Condensador de alto voltaje en un sistema de bajo voltaje

Pregunta rápida: ¿es peligroso usar un capacitor clasificado para alto voltaje (digamos 35 V) en un sistema que, digamos, suministra 5 V (como para LED o lo que sea)?

Dado que puede almacenar hasta 35 V, ¿de alguna manera almacenará un montón y luego lo liberará de inmediato, dañando el sistema, o está bien usar un capacitor de mayor capacidad que el voltaje que se suministra?

Depende del condensador. Un capacitor electrolítico se basa en una capa de oxidación como aislante, por lo que la capacitancia se desviará más con el tiempo si lo hace funcionar a bajo voltaje. Otros capacitores no tienen esta limitación, por lo que no hay inconveniente en usar una parte de mayor calificación, excepto por el tamaño y el costo.

Respuestas (9)

Si bien no es una analogía perfecta, piense en el voltaje en el capacitor similar a la capacidad en litros de un tanque. Contendrá "35 V", pero no es necesario que lo llene por completo. Pero como dijo @JustJeff, sería prudente asegurarse de que el contenedor pueda contener más de lo necesario para evitar derrames (y en el caso de un capacitor electrolítico, el electrolito puede expandirse y, literalmente, "derramarse").

Tenga en cuenta que una mejor analogía con la capacidad sería la unidad farad, ya que es una medida de la capacidad de carga de un capacitor, así que no lo confunda con el voltaje, que es el potencial para hacer trabajo.

El voltaje es análogo a la presión, por lo que la clasificación de voltaje es lo mismo que la clasificación de presión en un tanque presurizado. Si aplica demasiada presión, tanto un condensador como un tanque explotarán. Para un tanque sin presión, la clasificación de voltaje sería la altura del tanque antes de que se desborde. Así puedes tener dos tanques de diferentes alturas pero de la misma capacidad. Esta analogía es más directa, creo: wisc-online.com/objects/ViewObject.aspx?ID=ACE4803 amasci.com/emotor/cap1.html Si la presión es demasiado alta, la membrana falla.
@endolith No había pensado en usar presión para voltaje y volumen para carga, pero esa es una idea mucho mejor. ¡Gracias!
La capacitancia es equivalente al área de la sección transversal de un tanque, mientras que el límite de voltaje es proporcional a la altura. Si la capacitancia no varía con el voltaje, la cantidad de carga que se puede retener es proporcional al producto de la capacitancia y el límite de voltaje. Si la capacitancia varía con el voltaje (una situación equivalente a un tanque de sección transversal no uniforme), la carga es proporcional a la integral de la capacitancia sobre el voltaje.

No, tener una tapa nominal más alta no almacenará de alguna manera más voltaje del que está disponible en el circuito. En realidad, desea una tapa con una clasificación de voltaje ligeramente más alta que el voltaje más alto que espera aplicarle. De hecho, si pone más voltaje en una tapa de la que está clasificado, es probable que falle catastróficamente, es decir, estalle o explote.

Una advertencia: cuando estaba en la universidad, armé una fuente de alimentación simple, usando un transformador de 12,6 V, un diodo 1N4001 y una tapa electrolítica, probablemente de 100 uF. Muy poco después de enchufarlo, hubo un fuerte silbido/silbido, y me alarmé al ver un gran chorro de humo saliendo por la parte superior de un condensador muy hinchado y medio abierto. El problema: había puesto 12,6 * sqrt (2) voltios (alrededor de 18) en un condensador de 16 V.
probablemente mucho más que eso. El transformador es de solo 12,6 V si estuviera extrayendo el amperaje recomendado al mismo tiempo. Si solo estuvieras probándolo con humo (je), es probable que hayas puesto 30V+ en esa pobre tapa pequeña.
@insta: sí, descargar el secundario probablemente habría sido algo así como 14 a 16 V, por lo que sería incluso peor que lo indicado anteriormente. sin embargo, una experiencia de aprendizaje.
Me está recordando cómo los ingenieros mecánicos y agrícolas solían freír equipos en nuestros laboratorios de ingeniería electrónica.

Si se usa un electrolítico de alto voltaje a bajo voltaje, la capacitancia real podría ser mucho más baja que el valor indicado.

