Capacitores Explicados - Los fundamentos funcionan los condensadores. Principio de funcionamiento

Summary

El video ofrece una visión detallada de los condensadores, explicando cómo funcionan, sus usos y por qué son importantes. Se compara el funcionamiento de un condensador con el de un tanque de agua para ilustrar cómo almacenan energía eléctrica y suelen usarse en placas de circuito para suavizar interrupciones en el suministro. Los condensadores están compuestos de dos placas conductoras separadas por un material aislado, y su capacidad de almacenamiento y voltaje están marcados en su carcasa. Se discuten aplicaciones comunes como la corrección del factor de potencia en edificios grandes y la suavización de picos al convertir energía AC a DC. Además, se ofrecen precauciones sobre la manipulación de condensadores, destacando la necesidad de descarga antes de manejarlos debido a su capacidad para retener altas tensiones por tiempo prolongado.

Takeaways

• 💡 Los condensadores almacenan carga eléctrica y son similares a las baterías, pero almacenan energía de una manera diferente.
• ⚠️ La electricidad es peligrosa y puede ser mortal; se debe tener las calificaciones y competencias adecuadas para trabajar con ella.
• 🚫 No tocar los terminales de un condensador para evitar choques eléctricos.
• 💧 Los condensadores funcionan como un tanque de agua que almacena y suaviza las interrupciones en el suministro de energía.
• 🔵 Los condensadores están compuestos de dos placas conductoras separadas por un material aislado, llamado dieléctrico.
• ⚡ El capacitor se carga conectándolo a una batería, lo que hace que los electrones se acumulen en una de sus placas.
• 🔋 Una vez cargado, el condensador puede liberar energía cuando es necesario, manteniendo la luz encendida durante interrupciones.
• 📏 En el interior de un condensador, se encuentran dos valores importantes: la capacidad (en Farados, F) y la tensión máxima que puede soportar.
• 🔧 Si se supera la tensión máxima de un condensador, puede explotar, por lo que es importante manejarlos con precaución.
• 🏢 Los condensadores se usan comúnmente en edificios grandes para la corrección del factor de potencia y en la suavización de picos al convertir energía AC a DC.
• 📊 Se pueden medir la capacidad y la tensión almacenada en un condensador utilizando un multímetro que tenga esas funciones.
• 🔄 Antes de manipular un condensador, es necesario descargalo a través de un resistor para reducir la tensión a niveles seguros.

Q & A

¿Qué es un condensador y cómo es similar a una batería?

Un condensador es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Es similar a una batería en el sentido de que ambos almacenan energía, pero lo hacen de manera diferente. Mientras que una batería puede almacenar más energía, un condensador puede cargar y liberar su energía mucho más rápidamente.

¿Cómo funciona un condensador para suavizar interrupciones en la corriente?

Un condensador actúa como un depósito de energía en un circuito. Cuando se interrumpe la fuente de energía, el condensador puede liberar su carga para mantener la corriente fluyendo y suavizar la interrupción, al menos por un corto período de tiempo.

¿Qué son las placas conductoras dentro de un condensador y qué material separa estas placas?

Las placas conductoras dentro de un condensador son dos placas de metal, generalmente de aluminio o aluminio, que están separadas por un material aislado dieléctrico, como el cerámico. El dieléctrico polariza al entrar en contacto con un campo eléctrico.

¿Cómo se identifica el lado negativo de un condensador?

En el lado de un condensador, se puede ver una raya y un símbolo que indican el lado negativo. Una vez que un condensador se conecta a una batería, los electrones se acumulan en una de las placas del condensador mientras que la otra placa libera electrones.

¿Cómo se mide la capacidad de almacenamiento de energía de un condensador?

La capacidad de almacenamiento de energía de un condensador se mide en unidades de Faradios, representado con una F mayúscula. Normalmente, se mide en microfaradios, que se denotan con un símbolo que parece una letra U con una cola.

¿Cuál es el propósito de un condensador en la corrección del factor de potencia en edificios grandes?

Los condensadores son utilizados en la corrección del factor de potencia para contrarrestar los efectos de las cargas inductivas en un circuito. Cuando demasiados dispositivos inductivos están en un circuito, la corriente y las ondas de voltaje se desalinean, y la corriente se retrasa con respecto a la tensión. Los bancos de condensadores se utilizan para compensar esto y alinearlos nuevamente.

