MEDIDA DE PARÁMETROS DE UNA BOBINA

JUAN PABLO ARREGUÍN RODRÍGUEZ

26/03/2014

MEDIDA DE PARÁMETROS DE UNA BOBINA Una bobina real tiene dos parámetros básicos, una inductancia y una resistencia interna, en general el efecto inductivo es el más importante y en un circuito sólo se representa este parámetro.

Para hallar los valores de la resistencia interna (r) y la inductancia (L) de una bobina se monta un circuito serie conformado por un reóstato o resistencia variable y la inductancia cuyos parámetros son desconocidos, ver la Figura 3.

En la Figura 4 aparece el triángulo tr iángulo de impedancias del circuito de la Figura 3.

Del triángulo de impedancias de la Figura 4 se obtiene:

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Resolviendo las ecuaciones (7) y (8), se hallan los parámetros de la bobina: r y L

Los valores de las impedancias se obtienen luego de reemplazar en las ecuaciones (11), (12) y (13), las magnitudes de tensión y corriente medidas en el circuito de la Figura 3.

PUENTE DE MAXWELL El puente Maxwell (o puente Maxwell-Wien) es un circuito electrónico parecido al  puente de Wheatstone más básico, con solo resistencias. Este puente es utilizado para medir inductancias (con bajo factor Q).

Siguiendo las referencias de la imagen, y son resistencias fijas y conocidas. y son variables y sus valores finales serán los que equilibren el puente y servirán para calcular la inductancia. y serán calculados según el valor de los otros componentes:

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Para evitar las dificultades al precisar el valor del condensador variable, este se puede sustituir por uno fijo y colocar en serie una o más resistencias variables. La complejidad adicional de usar un puente Maxwell sobre otros más simples se  justifica donde hay inductancia mutua o interferencia electromagnética. Cuando el  puente esté en equilibrio la reactancia capacitiva será igual a la reactancia inductiva,  pudiéndose determinar la resistencia e inductancia de la carga ( y ).

COMO MEDIR LA CAPACITANCIA El capacímetro es un equipo de prueba electrónico utilizado para medir la capacidad o capacitancia de los condensadores.  Dependiendo de la sofisticación del equipo, puede simplemente mostrar la capacidad o también puede medir una serie de parámetros tales como las fugas, la resistencia del dieléctrico o la componente inductiva. Muchos multímetros también contienen una función para medir capacidad pero no la mide sino la compara. Suelen operar mediante el proceso de la carga y descarga del condensador en virtud del aumento de la  tensión resultante. La tensión varía de modo más lento cuanto mayor sea la capacitancia. Estos dispositivos pueden medir valores en el rango de nanofaradios a unos pocos cientos de microfaradios. Cuando estemos trabajando comprobando condensadores en una placa, es mejor de-soldarlos debido a que el multímetro puede dar un valor erróneo. También es común encontrar medidores LCR que permiten medir las magnitudes de inductancia, resistencia y capacitancia. Los instrumentos modernos por lo general incluyen una pantalla digital, así como modos de ensayos automatizados simples que permiten su uso en entornos de  producción. Hay instrumentos más sofisticados que permiten medidas muy precisas, tales como los  basados en un circuito puente. Variando los valores de los otros tramos en el puente, a fin de que el mismo se equilibre, el valor del condensador desconocido será determinado a partir de los valores de los otros condensadores patrón utilizados . El  puente por lo general también puede medir los otros parámetros de resistencia e inductancia, de interés para los técnicos. Mediante el uso de conexiones Kelvin y otras técnicas de cuidado diseño, estos instrumentos pueden medir condensadores generalmente en un rango que abarca desde picofaradios a faradios. Para medir condensadores reales, cuya representación circuital es una capacitancia en  paralelo con una resistencia, la configuración del puente de Hay es la mostrada en la Figura 3.

