He visto aquí y allá esquemas con condensadores electrolíticos colocados en CA. Y esto me suena raro.
Los condensadores electrolíticos tienen una polaridad, ¿verdad? Si invertimos las polaridades en DC, suceden cosas malas. Por lo que entiendo, la CA invierte la polaridad de vez en cuando (comúnmente 50Hz). ¿Por qué podemos poner dichos condensadores en corriente alterna sin dañarlos?
Ejemplo:
delademostraciónaquí:
"Can" y "should" son dos cosas. ¿Deberías hacer esto? No: este uso está fuera de los parámetros operativos especificados de los capacitores electrolíticos ordinarios. Pareces entender esto ya. ¿Puedes hacerlo? Sí, como lo demuestra el video. Para comprender por qué se requiere cierta comprensión de lo que hay dentro del capacitor.
Un condensador es dos conductores (generalmente placas) separados por un aislante. Cuanto mayor sea el área de superficie y cuanto más cerca estén, mayor será la capacitancia. Los condensadores electrolíticos tienen una película delgada enrollada en la lata. Esta película está cubierta por una capa delgada de óxido, y la delgadez de esta capa es lo que le da a los capacitores electrolíticos su alta capacidad en relación con su tamaño.
Esta capa de óxido es creada por la química de los materiales en el condensador y la polaridad del voltaje aplicado a cada lado de la película. Un voltaje aplicado en la dirección correcta construye y mantiene la capa de óxido. Si la polaridad se invierte, la capa de óxido se disuelve.
Si la capa de óxido se disuelve, ya no tendrá un aislante entre las dos placas del capacitor. En lugar de dos placas separadas por un aislante, tiene dos placas separadas por un conductor. En lugar de un dispositivo que bloquea DC, tiene un dispositivo que lo conduce. Básicamente, tienes un cable en una lata.
Por lo general, cuando se encuentra con este modo de falla, fluye una gran corriente que calienta rápidamente las partes internas del capacitor. El fluido y el gas en expansión rompen el respiradero de seguridad o la lata explota.
¿Por qué, entonces, el condensador en este ejemplo no explota?
La capa de óxido no se disuelve instantáneamente cuando se aplica un voltaje inverso; Toma tiempo. El tiempo depende del voltaje aplicado, el tamaño del condensador, la química, etc., pero la mitad de un ciclo de 50 Hz CA probablemente no sea lo suficientemente largo como para causar un daño grave. Cuando llega la otra mitad del ciclo, la capa de óxido se restaura.
Con esas resistencias en serie, la potencia disponible para calentar el condensador es pequeña. Simplemente no hay suficiente energía disponible para destruir catastróficamente el condensador porque la mayor parte de la energía disponible va a las resistencias. Tal vez solo calientas un poco el condensador. Cuando la tensión invierte la dirección, la capa de óxido puede reformarse.
Probablemente todavía dañe el condensador eventualmente, hasta cierto punto, pero es lo suficientemente operativo para la demostración.
Lo más probable es que no note que el condensador tiene una polarización de CC y que los picos más bajos de la tensión a través de él no se vuelven negativos.
En el único ejemplo que proporcionó, hay un LED en el circuito. Recuerda que un LED es también un diodo. Cuando colocó el capacitor en serie con el LED, debería haber evitado una tensión inversa significativa a través del capacitor. Cuando el capacitor se colocó en paralelo al LED, el LED habría derivado algo más que un par de voltios de polaridad inversa alrededor del capacitor.
Y lo que es más importante, sin embargo, esto fue solo un video de un tipo en Internet haciendo una demostración y no tratando de ser riguroso. Él bien pudo haber sabido que el condensador estaba siendo abusado un poco y no le importó. Tampoco sabemos si el condensador eventualmente sufrió algún daño.
En resumen, las razones por las que está viendo que los capacitores electrolíticos están en tensión inversa son:
Hay un par de respuestas posibles.
La aplicación más común de electrolíticos en aplicaciones de CA es como acoplar condensadores en amplificadores de CA. En este caso, generalmente hay una clara polarización de CC en el condensador (como resultado de la polarización de las etapas de cada amplificador), por lo que, aunque pasa una corriente de CA, la tensión en el condensador nunca se revierte.
En segundo lugar, existe un capacitor electrolítico no polarizado que a veces se usa en aplicaciones de frecuencia de línea de potencia. Tiene capas de óxido en ambas placas.
¿Por qué puedo poner un condensador electrolítico en CA?
Puede, pero dañará el condensador, posiblemente fatalmente, excepto en casos triviales.
El ejemplo que se muestra no demuestra mucho en absoluto.
Si aplica un voltaje inverso modesto a un condensador en comparación con su voltaje nominal, es posible que no cause mucho daño si no fluye demasiada corriente y si no se realiza durante demasiado tiempo.
Es posible que no se aprecien pequeñas cantidades de daño en estos casos.
Para valores excesivos de modesto, demasiado, demasiado y demasiado largo, el capacitor puede informarle de varias formas interesantes, como soplar todo su interior a través del sello de la base, o a través de la ventilación de seguridad formada por las ranuras en forma de cruz en la parte superior o simplemente por ebullición o secado o negándose a asistir a la fiesta en el futuro.
Una forma en que los condensadores electrolíticos se pueden usar en un circuito de CA es poner dos en serie con polaridad opuesta. Cada condensador tenderá a "tratar" la parte apropiada de la forma de onda. El condensador de polarización inversa pasará mucha corriente a baja tensión inversa y usará la otra mitad para bloquear la tensión directa DC. En este caso no se alcanzan los límites "demasiado".