Por que posso colocar um capacitor eletrolítico em corrente alternada?

Eu vi aqui e ali esquemas com capacitores eletrolíticos colocados em corrente alternada. E isso me parece estranho.

Capacitores eletrolíticos têm polaridade, certo? Se invertermos as polaridades em DC, coisas ruins acontecem. Tanto quanto eu entendo, o AC inverte a polaridade de vez em quando (geralmente 50Hz). Por que podemos colocar esses capacitores no AC sem danificá-los?

Exemplo:

da demonstração aqui: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s

"Can" e "should" são duas coisas. Você deveria fazer isso? Não: esse uso está fora dos parâmetros operacionais especificados dos capacitores eletrolíticos comuns. Você parece entender isso já. Consegues fazê-lo? Sim, como o vídeo demonstra. Para entender o porquê, é necessário entender o que está dentro do capacitor.

Um capacitor é formado por dois condutores (geralmente placas) separados por um isolador. Quanto mais área de superfície, e quanto mais próximos eles estiverem, maior a capacitância. Os capacitores eletrolíticos têm um filme fino enrolado na lata. Esse filme é coberto por uma fina camada de óxido, e a espessura dessa camada é o que confere aos capacitores eletrolíticos sua alta capacitância em relação ao seu tamanho.

Essa camada de óxido é criada pela química dos materiais no capacitor e pela polaridade da tensão aplicada a cada lado do filme. Uma voltagem aplicada na direção correta cria e mantém a camada de óxido. Se a polaridade é revertida, a camada de óxido se dissolve.

Se a camada de óxido se dissolver, você não terá mais um isolador entre as duas placas do capacitor. Em vez de duas placas separadas por um isolador, você tem duas placas separadas por um condutor. Em vez de um dispositivo que bloqueie o controlador de domínio, você tem um dispositivo que o conduz. Basicamente, você tem um fio em uma lata.

Geralmente, quando você encontra esse modo de falha, uma grande corrente flui, aquecendo rapidamente as partes internas do capacitor. O fluido e gás em expansão rompe a abertura de segurança ou a lata explode.

Por que, então, o capacitor neste exemplo não explode?

A tensão de polaridade reversa nunca é aplicada por muito tempo, e nunca sem uma tensão de polaridade correta aplicada logo após para reparar qualquer dano causado.

A camada de óxido não se dissolve instantaneamente quando uma tensão reversa é aplicada; leva tempo. O tempo depende da tensão aplicada, do tamanho do capacitor, da química, etc., mas meio ciclo de 50 Hz CA provavelmente não é longo o suficiente para causar sérios danos. Quando a outra metade do ciclo ocorre, a camada de óxido é restaurada.

Qualquer corrente de falha é significativamente limitada pelos resistores em série.

Com esses resistores em série, a energia disponível para aquecer o capacitor é pequena. Simplesmente não há energia suficiente disponível para destruir catastroficamente o capacitor, porque a maior parte da energia disponível é aplicada nos resistores. Talvez você apenas aqueça o capacitor levemente. Quando a tensão inverte a direção, a camada de óxido pode se reformar.

Provavelmente você ainda danifica o capacitor eventualmente, até certo ponto, mas ele está operacional o suficiente para a demonstração.

Provavelmente, você não está percebendo que o capacitor possui um viés de CC e que os picos mais baixos da voltagem não são negativos.

No único exemplo que você forneceu, há um LED no circuito. Lembre-se de que um LED também é um diodo. Quando ele coloca o capacitor em série com o LED, ele deve ter evitado uma tensão reversa significativa em todo o capacitor. Quando o capacitor era paralelo ao LED, o LED teria desviado algo mais do que alguns volts de polaridade reversa ao redor do capacitor.

Mais importante, no entanto, este foi apenas um vídeo de um cara na internet fazendo uma demonstração e não tentando ser rigoroso. Ele pode estar ciente de que o capacitor estava sendo abusado de alguma forma e não se importava. Também não sabemos se o capacitor acabou sofrendo algum dano.

Portanto, em resumo, as razões pelas quais você vê capacitores eletrolíticos aparentemente voltados para trás são:

1. Eles não são. Há um viés de DC que você não notou.

2. Eles estão, e talvez sejam danificados, mas quem está fazendo isso não percebe isso ou não se importa.

3. Você não pode acreditar em tudo que vê na internet.

Existem algumas respostas possíveis.

A aplicação mais comum de eletrolíticos em aplicações de corrente alternada é como capacitores de acoplamento em amplificadores de corrente alternada. Nesse caso, geralmente há um viés de CC claro no capacitor (como resultado de como os estágios individuais do amplificador são polarizados), portanto, mesmo passando uma corrente CA, a tensão no capacitor nunca realmente reverte.

Segundo, existe um capacitor eletrolítico não polarizado que às vezes é usado em aplicações de frequência de linha de força. Possui camadas de óxido em ambas as placas.

Por que posso colocar um capacitor eletrolítico em corrente alternada?

Você pode danificá-lo, possivelmente fatalmente, exceto em casos triviais.

O exemplo mostrado não prova muito.

Se você aplicar uma tensão reversa modesta a um capacitor em comparação à sua classificação de voltagem, ele poderá não causar muito dano se não houver muita corrente e se não for feito por muito tempo.

Pequenas quantidades de danos causados ​​nesses casos podem não ser aparentes.

Para valores excessivos de modesto, muito, muito e muito tempo, o capacitor pode informar você de várias maneiras interessantes, como soprar todo o seu interior através da vedação de base ou através da ventilação de segurança formada pelas ranhuras em forma de cruz na parte superior. ou apenas fervendo ou secando ou recusando-se a vir à festa no futuro.

Uma maneira pela qual capacitores eletrolíticos podem ser usados ​​em um circuito CA é colocar dois em série opostos à polaridade. Cada capacitor tenderá a "lidar com" a parte apropriada da forma de onda. O capacitor polarizado reverso passa muita corrente em baixa voltagem reversa e usa a outra metade para bloquear a voltagem direta DC. Nesse caso, os limites "demais" não são atingidos.