APLICACIONES DE DIELCTRICOS

APLICACIN 1: Este capacitor mide apenas unos pocoscentmetros de dimetro y sin embargo tiene una capacitancia de 1F.Cuestinese Cul debe ser el rea de uno equivalente peroconformado mediante dos placas planas paralelas separadas por2mm.? Cmo se podr construir entonces un capacitor como este?

APLICACIN 2:Al incidir una ondade luz sobre uncristal anistropoen posicin general,sufre una doblerefraccin. La primitiva onda incidente se descompone en dos ondaspolarizadas que vibran en planos perpendiculares y que podemosimaginarlas que se trasladan en la misma direccin de propagacin.Esto es parte de lo que un dielctrico puede efectuar cuando operaen un sistema ptico.

PRUEBAS EXPERIMENTALES PARA OBSERVAREL EFECTO DE MATERIALES DIELCTRICOS EN

CAPACITORES

Fig. 1. Con la Fuente de Energa desconectada

Fig. 2. Con la Fuente de Energa conectada

a

Tenemos que poner especialatencin en la identificacin de lapolaridad. Las formas ms usualesde indicacin por parte de losfabricantes son las mostradas

DEL USO DE MATERIALES NO CONDUCTORES EN EQUIPOS ELCTRICOS.El funcionamiento y la duracin de un aparato electromecnico en general, dependeesencialmente de los aislantes, los cuales constituyen la parte ms importante en lo queconcierne a daos por efectos trmicos, dielctricos y mecnicos.Las cualidades fundamentales que debe poseer un aislante para desempear bien su servicioson:a) elevada rigidez dielctrica y estabilidad dimensionalb) as como aptitud para conservar esta propiedad en el tiempo.

DEFINICINSe denomina Rigidez Dielctrica de un determinado material, al gradiente elctricomximo que puede soportar. Su valor se puede determinar experimentalmentemediante procedimientos e indicaciones establecidos en normas especficas.Cada material tiene su propia rigidez dielctrica, pero el valor que se le mide depende delas dimensiones de los electrodos de ensayo, de las condiciones ambientales en las cuales serealiza la prueba, y de la duracin de aplicacin de la tensin.La duracin de la prueba, a igualdad de otras condiciones, influye notablemente en lamagnitud de la rigidez, disminuye para tiempos crecientes y alcanza valores elevadsimospara tiempos muy breves (sobretensiones de impulso).La frecuencia de la tensin aplicada afecta el valor de rigidez, y para una mismaduracin se tienen valores de rigidez ms altos para frecuencias ms bajas y viceversa.

EFECTO DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES.A) La humedad reduce fuertemente el valor de rigidez dielctrica y los aislantes son tantoms eficaces cuanto menos higroscpicos son.B) La temperatura acta de manera diversa segn se trate de aislantes slidos o lquidos. Enlos aislante slidos la rigidez decrece con el aumento de la temperatura, en cambio para loslquidos ocurre generalmente lo contrario.C) Los materiales aislantes inmersos en aceite se comportan mejor que aquellos que seencuentran en aire. Bajo esta situacin pueden producirse descargas parciales en el estratode aire, con transformacin de oxgeno en ozono y en compuestos nitrados, que lentamentealterarn las caractersticas del aislamiento del conductor, y que pueden conducir a ladescarga o falla total del aislamiento.A diferencia de los materiales ferromagnticos que pueden ser sometidos a elevados valoresde induccin sin que se alteren sus caractersticas estructurales, en un aislante inmerso enun campo elctrico, y por efecto del desplazamiento de las rbitas de los electronesperifricos, se producen distorsiones microscpicas que pueden ser soportadas hasta uncierto lmite, ms all del cual se verifica el fenmeno de la descarga disruptiva, conprdida permanente o temporal de las cualidades del aislante. Dicha descarga puede serautorregenerativa (aislamientos en aire o aceite) o no autorregenerativa, cuando se produceun dao irreversible del aislante.

DIELECTRICOS EN SERIEPara los materiales estratificados, a igualdad espesor, la rigidez aumenta con el nmero deestratos o capas que conforman el aislamiento propiamente dicho, sin embargo, esta no esproporcional al espesor de los mismos y para aislantes slidos y aceites vara con unexponente igual a 2/3.

Cuando se utilizan aislantes en serie que tienen distintas constantes dielctricas, el demayor cuidado de todos es aquel que tiene la menor constante dielctrica. Al haber distintascapas de materiales si se supera la rigidez de un aislante, puede ocurrir una descarga, estasituacin es ms probable en el material con menor constante dielctrica.La ms oportuna disposicin de aislantes en serie es aquella para la cual se utilizanmateriales que tienen igual valor del producto de su constante dielctrica por su rigidezdielctrica (en la prctica valores no muy diferentes).De lo dicho anteriormente, tambin ser necesario eliminar el aire interior de los aislantes,ocupando todos los posibles huecos, para lo cual se utilizan distintos procedimientos deimpregnacinLa impregnacin de los devanados se puede realizar por goteo, usando un barniz elegidoespecialmente para esta finalidad.La impregnacin de los devanados se puede realizar por goteo, usando un barniz elegidoespecialmente para esta finalidad (Es importante que la viscosidad del barniz sea laapropiada para lograr la mxima penetracin.)

FALLAS EN LOS AISLAMIENTOS DE TIPO CILINDRICOSLos campos elctricos que se presentan en las mquinas y en los aparatos elctricos casinunca son uniformes, es decir no esquematizables como un capacitor plano, en general noes posible calcular los gradientes en distintos puntos.Muchas veces se esquematizan las superficies conductoras como capacitores plano ocilndricos, y se aceptan los resultados como suficientemente aproximados.El campo que se establece entre las armaduras de un capacitor cilndrico es no uniformepero puede ser fcilmente calculado. El gradiente en cada punto del campo es inversamenteproporcional a la distancia del punto al eje de simetra del capacitor y por lo tanto eldiagrama responde a una hiprbola equiltera.

Capacitores electrolticosEstos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la mxima tensin detrabajo en voltios. Dependiendo del fabricante tambin pueden venir indicados otrosparmetros como la temperatura y la mxima frecuencia a la que pueden trabajar.En ellos debemos poner especial atencin en la identificacin de la polaridad.

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