¿Explique? No estoy seguro de entender lo que quieres decir o por qué.
@Sauron: la capacitancia de un capacitor ideal es una constante, sin importar el voltaje que tenga, pero para los capacitores reales, este no siempre es el caso.
Piense en un condensador como si fuera un tanque de agua. La capacitancia representa el área transversal horizontal, mientras que el voltaje representa la altura del agua. Si el área de la sección transversal es uniforme, agregar un volumen fijo de agua aumentará la altura en una cantidad fija, independientemente de la cantidad de agua que contenga el tanque. Si el área de la sección transversal varía con la altura, agregar una cantidad fija de agua puede aumentar la altura en una cantidad variable.
Iba a decir esto, vale la pena señalarlo. La regla general aquí es que las tapas clasificadas para 2 veces el voltaje de trabajo son una buena parte (confiable).
Tiendes a encontrar más como lo contrario. Un capacitor de alto voltaje tendrá su capacitancia nominal de bajo voltaje, lo que significa que cuando se opera cerca de su voltaje nominal, la capacitancia será mucho menor. Es por esto que existen los diferentes tipos de dieléctricos de capacitores MLCC, estos garantizan una cierta característica de capacitancia vs voltaje (entre otras cosas)

La clasificación de voltaje de un capacitor es una medida de qué tan fuerte es su aislamiento. Una tapa de 35 V puede soportar al menos 35 voltios aplicados a través de ella (un voltaje más alto puede causar cosas malas como un corto a través de la tapa y quemarse). No tiene nada que ver con la cantidad de voltaje que almacenará el capacitor; no puede almacenar nada más alto que lo que se le ingresa. La clasificación de voltaje describe qué tan alta es su barrera; la electricidad no pasará a través de él mientras no alcance esa altura.

Tengo una escalera con 35 escalones. Estoy parado en el quinto escalón. ¿Qué pasa si me caigo? ¿Es peligroso? ¡Caer por 35 escalones puede doler!

Por divertido que sea, prefiero mantenerme alejado de las respuestas sarcásticas. Lo que es obvio para ti puede no serlo para otra persona.
No fue con la intención de ser sarcasmo. A veces una analogía ayuda a entender un nuevo concepto.
entonces necesitas decirlo de esa manera, en lugar de simplemente decir la analogía, que podría no ser obvia para los demás.
La cuestión del autor es si alcanza el 'paso' 35 con su configuración. Nivelando con esta analogía (obviamente sarcástica), ¿sería una mejor manera de pensar que estás en una silla de ruedas y el motor que te empuja escaleras arriba no proporciona más energía que el quinto escalón? (El potencial de lastimarse/morir es mayor a medida que avanza)
Comentario del moderador 2022: esto se ha marcado como "no es una respuesta" 11 años después. Está incompleto como respuesta pero tiene algún valor y los comentarios ayudan a mejorarlo. Como los comentarios han durado 11 años me imagino que pueden durar un tiempo todavía.

Todos los demás han explicado bien, la analogía del "tanque de agua a presión" es muy buena.

Solo para agregar;

  • Si observa (wikipedia, etc.) cómo se construyen los capacitores y los factores que determinan la capacidad y la tolerancia de voltaje, eso puede ayudar a explicar por qué existen las diferentes clasificaciones y por qué usar un capacitor de 1000v en su circuito de 5v puede ser tan pobre como idea como usar uno de 3v.

  • Regla general: siempre agregue un bit/redondee al siguiente valor preferido para las especificaciones de "seguridad" como el voltaje del capacitor, la capacidad de carga de corriente del cable, la disipación de energía del componente, etc.

  • Tenga en cuenta que su circuito de 5v no es un 5v perfecto, puede haber picos, caídas, sobretensiones, etc., y alimentar algo de 5v no garantiza que ninguna parte del circuito supere los 5v debido a oscilaciones o lo que sea.

Por lo general, especificamos ~ 2 veces el voltaje de trabajo (por lo que un circuito de 12 V tendría límites de 24 V y, en general, la clasificación disponible es de 25 V, así que eso es lo que usamos), cuanto más se acerque al voltaje de trabajo, más difícil funcionará y menos confiable. será.

Sí, el voltaje es la clasificación máxima del capacitor, pero el capacitor es para almacenar electrones medidos en faradios o microfaradios.

Si te olvidas de la jerga técnica, piensa en ello como una batería. No es exactamente lo mismo, pero si tiene una batería de 24 voltios alimentando un circuito que tiene un corte de 19 voltios y solo lo carga a 12 voltios, tiene muchos menos electrones para alimentar su circuito de lo que se necesita y es probable que el circuito no funcionará.

Un 25 m El capacitor F que tiene una capacidad nominal de 16 voltios tendrá un voltaje de 25 m capacitancia F cuando se opera cerca de los 16 voltios, pero si sustituye un 25 m Condensador F clasificado a 35 voltios, no tendrá 25 m Capacitancia F si solo aplica 16 voltios.

Estos condensadores tienen muchas funciones en los circuitos. Una función principal es suministrar electrones a un circuito cuando el suministro de enchufe normal ha caído por debajo de lo necesario, como con la corriente alterna. A medida que el voltaje y la corriente se invierten, 60 veces por segundo, el nivel pasa de un pico de alrededor de 170 voltios a cero voltios y luego a -170 voltios y luego se repite. Los condensadores filtran esta caída suministrando el voltaje adecuado para mantener el circuito fluido. A medida que el voltaje vuelve a subir, recarga el capacitor.

