Capacitor de alta tensão, em um sistema de baixa tensão?

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Pergunta rápida: o uso de um capacitor classificado para alta tensão (digamos 35v) em um sistema que permite que fontes de 5V (como LEDs ou o que você tem) é perigoso?

Como ele pode armazenar até 35V, será que de alguma forma ele armazenará um monte e depois o liberará imediatamente, danificando o sistema, ou não há problema em usar um capacitor com classificação mais alta que a tensão fornecida?

JRE
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Concordo com a resposta do @Leon Heller, leia a resposta dele. Todo dispositivo tem seu ponto de operação. Não há dispositivos universais na eletrônica.
Standard Sandun
Depende do capacitor. Um capacitor eletrolítico depende de uma camada de oxidação como isolante, de modo que a capacitância se desviará mais ao longo do tempo se você executá-lo em baixa tensão. Outros capacitores não possuem essa limitação, portanto, não há desvantagem em usar uma peça com classificação mais alta, exceto pelo tamanho e pelo custo.
Warren Hill

Respostas:

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Embora não seja uma analogia perfeita, pense na tensão no capacitor semelhante à capacidade do litro de um tanque. Ele conterá "35 V", mas você não precisará preenchê-lo completamente. Mas, como o @JustJeff disse, seria sensato garantir que o recipiente aguente mais do que o necessário para evitar derramamentos (e, no caso de um capacitor eletrolítico, o eletrólito pode se expandir e literalmente "derramar").

Observe que uma melhor analogia à capacidade seria a unidade farad, já que essa é uma medida da capacidade de carga de um capacitor; portanto, não confunda isso com a tensão, que é o potencial para fazer o trabalho.

JYelton
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A tensão é análoga à pressão, portanto, a classificação de tensão é a mesma que a classificação de pressão em um tanque pressurizado. Se você aplicar muita pressão, um capacitor e um tanque explodirão. Para um tanque não pressurizado, a classificação de tensão seria a altura do tanque antes de transbordar? Então você pode ter dois tanques de alturas diferentes, mas com a mesma capacidade. Essa analogia é mais direta, acho: wisc-online.com/objects/ViewObject.aspx?ID=ACE4803 amasci.com/emotor/cap1.html Se a pressão é muito alta, a membrana falha.
Endolith
@ endolith Eu não tinha pensado em usar pressão para tensão e volume para carga, mas essa é uma idéia muito melhor. Obrigado!
JYelton 13/05
A capacitância é equivalente à área da seção transversal de um tanque, enquanto o limite de tensão é proporcional à altura. Se a capacitância não variar com a tensão, a quantidade de carga que pode ser mantida é proporcional ao produto da capacitância e ao limite de tensão. Se a capacitância variar com a tensão (uma situação equivalente a um tanque de seção transversal não uniforme), a carga é proporcional à integral da capacitância sobre a tensão.
Supercat
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Não, ter uma tampa com classificação mais alta de alguma forma não armazenará mais voltagem do que a disponível no circuito. Você realmente quer um limite com uma classificação de voltagem um pouco mais alta que a voltagem mais alta que você espera colocar nele. De fato, se você colocar mais tensão em uma tampa do que a nominal, ela poderá falhar catastroficamente, ou seja, estalar ou explodir.

JustJeff
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uma história de advertência: quando eu estava na faculdade, montei uma fonte de alimentação simples, usando um transformador de 12,6V, um diodo 1N4001 e uma tampa eletrolítica, provavelmente 100uF. Logo depois de ligá-lo, houve um ruído alto de assobio / assobio, e fiquei alarmado ao ver um grande jato de fumaça soprando no topo de um capacitor aberto meio inchado e meio inchado. O problema: coloquei 12,6 * sqrt (2) volts (cerca de 18) em um capacitor de 16V.
precisa saber é o seguinte
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provavelmente muito mais que isso. O transformador é de apenas 12,6V se você estiver consumindo a amperagem recomendada ao mesmo tempo. Se você estivesse apenas fumando testando (heh), provavelmente colocaria 30V + nessa pequena tampa.
22712 Bryan Boettcher
@insta - sim, o secundário descarregado provavelmente seria algo como 14 a 16V, por isso seria ainda pior do que o indicado acima. uma experiência de aprendizado, no entanto.
JustJeff
Você está me lembrando como os engenheiros mecânicos e agrícolas costumavam fritar equipamentos regularmente em nossos laboratórios de engenharia eletrônica.
SMCI
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Se um eletrolítico de alta tensão é usado em baixa tensão, a capacitância real pode ser muito menor que o valor indicado.

