Quien haya abierto alguna vez un juguete eléctrico, un coche teledirigido u otro dispositivo que utilice un motor de corriente continua con escobillas probablemente haya encontrado un pequeño condensador soldado directamente entre los terminales del motor.
A primera vista, esta conexión puede parecer extraña.
Al fin y al cabo, si el motor funciona con corriente continua y el condensador está conectado en paralelo con su alimentación, ¿cuál es exactamente la función de este componente?
Este pequeño condensador está ahí principalmente para reducir el ruido y las señales de alta frecuencia generadas durante el funcionamiento del motor.
¿Por Qué un Motor de Escobillas Genera Ruido Eléctrico?
Para comprender la función del condensador, debemos observar cómo funciona un motor de escobillas.
En su interior, las escobillas y un conmutador se encargan de establecer sucesivamente las conexiones eléctricas necesarias para mantener el rotor girando.
Durante el funcionamiento, estos contactos se establecen y se interrumpen constantemente.
Esto puede producir pequeñas chispas y variaciones rápidas de corriente.
Por lo tanto, aunque alimentemos el motor con tensión continua, su funcionamiento no es eléctricamente «silencioso».
Puede generar ruido eléctrico que contiene componentes de alta frecuencia.
¿Qué Tiene Esto que Ver con el Condensador?
Un condensador presenta comportamientos diferentes según la frecuencia de la señal que se le aplica.
De forma simplificada, en condiciones de corriente continua y régimen permanente, se comporta como un circuito abierto.
Por eso, conectar un condensador en paralelo con el motor no significa provocar un cortocircuito en la fuente de alimentación. Este era precisamente uno de los puntos tratados en el artículo original.
Sin embargo, su comportamiento cambia cuando aparecen variaciones rápidas de tensión.
Cuanto mayor es la frecuencia, menor tiende a ser la oposición que presenta el condensador al paso de estas componentes alternas.
Por eso resulta tan útil en esta aplicación.
El Condensador Proporciona un Camino para las Señales de Alta Frecuencia
Imagina que el motor funciona normalmente.
La corriente continua utilizada para hacerlo girar no encuentra un camino permanente a través del condensador.
Pero cuando las escobillas y el conmutador generan componentes de alta frecuencia, el condensador proporciona un camino de baja impedancia para parte de ese ruido.
El condensador está conectado directamente entre los dos terminales del motor.
De esta manera, parte de las componentes de alta frecuencia queda confinada cerca de la propia fuente del ruido, en lugar de propagarse por los cables de alimentación.
Por eso también solemos encontrar el condensador soldado directamente a los terminales del motor, con conexiones muy cortas.
El Condensador Ayuda a Proteger el Transistor
En muchos dispositivos, el motor no se acciona directamente mediante un interruptor.
En su lugar, existe un circuito electrónico encargado de controlarlo mediante componentes como los transistores.
El ruido y los transitorios producidos por el motor pueden llegar a estos circuitos electrónicos de control.
En el artículo original, destaqué precisamente esta función: el condensador ayuda a evitar que estas señales no deseadas de alta frecuencia lleguen al transistor que controla el motor, contribuyendo a su protección.
Esto es especialmente importante en los circuitos sencillos que encontramos en juguetes y pequeños modelos radiocontrolados.
También Ayuda a Reducir las Interferencias
Existe otra consecuencia importante.
Los cables conectados al motor pueden actuar como vías de propagación del ruido eléctrico e incluso como pequeñas antenas.
En un dispositivo radiocontrolado, esto resulta especialmente indeseable.
Tenemos un receptor intentando interpretar señales de radio relativamente débiles mientras, dentro del propio modelo, un motor de escobillas está generando ruido eléctrico.
Reducir este ruido cerca del motor ayuda a disminuir la posibilidad de interferencias en otros circuitos electrónicos.
Por lo tanto, el condensador no está ahí para aumentar la potencia del motor. Su función principal en este montaje es la supresión del ruido eléctrico de alta frecuencia.
¿Por Qué Solemos Utilizar un Condensador Cerámico?
