Capacitores ligados em serie - resultante é diferente nos polarizado?

[Sergiodam]

Eu pensava que ao ligar dois capacitores de mesmos valores em série o valor resultante corresponderia à metade de um deles (p.exemplo, dois de 10 em serie resultariam em um de 5). Aí li o trecho abaixo:


From R.G. Keen
"You can make a quick and dirty NP cap by tying together the negatives of two equal-sized polar caps.
In the series-NP connection, the capacitance value is funny. Normally caps in series are a smaller capacitance than either cap by itself. If you had two 3.3uF polyester caps, then the expected value for two of them in series is 1.65uF. However, electrolytic caps actually conduct in the reverse direction, so two 3.3uF polarized aluminum electrolytic caps act like they each have a diode in parallel with them that conducts when the voltage is backwards for that one cap. So two 3.3uF caps hooked up as series non polar (i.e. negative to negative) look like a single 3.3uF NP cap.
... except for tiny region near zero volts where they withstand a tiny reverse voltage, so they look like 1.65uF there...


É isso mesmo?

[felix]

Sim 2 capacitores em série com ambos virados para o mesmo lado (+- +-)
Nesse caso dobra a Tensão máxima suportada, cai pela metade a capacitância e praticamente dobra a ESR.
Por exemplo:
+10uf/50v/0.01ESR- +10uf/50v/0.01ESR-  =  5uf/100v/0.02ESR

Entretanto se na ligação em série eles estão virados um para o outro (+- -+), enquanto um trabalha o outro descansa.
Então neste caso mantem a Tensão máxima suportada, mantem a capacitância e praticamente dobra a ESR.
+10uf/50v/0.01ESR- -10uf/50v/0.01ESR+ = 10uf/50v/0.02ESR

Mas esses números não são precisos, e variam conforme o tipo, processo de fabricação e valores reais dos capacitores.
Alguns capacitores polares podem agir como NP com tensões menores, ou capacitores com valores de face iguais podem ser muito diferentes entre si na prática o que pode gerar um desbalanceamento onde o "falso NP", estiver, um verdadeiro samba do gringo doido.

Por isso não é uma prática recomendada.
A menos que se tenha o equipamento correto e paciência para casar a capacitância real e ESR dos 2 capacitores que serão associados.

[xformer]

Fiz algumas medições pra verificar isso:

Primeiro dois capacitores eletrolíticos de 220uF polarizados:

Medição do primeiro cap:

Mediu 238,3uF

Medição do segundo cap:

Mediu 241,3uF

Medição dos dois capacitores em série ligados pelos terminais negativos:

Mediu 119,8uF  (mais ou menos a metade dos caps sem associação).

Usando dois capacitores de 1uF:

Medição do primeiro cap de 1uF:

Mediu 0,964uF

Medição do segundo cap de 1uF:

Mediu0,973uF

Medição dos capacitores em série ligados pelos terminais negativos:

Mediu 0,485uF  (mais ou menos metade do valor dos caps individuais)

As medições estão de acordo com o que sempre li e aprendi nos artigos em revistas e livros do Newton Braga (Saber Eletrônica).  Meu medidor é uma ponte LCR e medi com sinal AC de 120Hz.

[Alex Frias]

Isso também foi o que aprendi na escola, até por que a analogia usada (... electrolytic caps act like they each have a diode in parallel...) pelo senhor Keen não bate com o que conhecemos mesmo sobre eletrolíticos polarizados.

[Ledod]

 Esses artigos do R.G.Keen são realmente místicos!

 Olha só, encontrei em um artigo sobre modelagem Spice de um capacitor eletrolítico real o bendito diodo, ainda mais, sendo um diodo zener...

 http://www.newark.com/pdfs/techarticles/cornell/impedance.pdf



 E agora José?

Edit: Mais um artigo : http://www.cde.com/catalogs/AEappGUIDE.pdf, na página 6, o diodo zener é utilizado para modelar a região de sobre tensão (o diodo só começa a conduzir quando a tensão é maior que o "Vz") e a região de operação inversa, onde o diodo conduz "sempre".