Leon Heller
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Explicar? Não sei ao certo o que você quer dizer ou por quê.
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@Sauron - a capacitância de um capacitor ideal é uma constante, não importa a voltagem que você tenha, mas para capacitores reais, esse nem sempre é o caso.
JustJeff
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Pense em um capacitor como sendo um tanque de água. A capacitância representa a área da seção transversal horizontal, enquanto a tensão representa a altura da água. Se a área da seção transversal for uniforme, a adição de um volume fixo de água aumentará a altura em uma quantidade fixa, independentemente da quantidade de água que o tanque reter. Se a área da seção transversal variar com a altura, a adição de uma quantidade fixa de água poderá aumentar a altura em uma quantidade variável.
Supercat 26/08
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Eu ia dizer isso, vale a pena apontar. A regra geral aqui é que as tampas classificadas para 2x a tensão de trabalho são uma parte boa (confiável).
John L
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Você tende a encontrar mais como o oposto. Um capacitor de alta tensão terá sua capacitância classificada em baixa tensão, ou seja, quando operado próximo a sua tensão nominal, a capacitância será muito menor. É por isso que os diferentes tipos dielétricos de capacitores MLCC existem, eles garantem uma certa característica de capacitância versus tensão (entre outras coisas)
hooskworks 28/08
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A classificação de tensão de um capacitor é uma medida de quão forte é seu isolamento. Uma tampa de 35V pode suportar pelo menos 35 volts aplicados nela (uma tensão mais alta pode causar coisas ruins, como um curto na tampa e queima). Não tem nada a ver com quanta tensão o capacitor armazenará; ele pode armazenar nada mais alto do que a entrada. A classificação de tensão está descrevendo a altura da sua barreira; a eletricidade não passará por ela enquanto não estiver tão alta.

mgkrebbs
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Eu tenho uma escada com 35 degraus. Estou no quinto degrau. E se eu cair? É perigoso? Caindo 35 degraus pode doer!

markrages
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Por mais engraçado que seja, prefiro ficar longe das respostas sarcásticas. O que é óbvio para você pode não ser óbvio para outra pessoa.
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Não era para ser sarcasmo. Às vezes, uma analogia ajuda a entender um novo conceito.
markrages
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então você precisa dizê-lo dessa maneira, em vez de apenas dizer a analogia, que pode não ser óbvia para os outros.
akaltar 9/09/16
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Todos os demais explicaram bem, a analogia do "tanque de água pressurizada" é muito boa.

Apenas para adicionar;

  • Se você observar (wikipedia etc.) como os capacitores são construídos e os fatores que determinam a capacidade e a tolerância à tensão, isso pode ajudar a explicar por que existem diferentes classificações e por que o uso de um capacitor de 1000v em seu circuito de 5v pode ser igualmente ruim. idéia como usar um 3v.

  • Regra geral: sempre adicione um pouco / arredondar para o próximo valor preferido para especificações de "segurança", como tensão do capacitor, capacidade de carga da corrente do fio, dissipação de energia dos componentes, etc.

  • Lembre-se de que seu circuito de 5V não é um 5v perfeito, pode haver picos, quedas, sobretensões, etc., e alimentar algo de 5v não garante que qualquer parte do circuito não exceda 5v devido a oscilações ou outros enfeites.

