Cómo saber la polaridad de un condensador electrolítico

Contenido

• Determinación de la polaridad del capacitor
• Consejos
• Características del condensador electrolítico
• Precauciones de seguridad al medir la capacitancia
• Símbolo de condensador electrolítico
• Cálculo de capacitancia eléctrica
• Medición experimental de capacitancia
• Aplicaciones al medir capacitancia
• Construcción de condensadores electrolíticos
• Condensadores electrolíticos de aluminio
• Electrolitos en condensadores electrolíticos de aluminio
• Condensadores de niobio y tantalio

Los condensadores tienen una variedad de diseños para usos en aplicaciones informáticas y filtrado de señales eléctricas en circuitos. A pesar de las diferencias en la forma en que se construyen y para qué se utilizan, todos funcionan a través de los mismos principios electroquímicos.

Cuando los ingenieros los construyen, tienen en cuenta cantidades como el valor de capacitancia, el voltaje nominal, el voltaje inverso y la corriente de fuga para asegurarse de que sean ideales para sus usos. Cuando desee almacenar una gran cantidad de carga en un circuito eléctrico, obtenga más información sobre los condensadores electrolíticos.

Determinación de la polaridad del capacitor

Para determinar la polaridad del condensador, la banda de un condensador electrolítico le indica el extremo negativo. Para los condensadores con plomo axial (en los que los cables salen de los extremos opuestos del condensador), puede haber una flecha que apunta al extremo negativo, que simboliza el flujo de carga.

Asegúrese de saber cuál es la polaridad de un condensador para poder conectarlo a un circuito eléctrico en la dirección adecuada. Si se conecta en la dirección incorrecta, puede provocar un cortocircuito o sobrecalentamiento del circuito.

Consejos

En algunos casos, el extremo positivo del condensador puede ser más largo que el negativo, pero debe tener cuidado con este criterio porque muchos condensadores tienen sus cables recortados. Un condensador de tantalio a veces puede tener un signo más (+) que indica el extremo positivo.

Algunos condensadores electrolíticos pueden usarse de manera bipolar, lo que les permite invertir la polaridad cuando sea necesario. Lo hacen cambiando entre el flujo de carga a través de un circuito de corriente alterna (CA).

Algunos condensadores electrolíticos están destinados al funcionamiento bipolar a través de métodos no polarizados. Estos condensadores están construidos con dos placas de ánodo que están conectadas en polaridad inversa. En porciones sucesivas del ciclo de CA, un óxido funciona como un dieléctrico de bloqueo. Impide que la corriente inversa destruya el electrolito opuesto.

Características del condensador electrolítico

Un condensador electrolítico usa un electrolito para aumentar la cantidad de capacitancia, o su capacidad para almacenar carga, que puede alcanzar. Están polarizados, lo que significa que sus cargas se alinean en una distribución que les permite almacenar carga. El electrolito, en este caso, es un líquido o gel que tiene una gran cantidad de iones que hace que se cargue fácilmente.

Cuando los condensadores electrolíticos están polarizados, el voltaje o potencial en el terminal positivo es mayor que el negativo, permitiendo que la carga fluya libremente por todo el condensador.

Cuando el condensador está polarizado, generalmente está marcado con un signo menos (-) o más (+) para indicar los extremos negativo y positivo. Preste mucha atención a esto porque, si conecta un condensador en un circuito de la manera incorrecta, puede provocar un cortocircuito, como en el caso, una corriente tan grande fluye a través del condensador que puede dañarlo permanentemente.

Aunque una gran capacidad permite que los condensadores electrolíticos almacenen grandes cantidades de carga, pueden estar sujetos a corrientes de fuga y pueden no cumplir con las tolerancias de valor apropiadas, la cantidad que una capacidad puede variar para fines prácticos. Ciertos factores de diseño también pueden limitar la vida útil de los condensadores electrolíticos si los condensadores son propensos a desgastarse fácilmente después de un uso repetido.

Debido a esta polaridad de un condensador electrolítico, deben estar polarizados hacia adelante. Esto significa que el extremo positivo del condensador debe estar a un voltaje más alto que el negativo para que la carga fluya a través del circuito desde el extremo positivo hasta el extremo negativo.