 Busquei no google o assunto como "zener clamping electrolytic effect"

 PS: Já estou vendo pessoal falando da distorção no capacitor também!  

[Alex Frias]

Como um zener até seria possível entender dependendo da tensão dele.

[felix]

Justamente o que eu tinha dito, até certas tensões o efeito da polarização inversa dos capacitores polarizados não é sentido.
Mas isso varia de capacitor para capacitor.

Mais um artigo (p. 2196 Non-polar):
http://electrochem.cwru.edu/encycl/misc/c04-appguide.pdf

O valor desse "zener" virtual é em tese variável, o que determina até que tensão um polarizado sozinho agirá como não polarizado:
Menor nos capacitores de menor tensão.
Menor nos eletrolíticos que nos tântalos.
Menor em alta temperatura.

Por isso tem gente que é tão tarada que usa sempre capacitores das mesmas marcas, do mesmo tipo, com a mesma tensão.

Esse tópico é intrinsecamente ligado aquele tópico de "capacitores não polares tem polos",  principalmente onde o Guilherme aponta a diferença entre eletrolíticos usados no acoplamento de áudio.


Para quem tem tempo de sobra e quer ficar mais "mojento" vale a pena ler:
http://electronix.ru/forum/index.php?act=Attach&type=post&id=71087






 

[Ferro_Velho]

Aqui mais informação vinda do próprio autor sobre o postulado.

http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=53737.0;wap2

http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=45482.0;wap2







Ele é engenheiro chefe desta empresa:

http://visualsound.net/


Tem um blog:

http://rgkeen.wordpress.com/


Não sei qual é a relação dele com a geofex, mas tem artigos dele lá:

http://www.geofex.com/


Também tem artigos dele na premier guitar:

http://www.premierguitar.com/authors/69-r-g-keen


Tem um livro sobre layout de pcb:

http://www.goodreads.com/author/list/6440048.R_G_Keen


Participa de quase todos os fóruns gringos de diy de áudio e guitarra,
onde é sempre reverenciado pelo saber e por prestar ajuda a todos
que o perguntam algo (eu mesmo perguntei e obtive resposta).

Nos muitos posts dele que li nos fóruns, não o vi querer levar
vantagem financeira, ou qualquer outra.

Claro que ele pode errar, como todos podemos, e por diversas razões.

Não o admiro em particular, nem estou aqui dizendo que ele esta certo.

Mas o engraçado é que aqui alguns sábios (não são todos, apenas os piadistas)
gostam de fazer graça sobre os tópicos e sobre aqueles que querem saber mais
sobre o que o R.G. Keen propõe e que não estava nos quadros negros que
os tais sábios vislumbraram nos seus maravilhosos cursos de eletrônica.

Da mesma maneira que o internetês e outras práticas não são permitidas
aqui, as piadas (que já causaram mal estar e até a saída de membros que
muito contribuíam) deveriam ser evitadas pois o não saber não é motivo
de vergonha, mas a soberba do "eu estou certo e até faço piada",
quando cai por terra, é vergonha pura para o sabichão comediante.    

Pensem nisso.

Abraços.

[xformer]

 PS: Já estou vendo pessoal falando da distorção no capacitor também!  

Veja o que tem na pág 13 desse application note/guide que você deu o link:

NON-POLAR AND MOTOR START
CAPACITORS
If two, same-value, aluminum electrolytic capacitors are
connected in series with the positive terminals or the negative
terminals connected together, the resulting single capacitor is
a non-polar capacitor equal in capacitance to half of the rated
capacitance of either of the original pair. The two capacitors
rectify the applied voltage and act as if they had been partially
bypassed by diodes. However, at all levels of AC voltage the
apparent capacitance is half of the rated capacitance as you
would expect for capacitors connected in series. The nonlinear
performance produces distortion where non-polar aluminum
electrolytic capacitors are used in audio AC applications.

