Você pode criar um capacitor eletrolítico não polar com dois capacitores eletrolíticos regulares?

Houve alguma discussão sobre esta questão

• Quais são alguns dos motivos para conectar capacitores em série?
• Quais são alguns dos motivos para conectar capacitores em série?

que não considero conclusivamente resolvido:

• "Acontece que o que pode parecer dois eletrolíticos comuns não são, de fato, dois eletrolíticos comuns".
• "Não, não faça isso. Ele também funcionará como um capacitor, mas uma vez que você passe alguns volts, ele explodirá o isolador."
• 'Mais ou menos como "você não pode fazer um BJT a partir de dois diodos"'
• "é um processo que um funileiro não pode fazer"

Então, uma tampa eletrolítica não polar (NP) é eletricamente idêntica a duas tampas eletrolíticas na série reversa ou não? Não sobrevive às mesmas tensões? O que acontece com a tampa com polarização reversa quando uma grande tensão é colocada na combinação? Existem limitações práticas além do tamanho físico? Importa qual polaridade está do lado de fora?

Não vejo qual é a diferença, mas muitas pessoas parecem pensar que há uma.

Resumo:

Conforme publicado em um dos comentários, há uma espécie de diodo eletroquímico:

O filme é permeável aos elétrons livres, mas substancialmente impermeável aos íons, desde que a temperatura da célula não seja alta. Quando o metal subjacente ao filme apresenta um potencial negativo, elétrons livres estão disponíveis nesse eletrodo e a corrente flui através do filme da célula. Com a polaridade invertida, o eletrólito é submetido ao potencial negativo, mas como existem apenas íons e nenhum elétron livre no eletrólito, a corrente é bloqueada. - O capacitor eletrolítico de Alexander M. Georgiev

Normalmente, um capacitor não pode sofrer inversão de polaridade por muito tempo, ou grandes correntes fluirão e "destruirão a camada central do material dielétrico via redução eletroquímica":

Um eletrolítico pode suportar um viés reverso por um curto período, mas conduz corrente significativa e não atua como um capacitor muito bom. - Wikipedia: Capacitor eletrolítico

No entanto, quando você tem dois inversos, o capacitor de polarização direta impede que uma corrente CC prolongada flua.

Também funciona para o tântalo :

Para posições de circuito em que excursões de tensão reversa são inevitáveis, dois capacitores similares em série conectados “de costas para trás” ... criarão uma função de capacitor não polar ... Isso funciona porque quase toda a tensão do circuito cai no capacitor polarizado para a frente , para que o dispositivo com polarização reversa veja apenas uma tensão desprezível.

Capacitores sólidos de tântalo Perguntas freqüentes (FAQs) :

A construção dielétrica de óxido usada em capacitores de tântalo possui uma propriedade retificada básica que bloqueia o fluxo de corrente em uma direção e, ao mesmo tempo, oferece um caminho de baixa resistência na direção oposta.

Resumo:

• Sim, capacitores "eletrolíticos úmidos" de alumínio "polarizados" podem ser legitimamente conectados "lado a lado" (isto é, em séries com polaridades opostas) para formar um capacitor não polar.

• C1 + C2 são sempre iguais em capacitância e classificação de tensão
  Ceffective = = C1 / 2 = C2 / 2

• Veffective = vrating de C1 & C2.

• Veja "Mecanismo" no final para saber como isso (provavelmente) funciona.

É universalmente assumido que os dois capacitores têm capacitância idêntica quando isso é feito.
O capacitor resultante com metade da capacitância de cada capacitor individual.
por exemplo, se dois capacitores x 10 uF forem colocados em série, a capacitância resultante será 5 uF.

Concluo que o capacitor resultante terá a mesma classificação de tensão que os capacitores individuais. (Eu posso estar errado).

Vi esse método usado em várias ocasiões ao longo de muitos anos e, mais importante, vi o método descrito nas notas de aplicação de vários fabricantes de capacitores. Veja no final uma dessas referências.

