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Introducción
Cuando se aplica voltaje de suministro de CC al condensador, el capacitor se carga lentamente y finalmente alcanza la posición de carga completa. En este punto, la tensión de carga de un condensador es igual a la tensión de alimentación. Aquí el condensador actúa como una fuente de energía siempre que se aplique voltaje. Los condensadores no permiten la corriente (i) a través de ellos después de que estén completamente cargados. La corriente que fluye a través del circuito depende de la cantidad de carga en las placas de los condensadores y también la corriente es directamente proporcional a la tasa de cambio de voltaje aplicada al circuito. es decir, i = dQ/dt = C dV (t)/dt.
Si se aplica una tensión de alimentación de CA al circuito del condensador, el condensador se carga y descarga de forma continua según la frecuencia de la tensión de alimentación. La capacidad de un condensador en los circuitos de CA depende de la frecuencia de la tensión de alimentación que se le aplica. En los circuitos de CA, los condensadores permiten la corriente cuando la tensión de alimentación cambia continuamente con respecto al tiempo.
Circuito de condensador de CA
En el circuito anterior observamos que un condensador está conectado directamente a la tensión de alimentación de CA. Aquí el condensador se carga y descarga continuamente según los cambios en la tensión de alimentación, ya que el valor de la tensión de alimentación de CA aumenta y disminuye constantemente. Todos sabemos que la corriente que fluye a través del circuito es directamente proporcional a la tasa de cambio de voltaje aplicada.
Aquí la corriente de carga tiene su valor alto, si la tensión de suministro cruza su valor de medio ciclo positivo a el medio ciclo negativo y viceversa. es decir, a 00 y 1800 en señal de onda sinusoidal. La corriente a través del condensador tiene su valor mínimo cuando la tensión de alimentación en onda sinusoidal cruza en su valor máximo o mínimo (Vm). Por lo tanto, podemos decir que la corriente de carga que fluye a través del circuito es máxima o mínima dependiendo de los niveles de voltaje de suministro en onda sinusoidal.
Diagrama de fasores del condensador de CA
El diagrama fasorial del condensador de CA se muestra en la figura anterior, aquí el voltaje y las corrientes se representan en seno formas de onda. En la figura anterior observamos que en 00 la corriente de carga está en su valor máximo porque la tensión aumenta lentamente en la dirección positiva. En 900 no hay flujo de corriente a través del condensador porque en este punto la tensión de alimentación está en su valor pico máximo.
A 1800 puntos, la tensión disminuye lentamente a cero y la corriente está en su valor máximo en la dirección negativa. De nuevo, la carga alcanza su valor máximo en 3600, porque en este punto la tensión de suministro está en un valor mínimo.
A partir de las formas de onda en la figura anterior, podemos ver que la corriente está liderando el voltaje en 900. Por lo tanto, podemos decir que en un circuito de condensador ideal, la tensión alterna rezaga la corriente en 900.
Reactancia capacitiva
Sabemos que la corriente que fluye a través del condensador es directamente proporcional a la velocidad de cambio de voltaje aplicado, pero los condensadores también ofrecen alguna forma de resistencia contra el flujo de corriente igual que las resistencias similares. Esta resistencia de los condensadores en los circuitos de CA se denomina reactancia capacitiva o comúnmente conocida como reactancia. La reactancia capacitiva es propiedad de un condensador que se opone al flujo de corriente en los circuitos de CA. Se representa con el símbolo Xc y se mide en ohmios como resistencia similar.
Necesitamos algo de energía extra sobre la reactancia capacitiva para cargar un condensador en el circuito. Este valor es inversamente proporcional al valor de capacitancia y la frecuencia de la tensión de alimentación.
Xcα 1/cy Xcα 1/f.
La ecuación de la reactancia capacitiva y los parámetros que influyen sobre ellos se discuten a continuación.
Reactancia capacitiva,
XC = 1/2πfC = 1/ωC
Aquí,
XC = Reactancia del condensador
f = frecuencia en HZ
C = Capacitancia de un condensador en Farads
ω (omega) = 2πf
De la ecuación anterior entendimos que la reactancia capacitiva es alta donde están los valores de frecuencia y capacitancia bajo y en esta etapa el condensador actúa como una resistencia perfecta. Si la frecuencia de la tensión de suministro es alta, entonces el valor de la reactancia del condensador es bajo y también en esta etapa el condensador actúa como un buen conductor. De la ecuación anterior, está claro que la reactancia es cero si la frecuencia es infinita y el valor de la reactancia es infinito, donde la frecuencia es cero.
Reactancia capacitiva contra frecuencia
La figura anterior muestra la relación entre la reactancia capacitiva, la corriente y la frecuencia de la tensión de alimentación. Aquí observamos que si la frecuencia es baja, entonces la reactancia es alta. La corriente de carga aumenta con el aumento de la frecuencia, porque la tasa de cambio de voltaje aumenta con el tiempo. La reactancia está en un valor infinito donde la frecuencia es cero y viceversa.
AC Ejemplo de capacitancia No1
Encuentre el valor rms de la corriente que fluye a través del circuito que tiene un condensador de 3uF conectado a un suministro de 660V y 40Hz.
Reactancia capacitiva,
XC = 1/2πfC
Aquí,
f = 40HZ
C = 3uF
Vrms = 660V
Ahora,
XC = 1/(2 × 3.14 × 40HZ × 3 × 10-6) = 1326Ω
Irms = Vrms/XC = 660V/1326Ω = 497mA
Ejemplo de capacitancia de CA No2
Encuentre el valor rms de la corriente que fluye a través del circuito que tiene un condensador de 5uF conectado a 880V y Suministro de 50Hz.
Reactancia capacitiva,
XC = 1/2πfC
Aquí,
f = 50HZ
C = 5uF
Vrms = 880V
Ahora,
XC = 1/(2 × 3.14 × 50HZ × 5 × 10-6) = 636Ω
Irms = Vrms/XC = 880V/636Ω = 1.38 A
De los dos ejemplos anteriores, prácticamente observamos que la reactancia de un condensador depende de la frecuencia de la tensión de alimentación y es inversamente proporcional. En el ejemplo 1, la reactancia es 1326Ω para la frecuencia de 40HZ pero el valor de la reactancia disminuye a 636Ω cuando la frecuencia aumenta a 50HZ, que se muestra en el ejemplo 2. Por lo tanto, está claro que la reactancia de un condensador es inversamente proporcional a la frecuencia y la capacitancia.