Capacitor e interruptor de arranque
Capacitores de arranque y funcionamiento
Probar un Capacitor de marcha
Capacitor Abierto:
Esta situación, se puede detectar mediante la utilización de un tester o multimetro si al tocar entre bornes no hay lectura, si con el tester en lectura de ohmios indicara infinito al tocar con las puntas de prueba ambos terminales, esto es un claro indicio de que el capacitor está abierto.
Capacitor en cortocircuito
Con el tester en la escala de resistencia más baja la prueba entre terminales debe indicar cero (0) o una resistencia extremadamente baja. Un condensador en corto suele provocar el disparo de las protección térmicas por un aumento en el amperaje en ocasiones es posible que funcione el compresor; algo que puede crear un gran desconcierto a quien efectúa la revisión y tiene poco conocimiento sobre este asunto porque fácilmente puede asumir el alto consumo se deba a otra falla, lo que puede ser peligroso porque si bien el motor funciona, funciona con un alto consumo que de no ser corregido o mejor detectado su origen, puede acarrear un daño, pasado un tiempo de funcionamiento sin ser controlado el amperaje.
En un sistema con capacitor de marcha una elevación del amperaje debe ser revisada por el lado del capacitor, más aún si las condiciones de condensación y presiones del sistema no muestran un comportamiento sospechoso.
Capacitor hace masa, Aterrizado
Como en todo dispositivo eléctrico, en los capacitores se puede presentar lo que se conoce como hacer masa o estar aterrizado; una situación que se hace notoria y de fácil comprobación en los capacitores que tienen carcasa exterior metálica
Como sucede en el bobinado de los motores, cuando un condensador se recalienta excesivamente pierde aislamiento y se deriva a masa haciendo disparar el diferencial y/o térmico. Un capacitor aterrizado puede pasar desapercibido si el capacitor es montado en una base no conductora. Una condición de instalación que no se debe omitir, cuando se monta un capacitor de este tipo. Los capacitores se debe aislar en previsión de este tipo de falla, ya que la descarga eléctrica en la estructura metálica del sistema puede llegar a ser riesgosa para un operario.
Con el tester en una escala baja de ohmios, se prueba de manera alternada entre los terminales y la carcasa metálica, debe darnos infinito si marca cero o muy próximo a este, el capacitor esta en mal estado.
CAPACITOR EN BUEN ESTADO
Si al efectuar la prueba con el tester de aguja o analógico en la escala de ohmios, la aguja se desplaza con cierta celeridad hasta cero (0) y luego regresa lentamente a la posición de infinito y si al invertir el orden de las puntas de prueba con relación a los bornes se repite el mismo movimiento de la aguja, se puede considerar que el capacitor está en buen estado.
Esta prueba no exime de una falla de capacitancia, la cual debe ser verificada con un capacimetro o la prueba de voltaje y amperaje, para obtener la información de estas dos lecturas y hacer el respectivo calculo matemático mediante las ecuaciones designadas para tal uso.
Antes de realizar las pruebas con el tester o con el capacimetro, el capacitor debe ser descargado y no precisamente puenteándolo con un destornillador, una costumbre anti-técnica, provocar un corto circuito, puede producir un daño en el capacitor.
Los capacitores deben ser descagador conectando ambos terminales a un dispositivo resistivo.
Para verificar la capacidad en microfaradios de un capacitor se utiliza la siguiente ecuación:
C = microfaradios
c = Constante* 159300
Hz = Frecuencia (50-60 Hz)
I = Amperios
V = Voltios
* Esta constante nos permite realizar el calculo con 50 y 60 ciclos
Para calcular el valor de un capacitor se puede utilizar la siguiente ecuacion
Calcular el valor en microfaradios de un capacitor, a mediante el sistema de ecuaciones de calculo, instalar un capacitor ajustado a las especificaciones de diseño y funcionamiento del motor sigue siendo la mejor opción.
El uso de tablas de capacitores, o la especificación en la placa del motor de acuerdo al caballaje del motor es la mejor opción técnica.
NOTA: La Intensidad (I) es la que corresponde al momento del arranque y el Voltaje (V) corresponderá a la lectura de prueba del motor en funcionamiento entre el borne de Starte y régimen o marcha.