Para entender como os capacitores individuais são carregados corretamente, é preciso ter fé nas declarações dos fabricantes de capacitores ("agir como se tivessem sido ignoradas por diodos" ou complexidade adicional, MAS é mais fácil entender como o arranjo funciona depois de iniciado).
Imagine duas tampas consecutivas com Cl totalmente carregado e Cr totalmente descarregado.
Se uma corrente agora for transmitida através do arranjo em série, de modo que Cl seja descarregado com carga zero, a polaridade invertida do Cr fará com que ele seja carregado com tensão total. Tentativas de aplicar corrente adicional e uma descarga adicional de Cl, de modo que assuma uma polaridade incorreta, levaria o Cr a estar acima da tensão nominal, ou seja, poderia ser tentado, mas estaria fora das especificações de ambos os dispositivos.

Diante do exposto, as perguntas específicas podem ser respondidas:

Quais são alguns dos motivos para conectar capacitores em série?

Pode criar uma tampa bipolar a partir de 2 x tampas polares.
OU pode dobrar a tensão nominal, desde que seja tomado cuidado para equilibrar a distribuição de tensão. Resistores paralelos às vezes são usados ​​para ajudar a alcançar o equilíbrio.

"Acontece que o que pode parecer dois eletrolíticos comuns não são, de fato, dois eletrolíticos comuns".

Isso pode ser feito com eletrolíticos oridinários.

"Não, não faça isso. Ele também funcionará como um capacitor, mas uma vez que você passe alguns volts, ele explodirá o isolador."

Funciona bem se as classificações não forem excedidas.

'Mais ou menos como "você não pode fazer um BJT a partir de dois diodos"'

O motivo da comparação é observado, mas não é válido. Cada meio capacitor ainda está sujeito às mesmas regras e demandas que quando está sozinho.

"é um processo que um funileiro não pode fazer"

Tinkerer pode - totalmente legítimo.

Então, uma tampa eletrolítica não polar (NP) é eletricamente idêntica a duas tampas eletrolíticas na série reversa ou não?

Pode ser, mas os fabricantes geralmente fazem uma alteração na fabricação para que haja duas folhas de ânodo, mas o resultado é o mesmo.

Não sobrevive às mesmas tensões?

A classificação de tensão é a de uma única tampa.

O que acontece com a tampa com polarização reversa quando uma grande tensão é colocada na combinação?

Sob operação normal, NÃO há tampa polarizada reversa. Cada tampa lida com um ciclo completo de toda a CA efetivamente vendo meio ciclo. Veja minha explicação acima.

Existem limitações práticas além do tamanho físico?

Nenhuma limitação óbvia que eu possa pensar.

Importa qual polaridade está do lado de fora?

Não. Faça um desenho do que cada tampa vê isoladamente, sem referência ao que está "fora dela. Agora mude a ordem deles no circuito. O que eles vêem é idêntico."

Não vejo qual é a diferença, mas muitas pessoas parecem pensar que há uma.

Você está certo. Funcionalmente, do ponto de vista da "caixa preta", eles são iguais.

EXEMPLO DO FABRICANTE:

Neste documento , Guia de aplicação, Capacitores eletrolíticos de alumínio por Cornell Dubilier, um fabricante competente e respeitado de capacitores que diz (nas idades 2.183 e 2.184)

• Se dois capacitores eletrolíticos de alumínio de mesmo valor forem conectados em série, consecutivamente com os terminais positivos ou negativos conectados, o capacitor único resultante será um capacitor não polar com metade da capacitância.

  Os dois capacitores retificam a tensão aplicada e agem como se tivessem sido desviados por diodos.

  Quando a tensão é aplicada, o capacitor de polaridade correta obtém a tensão total.

  Em capacitores eletrolíticos de alumínio não polares e capacitores eletrolíticos de alumínio de partida do motor, uma segunda folha de ânodo substitui a folha de cátodo para obter um capacitor não polar em um único caso.

De relevância para entender a ação geral é este comentário da página 2.183.

