Widziałem tu i ówdzie schematy z kondensatorami elektrolitycznymi podłączonymi do prądu przemiennego. I to brzmi dla mnie dziwnie.
Kondensatory elektrolityczne mają polaryzację, prawda? Jeśli odwrócimy polaryzacje na DC, zdarzają się złe rzeczy. O ile rozumiem, prąd przemienny co jakiś czas odwraca polaryzację (zwykle 50 Hz). Dlaczego możemy umieścić takie kondensatory na AC bez ich uszkodzenia?
Przykład:
z demonstracji tutaj: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s
Odpowiedzi:
„Może” i „powinien” to dwie rzeczy. Czy powinieneś to zrobić? Nie: zastosowanie to wykracza poza określone parametry robocze zwykłych kondensatorów elektrolitycznych. Wydaje się, że już to rozumiesz. Możesz to zrobić? Tak, jak pokazuje film. Zrozumienie, dlaczego wymaga pewnego zrozumienia tego, co jest w kondensatorze.
Kondensator to dwa przewodniki (zwykle płyty) oddzielone izolatorem. Im większa powierzchnia i im bliżej siebie, tym większa pojemność. Kondensatory elektrolityczne mają zwiniętą cienką warstwę w puszce. Ta folia jest pokryta cienką warstwą tlenku, a jej grubość jest tym, co nadaje kondensatorom elektrolitycznym ich wysoką pojemność w stosunku do ich wielkości.
Ta warstwa tlenku jest tworzona przez chemię materiałów w kondensatorze i polaryzację napięcia przyłożonego do każdej strony folii. Napięcie przyłożone we właściwym kierunku buduje i utrzymuje warstwę tlenkową. Jeśli polaryzacja zostanie odwrócona, warstwa tlenku rozpuszcza się.
Jeśli warstwa tlenku rozpuści się, nie będzie już izolatora między dwiema płytkami kondensatora. Zamiast dwóch płyt oddzielonych izolatorem, masz dwie płyty oddzielone przewodnikiem. Zamiast urządzenia blokującego prąd stały masz urządzenie, które je przewodzi. Zasadniczo masz drut w puszce.
Zwykle, gdy napotkasz ten tryb awarii, płynie duży prąd, szybko nagrzewając wnętrze kondensatora. Rozprężający się płyn i gaz rozrywają otwór odpowietrzający lub puszkę.
Dlaczego zatem kondensator w tym przykładzie nie eksploduje?
Napięcie o odwrotnej polaryzacji nigdy nie jest stosowane przez bardzo długi czas i nigdy bez odpowiedniego napięcia polaryzacji przyłożonego wkrótce po tym, aby naprawić wszelkie wyrządzone uszkodzenia.
Warstwa tlenkowa nie rozpuszcza się natychmiast po przyłożeniu napięcia wstecznego; to wymaga czasu. Czas zależy od przyłożonego napięcia, wielkości kondensatora, chemii itp., Ale połowa cyklu 50 Hz prądu przemiennego prawdopodobnie nie jest wystarczająco długa, aby spowodować poważne uszkodzenie. Gdy nadejdzie druga połowa cyklu, warstwa tlenku zostanie przywrócona.
Jakikolwiek prąd zwarciowy jest znacznie ograniczony przez rezystory szeregowe.
W przypadku szeregowych rezystorów moc dostępna do ogrzania kondensatora jest niewielka. Po prostu nie ma wystarczającej mocy do katastrofalnego zniszczenia kondensatora, ponieważ większość dostępnej energii trafia do rezystorów. Być może po prostu lekko ogrzasz kondensator. Kiedy napięcie zmienia kierunek, warstwa tlenku może się zreformować.
Prawdopodobnie nadal do pewnego stopnia uszkadzasz kondensator, ale jest on wystarczający do demonstracji.
źródło
Najprawdopodobniej nie zauważasz, że kondensator ma polaryzację prądu stałego i że najniższe wartości szczytowe napięcia na nim nie są ujemne.
W podanym jedynym przykładzie w obwodzie jest dioda LED. Pamiętaj, że dioda LED jest również diodą. Kiedy położył kondensator szeregowo z diodą LED, powinno to zapobiec znacznemu napięciu wstecznemu na kondensatorze. Gdy kondensator zostanie umieszczony równolegle do diody LED, dioda LED przetoczyłaby wokół kondensatora cokolwiek więcej niż kilka woltów.
Co ważniejsze, był to tylko film wideo od jakiegoś faceta w Internecie, który robi demo i nie próbuje być rygorystyczny. Być może zdawał sobie sprawę, że kondensator był nieco nadużywany i nie obchodziło go to. Nie wiemy również, czy kondensator ostatecznie doznał jakiegoś uszkodzenia.
Podsumowując, powody, dla których widzisz, że kondensatory elektrolityczne są pod napięciem odwrotnym, to:
źródło
Istnieje kilka możliwych odpowiedzi.
Najczęstszym zastosowaniem elektrolityki w aplikacjach prądu przemiennego jest kondensatory sprzęgające we wzmacniaczach prądu przemiennego. W takim przypadku zwykle występuje wyraźne napięcie DC na kondensatorze (w wyniku tego, jak poszczególne stopnie wzmacniacza są tendencyjne), więc nawet jeśli przepływa prąd przemienny, napięcie na samym kondensatorze nigdy się nie odwraca.
Po drugie, istnieje coś takiego jak niespolaryzowany kondensator elektrolityczny, który czasami jest wykorzystywany w zastosowaniach częstotliwości sieci energetycznej. Ma obie warstwy tlenku na obu płytach.
źródło
Możesz, ale spowoduje to uszkodzenie kondensatora, potencjalnie śmiertelnie, z wyjątkiem trywialnych przypadków.
Przedstawiony przykład wcale nie dowodzi.
Jeśli zastosujesz skromne napięcie wsteczne do kondensatora w porównaniu z jego napięciem znamionowym, może nie wyrządzić zbyt dużych szkód, jeśli nie przepłynie zbyt dużo prądu i jeśli nie zostanie to wykonane zbyt długo.
Niewielkie szkody wyrządzone w takich przypadkach mogą nie być widoczne.
W przypadku nadmiernych wartości skromnych, zbyt dużych, zbyt dużych i zbyt długich kondensator może dać Ci znać na różne interesujące sposoby, takie jak wydmuchanie wszystkich jego wnętrzności przez uszczelnienie podstawy lub przez odpowietrznik bezpieczeństwa utworzony przez rowki w kształcie krzyża na górze lub po prostu przez gotowanie, suszenie lub odmowę przyjścia na imprezę w przyszłości.
Jednym ze sposobów wykorzystania kondensatorów elektrolitycznych w obwodzie prądu przemiennego jest ustawienie dwóch szeregowo przeciwnych biegunowości. Każdy kondensator będzie „radził sobie” z odpowiednią częścią kształtu fali. Kondensator z odwróconym napięciem przepuści duży prąd przy niskim napięciu wstecznym i wykorzysta drugą połowę do zablokowania napięcia stałego DC. W takim przypadku limity „za dużo” nie są osiągane.
źródło