramente cuando aumenta la temperatura. El valor nominal de la resistencia se especifica habitualmente para una temperatura de 25ºC. TEMA 1: Componentes Pasivos46 temperatura de 25ºC. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES En esta figura se puede apreciar la dependencia del valor óhmico de cuatro NTC en función de la temperatura. TEMA 1: Componentes Pasivos47 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES La sensibilidad de las resistencias NTC es bastante más elevada que la de los termómetros y termopares convencionales. Se pueden fabricar NTC que modifiquen su valor óhmico en varios miles de ohmios por cada grado centígrado de temperatura, por lo son ideales para la construcción de termómetros de precisión en los que ideales para la construcción de termómetros de precisión en los que sea importante la medición de pequeñas variaciones de Tª. APLICACIONES PRÁCTICAS DE LAS NTC: • Construcción de termómetros de resistencia. • Compensación térmica de instrumentos de medida. TEMA 1: Componentes Pasivos48 • Compensación térmica de instrumentos de medida. • Alarmas. • Construcción de sistemas de regulación y control. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA.- PTC Al contrario que las NTC, las PTC son resistencias que poseen un coeficiente de temperatura positivo (PTC, Positive Temperature un coeficiente de temperatura positivo (PTC, Positive Temperature Coefficient). Estas resistencias aumentan rápidamente su valor óhmico al aumentar la temperatura. TEMA 1: Componentes Pasivos49 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES APLICACIONES PRÁCTICAS DE LAS PTC: Parecidas a las NTC pero su campo de aplicación se ve restringido por el estrecho margen de temperaturas a las que puede operar.puede operar. TEMA 1: Componentes Pasivos50 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA LUZ.- Las resistencias LDR (Light Dependent Resistor) son componentes que modifican su resistencia eléctrica de acuerdo con la intensidad luminosa que incide sobre su superficie.su superficie. Esta propiedad es de gran utilidad para la fabricación de dispositivos de control, regulación y medida que estén relacionados con la luz, como son: • Regulación automática del contraste y brillo de TV en función de la intensidad de la luz de la estancia de visión. • Medida de la intensidad luminosa para cámaras fotográficas TEMA 1: Componentes Pasivos51 • Medida de la intensidad luminosa para cámaras fotográficas (fotómetros). • Conexión y desconexión de la iluminación urbana según la intensidad de la luz solar (interruptor crepuscular). • Detectores de alarmas, etc. Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES TEMA 1: Componentes Pasivos52 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES Una LDR posee una resistencia muy elevada a plena oscuridad y su resistencia eléctrica disminuye a medida que la intensidad luminosa (lux) aumenta. TEMA 1: Componentes Pasivos53 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES RESISTENCIAS DEPENDIENTES DE LA TENSIÓN.- Las resistencias VDR (Voltage Dependent Resistor) son componentes que modifican su resistencia eléctrica según la tensión que se le aplique entre sus extremos. El valor de la resistencia disminuye al aumentar la tensión aplicada.disminuye al aumentar la tensión aplicada. TEMA 1: Componentes Pasivos54 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES APLICACIONES PRÁCTICAS DE LAS VDR: Una de las aplicaciones de las VDR es la estabilización de tensiones, con lo que pueden evitarse las chispas que se producen en los contactos de elementos de accionamiento cuando éstos se abren con cargas inductivas y con ello, el desgaste irregular que esto abren con cargas inductivas y con ello, el desgaste irregular que esto produce. TEMA 1: Componentes Pasivos55 Electrónica Resistores – RESISTENCIAS DEPENDIENTES En este esquema se muestra un circuito para la extinción de arcos mediante VDR. Cuando se abre el contacto del interruptor, la bobina desarrolla una fem elevada debido al fuerte coeficiente de autoinducción que ésta posee; esta elevada tensión provoca un arco entre los contactos que, con el tiempo, se acaban deteriorando.entre los contactos que, con el tiempo, se acaban deteriorando. La VDR disminuye su valor óhmico drásticamente cuando se produce esta sobretensión, canalizando laenergía producida por la TEMA 1: Componentes Pasivos56 energía producida por la bobina a través de la VDR, evitando así dicho arco. Electrónica • Se puede decir que un condensador es un elemento capaz de almacenar pequeñas cantidades de energía