• Embora possa parecer que a capacitância está entre as duas folhas, na verdade a capacitância está entre a folha do ânodo e o eletrólito.

  A placa positiva é a folha de ânodo;

  o dielétrico é o óxido de alumínio isolante na folha de ânodo;

  a verdadeira placa negativa é o eletrólito líquido condutor e a folha do cátodo apenas se conecta ao eletrólito.

  Essa construção oferece capacitância colossal porque a gravação das folhas pode aumentar a área da superfície mais de 100 vezes e o dielétrico de óxido de alumínio tem menos de um micrômetro de espessura. Assim, o capacitor resultante tem uma área de placa muito grande e as placas estão muito próximas umas das outras.

ADICIONADO:

Eu, intuitivamente, sinto que Olin faz que seja necessário fornecer um meio de manter a polaridade correta. Na prática, parece que os capacitores fazem um bom trabalho ao acomodar a "condição de contorno" de inicialização. Os Cornell Dubiliers "agem como um diodo" precisam de uma melhor compreensão.

MECANISMO:

Eu acho que o seguinte descreve como o sistema funciona.

Como descrevi acima, uma vez que um capacitor esteja totalmente carregado em um extremo da forma de onda CA e o outro totalmente descarregado, o sistema funcionará corretamente, com a carga sendo passada para a "placa" externa de uma tampa, em frente à placa interna daquela tampa para a outra tampa e "fora do outro lado". isto é, um corpo de carga é transferido de e para entre os dois capacitores e permite o fluxo líquido de carga de e para a tampa dupla. Não há problema até agora.

Um capacitor com polarização correta tem vazamento muito baixo.
Um capacitor polarizado reverso tem maior vazamento e possivelmente muito mais alto.
Na inicialização, uma tampa é polarizada inversamente a cada meio ciclo e os fluxos de corrente de fuga.
O fluxo de carga é tal que direciona os capacitores para a condição adequadamente equilibrada.
Essa é a "ação do diodo" referida - não uma retificação formal, por exemplo, mas um vazamento sob viés operacional incorreto.
Após vários ciclos, o equilíbrio será alcançado. Quanto mais "vazada" a tampa estiver na direção reversa, mais rápido será o equilíbrio.
Quaisquer imperfeições ou desigualdades serão compensadas por esse mecanismo de auto-ajuste. Muito arrumado.

Estou ciente de que isso tem sido feito com sucesso há muito tempo, mas vale a pena analisar.

Pensei em criar uma simulação rápida com base nas informações fornecidas por Russell em sua resposta. O ponto principal é a parte "agir como se tivessem sido ignorados por diodos". É uma aproximação muito grosseira, mas fornece uma imagem do que pode estar acontecendo.

I [D1] e I [D2] representam a corrente reversa através das tampas. Inicialmente, uma das tampas recebe um breve pico de corrente reversa, depois torna-se mínima para ambas. O I [C1] e o I [C2] representam a corrente através da capacitância. Isso atende às expectativas de um limite de 0,5uF a 100Hz. A reatância capacitiva

Portanto, a corrente de pico será

A onda azul clara no terceiro gráfico é a tensão de alimentação. As ondas azul escuro e verde no terceiro gráfico representam a tensão vista em cada capacitor (terminal + em relação ao terminal - de cada)

Como pode ser visto, ambos estão polarizados corretamente.

Sim, é possível combinar duas tampas polarizadas em uma única tampa não polarizada eficaz, mas com algumas restrições. Cada tampa individual ainda precisa ver apenas as tensões dentro de sua especificação. A maneira mais fácil de fazer isso é ter uma tensão de alimentação sempre garantida acima ou abaixo de qualquer voltagem aplicada a ambos os lados da tampa não polarizada. As duas tampas polarizadas são conectadas consecutivamente e um resistor de alto valor conectado à fonte:

Observe que a capacitância total é a combinação de séries dos dois capacitores individuais, que são metade cada um, se forem iguais. No exemplo acima, a capacitância efetiva total é 235 uF.