¿Cómo se utiliza un condensador para suavizar las picos al convertir energía AC a DC?

Cuando se utiliza un rectificador de puente completo, la onda sinusoidal de AC se invierte para hacer que el ciclo negativo fluya en dirección positiva. Esto engaña al circuito haciéndole pensar que está recibiendo corriente continua, pero uno de los problemas con este método es las lagunas entre los picos. Un condensador puede liberar energía en el circuito durante estas interrupciones, suavizando así la fuente de alimentación para que se parezca más a un suministro de corriente continua.

¿Cómo se puede medir la capacidad y la tensión almacenada en un condensador usando un multímetro?

Para medir la tensión, se cambia a la función de voltaje DC en el medidor y se conectan los cables rojo y negro a los lados positivo y negativo del condensador, respectivamente. Para medir la capacidad, se cambia el medidor a la función de condensador y se realizan las mismas conexiones. Después de una breve demora, el medidor proporcionará una lectura.

¿Por qué es importante tener cuidado con los condensadores?

Es importante tener cuidado con los condensadores porque almacenan energía y pueden mantener altos valores de voltaje por un largo tiempo, incluso después de desconectarse de un circuito. Si se lee varios voltios o más, se debe descarga de forma segura conectando los terminales a un resistor y continuar leyendo la tensión hasta que se reduzca a un rango de milivoltios antes de manejarlo para evitar un choque eléctrico.

¿Cuál es el símbolo que representa a los condensadores en los diagramas de ingeniería?

En los diagramas de ingeniería, los condensadores suelen ser representados con símbolos que varían, pero son fáciles de identificar. Estos símbolos son específicos y se diferencian de otros componentes electrónicos en el diagrama.

¿Qué valores se encuentran en el lado de un condensador y qué significan?

En el lado de un condensador, se encuentran dos valores: la capacidad y la tensión. La capacidad se mide en Faradios y se representa con una F mayúscula, aunque se suele medir en microfaradios. El valor de voltaje en el condensador es la tensión máxima que el condensador puede manejar. Si se supera esta tensión, el condensador puede explotar.

¿Por qué los condensadores son importantes en los circuitos de placas base de computadoras?

Los condensadores son importantes en los circuitos de placas base porque se utilizan en casi todos los circuitos para suavizar interrupciones en el suministro de energía. Esto ayuda a mantener la estabilidad y la funcionalidad de los componentes electrónicos durante operaciones normales y fluctuaciones en la corriente.

Outlines

00:00

🔋 Funcionamiento y importancia de los capacitores

Paul, de TheEngineeringMindset.com, presenta un video sobre capacitores, explicando cómo funcionan, sus usos y por qué son importantes. Advierte sobre los riesgos de la electricidad y la necesidad de tener conocimientos y habilidades para trabajar con ella. Describe a los capacitores como dispositivos que almacenan carga eléctrica, similares a las baterías pero con una forma diferente de almacenamiento de energía. Los capacitores se encuentran en casi todas las placas de circuito debido a su capacidad para cargar y descargar energía rápidamente. La explicación utiliza la analogía de un tanque de agua para ilustrar cómo los capacitores almacenan y liberan energía para suavizar interrupciones en el suministro eléctrico. Se menciona la estructura básica de un capacitor, compuesto por dos placas conductoras separadas por un material aislado dieléctrico, y cómo se carga y descarga. Además, se destaca la importancia de la seguridad al manipular capacitores, ya que pueden almacenar voltajes altos y causar choques eléctricos.

05:02

🏢 Usos y medidas de los capacitores

El video continúa explorando los usos de los capacitores en placas de circuito, motores de inducción, ventiladores de techo y unidades de aire acondicionado. Se mencionan los símbolos utilizados en los diagramas de ingeniería para representar capacitores y se describen los dos valores que se encuentran en el lado de un capacitor: la capacitancia y el voltaje. La capacitancia se mide en Farados (F) y generalmente se expresa en microfarados, mientras que el voltaje indica la máxima tensión que un capacitor puede soportar. Se advierte sobre los peligros de sobrepasar esta capacidad, ya que el capacitor podría explotar. Los capacitores también son utilizados en la corrección del factor de potencia en edificios grandes y para suavizar picos al convertir energía AC a DC. Se ofrecen consejos sobre cómo medir la capacitancia y el voltaje almacenado en un capacitor usando un multímetro y se enfatiza la necesidad de proceder con precaución al manipular capacitores debido a su capacidad para almacenar energía y voltajes altos por períodos prolongados.