Las

relaciones

que

se

cumplen

cuando

el

puente

está

balanceado

son:

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De donde:

Despejando Cx y Rx obtenemos:

Como en el caso anterior, si Q>>1, las ecuaciones de Cx y Rx se pueden simplificar de la siguiente forma: [1]

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CÓDIGO DE LECTURA DE LOS CAPACITORES CERÁMICOS a) En algunos casos el valor esta dado por tres números... 1º número = 1º guarismo de la capacidad. 2º número = 2º guarismo de la capacidad. 3º número = multiplicador (número de ceros) La especificación se realiza en picofarads.

Ejemplo: 104 = 100.000 = 100.000 picofarad ó = 100 nanofarads

b) En otros casos esta dado por dos números y una letra mayúscula. Igual que antes, el valor se da en picofarads.

Ejemplo: 47J = 47pF, 220M = 220pF

Para realizar la conversión de un valor a otro, te puedes guiar por la siguiente tabla...

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TIPOS DE CAPACITORES Estos capacitores tienen su valor fijo determinado por el fabricante y su magnitud no se  puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:    

Cerámicos. Plástico. Mica. Electrolíticos.

Capacitores cerámicos El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos: Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante. Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de  presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias  posibilidades de diseño mecánico y eléctrico. Las especificaciones de estos Capacitores son aproximadamente las siguientes: · · · · · · ·

Capacitancias en la gama de 0,5 pF hasta 470 nF Tensión de trabajo desde 3 V. a 15.000 Volts o más. Tolerancia entre 1% y 5% Relativamente chicos en relación a la Capacitancia. Amplia banda de tensiones de trabajo. Son adecuados para trabajar en circuitos de alta frecuencia. Banda de tolerancia buena para aplicaciones que exigen precisión.

Capacitores cerámicos

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Capacitores de plástico Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento. Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo). Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales: KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dielé ctrico. KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado. MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado. MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster). MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico. A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los capacitores de  plástico: TIPO CAPACIDAD TOLERANCIA TENSION

TEMPERATURA

KS

2pF-330nF

+/-0,5% +/-5% 25V-630V

-55ºC-70ºC

KP

2pF-100nF

+/-1% +/-5%

-55ºC-85ºC

63V-630V

MKP 1,5nF-4700nF +/-5% +/-20% 0,25KV-40KV -40ºC-85ºC MKY 100nF-1000nF +/-1% +/-5%

0,25KV-40KV -55ºC-85ºC

MKT 680pF-0,01mF +/-5% +/-20% 25V-630V

-55ºC-100ºC

MKC 1nF-1000nF

-55ºC-100ºC

+/-5% +/-20% 25V-630V

Capacitor de polipropileno para arranque para motores

Capacitores de mica El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y  potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo.

Capacitor de mica

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Capacitores electrolíticos En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados. Podemos distinguir dos tipos: 



Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico. Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado.

Las principales características de los capacitores electrolíticos son:    

    

Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF. Tensiones de trabajo entre 2 y 1.000 V. Tolerancia entre  – 20% y +50%, generalmente. La corriente de fuga es relativamente alta o sea que la aislamiento no es excelente. Son polarizados, se debe respetar la polaridad. La capacidad aumenta a medida que el capacitor e nvejece. Tienen una duración limitada. La Capacitancia varía ligeramente con la tensión. Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta frecuencia, se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general y corriente continua.

Capacitor electrolítico: Tiene polaridad, normalmente se marca el negativo con el signo - . El terminal negativo es el de menor longitud. Hay que asegurarse de no conectar el capacitor entre dos puntos del circuito cuya tensión supere la máxima que soporta el capacitor.

Capacitor electrolítico

Bibliografía: http://www.utp.edu.co/~jsanz/index_archivos/lab_circuitos/LabCtos7Oscilos.pdf  http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Maxwell http://elimperioelectricista.wikispaces.com/Mediciones+El%C3%A9ctricas http://www.mailxmail.com/curso-electronica-basica/capacitores-ceramicos-codigolectura http://electronicageneralenet1.blogspot.mx/2013/04/tipos-de-capacitorestecnologia.html