A faixa de tensão de cada tampa também deve ser cuidadosamente considerada. O pior caso depende do que o circuito externo pode fazer. Por exemplo, suponha que ambas as extremidades sejam mantidas em 10V e a extremidade esquerda repentinamente caiu para 0V. O centro estará em -5V com 15V do outro lado da tampa direita imediatamente após a etapa. A impedância de 1 MΩ no sinal da fonte também deve ser considerada. O R1 deve ser baixo o suficiente para que o vazamento pelas tampas não adicione muita tensão, mas o mais alto possível para não carregar o sinal.

Em geral, esse tipo de truque deve ser considerado um último recurso. Como os capacitores bipolares geralmente são necessários para sinais, muitas vezes ele pode ser organizado para exigir uma capacitância bipolar mais baixa. As tampas de cerâmica multicamada avançaram significativamente na última década. Se você consegue se contentar com 10 uF em vez de 100s de uF, uma cerâmica pode provavelmente fazer o trabalho.

Esteja ciente de que a resistência em série equivalente (ESR) dos capacitores emparelhados em série é dobrada. Como o caso de componentes que estão se afastando de seu modelo ideal (um capacitor próximo ao ideal / do mundo real deve ter resistência e impedância insignificantes), ele pode ter efeitos indesejados (por exemplo, liberação de fumaça). Por exemplo, ICs como LM78xx e LM317 terão uma regulação ruim devido ao toque introduzido por capacitores de filtro ESR de alta

Eu construí um oscilador TTL para verificar. A discussão está parcialmente correta.

Se o ciclo de trabalho estiver próximo de 50%, os capacitores agem como se tivessem diodos embutidos e limitam a excursão de tensão negativa (direção errada). Se o ciclo de trabalho não for de 50% (no meu caso, cerca de 30%), a excursão de tensão negativa foi de cerca de 0 V em um capacitor e 1,1 V no outro.

Eu incluiria diodos de proteção em todos os aplicativos de sinal simétrico, exceto de baixa potência. Para aplicações de energia, os diodos Schottky podem ser um investimento que vale a pena.

Sim, isso pode ser feito e com segurança, mas receio que haja vários problemas se você simplesmente seguir o conselho de algumas das respostas.

Por exemplo, se você polarizar resistivamente o ponto médio para o potencial de suprimento, os capacitores poderão ser expostos a 1,5 x o potencial de suprimento, mesmo que os capacitores correspondam. Qualquer incompatibilidade aumentaria o máximo possível e, dependendo da especificação, a incompatibilidade poderia ser substancial: até +/- 20% representa uma taxa de pior caso de 1,5: 1).

A conexão consecutiva que depende dos diodos iônicos evita o problema acima, mas apresenta uma diferente - pelo menos em teoria. É possível que os capacitores tenham vazamentos de baixo nível que não estejam diretamente associados à operação pretendida; isso pode causar problemas ao longo do tempo se um capacitor vazar e o outro não. Não tenho conhecimento disso, mas a aplicação de diodos baratos de pequeno sinal em paralelo deve ser mais do que suficiente para suprimir o efeito, pois os eletrolíticos de alumínio não conduzem significativamente abaixo de 1,5 volts (embora, pessoalmente, prefira manter no máximo 1 volts a longo prazo). (Como uma observação lateral: que não sejam conectores duvidosos, a causa mais comum de falhas no equipamento que eu vi é devido a circuitos de reticulação de vazamento eletrolítico longe das condições de polarização pretendidas - portanto,

Uma observação final sobre segurança: o requisito de usar viés consecutivo sugere que há um sinal CA significativo no par. Isso implica corrente de ondulação; certifique-se de não exceder a classificação de corrente de ondulação e também esteja ciente de que (dependendo do tipo e do projeto) a classificação de corrente de ondulação dos capacitores eletrolíticos depende da frequência

A empresa em que trabalhei construiu milhares de instrumentos ao longo dos anos que usavam eletrolíticos consecutivos. Nunca houve um problema.

