Pourquoi puis-je mettre un condensateur électrolytique sur AC?

J'ai vu ici et là des schémas avec des condensateurs électrolytiques mis sur AC. Et cela me semble bizarre.

Les condensateurs électrolytiques ont une polarité, non? Si nous inversons les polarités sur DC, de mauvaises choses se produisent. Autant que je sache, AC inverse la polarité de temps en temps (généralement 50 Hz). Pourquoi pouvons-nous mettre de tels condensateurs sur AC sans les endommager?

Exemple:

de la démonstration ici: http://youtu.be/qdXbnhb1bVo?t=5m57s

"Peut" et "devrait" sont deux choses. Devriez-vous faire ça? Non: cette utilisation est en dehors des paramètres de fonctionnement spécifiés des condensateurs électrolytiques ordinaires. Vous semblez déjà comprendre cela. Pouvez-vous le faire? Oui, comme le montre la vidéo. Pour comprendre pourquoi, il faut comprendre ce qu'il y a à l'intérieur du condensateur.

Un condensateur est composé de deux conducteurs (généralement des plaques) séparés par un isolant. Plus la surface est grande et plus elles sont rapprochées, plus la capacité est élevée. Les condensateurs électrolytiques ont un film mince enroulé dans la boîte. Ce film est recouvert d'une fine couche d'oxyde, et la minceur de cette couche donne aux condensateurs électrolytiques leur capacité élevée par rapport à leur taille.

Cette couche d'oxyde est créée par la chimie des matériaux dans le condensateur et la polarité de la tension appliquée de chaque côté du film. Une tension appliquée dans la bonne direction crée et maintient la couche d'oxyde. Si la polarité est inversée, la couche d'oxyde se dissout.

Si la couche d'oxyde se dissout, vous n'avez plus d'isolant entre les deux plaques du condensateur. Au lieu de deux plaques séparées par un isolant, vous avez deux plaques séparées par un conducteur. Au lieu d'un appareil qui bloque DC, vous avez un appareil qui le conduit. Fondamentalement, vous avez un fil dans une boîte.

Habituellement, lorsque vous rencontrez ce mode de défaillance, un courant important circule, chauffant rapidement les internes du condensateur. Le fluide et le gaz en expansion rompent l'évent de sécurité ou la boîte explose.

Pourquoi alors, le condensateur dans cet exemple n'explose-t-il pas?

La tension de polarité inversée n'est jamais appliquée très longtemps, et jamais sans une tension de polarité correcte appliquée peu de temps après pour réparer les dommages qui ont été causés.

La couche d'oxyde ne se dissout pas instantanément lorsqu'une tension inverse est appliquée; ça prend du temps. Le temps dépend de la tension appliquée, de la taille du condensateur, de la chimie, etc., mais un demi-cycle de 50 Hz AC n'est probablement pas assez long pour causer de graves dommages. Lorsque l'autre moitié du cycle arrive, la couche d'oxyde est restaurée.

Tout courant de défaut est considérablement limité par les résistances série.

Avec ces résistances en série, la puissance disponible pour chauffer le condensateur est faible. Il n'y a tout simplement pas assez de puissance disponible pour détruire le condensateur de manière catastrophique car la plupart de l'énergie disponible va dans les résistances. Peut-être que vous réchauffez légèrement le condensateur. Lorsque la tension change de sens, la couche d'oxyde peut se reformer.

Vous endommagez probablement le condensateur éventuellement, dans une certaine mesure, mais il est suffisamment opérationnel pour la démonstration.

Il est fort probable que vous ne remarquiez pas que le condensateur a une polarisation CC et que les pics de tension les plus bas qui le traversent ne deviennent pas négatifs.

Dans le seul exemple que vous avez fourni, il y a une LED dans le circuit. N'oubliez pas qu'une LED est également une diode. Lorsqu'il a mis le condensateur en série avec la LED, cela aurait dû empêcher une tension inverse importante à travers le condensateur. Lorsque le condensateur a été placé parallèlement à la LED, la LED aurait shunté autre chose que quelques volts de polarité inversée autour du condensateur.

Mais plus important encore, ce n'était qu'une vidéo d'un gars sur Internet faisant une démo et n'essayant pas d'être rigoureux. Il savait peut-être que le condensateur était quelque peu maltraité et s'en fichait. Nous ne savons pas non plus si le condensateur a finalement subi des dommages.

Donc, en résumé, les raisons pour lesquelles vous voyez des condensateurs électrolytiques apparemment sous tension inverse sont:

1. Ils ne le sont pas. Il y a un biais DC que vous n'avez pas remarqué.

2. Ils le sont et peuvent être endommagés, mais celui qui le fait ne s'en rend pas compte ou s'en fiche.

3. Vous ne pouvez pas croire tout ce que vous voyez sur Internet.

Il y a quelques réponses possibles.

L'application électrolytique la plus courante dans les applications CA est comme condensateur de couplage dans les amplificateurs CA. Dans ce cas, il y a généralement une polarisation CC claire à travers le condensateur (en raison de la façon dont les étages d'amplification individuels sont polarisés), donc même s'il passe un courant alternatif, la tension aux bornes du condensateur lui-même ne s'inverse jamais réellement.

Deuxièmement, il existe un condensateur électrolytique non polarisé qui est parfois utilisé dans les applications à haute fréquence. Il a des couches d'oxyde sur les deux plaques.

Pourquoi puis-je mettre un condensateur électrolytique sur AC?

Vous pouvez mais cela endommagera le condensateur, mortellement possible, sauf dans des cas triviaux.

L'exemple présenté ne prouve pas grand-chose du tout.

Si vous appliquez une tension inverse modeste à un condensateur par rapport à sa tension nominale, il ne peut pas faire trop de dégâts s'il n'y a pas trop de courant et s'il n'est pas fait trop longtemps.

De petites quantités de dommages causés dans de tels cas peuvent ne pas être apparentes.

Pour des valeurs excessives de modeste, trop, trop et trop longtemps, le condensateur peut vous faire savoir de diverses manières intéressantes telles que souffler tous ses intérieurs à travers le joint de base, ou à travers l'évent de sécurité formé par les rainures en forme de croix sur le dessus ou tout simplement en faisant bouillir ou en séchant ou en refusant de venir à la fête à l'avenir.

Une façon dont les condensateurs électrolytiques peuvent être utilisés dans un circuit alternatif est de mettre deux en série opposés à la polarité. Chaque condensateur aura tendance à "traiter" la partie appropriée de la forme d'onde. Le condensateur polarisé en inverse passera beaucoup de courant à basse tension inverse et utilisera l'autre moitié pour bloquer la tension directe DC. Dans ce cas, les limites «trop» ne sont pas atteintes.