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.