eléctrica para de almacenar pequeñas cantidades de energía eléctrica para devolverla cuando sea necesaria. • Partes del Condensador: � Armaduras: Dos placas metálicas conductoras. � Dieléctrico: Material aislante envuelto por las armaduras TEMA 1: Componentes Pasivos57 como papel, cerámica, mica, plástico, etc. • Los hay de diversos tipos, cerámicos, de poliéster, electrolíticos, de papel, de mica, de tántalo, variables y ajustables. CONSTRUCCIÓN DE UN CONDENSADOR Para construir un condensador basta con montar: • Dos placas metálicas conductoras. • Separadas por un material aislante , denominado Electrónica • Separadas por un material aislante , denominado dieléctrico, como el aire, papel, cerámica, mica, plástico, etc. El DIELÉCTRICO se dispone en forma de lámina muy fina para lámina muy fina para conseguir que las placas metálicas (ARMADURAS), se encuentren lo más próximas unas a otras. 58 TEMA 1: Componentes Pasivos El condensador se carga de electricidad, según los siguientes fundamentos. Si conectamos las armaduras de un condensador como en la figura, los electrones en exceso del polo negativo de FUNCIONAMIENTO DEL CONDENSADOR Electrónica electrones en exceso del polo negativo de la pila se dirigirán a la armadura A, cargándola negativamente. A su vez, en la parte interna de la armadura B se producirá una acumulación de cargas positivas por inducción electrostática (las placas están muy cerca y las cargas, distintas, se atraerán debido a la acción del campo eléctrico). Por otro lado, la carga negativa eléctrico). Por otro lado, la carga negativa acumulada en la parte externa de la armadura B es atraída por el polo positivo de la pila, lo que completa la carga del condensador. Una vez que sucede esto, ya no habrá más movimientos de electrones, a no ser que se aumente la tensión de la pila. 59 TEMA 1: Componentes Pasivos Una vez cargado el condensador, si se lo desconecta de la fuente de energía eléctrica, la acumulación de carg as se mantiene gracias a que sigue existiendo la fuerza de atracció n entre las Electrónica gracias a que sigue existiendo la fuerza de atracció n entre las armaduras cargadas debido a la diferencia de cargas . 60 TEMA 1: Componentes Pasivos • Si una vez cargado al condensador se le aplica una t ensión mayor, aumentan las fuerzas de atracción entre las c argas de las armaduras, y por tanto, aparece una nueva corri ente, que carga el condensador hasta alcanzar la nueva tensión aplicada. • Al conectar un condensador en c.c. solamente existe Electrónica • Al conectar un condensador en c.c. solamente existe corriente durante la carga, por lo que una vez que s e termina la carga se interrumpe el circuito. • Al conectar un condensador en c.a. se carga mientra s aumenta la tensión entre sus placas, y se descarga cuando la tensión acumulada es superior a la aplicada. Esto o curre en c.a. cada medio ciclo, en que el condensador se cargará y se descargará, haciendo fluir la corriente por el circ uito en todo descargará, haciendo fluir la corriente por el circ uito en todo momento. • Un condensador SI deja pasar la corriente en c.a. (aunque con una distorsión o desfase en el tiempo entre la tensión y la corriente). 61 TEMA 1: Componentes Pasivos Electrónica Cuando a un condensador se le aplica una tensión continua VAB (diferencia de potencial entre sus placas A y B), este adquiere una determinada carga (Q) en ambas placas, pero de signo contrario. Cuando se desconecta el generador de tensión continua el CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR Cuando se desconecta el generador de tensión continua el condensador sigue cargado. Si la tensión VAB cambia, también lo hace la cantidad de carga adquirida y su cociente siempre de una magnitud contante denominada capacidad (C). )( )( )( VoltiosV CulombiosQ FaradiosC AB = 62 TEMA 1: Componentes Pasivos )(VoltiosV AB La unidad de capacidad en el Sistema Internaciones se denomina Faradio, en honor de Michae Faraday. Un condensador de 1F almacena una carga de 1C cuando se le aplica una diferencia de potencial entre sus placas de 1V. Electrónica Como el Faradio es una unidad muy grande para los valores manejados en los condensadores comerciales se utilizan sus submúltiplos: NOMBRE UNIDAD SÍMBOLO UNIDAD EQUIVALENCIA milifaradio mF 1mF = 10-3 F microfaradio µF 1µF = 10-6 F nanofaradio nF 1nF = 10-9 F 63 TEMA 1: Componentes Pasivos nanofaradio nF 1nF = 10-9 F picofaradio pF 1pF = 10-12 F Electrónica Condensadores ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS CONDENSADORES: • Capacidad nominal : Propiedad que éste