Para que sirve un capacitor de marcha
Los motores monofásicos, a diferencia de los trifásicos, necesitan un capacitor para su arranque; una vez que el motor arranca necesita, en algunos motores, otro capacitor denominado "de marcha".La diferencia entre ellos es muy significativa ya que el capacitor de arranque actúa SOLO EN EL ARRANQUE y el de marcha queda conectado durante todo el funcionamiento del motor
La función del capacitor de arranque es vencer la fuerza opositora que se presenta en ciertas condiciones de trabajo como pueden ser las presiones desiguales en un sistema de refrigeración
La función del capacitor de marcha es reforzar al motor, mejorar el factor de potencia, reducir el consumo de corriente y, en consecuencia, disminuir la temperatura del motor.
Los motores trifásicos son considerados de "autoarranque", mientras que los monofásicos necesitan de estos dispositivos para un adecuado funcionamiento
La capacidad del capacitor de marcha es muy inferior al de arranque y soporta o maneja un voltaje a través de sus terminales, mayor que el voltaje de la linea, originado en el bobinado de arranque del motor. El bobinado de arranque de un motor puede dañarse si se produce un corto circuito o se conecta a tierra el capacitor. El borne de entrada siempre se debe conectar a la linea de suministro de manera directa o en derivación al borde de marcha o régimen y nunca al borde de estarte (S) La instalación de un fusible adecuado en la linea de entrada puede proteger el bobinado de una falla en el capacitor a tierra.
Todos los capacitores de marcha tienen un punto de referencia para su correcta instalación. Algunos traen la abreviatura IN para indicar entrada y OUT para indicar salida. Otros traen un punto de color rojo o de soldadura recargado hacia el borne de entrada al cual se conectará la línea de entrada; otros presentan esta indicación colocada al centro, en estos casos la identificación del borne de entada, se identifica colocando la marca hacia la parte frontal, y el borne que queda a la derecha será el de entrada.
Algunos capacitores de Marcha (los que poseen 3 terminales) están hechos para trabajar conjuntamente con el motor del ventilador y con el compresor o bocha, tienen un punto común para la entrada y los otros dos uno para el ventilador y otro para el compresor en sus respectivos bobinados.
El Capacitor de Marcha opera de manera permanente durante el funcionamiento del motor y su importancia básica está relacionada con su función en el circuito de conexión eléctrica del motor, aislar al bobinado de arranque, bloqueando la fuerza contra electromotriz que se induce en el. Esta función es la que permite a los equipos de aire acondicionado suplir el relé para desconectar el bobinado de arranque.
El capacitor de marcha solo deja pasar la corriente durante el tiempo que se demore en cargarse y dejar de conducir. Aislando de esta manera el devanado de arranque; esto hace que conectando en el borne de salida al bobinado de arranque, haga las veces de un relé.
Cuando se utiliza asociado a un relé y a un capacitor de arranque, su propósito es el de mejorar el funcionamiento del compresor y controlar la fuerza contra electromotriz y bajar la reactiva (energía entre los receptores y la fuente, provoca pérdidas en los conductores, caídas de tensión en los mismos, y un consumo de energía suplementario que no es aprovechable directamente por los dispositivos; estando generalmente asociada a los campos magnéticos internos de los motores y transformadores. Se mide en KVArth. Como esta energía provoca sobrecarga en las líneas transformadoras y generadoras, sin producir un trabajo útil, es necesario neutralizarla o compensarla).
La selección de un capacitor de marcha, debe estar ajustada a cada motor para garantizar un funcionamiento adecuado; una variación inadecuada por encima o por debajo de la capacitancia en microfaradios de un capacitor de marcha, producirá una variación comprometedora en el amperaje lo cual va ocasionar un recalentamiento del motor y un mayor consumo.
Un funcionamiento errático del capacitor de marcha, es causa de un mal funcionamiento y posterior daño en un motor.
El voltaje especificado en los capacitores, no se relaciona con el voltaje en línea, este voltaje corresponde a un mayor voltaje que el de suministro, y corresponde a la suma eléctrica de los voltajes inducidos en el bobinado de arranque y el voltaje inducido por el rotor en su giro en el bobinado de marcha, conocido como Fuerza Contra Electromotriz.
La sumatoria de voltajes inducidos en los bobinados de arranque y de marcha determina la capacidad en voltios del capacitor. Esta es la razón por la cual los capacitores se especifican a un voltaje superior al de operación (V.oper = V.linea-Fuerza Contra Electromotriz).
