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CONDENSADOR COMO FILTRO
Al
suministrar corriente a un condensador se carga, y si en esas condiciones se
le conecta entre las placas una resistencia que cierre circuito entre ellas,
se descarga. El tiempo que tarda el condensador en cargarse y descargarse es
proporcional al valor óhmico de la resistencia que hay en el circuito de
carga o descarga. Al aplicar corriente rectificada (pulsatoria
simple o doble) a un condensador, éste se carga rápidamente a través del
diodo que apenas presenta resistencia interna, pero cuando disminuye o se
anula la tensión que se le aplica no se puede descargar, al impedir el diodo
que circule intensidad en sentido contrario, o sea, de placa a cátodo.
La tensión a que se carga el condensador cuando
se le aplica corriente rectificada o pulsatoria
es la máxima y se mantiene constante en él, al no ser posible su descarga en
los períodos en que no recibe corriente por estar bloqueado el diodo y no
poder circular los electrones desde la armadura negativa a la positiva.
Durante el semiciclo positivo representado a la izquierda de la
figura anterior, al conducir el diodo una corriente
Ia, lo que hace es trasladar los electrones desde la armadura
superior, que como consecuencia queda cargada positivamente, a la inferior,
que se carga negativamente hasta un valor que aproximadamente es el máximo
de la tensión que le aporta el transformador, al cabo de muy pocos
semiciclos, ya que el diodo cuando conduce apenas absorbe tensión.
El esquema de la figura anterior sólo tiene un carácter teórico, puesto que
en la práctica la c.c. que se obtiene en el condensador se usa con un fin:
alimentar una carga, como lo puede ser el aparato electrónico donde está
ubicada la fuente de alimentación y que se representa simplificadamente por
una resistencia clásica. Con la carga R en paralelo con el condensador de
filtro, éste ya se puede descargar. El condensador se carga en los
semiciclos que conduce el diodo y se descarga continuamente a través de la
resistencia de carga que tiene en paralelo. Con ello, la tensión existente
entre sus armaduras es la producida por la carga rápida a través del diodo,
que cuando conduce presenta una baja resistencia, y la descarga constante a
través del circuito que hayamos colocado en paralelo con el condensador, el
cual mantendrá un valor mínimo de carga si ésta es igual o superior a la
descarga.
Debido a las continuas cargas y descargas del condensador, entre
sus armaduras aparece una tensión que varía, como se muestra en el siguiente
gráfico. En la figura se aprecia que el condensador no está cargándose
durante todo el semiciclo positivo, sino sólo en la parte de él en donde la
tensión aplicada es mayor que la que ya tiene acumulada.
En el caso de que el condensador no tenga conectado entre sus extremos carga
alguna, suceden dos hechos característicos:
A) Al trabajar en vacío el rectificador y el filtro, éste mantiene la
tensión máxima adquirida, por no tener camino para la descarga. En estas
circunstancias, cuando aparece el voltaje inverso máximo durante el
semiciclo negativo, los electrodos de la válvula soportan una tensión
equivalente a 2 • Vmax, ya que se suman la Vmax del
condensador con la del transformador. Hay que prever este punto de trabajo
para que lo pueda soportar la válvula y no se produzcan arcos o corrientes
inversas.
B) Si en el circuito comentado llega el semiciclo positivo una vez que el
filtro ha adquirido el voltaje Vmax, el diodo no puede conducir en ningún
instante, puesto que la tensión alterna aplicada siempre está contrarrestada
por la existente en el condensador, que polariza inversamente el diodo.
Incluso cuando la c.a. alcance su Vmax, la tensión entre ánodo y
cátodo será
nula (VKA = 0). |
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ZUMBIDO
Para estudiar más claramente la
tensión obtenida en la carga de un circuito rectificador con filtro, se suele
dividir en sus componentes continua y alterna, que es la parte
perjudicial y se denomina «zumbido» o
rizado (ripple). La componente
alterna o zumbido alcanza un valor que depende de la capacidad del condensador y
de la intensidad que consume la carga. La fórmula práctica para calcular el
zumbido en un rectificador de media onda es:
Vef zumbido = 4,5 x (I mA / CµF)
(media onda)
Si el rectificador fuese de onda completa el condensador se cargará doble número
de veces y el zumbido se reduce notablemente. De las fórmulas
anteriores se deduce que:
1) Colocando condensadores de gran capacidad, como los electrolíticos, se
reduce el zumbido.
2) El consumo de corriente de la carga es proporcional al zumbido: a más
consumo, más zumbido en la salida de la fuente.
Como el condensador almacena los electrones que le entrega el circuito
rectificador y se los proporciona continuamente a la carga, a medida que ésta
requiera más intensidad, la tensión de salida del condensador disminuirá y se
hará más importante el zumbido.
En el siguiente gráfico se representa de una
forma aproximada la disminución del voltaje que recibe la carga cuando su
consumo de corriente aumenta, en una fuente de alimentación con rectificador de
doble onda, usando para tal fin una válvula doble diodo como la
EZ81.
En el eje de abscisas se representa la intensidad consumida por la carga; en el
de ordenadas, la tensión continua que se obtiene en la fuente, en el caso de
aplicar 300 V cada uno de los devanados del secundario del transformador con
toma media y suponiendo que la resistencia de carga tenga un valor de 200Ω.
Cuando la fuente trabaja en vacío, o sea I = 0, la tensión que se obtiene es la
máxima: Vmax = 300 x 1,41 = 420V.
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