Uso de pares de capacitores y diodos en paralelo para limitar la corriente en un circuito de CA

Quiero limitar la corriente de una fuente de CA usando condensadores. Como estoy usando capacitores dieléctricos (polares), pensé que podría usar 2 capacitores con polaridad opuesta en paralelo con un diodo frente a cada capacitor para protegerlo del daño por polarización inversa (consulte el diagrama del circuito para obtener una aclaración). Mi idea era que cada vez que la polaridad de la fuente cambia, la corriente pasará a través de un par diferente de capacitor-diodo, siempre con la reactancia del capacitor limitando la corriente de la fuente.

Al intentar hacer esto en la práctica, no hay ningún movimiento actual, por lo que debo estar malinterpretando algo muy importante. ¿Algún sabio amable estaría interesado en señalar mi error? Soy un físico al que le gusta jugar, así que si esto es algo vergonzosamente estúpido que debería haber aprendido en AC 101, me disculpo.Diagrama de circuito

Lo que más me interesa es comprender la idea general de por qué esto no funcionará, pero si desea conocer más detalles, la fuente de CA es la red eléctrica (120 VCA, 60 Hz), los capacitores son 22 uF, 400 V, los diodos son 5 A, 1000 V calificado.

¿Cómo se supone que se descargan los capacitores?
¿Y cuál es la carga?
Ooops... Entonces, ¿habría una configuración que protegiera el capacitor y lo descargara? En este caso, la carga es un elemento calefactor de CA, pero tenía curiosidad por las soluciones generales.
Conecta los condensadores en serie, conectando los dos cables positivos entre sí o conectando los dos negativos entre sí. La capacitancia se reducirá a la mitad, la tensión aumentará entre 1,01 y 2 veces dependiendo de su calidad y se despolarizarán.
@Asmyldof: Eso dará como resultado un techo punteado. Su arreglo tendrá la mitad del voltaje de la red en cada capacitor. Necesita producción de polaridad inversa. Mira mi respuesta.
@Transistor ¿Quiere decir que Cornell y Panasonic no saben cómo funcionan los condensadores? El único error que cometí temprano en la mañana fue duplicar el voltaje, eso solo es cierto para el funcionamiento normal en serie. La tapa Alu Elec con polarización inversa filtrará toda su carga en la polarización directa, lo que hace que la relación sea de 1: 1000 o incluso mucho menor. Sin problemas de techo de ningún tipo.
@Asmyldof: Eso es nuevo para mí, pero siempre estoy interesado. La fuga de carga significa que la corriente debe fluir a través del electrolito. Eso significa calor. Demasiado calor generalmente significa techo punteado. ¿A qué condensadores específicos de Cornell y Panasonic se refiere? ¿Enlace a hoja de datos o referencia que explique este modo de operación? Editar: encontré un enlace en electronics.stackexchange.com/questions/21928/… . Tendré una lectura.
@Transistor Todo el mecanismo que causa la explosión en el uso inverso en este caso ayuda. La resistencia directa es TOhms, donde la resistencia inversa es muy baja en comparación. Sin embargo, con una fuente de voltaje fijo que significa corrientes altas y un calor notable, cuando se combina con una polarizada hacia adelante, eso significa que se necesitan muchos órdenes de magnitud más para cargar la polarizada hacia adelante que para calentar la inversa (4 a 6 órdenes en muchos casos). El delantero limita efectivamente los problemas tanto que incluso el uso a largo plazo normalmente no causa una reducción de vida muy significativa.
@Asmyldof: Gracias. El enlace en la otra pregunta estaba muerto y Google dice que ese es el único lugar donde está disponible. Me interesaría leer la nota de aplicación.

Respuestas (3)

Lo que más me interesa es entender la idea general de por qué esto no funcionará...

Porque no hay ruta de descarga una vez que los capacitores están cargados.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. La reorganización de los diodos proporciona una ruta de descarga para los capacitores y protección contra polaridad inversa.

Cómo funciona:

  • Cuando L se vuelve positivo, D1 tiene polarización inversa y C1 se carga. D2 evita que C2 se cargue más de 0,7 a 1,0 V en sentido inverso.
  • Cuando L se vuelve negativo sucede lo contrario.

La capacitancia efectiva será el valor de uno de los capacitores ya que solo uno está en uso en cualquier momento.

Utilicé este arreglo hace casi 40 años para reemplazar un capacitor de arranque defectuoso en la bomba de pozo de 230 V de un amigo de la familia. (Murió un viernes por la noche en un fin de semana festivo. ¿Cómo saben los condensadores qué día es?) Utilicé un par de condensadores amplificadores de válvula y diodos adecuados. Funcionó, pero me preocupaba la confiabilidad a largo plazo debido a la pequeña polarización inversa en cada ciclo, así que lo reemplacé con un capacitor no polarizado lo antes posible.

Actualización después de los comentarios.

esquemático

simular este circuito

Figura 2. Original redibujado con GND aplicado entre los dos capacitores para ayudar en la visualización con la simulación.

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Figura 3. Resultados de la simulación de la Figura 2 cuando V1 se establece en 100 V p-p .

¡Gracias! Tengo curiosidad por saber por qué la solución estándar parece no incluir los diodos, ya que parece que su circuito daría como resultado que los capacitores funcionen casi de manera idéntica a sus especificaciones previstas, lo que probablemente aumente la vida útil. ¿Se excluyen los diodos solo por razones de volumen/costo?
La siguiente declaración es incorrecta: "La capacitancia efectiva será el valor de uno de los capacitores ya que solo uno está en uso en cualquier momento". Mientras que con el primer ciclo del voltaje de entrada, los capacitores están descargados y la corriente positiva solo fluye a través de C1 y D2 y la corriente negativa solo fluye a través de C2 y D1, ambos capacitores eventualmente se cargarán y su terminal + tendrá un voltaje más alto que su - Terminal. Por lo tanto, polarizan inversamente sus diodos conectados en paralelo y bloquean el flujo de corriente a través de ellos.
... Toda la corriente ahora tiene que fluir a través de ambos capacitores, haciendo que la capacitancia efectiva sea la mitad de un capacitor (si ambos son del mismo tamaño).

Esto es lo que sucede a medida que pasa el tiempo...

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Para aplicaciones de energía, un cuentagotas capacitivo no siempre es una buena opción, pero cuando lo es, es mucho mejor usar un capacitor de una sola película, como se muestra a continuación, que usar un par de electrolíticos enganchados en oposición en serie, como se sugirió anteriormente.

La razón de esto es que los electrolíticos siempre disiparán más energía en sus electrolitos y dieléctricos que las tapas de película en sus dieléctricos, y los electrolíticos se calentarán más y ventilarán su humo mágico antes.

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¡Gracias! Tenía la intención de cambiar por 2 capacitores dieléctricos en serie, pero ahora buscaré obtener algunos capacitores de película.
Todos los condensadores dependen de dieléctricos eléctricamente aislantes para separar sus placas y, hasta donde yo sé, no existe tal cosa como un "condensador dieléctrico".

Cada C conduciría la corriente durante la mitad del primer ciclo y luego se cargaría al voltaje máximo +/- y luego dejaría de conducir la corriente.

Ya, gracias. Ignacio señaló el tema. ¿Alguna sugerencia para una configuración diferente con condensadores polares en un circuito de CA?
Uso de pares de capacitores y diodos en paralelo para limitar la corriente en un circuito de CA
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