¿Es seguro usar condensadores polarizados en serie para formar condensadores no polarizados que se usarán para una tensión nominal más alta?

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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Se sabe que podemos usar condensadores en serie para aumentar la tensión nominal. ¿Pero quiero saber hasta qué punto podemos empujar esta característica? Supongamos que cada uno de estos capacitores es idéntico, con clasificación de 200 V y polarizado. También sabemos que los condensadores polarizados se pueden convertir en no polarizados al conectar sus terminales negativos como se muestra en el esquema anterior.

Entonces, en el circuito de arriba, ¿puedo decir con seguridad que he formado un condensador clasificado de 25 mF - 400V? Si los recargo hasta 400 V, luego los descargo a -400 V, ¿debo esperar algunos problemas? Sospecho que, con el tiempo, el voltaje de cada capacitor variará y, después de cierto punto, uno o dos de los capacitores retendrán más de 200 V (o mantendrán un voltaje negativo) y explotarán. Si es así, ¿hay una manera de evitar eso y formar de manera segura capacitores no polarizados con clasificación de voltaje más alto mediante capacitores polarizados?

editar: edité la pregunta para ser más clara. Dos tapas polarizadas en serie que forman una tapa no polarizada tienen el mismo voltaje nominal.

edit2: estoy editando la pregunta solo para abordar las diferencias entre esta otra pregunta en la pila. En primer lugar, las preguntas son completamente diferentes. En mi pregunta, soy consciente de que podemos formar un condensador no polarizado a partir de dos condensadores polarizados. En segundo lugar, estoy pidiendo una guía de diseño segura. Proporcioné un esquema para demostrar mi problema particular.

    
pregunta Alper91

3 respuestas

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Creo que la pregunta es, ¿cómo se puede garantizar que los +/- 400 V se distribuyen correctamente entre todos los condensadores?

Cuando dos capacitores polarizados idénticos se combinan para formar un capacitor no polarizado, cuando está cargado, solo un capacitor se hará cargo del voltaje, el que tiene la polaridad correcta para ese voltaje y se carga. Suponemos que el condensador con el voltaje "incorrecto" actuará como un diodo y no se cargará, pero tampoco se dañará. Tengo mis dudas sobre si este será el caso de todos los tipos de condensadores polarizados.

Ahora su caso agrega que también se debe compartir el voltaje. Entonces, 400 V se comparte equitativamente entre dos capacitores de 200 V. Ambos deben cargarse por igual para que no se produzcan diferencias de voltaje.

En teoría, esto podría funcionar ya que los condensadores se comportarán de la misma manera, tienen exactamente la misma capacidad, etc.

Sin embargo, en el mundo real no hay dos condensadores exactamente iguales. También el comportamiento de un condensador cambiará con el tiempo. Si un capacitor tiene una capacidad ligeramente menos , se cargará a más en lugar de 200 V. Supongamos que una ligera sobretensión provoca más envejecimiento y pérdida de capacidad. Entonces esta diferencia empeorará progresivamente con el tiempo.

No confiaría en estos condensadores para "arreglarse". Yo agregaría resistencias de balanceo e incluso diodos (protegiendo los condensadores de polarización inversa) para minimizar el efecto de los condensadores que no coinciden.

Esto es lo que quiero decir:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esto daría como resultado un capacitor no polarizado de 400 V de 50 mF (\ $ \ frac {1} {2} C \ $) donde \ $ C \ $ es la capacitancia nominal de cada uno de los 4 capacitores.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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La tensión inversa deteriora el aislamiento. Es fácil esperar que se solucione pronto cuando se devuelva la polaridad correcta. No lo creo hasta que puedo leerlo de la hoja de datos. Su sistema puede tener estados invertidos por mucho tiempo. La tensión inversa puede hacer su trabajo sin problemas.

Algunos electrolíticos pueden soportar una tensión inversa de 1 V o menos. Considere conectar un diodo sobre cada capcitor para mantener el voltaje inverso por debajo de 1V. Además, esto no garantiza nada, pero al menos la tensión inversa no es de decenas de voltios.

En realidad, 2 diodos son suficientes, uno para los que tienen + arriba y el otro para los que tienen -up, si se reordenan las tapas. Cambia C4 y C1 por esto.

    
respondido por el user287001
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El tipo de condensador sería de importancia crítica al considerar el valor de las resistencias en el circuito proporcionado por Bimpelrekkie.

Para los electrolíticos de tecnología más antigua, estos eran notoriamente permeables, y el valor de pérdida de combustible variaba en el condensador incluso cuando era "bueno". Y especialmente en los voltajes propuestos, para esta tecnología más antigua, alrededor de 450 VCC siempre fue el límite superior para el voltaje continuo a través de uno (y tal capacitor habría sido calificado a 450 VCC). Por lo general, podrían alcanzar un pico de una fracción de más de 500 VCC, pero por encima de eso se podría esperar una explosión espectacular. Estos electrolíticos también se basaron en una capa muy delgada de aislamiento como el dieléctrico, recubierto por acción química sobre aluminio delgado por un electrolito empapado en material absorbente. El aluminio era una placa de condensadores, y el electrolito era la otra "placa".

Sobre esa base, incluso teniendo en cuenta el circuito anterior que ciertamente incluye características de seguridad, personalmente esperaría un espectacular "estallido" de uno o más condensadores, y muy pronto. No usaría ese circuito en nada de lo que diseñé, ya que nunca podría confiar en una situación operativa del mundo real. Sin embargo, para intentar hacer las cosas un poco más confiables, reduciría las resistencias de igualación a 100k cada una, y esto haría un mejor trabajo de "combatir" las resistencias internas modificables y, a veces, "bajas" de cada electrolítico.

Me parece que la única intención práctica para cualquiera de los circuitos anteriores es "formar" el dieléctrico en cada condensador alimentando la alta tensión a través de una resistencia limitadora de corriente (las de 100 ohmios). El dieléctrico está formado por una acción electrolítica dentro del condensador interno húmedo que forma la capa aislante en la placa de aluminio.

Vi una especificación, fuente olvidada, hace muchos años que daba una tolerancia típica para la capacidad de los electrolíticos desde un -50% hasta un + 100% (Admito que probablemente estaban "haciendo un punto") en a pesar del + o - 20% que los fabricantes estamparon en los dispositivos.

Combinado con su filtración, mi fuerte consejo para lo que quiere hacer con estos condensadores electrolíticos es: "NO lo haga, nunca podrá confiar en él por un minuto".

Si "funcionan" una vez formados por el circuito anterior, la capacidad se desplazará por todo el lugar, por lo que no es bueno para los filtros L / C o R / C, y además, los electrolíticos tradicionales no son buenos para la respuesta de alta frecuencia, aunque quizás estoy hablando de que no valen nada para los filtros en frecuencias de más de 100 kHz, desde la memoria. Además, por su propia naturaleza tienen una ESR pobre (resistencia en serie efectiva) incluso, de nuevo, cuando son "buenas".

Si tiene espacio, use un capacitor de "papel engrasado" de alto voltaje. Físicamente mucho más grande, pero altamente confiable.

    
respondido por el Stan H

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