Un condensador con fugas tiene el efecto de un condensador de gran capacidad que tiene fugas y evita que el circuito funcione correctamente. En la mayoría de los casos, puede sobrevalorar un condensador y salirse con la suya. Si duplica el valor de voltaje del capacitor pero mantiene bajo el voltaje de suministro, es posible que también desee duplicar el valor de Farad. Ej: 25 m F a 16 voltios para convertirse en 50 m F a 35 voltios funcionando con un suministro de 16 voltios.

Bienvenido al sitio. Descubrirá que las personas aprecian más las respuestas y, por lo tanto, recibirán más votos positivos si son fáciles de leer. Su respuesta sería mucho más legible si se dividiera en párrafos de pensamientos relacionados. También tenga cuidado con las unidades y cómo se escriben. Sé lo que estabas tratando de decir, pero "25 uf de cargo" es la forma incorrecta de expresarlo. Farads no es una unidad de carga (eso es lo que son los culombios), y la abreviatura de farad es "F", no "f". Estas "pequeñas" cosas importan en ingeniería, y la gente aquí se preocupa por eso.
Tu segundo párrafo es demasiado técnico para que yo lo comprenda....!!
Esta respuesta suena razonable, pero está en desacuerdo con las muchas otras respuestas que dicen que la clasificación de voltaje es una "barrera" pero no afecta el almacenamiento de energía. Además, hay una regla general que dice usar un condensador con el doble de voltaje nominal según sea necesario, de lo contrario, el almacenamiento de energía se reduce mucho.

La construcción básica de capacitores consiste en dos placas con cables separados por material aislante...

Sin embargo, el condensador electrolítico es mucho más que esto. Si abre un condensador electrolítico, encontrará dos tiras largas de aluminio plateado separadas por papel, todas enrolladas en forma cilíndrica. El cilindro está empapado en electrolito y empacado en una lata de aluminio.

Una de las cosas más importantes a tener en cuenta es que el verdadero aislamiento entre las tiras no es el papel. El papel poroso es simplemente para evitar que las tiras entren en contacto directo entre sí. El verdadero aislamiento es la capa química que se forma en las tiras de aluminio cuando el condensador se conecta a la fuente de CC con la polaridad correcta. Cuando se conecta con la polaridad incorrecta, se forma una capa conductora que provoca un flujo de corriente continuo. La temperatura aumenta rápidamente porque la resistencia de CC de la capa conductora que se forma no es muy baja, lo que provoca una pérdida de potencia óhmica.

Entonces, respondiendo a la pregunta, la cantidad óptima de capa de aislamiento químico se forma cuando el capacitor se opera casi cerca del voltaje nominal en la polaridad correcta. El funcionamiento de un capacitor de alto voltaje a un voltaje de CC más bajo hace que fluya una corriente continua baja a través del capacitor, lo que hace que el capacitor no se comporte de manera ideal como capacitor.

La clasificación de voltaje del capacitor es el punto en el que el dieléctrico y el aislamiento entre las dos placas comienzan a romperse y fallan.

Considéralo como una cuerda. Llevará tanto peso que se romperá, y cuando se "rompe", falla catastróficamente.

El segundo punto: No coloque tapas de almacenamiento muy grandes DESPUÉS de un regulador. Van ANTES del regulador porque un capacitor se comporta como un 'corto' hasta que se carga, sin mencionar que invertirá la polarización del regulador si pierde energía.

"Un capacitor se comporta como un 'corto' hasta que se carga" En realidad, un capacitor solo se comporta como un corto cuando está descargado (o casi completamente descargado). Entonces, solo un corto al comienzo de la carga, no hasta casi el final de la carga.
No coloque tapas de almacenamiento muy grandes DESPUÉS de un regulador. La mayoría de los reguladores brindan limitación de corriente y protección contra sobretemperatura, y puede, por ejemplo, conectar 1F a un 7805 y esperar hasta que se cargue, incluso si el 7805 se apagará varias veces para enfriarse. Si conecta dicho 1F al lado de entrada del regulador, y la entrada es impulsada desde, digamos, una batería de litio de alta capacidad... digamos que las cosas pueden volverse energéticas después de un tiempo muy corto. Entonces, no, no existe una regla única de "talla única", depende del diseño del circuito.
La mayoría de los reguladores también tienen cierta resistencia de salida que no es cero, especialmente un poco por encima de CC, y los condensadores grandes suelen ayudar con eso. Debido a la acción limitadora de corriente del regulador, un 7805 con 10uF en la entrada y 10mF en la salida es benigno, pero lo contrario puede ser una mala idea para muchas aplicaciones.