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UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
CAMPUS IRAPUATO SALAMANCA SEDE
YURIRIA
LABORATORIO DE MEDICIONES
Capacitores
GARCIA TELLEZ OMAR CHRISTIAN
7 FEBRERO DE 2012
Capacitores
Objetivo: Identificar, conocer su valor y diferentes tipos de encapsulados de
capacitores fijos y variables.
Introduccin
Los capacitores son componentes electrnicos que se forman cuando dos
superficies conductoras y paralelas se separan con un dielctrico. La relacin
entre la corriente y la variacin del voltaje con respecto al tiempo y la capacitancia
es:
i= C de / dt (a)
a) Existen varios simbolos de los capacitores (tanto fijos como variables) para
la representacin en un diagrama, como se muestran a continuacin
Capacitores Polarizados No polarizado Variable
b) La capacitancia de un capacitor formado por dos placas paralelas de area
A, separadas por una distancia d es:
C = A / d
Donde
= 8.854*10^(-12) faradios / metro
c) De la ec. (a) se puede observar que en una tensin e constante a travez
del condensador requiere que pase x el, una corriente cero; por tanto, un
condensador es un circuito abrierto a la corriente continua. Tambin es
evidente que una variacin brusca de tensin, requiere una corriente infinita
y por lo tanto podemos decir que un capacitor se pone siempre a cambios
bruscos de voltaje.
d) D) otra relacin que es valida en un capacitor al resolver la ecuacin
diferencial
d e = (1 / C) i dt
q = C e
e) Al seleccionar un capacitor, es preciso tomar en cuenta lo siguiente
Su valor y limite
Voltaje: cd, ca, pico y transistorios de sobre voltaje
Tamao fsico
Limites de temperatura
Toleracia
Variacin de capacitancia con el voltaje
Fugas
Valor de Q (Factor de Calidad)
Efectos parsitos, inductancia serie.
Fijos o variables
Estabilidad ambiental: choques, vibraciones, ciclos de temperatura,
humedad, resistencia mecnica, altitud, aislamiento, duracin del cdigo de
colores.
Gama de frecuencias
Costos
Cdigos de identificacin del valor de los capacitores
Los capacitores al igual que los resistores tienen cdigos de identificacin de sus
valores asi como diversos encapsulados y rangos de aplicacin.
A continuacin se proporcionan
a) Algunos cdigos empleados para leer el valor de capacitores de
polister metalizado, cermicos y tubulares.
TENSIN MAXIMA Vcc
ANILLO DE COLOR
COLOR Rojo Amarillo Azul
VOLTAJE 250 400 630
Tolerancia
C10pF
(%)
Negro
(20)
Caf
(1)
Rojo
(2)
Naranja
(3)
- Verde
(5)
- Blanco
(10)
VALOR DE CAPACITOR EN pf Primer color
1 cifra Negro
(0) Caf (1)
Rojo (2)
Naranja (3)
Amarillo (4)
Verde (5)
Azul (6)
Violeta (7)
Gris (8)
Blanco (9)
Primer color 2 cifra
Negro (0)
Caf (1)
Rojo (2)
Naranja (3)
Amarillo (4)
Verde (5)
Azul (6)
Violeta (7)
Gris (8)
Blanco (9)
Primer color 3 cifra
Negro (1)
Caf (10)
Rojo (100)
Naranja (1000)
Amarillo (10000)
Verde (100000)
Azul _
Violeta (0.001)
Gris (0.01)
Blanco (0.1)
CAPACITORES CERAMICOS TIPO PLATE
SERIE 630 CLASE 2A: TOLERANCIAS ESTRECHAS, ALTA ESTABILIDAD
SERIE 629 CLASE 2: MAYOR CAPACIDAD EN LAS MISMAS
DIMENSIONES DE LA SERIE DE LA SERIE 630
CAPACITORES CON DIELCTRICO DE CERMICA PARA USO EN UNA
AMPLIA VARIEDAD DE EQUIPO ELECTRNICO COMO ELEMENTOS DE
ACOPLAMIENTO O DESACOPLAMIENTO.