Keywords

💡Capacitor

Un capacitor es un dispositivo eléctrico que almacena energía en forma de carga eléctrica. En el vídeo, se compara con una batería, pero a diferencia de esta, el capacitor almacena energía de manera diferente y puede cargar y liberar su energía mucho más rápido. Esto lo hace ideal para su uso en casi todas las placas de circuito, donde ayuda a suavizar interrupciones en el suministro de energía.

💡Electric charge

La carga eléctrica es la propiedad física que experimentan los objetos debido a la presencia de partículas con carga, como electrones o iones. En el contexto del vídeo, la carga es almacenada en los platos conductores de un capacitor, lo que permite su funcionamiento para suavizar interrupciones en la corriente eléctrica.

💡Dielectric

El dieléctrico es un material que sirve como aislante en un capacitor y permite que la energía se almacene en él. En el vídeo, se menciona que el dieléctrico, como el cerámico, polariza al estar en contacto con un campo eléctrico, lo que es fundamental para el almacenamiento de energía en el capacitor.

💡Conductive plates

Las placas conductoras son las dos láminas metálicas que componen el interior de un capacitor y están separadas por el dieléctrico. Estas placas son donde se acumula la carga eléctrica y son esenciales para la capacidad del capacitor de almacenar energía eléctrica.

💡Voltage

El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos y es comparado en el vídeo con la presión en una tubería de agua. En el funcionamiento del capacitor, el voltaje es la fuerza que empuja los electrones desde la batería hacia el capacitor, donde se acumulan y crean una diferencia de potencial que se puede medir con un multímetro.

💡Energy storage

El almacenamiento de energía es la capacidad de un dispositivo para retener energía y liberarla cuando sea necesario. En el vídeo, el capacitor se presenta como un ejemplo de almacenamiento de energía que, aunque no puede almacenar tanto como una batería, puede hacerlo mucho más rápidamente, lo que es crucial para su uso en circuitos electrónicos.

💡Power factor correction

La corrección del factor de potencia es una de las aplicaciones de los capacitores en edificios grandes. Cuando hay demasiados cargas inductivas en un circuito, la corriente y las ondas de voltaje se desalinean. Los bancos de capacitores se utilizan para contrarrestar esto y alinear nuevamente la corriente y el voltaje, como se discute en el vídeo.

💡AC to DC conversion

La conversión de CA a CD es el proceso de cambiar la corriente alterna en corriente directa. En el vídeo, se menciona que los capacitores son utilizados para suavizar las picos al convertir la onda sinusoidal de CA en CD, llenando los vacíos entre los picos y proporcionando una fuente de energía más estable.

💡Capacitance

La capacitancia es la capacidad de un capacitor para almacenar carga eléctrica y se mide en faradios (F). En el vídeo, se aclara que los capacitores suelen medirse en microfaradios y que el valor de capacitancia en el capacitor indica su capacidad para almacenar energía eléctrica.

💡Multimeter

Un multímetro es un instrumento de medición que puede medir una variedad de parámetros eléctricos, incluido el voltaje, la resistencia y la capacitancia. En el vídeo, se describe cómo se utiliza un multímetro para medir la capacitancia y el voltaje almacenado en un capacitor.

💡Discharge

La descarga es el proceso por el cual un capacitor libera su carga eléctrica. En el vídeo, se advierte sobre la importancia de descarga segura de un capacitor antes de manipularlo, ya que puede retener una carga elevada por un tiempo prolongado después de su desconexión de un circuito.

Highlights

Capacitors store electric charge and are similar to batteries but store energy differently.

Capacitors can charge and release energy much faster than batteries.

Electricity can be dangerous and one should be qualified to handle electrical work.

A capacitor acts as a water tank in an electrical circuit, storing and smoothing out energy supply.

Basic capacitors consist of two conductive metal plates separated by a dielectric material.