posee de almacenar mayor o menor cantidad de electricidad. Se mide en FARADIOS y depende, fundamentalmente, de: � La tensión aplicada entre sus armaduras. � De sus características constructivas: � La capacidad de un condensador es mayor cuanto más grande se la superficie de sus armaduras . Mayor superficie donde almacenar las cargas. � La capacidad es menor cuanto mayor sea la distancia que separan a las cargas . Mayor distancia, menos atracción de las cargas. � Según sea la sustancia aislante que se introduce entre las armadura, la capacidad también varía. Este factor se mide con la constante dieléctrica de la sustancia que se utiliza como aislante. TEMA 1: Componentes Pasivos64 dieléctrica de la sustancia que se utiliza como aislante. • Tensión de perforación del dieléctrico o tensión de pico (Up). Si un condensador es sometido a una tensión excesiva, el dieléctrico no podrá soportarla y se perforará. • Tensión de trabajo o nominal (Un). La tensión a la que puede funcionar un condensador de forma permanente sin sufrir daños • Tolerancia (%). Electrónica Condensadores Los condensadores electrolíticos tienen polaridad y se debe respetar, en caso contrario el condensador puede explotar.puede explotar. Por lo general se indica el valor de los mismos en la carcasa, si no se hace de forma directa se utiliza el código de colores empezando de arriba a bajo su lectura. Cada condensador TEMA 1: Componentes Pasivos65 Cada condensador dispone de una lectura distinta, se incluye como dato importante la tensión máxima de trabajo del mismo. Electrónica Condensadores TEMA 1: Componentes Pasivos66 Símbolos de condensadores Electrónica Condensadores Condensadores en Serie. TEMA 1: Componentes Pasivos67 Electrónica Condensadores – ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES Condensadores en Paralelo. TEMA 1: Componentes Pasivos68 Electrónica Condensadores Los condensadores se pueden clasificar en fijos y variables, según pueda cambiarse o no su capacidad mediantes algún procedimiento mecánico.procedimiento mecánico. TEMA 1: Componentes Pasivos69 Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES DE PAPEL IMPREGNADO Se fabrican enrollando dos láminas delgadas de aluminio de unos 0,006 mm de espesor (armaduras), separadas por otras dos de una papel impregnado con separadas por otras dos de una papel impregnado con cera o aceite (dieléctrico). De esta forma se consigue aumentar la superficie de las armaduras sin aumentar excesivamente el tamaño del condensador. TEMA 1: Componentes Pasivos70 el tamaño del condensador. La tensión de trabajo depende del espesor del papel. Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES DE PAPEL METALIZADO En este caso, el papel es metalizado con el fin de e vitar que se formen vacíos entre las placas y el dieléctr ico. De esta forma se consigue reducir su tamaño. Además poseen la propiedad de “autorregeneración” del dieléctrico desp ués de propiedad de “autorregeneración” del dieléctrico desp ués de sufrir una perforación de este. También se fabrica una versión similar de estecondensador utilizando plástico en vez de papel, lo que da como resultado TEMA 1: Componentes Pasivos71 CONDENSADORES DE PLÁSTICO METALIZADO (condensadores film o MK), que mejoran las características del papel. Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES DE PLÁSTICO Actualmente son muy utilizados. Estos condensadores utilizan normalmente como dieléctrico POLIÉSTER, POLICARBONATOS, dieléctrico POLIÉSTER, POLICARBONATOS, ESTIROFLEX, etc. Su utilización tiene la ventaja de conseguir capacidades relativamente elevadas a tensiones que lleguen TEMA 1: Componentes Pasivos72 a tensiones que lleguen hasta 1.000 V y capacidades desde un nanofaradio hasta algunos microfaradios. Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES CERÁMICOS Utilizan como dieléctrico compuestos cerámicos de una constante dieléctrica muy elevada. Con ellos se consiguen valores desde los pocos picofaradios hasta los 100 nF. Soportan poca tensió n. TEMA 1: Componentes Pasivos73 Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES DE MICA Aprovechando la facilidad con la que se pueden fabricar láminas de mineral de mica pueden fabricar láminas de mineral de mica de pequeño espesor uniforme, se pueden construir condensadores intercalando láminas de mica como dieléctrico y láminas de estaño o aluminio como placas. Se suelen emplear en circuitos de transmisión y TEMA 1: Componentes Pasivos74 emplear en circuitos de transmisión y recepción de radio (radiofrecuencia “RF”). Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS DE ALUMINIO Se diferencian bastante del resto por sus caracterí sticas constructivas. Están constituidos por una lámina de aluminio y otra de plomo sumergidas en una solución de cloruro de amonio (electrolito).amonio (electrolito). TEMA 1: Componentes Pasivos75 Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES Condensadores Electrolíticos • Son condensadores con los que se consiguen capacidades elevadas en un volumen reducido (desde 1 µF hasta decena de miles de microfaradios) . • Una de las características que diferencia a los • Una de las características que diferencia a los condensadores electrolíticos de los demás es que ti enen polaridad , es decir, no pueden invertirse las conexiones indicadas en la superficie el componente, ni, por t anto, aplicarse corriente alterna. En caso contrario, el condensador se perfora. TEMA 1: Componentes Pasivos76 • En la actualidad de construyen CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS DE TÁNTALO que reducen el tamaño para la misma capacidad que uno de aluminio . Además el electrolito suele ser seco. Electrónica Condensadores – TIPOS DE CONDENSADORES Condensadores Electrolíticos TEMA 1: Componentes Pasivos77 Electrónica Condensadores � Por lo general, los valores de capacidad y tensión de trabajo aparecen inscritos en la superficie del trabajo aparecen inscritos en la superficie del condensador. � Cuando se trata de valores de capacidad con decimal es no se marca la coma, sino que en su lugar se pone l a letra p (pico) o n (nano). Así, por ejemplo, un condensador de 3,9 nF se puede identificar cono 3n9 y uno de 0,56 como p56. TEMA 1: Componentes Pasivos78 p56. � En otras ocasiones se marca sólo la letra K, que si gnifica mil picofaradios, es decir, 1 nF. Por ejemplo, un condensador de 100 K se identifica como 100 nF. Electrónica Condensadores – IDENTIFICACIÓN DEL VALOR DE UN CONDE NSADOR � Otra forma de identificación consiste en utilizar un CÓDIGO DE COLORES similar al de las resistencias, p ero incluyendo una banda de color adicional para marcar la tensión de trabajo. En la siguiente tabla se muestr an los códigos de colores para condensadores en pF:códigos de colores para condensadores en pF: TEMA 1: Componentes Pasivos79 Electrónica Condensadores – IDENTIFICACIÓN DEL VALOR DE UN CONDE NSADOR � Cuando en un condensador no se utiliza el código de colores, la tolerancia se suele indicar con un códi go de una letra, tal y como se indica en la siguiente tabla: Así por ejemplo, si encontramos un condensador TEMA 1: Componentes Pasivos80 con la indicación 100J, nos indicará una capacidad de 100 pF y una tolerancia del 5%. Electrónica Condensadores – IDENTIFICACIÓN DEL VALOR DE UN CONDE NSADOR � Seguidamente se incluyen para los diferentes tipos de condensadores el significado de cada significado de cada banda de color. La banda marcada con la letra F nos indica el coeficiente de Tª del condensador: TEMA 1: Componentes Pasivos81 A-B: Cifras significativas. C: Multiplicador. D: Tolerancia. E: Tensión. F: Coeficiente de Tª. Electrónica Condensadores – IDENTIFICACIÓN DEL VALOR DE UN CONDE NSADOR A – 1ª cifra B – 2ª cifra C – multiplicadorC – multiplicador D – tolerancia E - tensión TEMA 1: Componentes Pasivos82 Electrónica Condensadores – IDENTIFICACIÓN DEL VALOR DE UN CONDE NSADOR C (multiplicador) B (2ª cifra) A (1ª cifra) E (tensión) B (2ª cifra) TEMA 1: Componentes Pasivos83 Electrónica Condensadores Se conoce por constante de tiempo al tiempo que invierte el condensador en adquirir el 63% de la carga total. La constante de tiempo del condensador es igual al producto TEMA 1: Componentes Pasivos84 R·C. ohmios x faradios = segundos Electrónica Condensadores • En el caso de los filtros de alimentadores de corriente se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. • También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente contin ua. • Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtro s de muy baja frecuencia. • Circuitos temporizadores. TEMA 1: Componentes Pasivos85 • Circuitos temporizadores. • Filtros en circuitos de radio y TV. • Fuentes de alimentación. • Arranque de motores. Electrónica Una bobina, también llamada inductor, es un Una bobina, también llamada inductor, es un componente eléctrico de dos terminales fabricado para ofrecer una determinada inductancia. La inductancia que presenta una bobina permite el almacenamiento de una cierta energía eléctrica en forma de campo magnético. El inductor está constituido por un hilo conductor TEMA 1: Componentes Pasivos86 El inductor está constituido por un