Ich habe hier und da Schaltpläne mit Elektrolytkondensatoren gesehen, die auf Wechselstrom geschaltet sind. Und das klingt komisch für mich.
Elektrolytkondensatoren haben eine Polarität, oder? Wenn wir die Polaritäten auf DC umkehren, passieren schlechte Dinge. Soweit ich weiß, kehrt Wechselstrom ab und zu die Polarität um (normalerweise 50 Hz). Warum können wir solche Kondensatoren in Wechselstrom schalten, ohne sie zu beschädigen?
Beispiel:
von der Demonstration hier: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s
Antworten:
"Kann" und "Sollte" sind zwei Dinge. Solltest du das tun? Nein: Diese Verwendung liegt außerhalb der spezifizierten Betriebsparameter herkömmlicher Elektrolytkondensatoren. Du scheinst das schon zu verstehen. Kannst du es machen? Ja, wie das Video zeigt. Um zu verstehen, warum das so ist, muss man wissen, was sich im Kondensator befindet.
Ein Kondensator besteht aus zwei Leitern (normalerweise Platten), die durch einen Isolator getrennt sind. Je größer die Oberfläche und je näher sie beieinander liegen, desto höher ist die Kapazität. Elektrolytkondensatoren haben einen dünnen Film, der in der Dose aufgerollt ist. Dieser Film ist mit einer dünnen Oxidschicht bedeckt, und die Dünnheit dieser Schicht verleiht Elektrolytkondensatoren ihre im Verhältnis zu ihrer Größe hohe Kapazität.
Diese Oxidschicht wird durch die Chemie der Materialien im Kondensator und die Polarität der an jede Seite des Films angelegten Spannung erzeugt. Eine in der richtigen Richtung angelegte Spannung baut die Oxidschicht auf und hält sie aufrecht. Bei umgekehrter Polarität löst sich die Oxidschicht auf.
Wenn sich die Oxidschicht auflöst, haben Sie keinen Isolator mehr zwischen den beiden Platten des Kondensators. Anstelle von zwei durch einen Isolator getrennten Platten haben Sie zwei durch einen Leiter getrennte Platten. Anstelle eines Geräts, das DC blockiert, haben Sie ein Gerät, das dies durchführt. Grundsätzlich haben Sie einen Draht in einer Dose.
Wenn Sie auf diesen Fehlermodus stoßen, fließt normalerweise ein großer Strom, der die Innenteile des Kondensators schnell erwärmt. Die sich ausdehnende Flüssigkeit und das ausdehnende Gas zerbrechen die Sicherheitsöffnung oder die Dose explodiert.
Warum explodiert dann der Kondensator in diesem Beispiel nicht?
Die Spannung mit umgekehrter Polarität wird nie sehr lange angelegt, und niemals ohne eine Spannung mit korrekter Polarität, die kurz danach angelegt wird, um den Schaden zu reparieren, der angerichtet wurde.
Die Oxidschicht löst sich beim Anlegen einer Sperrspannung nicht sofort auf; es braucht Zeit. Die Zeit hängt von der angelegten Spannung, der Größe des Kondensators, der Chemie usw. ab, aber ein halber Wechselstromzyklus von 50 Hz ist wahrscheinlich nicht lang genug, um ernsthafte Schäden zu verursachen. Wenn sich die andere Hälfte des Zyklus nähert, wird die Oxidschicht wiederhergestellt.
Ein eventueller Fehlerstrom wird durch die Vorwiderstände erheblich begrenzt.
Wenn diese Widerstände in Reihe geschaltet sind, ist die zum Erwärmen des Kondensators verfügbare Leistung gering. Es steht einfach nicht genug Energie zur Verfügung, um den Kondensator katastrophal zu zerstören, da der größte Teil der verfügbaren Energie in die Widerstände fließt. Vielleicht wärmen Sie den Kondensator nur leicht auf. Wenn die Spannung die Richtung umkehrt, kann sich die Oxidschicht neu bilden.
Wahrscheinlich beschädigen Sie den Kondensator noch bis zu einem gewissen Grad, aber er ist für die Demonstration betriebsbereit genug.
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Höchstwahrscheinlich bemerken Sie nicht, dass der Kondensator eine Gleichstromvorspannung hat und dass die niedrigsten Spitzen der Spannung, über der er liegt, nicht negativ werden.
In dem einzigen Beispiel, das Sie angegeben haben, befindet sich eine LED in der Schaltung. Denken Sie daran, dass eine LED auch eine Diode ist. Wenn er den Kondensator in Reihe mit der LED geschaltet hat, sollte dies eine signifikante Sperrspannung über dem Kondensator verhindert haben. Wenn der Kondensator parallel zur LED geschaltet wurde, hätte die LED etwas mehr als ein paar Volt Verpolung um den Kondensator herum überbrückt.
Wichtiger ist jedoch, dass dies nur ein Video von einem Typen im Internet war, der eine Demo machte und nicht versuchte, streng zu sein. Möglicherweise war ihm bewusst, dass der Kondensator etwas missbraucht wurde, und es war ihm egal. Wir wissen auch nicht, ob der Kondensator irgendwann beschädigt wurde.
Zusammenfassend sind die Gründe, warum Elektrolytkondensatoren scheinbar in Sperrrichtung gespannt sind, folgende:
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Es gibt ein paar mögliche Antworten.
Die häufigste Anwendung der Elektrolyse in Wechselstromanwendungen sind Koppelkondensatoren in Wechselstromverstärkern. In diesem Fall gibt es normalerweise eine deutliche Gleichstromvorspannung über dem Kondensator (aufgrund der Vorspannung der einzelnen Verstärkerstufen), so dass sich die Spannung über dem Kondensator selbst nie umkehrt, obwohl sie einen Wechselstrom durchläuft.
Zweitens gibt es so etwas wie einen nicht polarisierten Elektrolytkondensator, der manchmal in Powerline-Frequenz-Anwendungen verwendet wird. Es hat Oxidschichten auf beiden Platten.
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Sie können aber den Kondensator beschädigen, möglicherweise tödlich, außer in unbedeutenden Fällen.
Das gezeigte Beispiel beweist nicht viel.
Wenn Sie an einen Kondensator im Vergleich zu seiner Nennspannung eine bescheidene Sperrspannung anlegen, kann dieser nicht zu viel Schaden anrichten, wenn nicht zu viel Strom fließt und dies nicht zu lange geschieht.
Kleine Schäden, die in solchen Fällen entstanden sind, sind möglicherweise nicht erkennbar.
Bei zu hohen, zu hohen und zu langen Werten lässt der Kondensator Sie auf verschiedene interessante Arten wissen, wie zum Beispiel das Herausblasen aller Innenseiten durch die Basisdichtung oder durch die Sicherheitsöffnung, die durch die kreuzförmigen Rillen auf der Oberseite gebildet wird oder einfach durch Kochen oder Austrocknen oder Weigerung, in Zukunft zur Party zu kommen.
Eine Möglichkeit, wie Elektrolytkondensatoren in einem Wechselstromkreis verwendet werden können, besteht darin, zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren mit entgegengesetzter Polarität zu schalten. Jeder Kondensator wird dazu neigen, den geeigneten Teil der Wellenform zu "behandeln". Der in Sperrrichtung vorgespannte Kondensator lässt bei niedriger Sperrspannung viel Strom durch und blockiert mit der anderen Hälfte die Vorwärtsspannung DC. In diesem Fall werden die "zu viel" Grenzen nicht erreicht.
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