Caracterización de un condensador

Tecnología Electrónica
PRÁCTICA 3
Caracterización de un Condensador
Ingeniería Técnica Industrial
GRUPO_________________FECHA_______________
Parte1. Determinación de la absorción dieléctrica de un condensador electrolítico de alta capacidad.
El procedimiento descrito a continuación es válido para todo tipo de condensadores, pero el efecto es más
evidente en los electrolíticos de capacidad elevada. El procedimiento es el siguiente:
1. Cargar el condensador a la tensión nominal, y mantenerlo así durante unos minutos.
2. Descargar el condensador lo más rápidamente posible, manteniéndolo cortocircuitado durante unos
segundos.
3. Dejar el condensador en abierto durante una hora y medir entonces la tensión entre sus bornes.
4. Calcular A.D. = Vres/Vn x 100.
Procedimiento:
Usar un condensador electrolítico de 2200F y 35 V. Cargarlo a la tensión nominal usando la fuente de
continua regulable según el circuito de la figura:
Tenga en cuenta que durante el proceso de carga del condensador la
corriente es limitada por la resistencia en serie que se coloque en el circuito.
Calcule un valor de R adecuado y tenga en cuenta la potencia que va a
disipar durante el proceso de carga.
No utilice protoboard, coloque pinzas de cocodrilo en bornes del
condensador con cuidado de no hacer cortocircuito. Monitorice la tensión en bornes del condensador
durante el proceso de carga con el voltímetro. Cuando se alcance el valor final de la tensión, mantenga la
situación durante unos minutos.
Desconecte el condensador (no le quite las bananas). Mida con el voltímetro y verifique que el condensador
ha quedado cargado. Durante este proceso de medida, observará una lenta disminución de la tensión
debida a la descarga a través de la resistencia de entrada del voltímetro.
Descargue el condensador lo más rápidamente posible. Si cortocircuita los
terminales se igualan los potenciales en los bornes del condensador, pero se
producirá un pico de corriente limitado únicamente por la resistencia del cable
utilizado al cortocircuitar. Para evitar este pico interponga una resistencia. Calcule
la resistencia más adecuada para el que el proceso de descarga sea lo más
rápido posible. Tenga en cuenta la potencia que va a disipar el resistor que utilice.
Deje el condensador descargado y desconectado (no le quite las bananas) durante al menos una hora.
Al cabo de ese tiempo mida con el voltímetro la tensión residual generada por la absorción dieléctrica.
Resultados:
Rellene la siguiente tabla antes del procedimiento práctico.
Rcarga
Potencia
Tiempo de Carga
Rdescarga
Potencia
Tiempo descarga.
Tecnología Electrónica
PRÁCTICA 3
Caracterización de un Condensador
 c arg a  Rc arg a  C
PMAXRcarg a
2
VMAX
V  I 
Rc arg a
Ingeniería Técnica Industrial
 desc arg a  Rdesc arg a  C
Rellene la siguiente tabla durante el proceso práctico:
Vcarga
Vresidual (al cabo de media hora)
A.D.
Parte 2. Determinación de la corriente de fugas.
La corriente de fugas a través del dieléctrico se puede simular con una resistencia en paralelo con el
condensador ideal. Cuando finaliza el proceso de carga, no debería circular ninguna corriente por el
circuito.
Con el circuito de la figura determine el la corriente en la resistencia de 1K una
vez concluido el proceso de carga. (Verifique que la fuente de continua ofrece
justo la tensión nominal del condensador).
NOTA: La corriente de fugas es del orden de microamperios, pero durante el
proceso de carga del condensador dicha corriente puede alcanzar picos del
orden de amperios. Fije la escala del multímetro en amperios, y una vez cargado el condensador cámbiela
a microamperios.
Determine el valor de la resistencia de aislamiento, teniendo en cuanta el circuito equivalente:
Una vez cargado el condensador, la corriente de fugas circula por Rp y R1.
Vn  I F  RP  I F  R1  RP 
Vn  I F  R1
IF
Normalmente (si C > 0.01F) , debido a su elevado valor, no se da el valor de la
resistencia de aislamiento, sino el valor del producto R P(M)· C(F)
IF (A)
RF (M)
RF· C
C (F) (medido)
Parte 3. Determinación de la reactancia capacitiva de un condensador.
Se trata de constatar experimentalmente X C 
1
2   C
. Monte el circuito de la
figura. Seleccionar el generador de señal para que ofrezca una senoidal de 50 Hz
y unos 6.5 Vpp. Con un medidor de capacidad, compruebe el valor de los
condensadores. Con un multímetro mida el valor de las resistencias. Con el
voltímetro medir la señal de alimentación (ojo que el multímetro en AC nos da V ef ).
Mida y anote los valores de VR y VC.
Tecnología Electrónica
PRÁCTICA 3
Ingeniería Técnica Industrial
Caracterización de un Condensador
Fuente
C (F)
Nominal
Medida
R ()
Nominal
Medida
de CA
VC
VR
I (A)
(Vpp)
(volt)
(volt)
I=VR/R
XC ()
Medida
XC=VC/I
XC=1/2fC
0,470
0,1
Calcule el valor de la corriente en el circuito y anote el valor en la tabla.
Calcule el valor de XC por los dos métodos indicados y anote los valores en la tabla.
¿A que se deben las discrepancias entre las dos medidas de la reactancia?
Parte 4. Relaciones de fase en un circuito RC
Procedimiento para determinar el desfase entre la corriente y el voltaje en un circuito RC con lectura directa
sobre el osciloscopio.
1. Monte el circuito de la figura. Ponga el generador de señal en una
senoidal de 50 Hz y 20 Vpp. Introduzca la señal del generador en el
triger EXT del osciloscopio. Conecte la entrada del canal2 a la
salida del generador de señal.
2. Regule el mando de la división temporal de modo que se vea un
semiciclo en la pantalla. Regule la posición X para que coincida el
paso por cero con una de las líneas de división horizontal. Determine a cuantos grados
corresponde una división horizontal, sabiendo que un semiciclo son 180º.
3. Conecte el canal1 del osciloscopio al punto indicado en el circuito de la figura. Seleccione la escala
adecuada para visualizar la señal (NO TOQUE LA ESCALA DE TIEMPOS NI XPOS).
4. Ponga el osciloscopio en modo dual. Mida el número de divisiones que separa el paso por cero de
las dos señales, y calcule el ángulo de desfase.
5. Mida la tensión en VC y VR. Calcule el desfase mediante la fórmula:
 VC ( ef ) 


V
 R ( ef ) 
  tg 1 
Responda a las siguientes cuestiones:
¿Por qué se puede determinar el desfase entre la señal de tensión en el condensador y la corriente
que lo atraviesa midiendo el desfase entre VC y VR?
¿Por qué si la resistencia serie es menor el desfase se acerca 90º?
PRÁCTICA 3
Caracterización de un Condensador
Tecnología Electrónica
Ingeniería Técnica Industrial
Responda a las siguientes cuestiones:
¿Por qué se puede determinar el desfase entre la señal de tensión en el condensador y la corriente que lo
atraviesa midiendo el desfase entre V C y VR?
¿Por qué si la resistencia serie es menor el desfase se acerca 90º?