La conexión de un condensador a un circuito en la dirección incorrecta puede dañar el material de óxido de aluminio que aísla el condensador o cortocircuito. También puede causar un sobrecalentamiento de manera que el electrolito se caliente demasiado o tenga fugas.

Precauciones de seguridad al medir la capacitancia

Antes de medir la capacitancia, debe tener en cuenta las precauciones de seguridad al usar un capacitor. Incluso después de quitar la energía de un circuito, es probable que un capacitor permanezca energizado. Antes de tocarlo, confirme que toda la energía del circuito está apagada usando un multímetro para confirmar que la energía está apagada y que ha descargado el condensador conectando una resistencia a través de los cables de los condensadores.

Para descargar un condensador de forma segura, conecte una resistencia de 5 vatios a través de los terminales de los condensadores durante cinco segundos. Use el multímetro para confirmar que la energía está apagada. Revise constantemente el condensador en busca de fugas, grietas y otros signos de desgaste.

Símbolo de condensador electrolítico

••• Syed Hussain Ather

El símbolo del condensador electrolítico es el símbolo general de un condensador. Los condensadores electrolíticos se representan en diagramas de circuito como se muestra en la figura anterior para los estilos europeos y estadounidenses. Los signos más y menos indican los terminales positivo y negativo, el ánodo y el cátodo.

Cálculo de capacitancia eléctrica

Debido a que la capacitancia es un valor intrínseco a un capacitor electrolítico, puede calcularlo en unidades de faradios como C = ε_r ε₀ Anuncio para el área de superposición de las dos placas UNA En m², ε_r como la constante dieléctrica adimensional del material, ε₀ como la constante eléctrica en faradios / metro, yd como la separación entre placas en metros.

Medición experimental de capacitancia

Puede usar un multímetro para medir la capacitancia. El multímetro funciona midiendo corriente y voltaje y usando esos dos valores para calcular la capacitancia. Configure el multímetro en modo capacitancia (normalmente indicado por un símbolo de capacitancia).

Después de que el condensador se haya conectado al circuito y se le haya dado suficiente tiempo para cargarlo, desconéctelo del circuito siguiendo las precauciones de seguridad que se acaban de describir.

Conecte los cables del condensador a los terminales del multímetro. Puede usar un modo relativo para medir la capacitancia de los cables de prueba entre sí. Esto puede ser útil para valores bajos de capacitancia que pueden ser más difíciles de detectar.

Intente usar varios rangos de capacitancia hasta encontrar una lectura que sea precisa según la configuración del circuito eléctrico.

Aplicaciones al medir capacitancia

Los ingenieros usan multímetros para medir la capacitancia con frecuencia para motores monofásicos, equipos y máquinas de pequeño tamaño para aplicaciones industriales. Los motores monofásicos funcionan creando un flujo alterno en el devanado del estator del motor. Esto permite que la corriente alterne en dirección mientras fluye a través del devanado del estator según lo rigen las leyes y principios de la inducción electromagnética.

Los condensadores electrolíticos en particular son mejores para usos de alta capacitancia, tales como circuitos de alimentación y placas base para computadoras.

La corriente inducida en el motor produce su propio flujo magnético en oposición al flujo del devanado del estator. Debido a que los motores monofásicos pueden estar sujetos a sobrecalentamiento y otros problemas, es necesario verificar su capacitancia y su capacidad para trabajar usando multímetros para medir la capacitancia.

El mal funcionamiento de los condensadores puede limitar su vida útil. Los condensadores en cortocircuito pueden incluso dañar partes de él, de modo que puede que ya no funcione.

Construcción de condensadores electrolíticos

Ingenieros construyen condensadores electrolíticos de aluminio utilizando láminas de aluminio y separadores de papel, dispositivos que causan fluctuaciones en el voltaje para evitar vibraciones dañinas, que se empapan en el fluido electrolítico. Por lo general, cubren una de las dos láminas de aluminio con una capa de óxido en el ánodo del condensador.

El óxido en esta parte del condensador hace que el material pierda electrones durante el proceso de carga y almacenamiento de carga. En el cátodo, el material gana electrones durante el proceso de reducción de la construcción del condensador electrolítico.