Isso pode parecer uma análise observacional extremamente básica, mas olhando para uma onda senoidal quando ela cruza o zero, temos duas metades, por exemplo, uma onda de 110V CA é 220V de (+) a (-) picos. Isso significa que C1 e C2 alternadamente são encaminhados para a frente e revertidos ao seu eletrólito. A voltagem de polarização direta é de 110V no capô de polarização direta de C1 e depois em C2, respectivamente, durante cada um dos seus semi-ciclos positivos. Olhando para os trimestres de ciclo, os limites cobram positivamente pelo respectivo ciclo positivo no primeiro trimestre e descarregam no segundo trimestre. 110V carrega e descarrega um capacitor e depois o outro, alternadamente.

Mas, supondo que 110V estivessem sendo eliminados nos dois capacitores, um para frente e outro com polarização reversa, a queda em qualquer tampão seria na verdade apenas 55V. Talvez não seja inteligente ou seja recomendável reverter a polarização eletrolítica, mas no caso descrito, a quantidade de polarização reversa é apenas metade ou, na verdade, um quarto da tensão aplicada (220) real. Seguindo as práticas recomendadas, o uso de tampas com classificação de pelo menos duas vezes a tensão aplicada e nunca excedendo a metade dessa classificação (1/4 de queda em cada tampa) aparentemente não atinge o ponto de destruição.

eu fiz isso com quatro caps de 30uf, todos os negs conectados. Tome duas posições para um lado, duas para o outro. Todas as quatro tampas foram 30uf a 150V. Faça as contas da maneira que quiser, mas os alto-falantes funcionaram bem por 33 anos até que eu precisei trocar os componentes simplesmente porque estava na hora de refazer os crossovers e refazer a espuma dos woofers.

Lembre-se, Q = CV. Se você possui dois capacitores em série e integra a corrente através dos capacitores, o Q alterna de um capacitor para outro ... No entanto, é possível ter zero volts na combinação de dois capacitores em série, mas ainda possui um tensão muito significativa, mas igual, em cada capacitor. por exemplo, + 10v + -10v = 0v.

Mas espere, ainda há outra consideração. Lembre-se do Q = CV que você aprendeu em sua primeira aula de eletrônica? Bem, como a tolerância dos eletrolíticos pode facilmente ser de 20%, o mesmo Q em capacitores que variam em C em 20%, ou mais, se as tolerâncias estiverem na direção oposta, pode causar uma diferença muito grande no pico de tensão que cada capacitor verá.

A idéia de colocar um diodo em cada capacitor para eliminar a possibilidade de uma corrente reversa apreciável é uma solução muito boa. As tensões nos capacitores serão equalizadas, principalmente, muito rapidamente sob condições de corrente alternada. Ao fazer isso e garantir que você seja conservador ao selecionar a tensão máxima para os capacitores, você terá uma solução viável.

O único outro problema que você terá é que os eletrolíticos não gostam de ser totalmente carregados e descarregados repetidamente. São muito melhores para controlar o ripple do que passar a corrente alternada - os fabricantes de capacitores declaram isso nas notas de aplicação.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a relação entre o consumo de energia elétrica e o consumo de energia elétrica por meio de um sistema de energia solar fotovoltaica, com o objetivo de avaliar a eficiência energética de um empreendimento. para não fazer isso em nada de novo. O produto de transmissão de áudio que os utilizava foi fabricado em centenas e não falhou, de modo que meu chefe não me levou a reprojetá-lo. Portanto, a confiabilidade foi boa nesse aplicativo atual de baixa ondulação. Eu fiz foi testar as tampas acima mencionadas no conjunto de testes AUDIO PRECISION que estava no momento em que as abelhas se ajoelhavam. Nenhum de nós conseguiu encontrar nenhuma distorção vindo das tampas. Isso não era o que eu esperava ou o que os outros assistiram aos testes. por outro lado, as redes de crossover de alto-falantes costumam usar tampas bipolares eltec que são conhecidas por falhar e remover o tweeter.Nas raras ocasiões em que substituo alguém no tweeter, descarto o eletro bipolar e o substituo por filme metálico.