Geralmente, especificamos ~ 2x a voltagem de trabalho (para que um circuito de 12V tenha tampas de 24v, e geralmente a classificação disponível é de 25v, é isso que usamos), quanto mais perto você chegar da voltagem de trabalho, mais difícil a coisa está funcionando e menos confiável será.

John U
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Sim, a tensão é a classificação de ponta do capacitor, mas o capacitor é para armazenar elétrons medidos em farads ou microfarads.

Se você esquecer o jargão técnico, pense nisso como uma bateria. Não é a mesma coisa, mas se você tem uma bateria de 24 volts fornecendo um circuito com um corte de 19 volts e a carga é de apenas 12 volts, você tem muito menos elétrons para alimentar seu circuito do que o necessário e as chances são circuito não vai funcionar.

A 25 μO capacitor F avaliado em 16 volts terá um valor de 25 μCapacitância F quando operada perto dos 16 volts, mas se você substituir uma 25 μCapacitor F avaliado em 35 volts, você não terá 25 μCapacitância F se você aplicar apenas 16 volts.

Esses capacitores têm muitas funções em circuitos. Uma função principal é fornecer elétrons a um circuito quando a fonte de alimentação normal caiu abaixo do necessário, como com corrente alternada. À medida que a tensão e a corrente invertem, 60 vezes por segundo, o nível vai de cerca de 170 volts de pico a zero volts e de -170 volts, e depois se repete. Os capacitores filtram essa queda fornecendo a tensão apropriada para manter o circuito suave. À medida que a voltagem aumenta novamente, ela recarrega o capacitor.

Um capacitor com vazamento tem o efeito de um capacitor classificado grande que vaza e impede o funcionamento correto do circuito. Na maioria dos casos, você pode sobrecarregar um capacitor e se safar dele. Se você dobrar o valor da tensão do capacitor, mas manter a tensão de alimentação baixa, também poderá dobrar o valor do Farad. Ex: 25μF a 16 volts para se tornar 50 μF a 35 volts, funcionando com alimentação de 16 volts.

G Deem
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Bem vindo ao site. Você descobrirá que as pessoas apreciam mais as respostas e, portanto, serão mais votadas se forem facilmente legíveis. Sua resposta seria muito mais legível se fosse dividida em parágrafos de pensamentos relacionados. Também tenha cuidado com as unidades e como elas são escritas. Eu sei o que você estava tentando dizer, mas "25 uf de carga" é a maneira errada de expressar isso. Farads não é uma unidade de carga (é o que Coulombs são), e a abreviação de farad é "F", não "f". Essas "pequenas" coisas são importantes na engenharia, e as pessoas aqui se preocupam com isso.
Olin Lathrop 12/01
Seu segundo parágrafo é muito técnico para eu compreender .... !!
Soosai Steven
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A construção básica do capacitor consiste em duas placas com fios separados por material isolante ...

No entanto, o capacitor eletrolítico é muito mais do que isso. Se você abrir um capacitor eletrolítico, encontrará duas tiras longas de alumínio revestido separadas por papel, todas enroladas na forma cilíndrica. O cilindro é embebido em eletrólito e embalado em uma lata de alumínio.

Uma coisa mais importante a se notar é que o isolamento real entre as tiras não é o papel. O papel poroso é apenas para evitar que as tiras entrem em contato diretamente. O isolamento real é a camada química que se forma nas tiras de alumínio quando o capacitor é conectado à fonte de CC na polaridade correta. Quando conectada em polaridade incorreta, a camada condutora se forma causando fluxo de corrente contínuo. A temperatura aumenta rapidamente porque a resistência DC da camada condutora que se forma não é muito baixa, causando perda de energia ôhmica.

Assim, respondendo à pergunta, a quantidade ideal de camada isolante química se forma quando o capacitor é operado quase perto da tensão nominal na polaridade correta. Operar um capacitor de alta tensão em uma tensão CC mais baixa faz com que uma corrente contínua baixa flua através do capacitor, fazendo com que o capacitor não se comporte idealmente como um capacitor.

soosai steven
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