En los motores pequeños de escobillas es muy habitual utilizar condensadores cerámicos para esta función.
Son pequeños, económicos y adecuados para trabajar con señales de alta frecuencia.
En el artículo original, mencioné aproximadamente 100 nF como valor típico para pequeños motores que funcionan con tensiones bajas.
También puedes encontrar este valor expresado de otras maneras:
100 nF = 0,1 µF = 100.000 pF
En determinados condensadores cerámicos, también puede aparecer con la siguiente marca:
104
Esto significa:
10 + 4 ceros en pF = 100.000 pF = 100 nF
¿Tiene Polaridad el Condensador?
Un condensador cerámico típico de 100 nF utilizado en esta aplicación no tiene polaridad.
Por lo tanto, no existe un terminal positivo ni uno negativo.
Esto resulta especialmente práctico en motores que pueden girar en ambos sentidos, como ocurre en muchos coches teledirigidos.
El controlador puede invertir la polaridad aplicada al motor para hacerlo girar hacia delante o hacia atrás, mientras que el condensador permanece conectado de la misma manera entre sus dos terminales.
¿Por Qué Colocar el Condensador Cerca del Motor?
Si el objetivo es eliminar el ruido producido por el motor, tiene sentido actuar lo más cerca posible de la fuente de ese ruido.
Por eso, no es recomendable colocar el condensador lejos del motor y conectarlo mediante cables largos.
Los propios cables tienen características eléctricas que pueden contribuir a la propagación de las componentes de alta frecuencia.
Cuando soldamos el condensador directamente a los terminales, mantenemos sus conexiones cortas y permitimos que actúe exactamente donde se genera el ruido.
Por eso, al abrir determinados motores o juguetes, encontramos el pequeño condensador prácticamente «abrazando» los dos terminales.
¿Un Solo Condensador Resuelve Todo el Problema?
No siempre.
Un condensador conectado en paralelo es una solución sencilla y muy utilizada, pero también existen otras técnicas de supresión de ruido.
Dependiendo del diseño, podemos encontrar condensadores adicionales conectados entre los terminales y la carcasa metálica del motor, filtros con inductores y otros componentes de protección asociados al circuito de control.
El diseño adecuado depende del motor, de la corriente involucrada, del circuito electrónico y del nivel de interferencia que necesitamos controlar.
Pero para comprender el principio, el pequeño condensador cerámico conectado directamente entre los terminales es un excelente punto de partida.
Un Experimento Sencillo para Comprender los Filtros
Este pequeño componente también ofrece una oportunidad interesante para comprender un concepto mucho más amplio de la electrónica: un circuito puede comportarse de manera diferente según la frecuencia.
Para la alimentación de corriente continua utilizada por el motor, el condensador no establece un camino permanente de corriente.
Sin embargo, para las componentes de alta frecuencia generadas por las escobillas, presenta una impedancia mucho menor.
De esta manera, podemos reducir estas componentes sin provocar simplemente un cortocircuito en la alimentación del motor.
Este es el principio del razonamiento utilizado en muchos circuitos de filtrado.
Mira el Vídeo para Comprender la Función del Condensador
En el vídeo del artículo muestro esta conexión y explico por qué encontramos el condensador directamente entre los terminales de pequeños motores de escobillas.
La próxima vez que abras un coche teledirigido y encuentres ese pequeño condensador cerámico soldado al motor, sabrás que no está ahí por casualidad.
Es un excelente ejemplo de cómo un componente que cuesta muy poco puede desempeñar una función importante en el funcionamiento de todo un circuito.
Y, más importante que simplemente memorizar que «los motores de escobillas utilizan condensadores», es comprender por qué está ahí el condensador. Es precisamente cuando entendemos la función de los componentes cuando dejamos de limitarnos a copiar circuitos y empezamos a comprender realmente la electrónica.
Para conocer otros componentes y comprender mejor los principios que explican el funcionamiento de los circuitos, explora también la sección de Fundamentos y Componentes Electrónicos.