Instalar un capacitor con una capacidad en voltios menor al especificado, puede producir su daño y afectar al motor. Un capacitor con un voltaje superior no afecta en nada su funcionamiento, ni pone en riesgo el motor.
Llamados simplemente “Capacitores de Arranque”, se usa para mejorar el arranque de los motores monofásicos. El motor monofásico de inducción por su naturaleza solo tiene una fase y un devanado para su operación, este produce un campo magnético del tipo oscilatorio que no hace posible su inducción al rotor en una forma rotatoria, por lo que no puede hacerlo girar. Por lo tanto es necesario crear un medio auxiliar para iniciar el movimiento del rotor esto se logra con un devanado auxiliar de arranque Este devanado se caracteriza por tener su alambre magneto una alta resistencia eléctrica y es de diámetro delgado y de muchas vueltas, comparado con el devanado de marcha u operación que es de baja resistencia, y de menor número de vueltas, logrando con esto un desfasamiento eléctrico y físico, ya que las impedancias de los dos devanados es diferente. Estos dos campos magnéticos desfasados son de origen oscilatorio, que sumados eléctricamente causan un campo de naturaleza rotatorio, que hacen mover el rotor. El Capacitor de Arranque crea un desfasamiento aún mayor que causa que las características de arranque (el par) se mejoren notablemente. Los motores aplicados a compresores para refrigeración (en los que su relación de compresión es alta) debido al alto par, siempre es requerido el capacitor de arranque. Para ventiladores (de bajo par de arranque), y en compresores para aire acondicionado, en que la relación de compresión es baja, por lo general el capacitor de arranque no es requerido (motor con capacitor de marcha permanente, “Permanente Split Capacitor Motor). En motores de alta eficiencia es necesario desconectar el devanado de arranque y el capacitor de arranque una vez que el motor alcance su velocidad, ya que mantenerlos operando nos causaría perdidas. Su utilización es de forma intermitente, el devanado de arranque y el capacitor se desconectan mediante un Relé de potencial o de corriente, a medida que el rotor aumenta su velocidad crea su propia reacción magnética de armadura, induciendo en el devanado de arranque y de marcha, el voltaje de corte requerido para el Relé de potencial actúe para desconectar el devanado y el capacitor de arranque. La carga eléctrica almacenada en el capacitor se descarga a través de los contactos del Relé ocasionado que estos se flameen y se dañen. Para evitar estas situaciones se conecta en paralelo en las terminales del capacitor de arranque una resistencia de 15000 a 18000 Ohms, para que el capacitor se descargue a través de este, y evitar el daño a los contactos del Relé..
Diagrama electrico de conexionado de un motor monofasico con capacitor de arranque y marcha
Condensadores de tantalio:
El tantalio se puede emplear en lugar del aluminio para los electrodos de los condensadores electrolíticos, con el tantalio se consiguen más µfaradios por voltio por centímetro cúbico que con el aluminio, y esto permite grandes avances en el campo de la miniaturización.
Los condensadores de tantalio tienen diversas ventajas en comparación con sus equivalentes electrolíticos; por ejemplo, su tamaño es menor; son dispositivos que se dañan con menos facilidad ante cargas inversas; y además su operación general es más estable, toda vez que al no ser húmedos no se secan.
La desventaja de estos condensadores, es que el óxido de tantalio que llevan resiste poco voltaje, lo que hace que no superen los 25 V; además son considerablemente más costosos que los condensadores electrolíticos equivalentes.
Condensadores variables:
Un condensador variable tiene dos conjuntos de placas, un conjunto que puede girar y se
llama rotor y otro estacionario llamado estator; el estator tiene generalmente una placa más que el
rotor. El condensador se construye dé forma que las placas del rotor se muevan libremente entre
las del estator, haciendo así que varíe la capacidad.
Las placas de un condensador variable deben ser buenas conductoras, inoxidables, fuertes
y rígidas para que mantengan una capacidad uniforme y no se origine un corto circuito entre ellas.
Condensadores ajustables:
Los condensadores ajustables, denominados a veces trimmers o padders, se emplean
para ajustar la capacidad de un circuito, este tipo de condensador consta de dos o más placas
aisladas entre sí por medio de una hoja de mica y se construye de forma que se pueda variar la
distancia que separa las placas con un pequeño tornillo de ajuste. Los condensadores trimmer y
padder se definen por su capacidad mínima y máxima, se pueden encontrar condensadores
ajustables con una capacidad mínima de hasta 0.5 pF. y con una capacidad máxima de hasta
500 pF.