hilo conductor arrollado, en forma de espiral, en torno a un núcleo de material ferromagnético. No obstante, en ocasiones el núcleo no existe y se habla entonces de un inductor de núcleo de aire. Electrónica Inductores TEMA 1: Componentes Pasivos87 Electrónica Inductores Cuando una corriente circula a través de una bobina, provoca un campo magnético en su seno que da lugar a la creación de un flujo magnético propio. Cualquier material creación de un flujo magnético propio. Cualquier material ferromagnético que se encuentre bajo el área de influencia del campo magnético intenterá situarse de manera que facilite la circulación del flujo magnético a través de él. Este es el principio del funcionamiento del electroimán, un componente en el que se basan la mayoría de relés y contactores empleados en Electrónica y Electrotecnia. TEMA 1: Componentes Pasivos88 contactores empleados en Electrónica y Electrotecnia. El Coeficiente de Autoinducción (L) es un parámetro que depende de la geometría del inductor y de las propiedades magnéticas de material que constituye s u núcleo. Electrónica Inductores – COEFICIENTE DE AUTOINDUCCIÓN El coeficiente de autoinducción de una bobina se puede expresar como la relación entre el flujo magnético generado por la bobina y la intensidad de corriente que ha sido necesario aplicarle. Para un número de espiras N, tendremos que:que: I NL Φ= TEMA 1: Componentes Pasivos89 El coeficiente de autoinducción de una bobina depende de sus característicasconstructivas. Se consiguen bobinas con coeficientes de autoinducción altos con núcleos de alta permeabilidad y gran número de espiras. Electrónica Inductores • En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro.comúnmente se llama balastro. • En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida. • En muchos circuitos osciladores se incluye un inductor . Por ejemplo circuitos RLC serie o paralelo. TEMA 1: Componentes Pasivos90 Fuente de alimentación Balastro Electrónica Inductores - APLICACIONES • Inductores y capacitores se utilizan en circuitos de audio para filtrar o amplificar frecuencias específicas. • Se utilizan como filtros de línea telefónica, para eliminar las señales de alta frecuencia de banda ancha y se colocan en los extremos de los cables de señal para reducir el ruido.en los extremos de los cables de señal para reducir el ruido. • Los transformadores se utilizan principalmente para convertir una tensión a otra. • Bobinado de electroimanes con CD • Los motores de CD poseen inductores para generar los campos magnéticos necesarios para funcionar. TEMA 1: Componentes Pasivos91 Electrónica Inductores - APLICACIONES TEMA 1: Componentes Pasivos92 Transmisor de amplitud modulada Electrónica Se basan en la propiedad que tiene un núcleo de hierro dulce de convertirse en un imán cuando circula corriente por la bobina, en cuyo momento, atrae a una armadura (también de hierro dulce) atrae a una armadura (también de hierro dulce) que acciona los contactos (suele tener varios normalmente abiertos y cerrados). Cuando la corriente cesa, los contactos vuelven a su posición de reposo. Una de las aplicaciones más importantes Símbolos del Relé TEMA 1: Componentes Pasivos93 Una de las aplicaciones más importantes de un relé es la de aislar eléctricamente el circuito conectado a la bobina (generalmente relacionado con un elemento sensor) del circuito de potencia conectado a los contactos. Electrónica Relés Varias figuras con la constitución del relé y TEMA 1: Componentes Pasivos94 constitución del relé y sus aplicaciones prácticas. Electrónica Relés Otra de las utilidades de los relés es transferir los efectos de señales electrónicas (normalmente digitales) pero de poca potencia de manera que se puedan conectar (o desconectar) dispositivos de mayor potencia. En este ejemplo se utiliza un transistor como utiliza un transistor como interruptor para alimentar la bobina que realiza la apertura y cierre del relé. Este tipo de circuitos nos lo encontraremos cuando dispongamos de un sensor TEMA 1: Componentes Pasivos95 dispongamos de un sensor que produce un efecto de muy poca potencia y queremos que conecte después de ese efecto un dispositivo mayor potencia. Electrónica Relés AUTOMATÍSMO DETECTOR DE LÍQUIDO DE POZOS Como ejemplo de uso del relé tenemos esta placa de circuito impreso, que se comercializa así, y que lleva un detector de líquido paca que se le conecte, que hace actuar el relé y que puede poner, por ejemplo, en contacto una bomba.puede poner, por ejemplo, en contacto una bomba. TEMA 1: Componentes Pasivos96
Compartir