¿Por qué puedo poner un condensador electrolítico en CA?

He visto aquí y allá esquemas con condensadores electrolíticos puestos en corriente alterna. Y esto me suena raro.

Los condensadores electrolíticos tienen polaridad, ¿verdad? Si invertimos las polaridades en DC, suceden cosas malas. Según tengo entendido, AC invierte la polaridad de vez en cuando (comúnmente 50Hz). ¿Por qué podemos poner tales condensadores en CA sin dañarlos?

Ejemplo:

de la demostración aquí: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s

"Can" y "should" son dos cosas. ¿Deberías hacer esto? No: este uso está fuera de los parámetros de funcionamiento especificados de los condensadores electrolíticos ordinarios. Parece que ya entiendes esto. ¿Puedes hacerlo? Sí, como lo demuestra el video. Para entender por qué se requiere cierta comprensión de lo que hay dentro del condensador.

Un condensador son dos conductores (generalmente placas) separados por un aislante. Cuanto más área de superficie, y cuanto más juntas estén, mayor será la capacitancia. Los condensadores electrolíticos tienen una película delgada enrollada en la lata. Esta película está cubierta por una delgada capa de óxido, y la delgadez de esta capa es lo que le da a los condensadores 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 se invierte la polaridad, la capa de óxido se disuelve.

Si la capa de óxido se disuelve, ya no tiene un aislante entre las dos placas del condensador. 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 condensador. El fluido en expansión y el gas rompen la ventilación de seguridad o la lata explota.

¿Por qué entonces, el condensador en este ejemplo no explota?

El voltaje de polaridad inversa nunca se aplica por mucho tiempo, y nunca sin un voltaje de polaridad correcto aplicado poco después para reparar cualquier daño que se haya hecho.

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 medio ciclo de 50 Hz CA probablemente no sea lo suficientemente largo como para causar daños graves. Cuando llega la otra mitad del ciclo, se restaura la capa de óxido.

Cualquier corriente de falla está significativamente limitada por las resistencias en serie.

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 el voltaje invierte la dirección, la capa de óxido puede reformarse.

Probablemente aún dañe el capacitor eventualmente, hasta cierto punto, pero es lo suficientemente operativo para la demostración.

Lo más probable es que no se dé cuenta de que el condensador tiene una polarización de CC y que los picos más bajos del voltaje a través de él no son negativos.

En el único ejemplo que proporcionó, hay un LED en el circuito. Recuerde que un LED también es un diodo. Cuando puso el condensador en serie con el LED, debería haber evitado un voltaje inverso significativo a través del condensador. Cuando el condensador se puso en paralelo al LED, el LED habría derivado algo más que un par de voltios de polaridad inversa alrededor del condensador.

Sin embargo, lo más importante es que solo se trataba de un video de un tipo en Internet haciendo una demostración y no tratando de ser riguroso. Es muy posible que haya sido consciente de que se estaba abusando un poco del condensador y no le importó. Tampoco sabemos si el condensador finalmente sufrió algún daño.

En resumen, las razones por las que está viendo que los condensadores electrolíticos aparentemente tienen voltaje inverso son:

1. No lo son Hay un sesgo de DC que no notó.

2. Lo están, y tal vez se están dañando, pero quien lo esté haciendo no se da cuenta de esto o no le importa.

3. No puedes creer todo lo que ves en Internet.

Hay un par de posibles respuestas.

La aplicación más común de electrolíticos en aplicaciones de CA es como condensadores de acoplamiento en amplificadores de CA. En este caso, generalmente hay una polarización de CC clara a través del condensador (como resultado de la polarización de las etapas individuales del amplificador), por lo que a pesar de que pasa una corriente de CA, el voltaje a través del capacitor nunca se invierte.

En segundo lugar, existe un capacitor electrolítico no polarizado que a veces se usa en aplicaciones de frecuencia de línea eléctrica. 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 mostrado no prueba mucho en absoluto.

Si aplica un voltaje inverso modesto a un condensador en comparación con su clasificación de voltaje, es posible que no haga demasiado daño si no fluye demasiada corriente y si no se hace durante demasiado tiempo.

Pequeñas cantidades de daño hecho en tales casos pueden no ser evidentes.

Para valores excesivos de modesto, demasiado, demasiado y demasiado largo, el capacitor puede hacerle saber de varias maneras 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 hirviendo o secándose o negándose a venir a la fiesta en el futuro.

Una forma en que los condensadores electrolíticos pueden usarse en un circuito de CA es colocar dos en serie con polaridad opuesta. Cada condensador tenderá a "ocuparse" de la parte apropiada de la forma de onda. El condensador con polarización inversa pasará mucha corriente a bajo voltaje inverso y usará la otra mitad para bloquear el voltaje directo de CC. En este caso no se alcanzan los límites de "demasiado".