Capacitors store energy through the buildup of electrons on one plate, creating a voltage difference.

Voltage is analogous to pressure, representing the potential difference between two points.

A capacitor can maintain a steady supply of power during interruptions in the circuit.

Capacitors are used in various applications, from circuit boards to large industrial equipment.

Capacitors can correct power factor in large buildings by aligning current and voltage waveforms.

Capacitors are used to smooth out peaks when converting AC to DC power, providing a more consistent supply.

Capacitors can hold high voltage values for a long time and should be discharged before handling.

Capacitors are rated for a specific voltage; exceeding this can cause them to explode.

Capacitance is measured in Farads and voltage in volts, with specific symbols representing these units.

Capacitors can be dangerous if mishandled; it's important to measure and discharge them safely.

Multimeters can be used to measure both the stored voltage and capacitance of a capacitor.

Capacitors have a wide range of applications, from smoothing power supply to power factor correction.

For safety, always ensure capacitors are discharged to millivolt levels before handling.

Transcripts

Hey, there, guys.

Paul here from TheEngineeringMindset.com.

In this video, we're going to be looking at capacitors

to learn how they work, where we use them,

and why they are important.

Remember, electricity is dangerous and can be fatal.

You should be qualified and competent

to carry out any electrical work.

Do not touch the terminals of a capacitor,

as it can cause an electric shock.

So, what is a capacitor?

A capacitor stores electric charge.

It's a little bit like a battery,

except it stores energy in a different way.

It can't store as much energy as a battery,

although it can charge and release its energy much faster.

This is very useful, and that's why you will find capacitors

used in almost every circuit board.

So, how does the capacitor work?

I want you to first think of a water pipe

with water flowing through it.

The water will continue to flow until we shut the valve,

then no water can flow, however, if after the valve,

we first let the water flow into a tank,

then the tank will store some of the water

but we will continue to get water flowing out of the pipe.

Now when we close the valve,

water will stop pouring into the tank

but we still get the steady supply

of water out until the tank empties.

Once the tank is filled again,

we can open and close the valve as many times as we like.

As long as we do not completely empty the tank,

we will get an uninterrupted supply of water out

of the end of the pipe.

So, we can use a water tank to store water

and smooth out interruptions to the supply.

In electrical circuits, the capacitor acts as the water tank

and stores energy.

It can release this to smooth out interruptions

to the supply.

If we turned a simple circuit on and off very fast

without a capacitor, then the light will flash,

but if we connect a capacitor into the circuit,

then the light will remain on during the interruptions,

at least for a short duration,

because the capacitor is now discharging

and powering the circuit.

Inside a basic capacitor,

we have two conductive metal plates,

which are typically made from aluminium or aluminum,

and these will be separated

by a dielectric insulating materials such as ceramic.

Dielectric means the material will polarize

when in contact with an electric field,

and we'll see what that means shortly.

One side of the capacitor is connected

to the positive side of the circuit,

and the other side is connected to the negative.

On the side of the capacitor,

you will see a stripe and a symbol.

This will indicate which side is the negative.

If we were to connect a capacitor to a battery,

the voltage will push the electrons

from the negative terminal over to the capacitor.

The electrons will build up on one plate of the capacitor,

while the other plate, in turn, releases some electrons.

The electrons can't pass through the capacitor

because of the insulating material.

Eventually, the capacitor is the same voltage as the battery

and no more electrons will flow.

There is now a buildup of electrons on one side.

This means we have stored energy

and we can release this when needed.

Because there are more electrons on one side compared

to the other, and electrons are negatively charged,

this means we have one side which is negative

and one side which is positive,

so there is a difference in potential,

or a voltage difference, between the two,

and we can measure this with a multimeter.

Voltage is like pressure.

When we measure pressure, we're measuring the difference

or potential difference between two points.

If you imagine a pressurized water pipe,

we can see the pressure using a pressure gauge.

The pressure gauge is comparing two different points, also:

the pressure inside the pipe compared

to the atmospheric pressure outside the pipe.

When the tank is empty, the gauge reads zero

because the pressure inside the tank is now equal

to the pressure outside the tank,

so the gauge has nothing to compare against;

both are the same pressure.

The same with voltage, we're comparing the difference

between two points.