SERIE 629 SERIE 630
RANGO DE CAPACITANCIAS 1000 A 1200 PF(E3) 180 A 4700 PF(E12)
TENSIN NORMAL DE C.C. 36 V 100V
TOLERANCIA EN LA CAPACITANCIA -20 / +80 10%
Rango de temperatura -10 A +55 C -55 A +85C
COEFICIENTE DE TEMPERATURA ppm/C
Color Rojo +
Violeta
(oro)
Gris
Obscuro
Negro Marrn Rojo
Obscuro
Rojo
Claro
Naranja Verde
Obscuro
Azul
Claro
Violeta Azul
Obscuro
Coeficiente
(x10^(-8))
+100 +33 0 -33 -47 -75 -220 -330 -475 -750 -1500
TOLERANCIA
Letra C
TOLERANCIA
Letra C
VALOR DE CAPACITOR EN pf Primer color
1 cifra Negro
(0) Caf (1)
Rojo (2)
Naranja (3)
Amarillo (4)
Verde (5)
Azul (6)
Violeta (7)
Gris (8)
Blanco (9)
Primer color 2 cifra
Negro (0)
Caf (1)
Rojo (2)
Naranja (3)
Amarillo (4)
Verde (5)
Azul (6)
Violeta (7)
Gris (8)
Blanco (9)
Primer color 3 cifra
Negro (1)
Caf (10)
Rojo (100)
Naranja (1000)
Amarillo (10000)
Verde (100000)
Azul _
Violeta (0.001)
Gris (0.01)
Blanco (0.1)
COEFICIENTE DE TEMPERATURA ppm/C
Color Rojo +
Violeta
(oro)
Gris
Obscuro
Negro Marrn Rojo
Obscuro
Rojo
Claro
Naranja Verde
Obscuro
Azul
Claro
Violeta Azul
Obscuro
Coeficiente
(x10^(-8))
+100 +33 0 -33 -47 -75 -220 -330 -475 -750 -1500
b) Caractersticas de valores comerciales de capacitores y la designacin
de la tolerancia por medio de letras. Observar la forma de designar el
coeficiente de temperatura.
Capacitancia (Pf)
Tolerancia
Coef. de tem.
Tensin Vcc
Clase Capaci-tancia (pf)
Toleran -cia
Coef. de
tem.
Tensin Vcc
Clase
1.0 C NP0 500 1 150 J NP0 500 1
1.5 C NP0 500 1 150 J N750 500 1
1.8 C NP0 500 1 220 K Z5F 500 2
2.2 C NP0 500 1 270 K Z5F 500 2
2.7 C NP0 500 1 330 K Z5F 500 2
3.3 C NP0 500 1 390 K Z5F 500 2
3.9 C NP0 500 1 470 K Z5F 500 2
4.7 C NP0 500 1 560 K Z5F 500 2
5.0 C NP0 500 1 680 K Z5F 500 2
5.6 C NP0 500 1 820 K Z5F 500 2
6.8 D NP0 500 1 1000 K Z5F 500 2
7.5 D NP0 500 1 1000 M Z5U 500 2
8.2 D NP0 500 1 1000 M Z5U 500 2
10 J NP0 500 1 1500 K Z5F 500 2
12 J NP0 500 1 1800 K Z5F 500 2
15 J NP0 500 1 2200 K Z5P 500 2
18 J NP0 500 1 3300 K Z5P 500 2
Tolerancia
C10pF
(%)
Negro
(20)
Caf
(1)
Rojo
(2)
Naranja
(3)
- Verde
(5)
- Blanco
(10)
22 J NP0 500 1 4700 K Z5P 500 2
27 J NP0 500 1 0.01 M Z5U 500 2
33 J NP0 500 1 0.01 Z Z5U 500 2
39 J NP0 500 1 0.01 M Z5U 50 2
47 J NP0 500 1 0.01 M Z5U 100 2
56 J NP0 500 1 0.01 Z Z5U 50 2
68 J NP0 500 1 0.022 Z Z5U 50 3
82 J NP0 500 1 0.047 Z Z5U 16 3
100 J NP0 500 1 0.047 Z Z5U 50 3
120 K NP0 500 1 0.1 Z Z5U 50 3
0.22 Z Z5U 16 3
Tolerancias: C = 0.25 Pf D = 0.5 Pf J = 5 % K = 10 % M = 20% Z= - 20 + 80 %
c) Tabla de diferentes tipos de capacitores, rangos de fabricacin, Voltaje
de Trabajo, Temperatura de Operacin, Tolerancia y Resistencia de
Aislamiento.
