Medidas de Capacitancia Y INDUCTANCIA4

Ingeniería eléctrica MEDICIÓN DE INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA

Para realizar mediciones de un inductor y un condensador se puede hacer mediante un circuito en común ya que ambos son parámetros en el cálculo de frecuencia. Así mismo, ambos componentes se transforman en su forma de impedancia. La siguiente ecuación permitirá trabajar con una variable conociendo el

resto

de

los

parámetros.

f=12π∙LC

Para la creación de un circuito funcional se puede utilizar un generador de frecuencia partiendo de un comparador de voltaje así como por ejemplos otras formas: Puente de Maxwell: Se usa para la medida de inductancias, en función de un condensador conocido o viceversa siendo la relación de equilibrio: L/C = R2R4 = R1R3 Puente de Anderson: Una forma modificada de puente de Maxwell utilizada para la medida de inductancias en términos de capacitancia y resistencia. Puente de Hay: Un circuito puente que se utiliza generalmente para la medida de inductancias

en

términos

de

capacitancia,

resistencia

y

frecuencia.

Phase Locked - Loop (PLL): Es un circuito realimentado que mantiene una diferencia de fase constante entre una señal de referencia y la salida de un oscilador. COMO ELEGIR EL MODELO DE CAPACITANCIA E INDUCTANCIA: Las cargas capacitivas e inductivas se oponen al flujo de corrientes alternas. Esta oposición es expresada como impedancia a cierta frecuencia. El efecto de una carga de impedancia en el mundo real es observado como una atenuación de la señal y un desfase. Por la naturaleza de la impedancia, ésta es representada como un vector cuyo ángulo es igual al ángulo de fase entre el voltaje y la corriente, y la magnitud de la impedancia es igual al cociente entre las magnitudes Inductancias y capacitancias

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Ingeniería eléctrica del

voltaje

y

la

corriente,

como

se

muestra

a

continuación.

Z = V/I Numéricamente, el vector de impedancia es representado como un número complejo en forma polar (magnitud y fase) o forma rectangular (real e imaginario). La siguiente ecuación expresa la impedancia en forma rectangular: Z=R+jX R y X son resistencia y reactancia, respectivamente. Cuando X = 0, la carga es puramente resistiva; cuando R = 0, la carga es puramente reactiva. Para capacitores, la reactancia se puede expresar como se muestra a continuación: X c = –1/(2πfC s) Para inductores, la reactancia se puede expresar como se muestra a continuación: XL = 2πfLs En aplicaciones del mundo real, las cargas no son puramente reactivas ni puramente resistivas. Sin embargo, pueden representarse fácilmente como una combinación en paralelo o en serie de una carga resistiva y una reactiva utilizando las fórmulas mencionadas anteriormente.

Inductancias y capacitancias

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Ingeniería eléctrica Figura 2. Las cargas pueden representarse fácilmente como una combinación en paralelo o en serie de una carga resistiva y una reactiva utilizando las fórmulas mencionadas anteriormente. En general, es más fácil matemáticamente manejar cargas en paralelo como admitancias,

y

cargas

en

serie

como

impedancias.

Figura 3. Es más fácil matemáticamente manejar cargas en paralelo como admitancias, y cargas en serie como impedancias.

Consideraciones de las Medidas de Capacitancias e Inductancias Capacitores Un capacitor es un componente electrónico capaz de almacenar energía como carga. Cada capacitor consiste de dos placas de material conductivo separadas por un dieléctrico, el cual puede ser aire, papel, plástico, óxido o cualquier otro tipo de aislante. La constante dieléctrica, K, de un aislante representa su habilidad para almacenar carga. Tabla 2. Valores K para Diferentes Materiales Dieléctricos.

Dieléctrico

Constante Dieléctrica (K)

Vacío

1

Aire

1.0001

Inductancias y capacitancias

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Ingeniería eléctrica Teflón

2.0

Polipropileno

2.1

Poliestireno

2.5

Policarbonato

2.9

Poliéster

3.2

FR-4

3.8–5.0

Vidrio

4.0–8.5

Mica

6.5–8.7

Cerámica

6 a varios miles

Óxido de Aluminio

7

Óxido de Tantalio

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Las propiedades eléctricas de los aislantes presentan variabilidad con factores tales como temperatura, frecuencia, voltaje y humedad. Esta variabilidad y la construcción mecánica del capacitor crean un dispositivo no ideal. INDUCTORES: Un inductor es un componente electrónico capaz de almacenar energía como corriente. Cada inductor consiste en una bobina conductiva que se puede enrollar sin un núcleo o alrededor de un material magnético. Las propiedades eléctricas de los núcleos muestran variabilidad con factores tales como temperatura, frecuencia y corriente entre otros. Inductancias y capacitancias

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Ingeniería eléctrica El valor del inductor y la magnitud de cada tipo de elemento parásito en relación a otros tipos de elementos parásitos determinan la respuesta en frecuencia. Los inductores solenoides son más sensibles a los materiales metálicos que están en la proximidad debido a que tales materiales modifican el campo magnético. Los inductores toroidales mantienen el flujo adentro del núcleo y son menos sensibles a conductores externos en las proximidades.

Dieléctricos con Buenas

Dieléctricos con Malas

Características de Frecuencia

Características de Frecuencia

Teflón

Óxido de Tantalio

Mica

Óxido de Aluminio

Polipropileno

Cerámica Y5U

Policarbonato Cerámica C0G Tabla 5. Ejemplos de Dieléctricos con Buenas y Malas Características de Frecuencia

Inductancias y capacitancias

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