Perché posso mettere un condensatore elettrolitico su AC?

Ho visto qua e là schemi con condensatori elettrolitici messi su AC. E questo suona strano per me.

I condensatori elettrolitici hanno una polarità, giusto? Se invertiamo le polarità su DC, accadono cose brutte. Per quanto ne so, CA inverte la polarità di tanto in tanto (comunemente 50Hz). Perché possiamo mettere tali condensatori su AC senza danneggiarli?

Esempio:

dalla dimostrazione qui: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s

"Can" e "should" sono due cose. Dovresti farlo? No: questo uso è al di fuori dei parametri operativi specificati dei normali condensatori elettrolitici. Sembra che tu lo capisca già. Puoi farlo? Sì, come dimostra il video. Per capire perché richiede una certa comprensione di ciò che è dentro il condensatore.

Un condensatore è costituito da due conduttori (generalmente piastre) separati da un isolante. Maggiore è la superficie e più vicini sono, maggiore è la capacità. I condensatori elettrolitici hanno un film sottile arrotolato nella lattina. Questo film è ricoperto da un sottile strato di ossido e la magrezza di questo strato è ciò che conferisce ai condensatori elettrolitici la loro elevata capacità rispetto alle loro dimensioni.

Questo strato di ossido è creato dalla chimica dei materiali nel condensatore e dalla polarità della tensione applicata a ciascun lato del film. Una tensione applicata nella direzione corretta crea e mantiene lo strato di ossido. Se la polarità viene invertita, lo strato di ossido si dissolve.

Se lo strato di ossido si dissolve, non è più presente un isolante tra le due piastre del condensatore. Invece di due piastre separate da un isolante, hai due piastre separate da un conduttore. Invece di un dispositivo che blocca DC, hai un dispositivo che lo conduce. Fondamentalmente, hai un filo in una lattina.

Di solito, quando si incontra questa modalità di guasto, scorre una grande corrente, riscaldando rapidamente gli interni del condensatore. Il fluido e il gas in espansione rompono lo sfiato di sicurezza o la lattina esplode.

Perché allora, il condensatore in questo esempio non esplode?

La tensione di polarità inversa non viene mai applicata per molto tempo e mai senza una corretta tensione di polarità applicata subito dopo per riparare qualsiasi danno sia stato fatto.

Lo strato di ossido non si dissolve istantaneamente quando viene applicata una tensione inversa; richiede tempo. Il tempo dipende dalla tensione applicata, dalle dimensioni del condensatore, dalla chimica, ecc., Ma probabilmente metà ciclo di 50 Hz CA non è abbastanza lungo da causare gravi danni. Quando arriva l'altra metà del ciclo, lo strato di ossido viene ripristinato.

Qualsiasi corrente di guasto è significativamente limitata dai resistori serie.

Con quei resistori in serie, la potenza disponibile per riscaldare il condensatore è ridotta. Semplicemente non c'è abbastanza energia disponibile per distruggere catastroficamente il condensatore perché la maggior parte dell'energia disponibile entra nei resistori. Forse hai appena riscaldato leggermente il condensatore. Quando la tensione inverte la direzione, lo strato di ossido può riformarsi.

Probabilmente alla fine potresti comunque danneggiare il condensatore, ma è abbastanza operativo per la dimostrazione.

Molto probabilmente non ti accorgi che il condensatore ha una polarizzazione CC e che i picchi più bassi della tensione che attraversa non diventano negativi.

Nell'unico esempio fornito, è presente un LED nel circuito. Ricorda che un LED è anche un diodo. Quando ha messo il condensatore in serie con il LED, avrebbe dovuto impedire una significativa tensione inversa attraverso il condensatore. Quando il condensatore fosse posizionato parallelamente al LED, il LED avrebbe deviato qualcosa di più di un paio di volt di polarità inversa attorno al condensatore.

Ancora più importante, tuttavia, questo era solo un video di un ragazzo su Internet che faceva una demo e non cercava di essere rigoroso. Poteva ben sapere che il condensatore era stato in qualche modo maltrattato e non gliene importava. Inoltre non sappiamo se il condensatore alla fine abbia subito qualche danno.

Quindi, in sintesi, le ragioni per cui si vede che i condensatori elettrolitici sembrano essere invertiti sono:

1. Non lo sono. C'è un bias DC che non hai notato.

2. Lo sono, e forse si danneggiano, ma chi lo sta facendo non se ne rende conto o non gliene importa.

3. Non puoi credere a tutto ciò che vedi su Internet.

Ci sono un paio di possibili risposte.

L'applicazione più comune degli elettrolitici nelle applicazioni CA è come condensatori di accoppiamento negli amplificatori CA. In questo caso, di solito c'è un chiaro bias DC attraverso il condensatore (a causa di come i singoli stadi dell'amplificatore sono distorti), quindi anche se sta passando una corrente AC, la tensione attraverso il condensatore stesso non si inverte mai.

In secondo luogo, esiste un condensatore elettrolitico non polarizzato che viene talvolta utilizzato in applicazioni a frequenza di rete. Ha strati di ossido su entrambe le piastre.

Perché posso mettere un condensatore elettrolitico su AC?

Puoi ma danneggerà il condensatore, possibile fatalmente, tranne in casi banali.

L'esempio mostrato non dimostra molto.

Se si applica una tensione inversa modesta a un condensatore rispetto alla sua tensione nominale, potrebbe non causare troppi danni se non scorre troppa corrente e se non viene fatto per troppo tempo.

Piccole quantità di danni arrecati in tali casi potrebbero non essere evidenti.

Per valori eccessivi di modesti, troppo, troppo e troppo a lungo il condensatore può farti sapere in vari modi interessanti come far esplodere tutti i suoi interni attraverso la guarnizione di base o attraverso lo sfiato di sicurezza formato dalle scanalature a forma di croce sulla parte superiore o semplicemente bollendo o asciugando o rifiutando di venire alla festa in futuro.

Un modo in cui i condensatori elettrolitici possono essere utilizzati in un circuito CA è quello di mettere due in serie opposti alla polarità. Ogni condensatore tenderà a "trattare" la parte appropriata della forma d'onda. Il condensatore polarizzato inverso passerà molta corrente a bassa tensione inversa e utilizzerà l'altra metà per bloccare la tensione continua CC. In questo caso i limiti "troppo" non vengono raggiunti.