Tipo Gama de
capacitancia V mx de
Trabajo (V) Temperatura de
Op. Mx. C Tol. %
Resistencia de Aislam. (M)
Mica 1 pF - 0.1 uF 50 000 150 0.25 a 5 >100000
Mica Plateada 1 pF - 0.1 uF 75 000 125 1 a 20 1000
Papel 500 pF - 50 uF 100000 125 10 a 20 100
Poliestireno 500 pF - 10 uF 1000 65 0.5 10000
Policarbonato 0.001 pF - 1 uF 600 140 1 10000
Polister 500 pF - 10 uF 600 125 10 10000
Cermica k (baja) k (alta)
1 pF - 0.001 uF 100 pF 2.2 uF
6000 100
125 85
5 a 20 100 a -20
1000 100
Vidrio 10 pF - 0.15 uF 6000 125 1 a 20 >100000
Vacio 1 5000 pF 60 000 85 5 Almacenador
de energa 0.5 pF - 250 uF 50 000 10 10 a 20 100
Electroltico: de Aluminio de Tantalo
1 uF 1F 0.001 - 1000 uF
700 100
85 125
100 a -20 5 a 20
1
La siguiente figura nos muestra la variacin de la capacitancia con respecto a la
temperatura:
Como se ve en la figura 1.3 la mayora de los capacitores aumentan o disminuyen
su capacitancia al cambiar la temperatura de operacin. Por ejemplo en los
capacitores de cermica pueden existir dielctricos muy estables ante cambios en
temperatura como el tipo NP0 clase 1 o bien menos estables con variaciones de
15% en el rango de -30 a +125 C como el X7R clase II bien aun menos
estables como el tipo Z5U que representar cambios entre -22% y -56% en el
rango de temperatura de 10 a 85C. Z5U no es tan estable como X7R NP0.
La k es la constante dielctrica y tiene diversos valores para diferentes materailes
como se muestra a continuacin
Constantes Dielctricas de algunos materiales Utilizados comnmente
Dielctrico k
Vacio 1
Aire 1.0006
Tefln 2
Poliestireno 2.5
Mylar 3
Papel, Parafina 4
Mica 5
Oxido de Aluminio 7
Oxido de Tantalo 25
Cermica (k baja) 10
Cermica (k alta) 100-10000
Los capacitores pueden conectarse en serie, paralelo y serie paralelo. Las
expresiones bsicas para la obtencin del valor del capacitor equivalente son:
a) Para una combinacin serie:
b) Para una combinacin paralelo
Aplicacin de cdigos:
Utilizado el cdigo que se pide, diga que colores tienen los siguientes capacitores:
a) 4.7 uF al 5% y 250 Vcc (Cdigo de colores)
amarillo, violeta, verde, verde, rojo
b) 0.1 uF al 5% y 400 Vcc (Cdigo de colores)
caf, negro, verde, verde, amarillo
Combinaciones serie y paralelo
a) Para el diagrama de 3 capacitores en serie (0.1 uF, 0.01 uF y 0.001 uF) que
se muestra a continuacin, proporcione una expresin matemtica de su
capacitancia equivalente y su valor.
1/Ceq = (1/C1)+(1/C2)+(1/C3)
= (1/1)+(1/0.01)+(1/0.001)
= 0.9009pF
b) Para el diagrama de 3 capacitores en paralelo (0.1 uF, 0.01 uF y 0.001 uF)
que se muestra a continuacin proporcione una expresin matemtica de
su capacitancia equivalente y su valor.
Ceq =C1+C2+C3
=0.1+0.01+0.001
=0.111 uF
c) Para el circuito serie paralelo con 6 capacitores (1 de 1uF, 2 de 0.1 uF, 2
de 0.01 uF, 1 de 0.001 uF). Mostrando su desarrollo, calcule la capacitancia
equivalente y su valor.
Ca =C2+C4
1/Cb =(1/Ca)+(1/C3)
Cc =C2+Cb
1/Ceq =(1/C1)+(1/Cc)+(1/C3)
Ceq =0.111 uF
De la clasificacin de la tabla 1.4.3 c (descartando el de vidrio, vacio y de
almacenamiento de energa), proporcione un dibujo de cada capacitor que los
fabricantes nos proporcionan a los usuarios y el smbolo correspondiente de los
polarizados y los no polarizados en general.
Para los siguientes elementos, proporcione un dibujo de su estructura fsica
presente en el mercado nacional y su smbolo.
a) Capacitor Variable de sintona en un radio de AM/FM
b) Capacitor Variable de aire en Tndem
Conclusiones:
Al estar trabajando con capacitores se puede observar que gracias a
la experiencia con las resistencias es fcil detectar el valor de estos ya
que tienen el mismo cdigo, la nica diferencia es que los capacitores
tienen diferentes propiedades ya que las resistencias impiden el paso
de corriente y los capacitores son almacenadores de energa elctrica.