Resistencias, Bobinas y Condensadores

3 Cargas Pasivas 3.1 Introducción. En este capítulo, se describirán las características más importantes de las cargas pasivas empleadas en el laboratorio. Las cargas más empleadas son resistencias, bobinas y condensadores. De cada una de ellas existen varios tipos con diferentes valores, potencias y geometrías. La elección de unas u otras dependerá de las características de circuito donde vayan a ser instaladas.

3.2 Resistencias. 3.2.1 Introducción. Una resistencia es un elemento diseñado para presentar una determinada oposición al paso de la corriente y se caracteriza por convertir energía eléctrica en calorífica. Existe gran variedad de resistencias, según su proceso de fabricación, tolerancia, potencia nominal…etc. Los valores representativos de una resistencia son: •

Resistencia nominal (RN): Es el valor indicado por el fabricante. Este valor lleva asociada una tolerancia, que se expresa como porcentaje y que aparece junto al valor de resistencia. Tanto éste como la tolerancia aparecen sobre el elemento bien inscrito o bien mediante un código de colores. Este código aparece en la Figura 3-1.

•

Tolerancia (TOL): Da el intervalo donde se encontrará el valor real. Los valores normalizados de tolerancia son: 20%, 10%, 5%, 2%, 1% y 0.5%. El valor real RR debe pertenecer al intervalo [(100- TOL)RN/100, (100+ TOL)RN/100].

•

Potencia nominal (PN): Es la potencia, en vatios (W), que es capaz de disipar la resistencia en funcionamiento continuo a la temperatura nominal de servicio, sin sufrir deterioro. Algunos valores normalizados son: 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W, 1 W, 2 W, 4 W, 8 W, etc.

R(Ω)= 1ER DÍGITO 2º DÍGITO * FACTOR DE MULTIPLICACIÓN ± TOLERANCIA DÍGITO

FACTOR DE MULTIPLICACIÓN

NEGRO

0

100

MARRON

1

101

ROJO

2

102

NARANJA

3

103

AMRILLO

4

104

VERDE

5

105

AZUL

6

106

MAGENTA

7

107

GRIS

8

108

BLANCO

9

109

COLOR

TOLERANCIA

ORO

10-1

5%

PLATA

10-2

10%

EJEMPLO R= 47*100 ± 5% = 4700 Ω ± 5%

Figura 3-1. Código de colores.

3.2.2 Tipos de resistencias. En el laboratorio existen varios tipos de resistencias. Para seleccionar un tipo de resistencia hay que estimar previamente la potencia que va a disipar. •

Resistencias de aglomerado: Son pequeñas resistencias que se utilizan en circuitos montados en regletas o en placas. La máxima potencia que pueden disipar suele ser menor de 1 W.

Figura 3-2. Resistencia de aglomerado.

•

Potenciómetros: Son resistencias variables. En este caso, se puede modificar el valor de resistencia haciendo girar la rosca central con un pequeño destornillador. Se usan para montajes en regletas o placas y pueden disipar potencias de menos de 1 W.

Figura 3-3. Potenciómetro.

•

Resistencias bobinadas: En estas resistencias, se modifica el valor su resistencia mediante un cursor. En la placa de características de este tipo de resistencias, aparece la resistencia máxima (todas las espiras) y la corriente máxima admisible. Cursor Terminales

Figura 3-4. Resistencia bobinada.

3.3 Bobinas. 3.3.1 Introducción. Una bobina es un elemento pasivo, caracterizado por su coeficiente de autoinducción (L), que es capaz de almacenar energía en forma de campo magnético. El núcleo de la bobina puede ser de aire o ferromagnético. 3.3.2 Tipos de bobinas. •

Bobinas de núcleo de aire: Es un arrollamiento de un conductor sobre un material no ferromagnético. Las bobinas con núcleo de aire disponibles en el laboratorio presentan aproximadamente las siguiente características: Imax= 2 A y L=11mH.

Figura 3-5. Bobina de núcleo de aire.

Otro dato importante de una bobina es su resistencia interna, que habrá de ser medida si es necesario. •

Bobinas con núcleo ferromagnético: En este tipo de bobinas se utiliza el material ferromagnético para incrementar el coeficiente de autoinducción (L), sin tener que aumentar el número de vueltas o espiras de la bobina. La autoinducción va aumentando con la profundidad de penetración del núcleo en el interior de la bobina.

Figura 3-6. Bobina de núcleo ferromagnético.

3.4 Condensadores. 3.4.1 Introducción. Un condensador está constituido por dos conductores o armaduras separadas por un dieléctrico. Su parámetro característico es su capacidad C que depende la geometría y del medio dieléctrico. Es un elemento capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. 3.4.2 Tipos de condensadores. •

Condensadores pequeños: Son condensadores de poca potencia que se emplean en regletas o placas.

Figura 3-7. Condensadores.

•

Asociación de condensadores: Son conjuntos de condensadores cuya asociación permite disponer de varios valores de capacidad.

Figura 3-8. Asociación de condensadores.

En este otro tipo de condensadores, la asociación hay que realizarla mediante puentes externos.

Figura 3-9. Asociación de condensadores con puentes.

3.5 Cargas trifásicas. 3.5.1 Introducción. Las cargas trifásicas disponibles en el laboratorio son resistivas, inductivas y capacitivas. Cada carga trifásica se compone de tres cargas monofásicas independientes que pueden tomar siete valores diferentes. 3.5.2 Carga resistiva. La resistencia aproximada que presenta cada fase, según la posición del conmutador, se muestra en la siguiente tabla: POSICIÓN

R (Ω)

1

1050

2

750

3

435

4

300

5

213

6

150

7

123

Tabla 3-1. Valores de resistencia según las posiciones.

En la siguiente figura, se muestra el panel frontal de la resistencia trifásica. En ella se pueden distinguir los conmutadores, con los que se puede elegir el valor de la resistencia según la tabla anterior. Cada fase está protegida con un fusible representado esquemáticamente en la figura como F1, F2 y F3.

Figura 3-10. Cargas resistivas.

3.5.3 Carga inductiva. El valor del coeficiente de autoinducción L que presenta aproximadamente en cada posición del conmutador se muestra en la siguiente tabla.

POSICIÓN

L (H)

1

4,46

2

3,19

3

1,84

4

1,27

5

0,90

6

0,64

7

0,52

Tabla 3-2. Valores de L según la posición.

Estas cargas inductivas son reales, es decir, presentan la resistencia del conductor que la forma. Esta resistencia se puede medir previamente con el polímetro y tenerla en cuenta si es necesario.

Figura 3-11. Cargas inductivas.

3.5.4 Carga capacitiva. En el laboratorio se dispone de cargas trifásicas capacitivas tipo DL 1017C. El valor de la capacidad C que presenta aproximadamente en cada posición del conmutador se muestra en la siguiente tabla:

POSICIÓN

C (μF)

1

2

2

3

3

5

4

8

5

10

6

13

7

18

Tabla 3-3. Valores de capacidad según la posición.

Figura 3-12. Cargas capacitivas.