Luego, los fabricantes continúan apilando el papel empapado en electrolitos con el cátodo conectándolos entre sí en un circuito eléctrico y enrollándolos en una caja cilíndrica que está conectada al circuito. Los ingenieros generalmente eligen colocar el papel en una dirección axial o radial.

Los condensadores axiales están hechos con una clavija en cada extremo del cilindro, y los diseños radiales usan ambas clavijas en el mismo lado de la carcasa cilíndrica.

El área de la placa y el grosor electrolítico determinan la capacitancia y permiten que los capacitores electrolíticos sean candidatos ideales para aplicaciones como amplificadores de audio. Los condensadores electrolíticos de aluminio se utilizan en fuentes de alimentación, placas base de computadoras y equipos domésticos.

Estas características permiten que los condensadores electrolíticos almacenen mucha más carga que otros condensadores. Los condensadores de doble capa, o supercondensadores, incluso pueden alcanzar capacidades de miles de faradios.

Condensadores electrolíticos de aluminio

Los condensadores electrolíticos de aluminio utilizan el material de aluminio sólido para crear una "válvula" de modo que un voltaje positivo en el líquido electrolítico le permita formar una capa de óxido que actúa como dieléctrico, un material aislante que puede polarizarse para evitar que las cargas fluyan. Los ingenieros crean estos condensadores con un ánodo de aluminio. Esto se usa para hacer las capas del condensador, y es ideal para almacenar carga. Los ingenieros usan dióxido de manganeso para crear el cátodo.

Estos tipos de condensadores electrolíticos se pueden dividir en tipo de lámina delgada y lisa grabada. El tipo de lámina simple son los que se acaban de describir, mientras que los condensadores del tipo de lámina grabada utilizan óxido de aluminio en las láminas de ánodo y cátodo que se han grabado para aumentar el área de superficie y la permitividad, la medida de la capacidad de los materiales para almacenar carga.

Esto aumenta la capacitancia, pero también dificulta la capacidad de los materiales para tolerar altas corrientes directas (CC), el tipo de corriente que viaja en una sola dirección en un circuito.

Electrolitos en condensadores electrolíticos de aluminio

Los tipos de electrolitos utilizados en los condensadores de aluminio pueden diferir entre el dióxido de manganeso sólido no sólido y el polímero sólido. Los electrolitos no sólidos o líquidos se usan comúnmente porque son relativamente baratos y se adaptan a una variedad de tamaños, capacidades y valores de voltaje. Sin embargo, tienen grandes cantidades de pérdida de energía cuando se usan en circuitos. El etilenglicol y los ácidos bóricos forman los electrolitos líquidos.

Otros disolventes como dimetilformamida y dimetilacetamida también se pueden disolver en agua para su uso. Estos tipos de condensadores también pueden usar electrolitos sólidos como el dióxido de manganeso o un electrolito de polímero sólido. El dióxido de manganeso también es rentable y confiable a temperaturas y valores de humedad más altos. Tienen menos corriente de fuga de CC y una gran cantidad de conductividad eléctrica.

Los electrolitos se eligen para abordar los problemas de los factores de alta disipación, así como las pérdidas generales de energía de los condensadores electrolíticos.

Condensadores de niobio y tantalio

El condensador de tantalio se utiliza principalmente en dispositivos de montaje en superficie en aplicaciones informáticas, así como en equipos militares, médicos y espaciales.

El material de tantalio del ánodo les permite oxidarse fácilmente al igual que el condensador de aluminio, y también les permite aprovechar la mayor conductividad cuando el polvo de tantalio se presiona sobre un cable conductor. El óxido se forma en la superficie y dentro de las cavidades del material. Esto crea un área de superficie mayor para una mayor capacidad de almacenar carga con mayor permitividad que el aluminio.

Los condensadores a base de niobio usan una masa de un material alrededor de un conductor de cable que usa oxidación para crear un dieléctrico. Estos dieléctricos tienen una mayor permitividad que los condensadores de tantalio, pero usan más de un espesor dieléctrico para una tensión nominal determinada. Estos condensadores se han utilizado con más frecuencia recientemente porque los condensadores de tantalio se han vuelto más caros.