Según @andy, la fórmula debe aplicarse de forma correcta.
según @andy y predicho por @user44635 el condensador fallará cuando el voltaje se eleve más allá de algún límite.
La forma en que falla y sus efectos dependen de
- la tensión de fallo,
- energía almacenada ( \$\frac{1}{2}CV^2\$ en el momento del fallo),
- tasa de cambio de carga y tensión,
- tipo de condensador,
- defectos de material y de fabricación,
- los factores ambientales, como la humedad y la temperatura, y las fuentes de energía conectadas.
@ceteras añade algunas ideas útiles a @user44635 y muestra cómo debemos ser siempre conscientes tanto de la teoría como de las relaciones prácticas en lo que estamos tratando.
Los efectos pueden ser insignificantes, una bocanada de humo, o peligrosos, potencialmente mortales y catastróficos.
En un incidente ocurrido en la década de 1960, un condensador relativamente pequeño -creo que era de 33pF o así- (de unos 150 mm por 25 mm cuadrados) que fabricó mi padre provocó muchos daños colaterales. Una pequeña ciudad de unos 100.000 habitantes se quedó sin luz durante un fin de semana. El tapón estaba en una línea de CA de 33kV o 100kV. Se utilizaba como parte de un divisor capacitivo para medir la tensión.
Falló debido a un defecto de diseño y fabricación. No recuerdo si hubo muertos o heridos graves. Esto podría haber sido fácilmente el caso.
Según @Loren, los cálculos son los siguientes, tomando 33kV y 33pF (que es lo que creo recordar que está marcado)
\$\frac{1}{2}CV^2 = \frac{1}{2} \times (33 \times 10^{-12}) \times (33 \times 1.4 \times 10^3)^2\$
\=~ 35mJ (e&oe gracias @peter @loren )
El factor de 1,4 corrige la tensión RMS->pico, los tapones tienden a fallar en los picos.
La descarga del tapón tardaría en torno a 1ms y produciría 35W (quizás mucho más rápido).
A 100kV se obtiene 9 veces la energía y la potencia: 320mJ.
El dieléctrico falló, probablemente debido a una imperfección. Todo el suministro de la ciudad (varios MVA, incluso en aquellos días) se redirigió hacia el tapón, se ionizó el aire y el resto es historia. El extremo caliente habría sido una barra colectora, el extremo de tierra estaba unido a otra tapa como un divisor paralelo a un indicador de panel de neón.
Suficiente para despertar al operador pero poco más. La contribución de la línea eléctrica a través del aire ionizado, habría durado un poco más y hecho el daño.
En presencia de
high power
high voltage
high current
capacitors
inductors
high energy electrical systems of all forms
se puede almacenar y liberar rápidamente mucha energía a tensiones y corrientes anormales para el circuito.
@Charlie muestra un bonito ejemplo de baja tensión.
Los tapones electrolíticos son interesantes en cuanto al modo de fallo, ya que los fluidos (a menudo en forma de gel) pueden hervir y provocar un fallo explosivo por el volumen de gases calientes que ahora ocupan su interior. Pueden alcanzar temperaturas superiores a los 100 grados antes de explotar y liberar vapor sobrecalentado.
Los ingenieros deben preocuparse siempre por su seguridad y la de los demás.
La carga de un condensador siempre conlleva algún riesgo, ya que puede fallar aunque funcione dentro de sus límites nominales debido a la fabricación, la manipulación, el entorno o cualquier otra razón.
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Busque en youtube condensadores que explotan para obtener una representación visual
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No querrás tocar las piezas resultantes. El electrolito es cáustico, para empezar.
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Sólo una vez en mi vida he soplado una tapa. No fue bonito, incluso con la explosión contenida totalmente dentro de la carcasa del dispositivo (un concentrador USB genérico). Ese olor te enseñará a tratar los condensadores con respeto.