¿Qué es exactamente un condensador de seguridad con clasificación "XY"?

Los condensadores de seguridad se clasifican por clasificaciones X e Y. Definamos correctamente todo, y luego debería quedar claro cómo esos condensadores pueden clasificarse para X e Y al mismo tiempo.

Condensadores de clase X: estos son condensadores que solo se usan en situaciones en las que su falla no presentaría un riesgo de descarga eléctrica, pero podría provocar un incendio. Eso es todo. No se especifica su modo de falla, si falla abierta o cerrada, o si es transversal o no.

Sin embargo, en última instancia, esto equivale a que estos capacitores se usen en situaciones de línea a línea, ya que las situaciones de línea a tierra conllevan el riesgo potencial de descarga eléctrica si esos capacitores fallan en cortocircuito.

Ahora, nadie quiere que un capacitor falle en cortocircuito, ya que rara vez es una forma segura de quemar un fusible antes de que el capacitor explote o se incendie. Cuando fallan cerrados, a menudo aún presentan varios ohmios de resistencia, en lugar de ser un cortocircuito total. Por lo tanto, los condensadores X no están realmente diseñados para fallar en circuito abierto o cerrado per se, sino que están diseñados para soportar una gran cantidad de sobretensiones sin fallar en absoluto.

Hay 3 subclases de condensadores X, X1, X2 y X3. Corresponden a tensiones de servicio de pico, que por lo general son muy superiores a la tensión nominal continua. Son los siguientes:

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline Class & Service \, Voltage & Peak \, Voltage \\\hline X1 & >2500V ≤ 4000V & 4kV \, (C<1.0µF) \quad \frac{4}{\sqrt{C}}kV \, (C > 1.0µF)\\\hline X2 & ≤2500V & 2.5kV \, (C<1.0µF) \quad \frac{2.5}{\sqrt{C}}kV \, (C > 1.0µF)\\\hline X3 & ≤1200V & Not \, rated\\\hline \end{array}$$

Condensadores de clase Y: estos condensadores están clasificados para su uso en situaciones en las que una falla presentaría un riesgo de descarga eléctrica. Lo que esto significa es que los condensadores de clase Y están diseñados para no fallar en absoluto o para repararse por sí mismos, lo que les permite recuperarse de un evento de arco. Básicamente, los requisitos para un capacitor de clase Y son más estrictos y más altos que los de un capacitor X. Y los condensadores Y son los únicos condensadores clasificados para usarse con seguridad en situaciones de 'línea a tierra'. Sin embargo, nuevamente, no se menciona su modo de falla, la calificación Y solo implica que se cumplen ciertos requisitos mínimos. Esto equivale a no fallar en absoluto o, como se mencionó, ser autocurativo.

Solo los condensadores de clase Y son suficientes para su uso en aplicaciones de 'línea a tierra'. Debido a las clasificaciones de seguridad más estrictas, es aceptable usar capacitores con clasificación Y en lugar de capacitores con clasificación X, pero no viceversa. Los condensadores clasificados explícitamente para ambos no son infrecuentes, y no hay nada que impida que un condensador sea de ambas clases a la vez.

Hay 4 subclases de condensadores Y, Y1, Y2, Y3 e Y4. Aquí están las diferencias:

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline Class & Service \, Voltage & Peak \, Voltage \\\hline Y1 & ≤500V & 8kV\\\hline Y2 & ≥150V < 300V & 5kV \\\hline Y3 & ≤250V & Not \, rated\\\hline Y4 & ≤150V & 2.5kV\\\hline \end{array}$$

Ambas tablas son generalizaciones y, según el estándar que se haya utilizado al designar un condensador como clase X o Y, los detalles pueden variar ligeramente. Si realmente quiere entrar en los detalles esenciales, es mejor leer el estándar específico para un capacitor determinado. Aquí está la lista de los diversos estándares, aunque puede que no sea una lista completa.

• Norma americana UL 1414
• Norma estadounidense UL 1283
• CSA C22.2 No.1 estándar canadiense
• CSA C22.2 No.8 estándar canadiense
• EN 132400 norma europea
• Norma internacional IEC 60384-14

Finalmente, aunque no se menciona en su pregunta, me gustaría agregar el propósito realde estos condensadores. Se utilizan para el filtrado EMI. No solo bloquean una gran cantidad de basura de la red eléctrica que ingresa a su dispositivo, sino que también evitan que su dispositivo arroje basura a la red eléctrica. En general, estos estarán presentes en las fuentes de alimentación de modo de conmutación por necesidad de pasar FCC/CE/lo que sea, pero generalmente estarán ausentes en las fuentes lineales de la vieja escuela (un transformador de red solo realiza el aumento o reducción de voltaje ). Esto se debe a los importantes armónicos de conmutación que son un efecto secundario inevitable de los rápidos tiempos de subida y bajada que se observan en los conmutadores, mientras que un transformador lineal es comparativamente bajo en ruido/bajo en armónicos. El puente rectificador genera algunos armónicos, pero el núcleo de laminado de hierro los disipa prácticamente todos mucho antes de que puedan regresar al devanado primario.

No, las tapas X deben abrirse para evitar el riesgo de incendio. Sin embargo, ha habido algunas partes que se han incendiado después de varios años en el campo. Es sabiduría común que las tapas dieléctricas de papel son más confiables porque el papel empapado con epoxi se cura mejor que el polipropileno. En algunos casos, el epoxi ha sufrido algún tipo de cambio fatal. Se volvió quebradizo y agrietado tal vez.

Un XY es solo uno que pasó el estándar IEC60384 en una subclase X e Y... tanto X1 como Y1, por ejemplo.