If we measure across a 1.5 volt battery,

then we read a difference of 1.5 volts between each end,

but if we measure the same end, then we read zero

because there's no difference and it's going to be the same.

Coming back to the capacitor, we measure across

and read a voltage difference between the two

because of the buildup of electrons.

We still get this reading

even when we disconnect the battery.

If you remember, with magnets,

opposites attract and pull towards each other.

The same occurs with the build-up

of negatively charged electrons.

They are attracted to the positively charged particles

of their atoms on the opposite plate.

They can never reach each other

because of the insulating material.

This pull between the two sides is an electric field,

which holds electrons in place until another path is made.

If we then place a small lamp into the circuit,

a path now exists for the electrons to flow

and reach the opposite side.

So, the electrons will flow through the lamp, powering it,

and the electrons will reach the other side

of the capacitor.

This will only last a short duration, though,

until the buildup of electrons equalizes on each side.

Then the voltage is zero.

So, there is no pushing force and no electrons will flow.

Once we connect the battery again,

the capacitor will begin to charge.

This allows us to interrupt the power supply

and the capacitor that will provide power

during these interruptions.

So, where do we use capacitors?

They look a little bit different but they're easy to spot.

In circuit boards, they tend to look something like this,

and we see them represented in engineering drawings

with symbols like these.

We can also get larger capacitors,

which are used, for example, on induction motors,

ceiling fans, and air conditioning units.

We can get even larger ones,

which are used to correct poor power factor

in large buildings.

On the side of the capacitor, we will find two values.

These are the capacitance and the voltage.

We measure capacitance of the capacitor in the unit

of Farads, which we show with a capital F,

although we will usually measure a capacitor in microfarads.

With microfarads, we just have a symbol before this,

which looks something like a letter U with a tail.

The other value is our voltage,

which we measure in volts, with a capital V.

On the capacitor, the voltage value is the maximum voltage

which the capacitor can handle.

We've covered voltage in detail in a separate video.

Do check that out, link's down below.

As I said, the capacitor is rated

to handle a certain voltage.

If we were to exceed this, then the capacitor will explode.

Let's have a look at that in slow motion.

Eh, pretty cool.

So, why do we use capacitors?

One of the most common applications of capacitors

in large buildings is for power factor correction.

When too many inductive loads are placed into a circuit,

the current and the voltage waveforms will fall out of sync

with each other and the current will lag behind the voltage.

We then use capacitor banks to counteract this

and bring the two back into alignment.

We've covered power factor before in great detail.

Do check that out, link's down below.

Another very common application is to smooth out peaks

when converting AC to DC power.

When we use a full bridge rectifier,

the AC sine wave is flipped

to make the negative cycle flow in a positive direction.

This will trick the circuit into thinking

it's getting direct current, but one of the problems

with this method is the gaps in between the peaks.

But as we saw earlier, we can use a capacitor

to release energy into the circuit

during these interruptions,

and that will smooth the power supply out

to look more like a DC supply.

We can measure the capacitance

and the stored voltage using a multimeter.

Not all multimeters have the capacitance function,

but I'll leave a link down below

for the model which I personally use.

You should be very careful with capacitors.

As we now know, they store energy

and can hold high voltage values for a long time,

even when disconnected from a circuit.

To check the voltage, we switch to DC voltage on our meter,

and then we connect the red wire

to the positive side of the capacitor

and the black wire to the negative side.

If we get a reading of several volts or more,

then we should discharge that

by safely connecting the terminals to a resistor

and continue to read the voltage.

We want to make sure that it's reduced down

into the millivolts range before handling it,

or else we might get a shock.

To measure the capacitance, we simply switch the meter

to the capacitor function.

We connect the red wire to the positive side

and the black wire to the negative side.

After a short delay, the meter will give us a reading.

We will probably get a reading close to the stated value

but not exact.

For example, this one is rated at 1,000 microfarads,

but when we read it, we get a measurement of around 946.

This one is rated at 33 microfarads,

but we measure it, we get around 36.

Okay, guys, that's it for this video,

but to continue your learning,

then check out one of the videos on-screen now

and I'll catch you there for the next lesson.

Don't forget to follow us on Facebook, Twitter, Instagram,

and of course, TheEngineeringMindset.com.