Eu acredito que o fabricante deve ter testado e verificado como se comporta o valor da capacitância equivalente dos dois capacitores em série sob diversos níveis de um sinal AC.

Já no primeiro link que o Ferro postou acima, um forista pergunta a ele se o que ele argumenta sobre a capacitância equivalente é puramente teórica ou ele realizou algum experimento (ao que ele não respondeu).

Mas o teste é fácil de se fazer (e usando tensões DC - pra ficar coerente com o que se discute):
- Basta uma fonte de 12Vdc (que já é uma tensão alta pra experiência).
- Um resistor de 100k ohms e 2 caps de 100uF

Existe uma propriedade quando ligamos um resistor e um capacitor em série que faz com que a carga sobre o capacitor siga uma equação conhecida e exponencial. E essa equação segue uma constante de tempo que é determinada pela multiplicação da resistência pelo valor da capacitância. Assim chamamos de constante RC, que no caso de 100k ohms x 100uF vai dar 10 segundos.  Segundo a curva de carga do capacitor, passados 10s, vai ter sobre o capacitor, uma tensão de 63% da aplicada sobre o conjunto. Após 5 x essa constante de tempo (50s) praticamente o capacitor já estará carregado com a tensão máxima (da fonte).
Bastaria medir o tempo que o capacitor leva pra se carregar totalmente. No caso do capacitor não polarizado resultante da associação série, o tempo deve ser metade dos 50s, ou seja perto dos 25s.
Depois faço esse experimento e posto aqui.

[Ledod]

Mas o engraçado é que aqui alguns sábios (não são todos, apenas os piadistas)
gostam de fazer graça sobre os tópicos e sobre aqueles que querem saber mais
sobre o que o R.G. Keen propõe e que não estava nos quadros negros que
os tais sábios vislumbraram nos seus maravilhosos cursos de eletrônica.

Da mesma maneira que o internetês e outras práticas não são permitidas
aqui, as piadas (que já causaram mal estar e até a saída de membros que
muito contribuíam) deveriam ser evitadas pois o não saber não é motivo
de vergonha, mas a soberba do "eu estou certo e até faço piada",
quando cai por terra, é vergonha pura para o sabichão comediante.    

Pensem nisso.

Abraços.

 Aparentemente seu comentário foi dirigido a mim, o único "piadista"! Realmente, fiquei surpreso com isso, nunca tive o intuito de ofender ninguém. (?!)

 Eu não sei qual parte do meu post o irritou, realmente, o modelo real do capacitor eletrolítico tem sim um diodo zener, e sim, o capacitor causa distorção harmônica, como qualquer componente passivo, seja indutor ou resistor. Eu pesquisei e postei artigos interessantes que falam exatamente disto.

 Quando eu fiz a "piada" sobre a distorção não disse em relação a distorção harmônica e sim sobre o fato de que agora todos vão mudar os capacitores de acoplamento em seus amplificadores para procurar ter distorção "de capacitor" nos estágios.

 Eu não sou o dono da verdade e muito menos sábio, na verdade quem me conhece pessoalmente, e que trabalha realmente comigo me conhece justamente pelo oposto.

 Com certeza o senhor R.G.Keen deve possuir uma experiência imensa na área de áudio, respeito-o muitíssimo (quem nunca se surpreendeu com seus excelentes artigos?). Mas o meu papel é sempre questionar, sempre entender o que realmente acontece. Infelizmente (ou felizmente pois aprendi muito sendo assim) questionei também o R.G.Keen, como questionei os mestres (muitas e muitas vezes) dos "quadros negros que os tais sábios vislumbraram nos seus maravilhosos cursos de eletrônica.".

 Enfim...

 xformer:

 Exato, este tipo de montagem promove distorção, mas volta àquele tópico dos resistores, qual o nível de distorção? Pode-se utilizar este arranjo para "criar" mais distorção em amplificadores de guitarra?