Condensadores de montaje superficial:
En la actualidad, el creciente proceso de miniaturización de los diversos aparatos
electrónicos ha hecho obsoletos los métodos de montaje y fabricación convencionales. Por eso se
diseño la tecnología de montaje superficial, en la que los elementos van soldados directamente
sobre la cara de pistas del circuito impreso; así se evita la necesidad de realizar perforaciones en la
tablilla, al tiempo que puede reducirse notablemente el tamaño de los dispositivos empleados. Los
condensadores no podían quedar al margen, por lo que también se desarrollaron versiones en
miniatura de acuerdo con la tecnología empleada para fabricar los dispositivos cerámicos.
Condensadores incorporados en chips:
Tan necesarios son los condensadores en el diseño de circuitos integrados, que incluso se
ha llegado a límites de miniaturización realmente inconcebibles, a tal grado que para observarlos
se necesita un microscopio.
En ciertos circuitos integrados como el popular amplificador operacional 741, es necesario incluir un condensador compensador en la estructura electrónica.
Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.
El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:
Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.
Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento.
Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.
· Banda de tolerancia buena para aplicaciones que exigen precisión.Valores nominales de los capacitores ceramicos
Rango de valores: 0.5pF a 22.000.000pF ( = 22uF)
Rango inferior: pF. Valores típicos: 1pF, 4.7pF, 22pF, 100pF, 330pF, 1000pF
Rango medio: nF. Valores típicos: 1nF, 10nF(0.01uF), 100nF (0.1uF), 220nF (0.22uF).
Rango superior: uF. Valores típicos: 1uF, 2.2uF, 10uF and 22uF.
Valores estandar: E12
10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82
Tolerancia de los capacitores ceramicos
Definida a 25ºC.
Porcentajes: ±1% (F), ±2% (G), ±5% (J), ±10%(K), ±20%(M) and +80% -20%(Z)
Valores: ±0.1pF(B), ±0.25pF(C) and ±0.5pF(D)
3.-Voltaje máximo
Rango de16VDC a 15.000VDC
Coeficiente de Temperatura en capacitores ceramicos
Es el máximo rango de tolerancia permisible sobre un rango especificado de temperatura.
Tabla Nº 1
X5R = ±15% ΔC en un rango de -55°C a +85°C
X7R = ±15% ΔC en un rango de -55°C a +125°C Tolerancia estandar: K = ±10%
Y5F = ±7.5% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5P = ±10% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5R = ±15% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5S = ±22% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5T = +22% / -33% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5U = +22% / -56% ΔC en un rango de -30°C a +85°C
Y5V = +22% / -82% ΔC en un rango de -30°C a +85°C Tolerancia estandar: Z = -20%+80%
Z5U = +22% / -56% ΔC en un rango de -10°C a +85°C Tolerancia estandar: M = ± 20%
Z5V = +22% / -82% ΔC en un rango de -10°C a +85°C
Dentro de la gran variedad de tecnologías de fabricación de capacitores, los electrolíticos son los de mayor capacidad, debido a que se recurre a reducir la separación entre las placas, a aumentar el área enfrentada de las mismas y a la utilización de un dieléctrico de elevada constante dieléctrica.
Un término muy común en la jerga de los fabricantes de capacitores electrolíticos es el de protocapacitor, con el cual se denomina a los capacitores fabricados y ensamblados que aun no se les ha hecho circular una corriente para que se forme la capa de óxido de electrolito. Este término lo utilizaremos más adelante para una mejor comprensión en este mismo artículo.
Que es un capacitor
Sin entrar en grandes detalles, un capacitor está formado de 2 placas una enfrente de la otra. Las placas se cargan con cargas eléctricas. Una placa es positiva y la otranegativa. Entre las 2 placas cargadas aparece un campo eléctrico. Sería algo así :
En el capacitor en forma de lenteja, cada pata conecta a una de las placas que están adentro de la lenteja. En el capacitor cilindrico, las placas están enrolladas una sobre la otra formando un tubito. Las placas son como un papel finito de aluminio .Para que no se toquen las placas, se coloca un aislante entre ellas. ( Dieléctrico ).
Cada pata conecta a una de las placas.
