<p>El circuito que contiene solo un capacitor puro de capacitancia C faradios se conoce como Circuito de condensador puro. Los capacitores almacenan energía eléctrica en el campo eléctrico, su efecto se conoce como capacitancia. También se le llama el condensador.
El condensador consta de dos placas conductoras que están separadas por el medio dieléctrico. El material dieléctrico está hecho de vidrio, papel, mica, capas de óxido, etc. En un circuito de capacitor de CA puro, la corriente se adelanta al voltaje en un ángulo de 90 grados.
Cuando se aplica voltaje a través del capacitor, entonces el campo eléctrico se desarrolla a través de las placas del capacitor y no hay flujo de corriente entre ellas. Si la fuente de voltaje variable se aplica a través de las placas del capacitor, la corriente continua fluye a través de la fuente debido a la carga y descarga del capacitor.
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Explicación y derivación del circuito del condensador.
Un condensador consta de dos placas aislantes que están separadas por un medio dieléctrico. Almacena energía en forma eléctrica. El condensador funciona como un dispositivo de almacenamiento y se carga cuando el suministro en EN y se descarga cuando el suministro es APAGADO. Si está conectado al suministro directo, se carga igual al valor del voltaje aplicado.
Diagrama de circuito del circuito de condensador puro
Deje que el voltaje alterno aplicado al circuito esté dado por la ecuación:
La carga del condensador en cualquier instante de tiempo se da como:
La corriente que circula por el circuito viene dada por la ecuación:
Poniendo el valor de q de la ecuación (2) en la ecuación (3) obtendremos
Ahora, poniendo el valor de v de la ecuación (1) en la ecuación (3) obtendremos
Donde Xc = 1/ωC es la oposición que ofrece un capacitor puro al flujo de corriente alterna y se llama Reactancia capacitiva.
El valor de la corriente será máximo cuando sen(ωt + π/2) = 1. Por lo tanto, el valor de la corriente máxima Im se dará como:
Sustituyendo el valor de Im en la ecuación (4) obtendremos:
Diagrama fasorial y curva de potencia
En el circuito de capacitor puro, la corriente que fluye a través del capacitor se adelanta al voltaje en un ángulo de 90 grados. El diagrama fasorial y la forma de onda de voltaje, corriente y potencia se muestran a continuación:
Diagrama fasorial y forma de onda del circuito de condensador puro
El color rojo muestra la corriente, el color azul es para la curva de voltaje y el color rosa indica una curva de potencia en la forma de onda anterior.
Cuando se aumenta el voltaje, el capacitor se carga y alcanza o alcanza su valor máximo y, por lo tanto, se obtiene un medio ciclo positivo. Además, cuando el nivel de voltaje disminuye, el capacitor se descarga y se forma el semiciclo negativo.
Si examina la curva cuidadosamente, notará que cuando el voltaje alcanza su valor máximo, el valor de la corriente es cero, lo que significa que no hay flujo de corriente en ese momento.
Cuando el valor del voltaje disminuye y alcanza un valor π, el valor del voltaje comienza a ser negativo y la corriente alcanza su valor máximo. Como resultado, el capacitor comienza a descargarse. Este ciclo de carga y descarga del capacitor continúa.
Los valores de tensión y corriente no se maximizan al mismo tiempo debido a la diferencia de fase, ya que están desfasados entre sí en un ángulo de 90 grados.
El diagrama fasorial también se muestra en la forma de onda que indica que la corriente (Im) se adelanta al voltaje (Vm) en un ángulo de π/2.
Potencia en circuito de condensador puro
La potencia instantánea viene dada por p = vi
Por lo tanto, de la ecuación anterior, está claro que la potencia promedio en el circuito capacitivo es cero.
La potencia promedio en un medio ciclo es cero ya que el área de bucle positivo y negativo en la forma de onda que se muestra es la misma.
En el primer cuarto de ciclo, la potencia suministrada por la fuente se almacena en el campo eléctrico establecido entre las placas del condensador. En el otro cuarto de ciclo o el siguiente, el campo eléctrico disminuye y, por lo tanto, la energía almacenada en el campo regresa a la fuente. Este proceso se repite continuamente y, por lo tanto, el circuito del capacitor no consume energía.
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