 Um outro teste é aplicar uma tensão DC em no arranjo e verificar qual a tensão em cada um dos terminais dos dois capacitores. Provavelmente um estará "curto circuitado" pelo diodo (o reversamente polarizado), ou seja, o único que estará realmente sendo carregado é o diretamente polarizado, desta forma, possuindo a capacitância marcada no corpo do componente.

 Um abraço,

 Eduardo

[Ferro_Velho]

Eduardo, o caso é que em vários tópicos vem-se fazendo piada
sobre distorção de resistores de carbono e sobre estes artigos do
R.G.Keen que tem aparecido por aqui.


Quando você disse "Já estou vendo pessoal falando da distorção no capacitor também!",
eu entendi como mais uma, mas eu não disse o que disse apenas por isso,
é que quando os que mais sabem (como alguns que estão fazendo graça
em vários tópicos, desde que o tópico dos resistores de carbono foi aberto
por mim) tem este tipo de comportamento, cria-se um padrão que será seguido
por outros, onde as possibilidades e/ou verdades que não são do agrado dos piadistas
são ridicularizadas, e não provadas em contrário, e isto em nada contribui com o
handmades.


Se não foi essa a sua intensão, então por favor desconsidere o que eu disse.

Mas deixo claro que não foi dirigido exclusivamente a você não, são outros
comentários espalhados em outros tópicos que me motivaram a dizer o que
disse.

Abraço.

[xformer]

Vamos ao resultado do experimento:

O tempo pra tensão no capacitor de 100uF alcançar 11,5V foi de 61s.

O tempo pra tensão alcançar 11,5V  nos capacitores em série, mas ainda polarizados (positivo de um com negativo de outro) deu 27s (mais ou menos metade do tempo de 1 capacitor só) conforme esperado, indicando que a capacitância se reduziu a mais ou menos a metade.

Agora tchan tchan tchan tchan !!  O tempo pra tensão nos capacitores em série ligados negativo com negatiivo (i.e. não polarizados) foi de ........   63s numa medição e 70s numa segunda !!  Isso indica que a capacitância equivalente pra DC não caiu pela metade e permaneceu no valor de um dos capacitores.

Ou seja, para DC não vale a fórmula de associação de capacitores eletrolíticos em série.

Obs:  a tensão não ia chegar a 12V porque tem a resistência interna do meu multímetro, o que impede que a tensão sobre o capacitor chegasse a 12V.

[Ledod]

 Legal, só para constar, peguei dois capacitores 22uF 16v panasonic (sim, esses são originais com inscrição em vermelho e o "M").

 Apliquei uma tensão de cerca de 12vdc (precisamente 12,12 v). O capacitor diretamete polarizado tinha uma tensão de 10,84 v, enquanto o reversamente polarizado, 1,26 v (esse é a queda de tensão de condução no "diodo").

 Ou seja, os terminais da fonte vêem praticamente só um capacitor conectado, como o teste do xformer comprovou!

 Um abraço,

 Eduardo

[Ferro_Velho]

Se em dois testes realizados por duas pessoas diferentes o resultado foi idêntico,
eu me pergunto como um cara, que aparentemente tem bagagem para saber o
que esta dizendo, é diretamente contrariado assim tão facilmente?

Se fosse um cara com pouco conhecimento, como eu, faria mais sentido, mas porque
ele diria algo assim que é contraditório com o conhecimento mais difundido?

Fico com a impressão de que: ou ele esta ficando gagá, ou há mais detalhes no
como este teste deve ser feito.

Abraço.

[Matec]

Um dia desses eu sugeri que fossem agrupados os temas mojentos que tem aparecido por aqui. Justamente para ajudar a esclarecer estes "conhecimentos não oficiais" que nos têm dado tanta discussão. É claro que nem todas as afirmações que aparecem na net não são comprovadas, Mas pelo menos esta não está deixando dúvidas. Quantas mais não podem ser comprovadas ou desmentidas? Parece que aqui temos ótimos "Caçadores de Mitos" para resolver esses debates.
Abs