Prosty element pasywny, który można przechowywać energia elektryczna , gdy zastosowane źródło napięcia nazywane jest kondensatorem. Ma zdolność lub zdolność magazynowania energii elektrycznej poprzez wytwarzanie różnicy potencjałów na swoich płytach i zachowuje się jak akumulator bateria . Kondensator składa się z dwóch równoległych płytek przewodzących, które nie są ze sobą połączone. Płyty są oddzielone materiałem izolacyjnym zwanym dielektrykiem, którym jest papier woskowany, ceramika, plastik miki lub płynny żel. Ze względu na ten materiał izolacyjny Prąd stały nie może przepływać przez kondensator. Blokuje przepływ prądu, a kondensator ładuje się do napięcia zasilania i działa jako izolator. Gdy kondensator jest używany w obwodach prądu przemiennego, przepływ prądu przebiega prosto przez kondensator bez bloków. Właściwością elektryczną kondensatora jest pojemność i jest mierzona w faradach (F). W zależności od dielektryka, pojemność kondensatora jest różna. Jest jeden kondensator, który ma największą pojemność. Jednym z nich jest superkondensator. W tym artykule omówiono przegląd superkondensatorów.
Co to jest superkondensator?
Definicja: Superkondensator zwany także ultrakondensatorem lub o dużej pojemności kondensator lub dwuwarstwowy kondensator elektrolityczny, który może przechowywać duże ilości energii, prawie 10 do 100 razy więcej energii w porównaniu z kondensatorami elektrolitycznymi. Jest szeroko preferowany niż baterie ze względu na szybszą pojemność ładowania i szybsze dostarczanie energii. Ma więcej cykli ładowania i rozładowania niż akumulatory. Są one rozwijane w dzisiejszych czasach dla korzyści przemysłowych i ekonomicznych. Pojemność tego kondensatora jest również mierzona w Farada (F). Główną zaletą tego kondensatora jest jego sprawność i duża pojemność magazynowania energii.
super-kondensator
Praca superkondensatora
Podobnie jak zwykły kondensator, superkondensator ma również dwie równoległe płytki o większej powierzchni. Ale różnica polega na tym, że odległość między płytami jest niewielka. Płytki są wykonane z metali i nasączone elektrolitami. Płyty są oddzielone cienką warstwą zwaną izolatorem.
symbol superkondensatora
Gdy przeciwne ładunki powstają po obu stronach izolator powstaje podwójna warstwa elektryczna i płytki są ładowane. Stąd superkondensator jest naładowany i ma wyższą pojemność. Kondensatory te służą do zapewnienia dużej mocy i umożliwienia dużych prądów obciążenia przy niskiej rezystancji. Koszt superkondensatora jest wysoki ze względu na jego dużą pojemność ładowania i rozładowania.
Podwójna warstwa elektryczna jest tworzona, gdy płytki są zmieniane i przeciwne ładunki powstają po obu stronach płyt. Stąd superkondensatory nazywane są również kondensatorami dwuwarstwowymi lub dwuwarstwowymi elektrycznymi kondensatory (EDLC). Kiedy powierzchnia płytek rośnie, a odległość między płytami maleje, zwiększa się pojemność kondensatora.
działa superkondensator
Gdy superkondensator nie jest naładowany, wszystkie ładunki są rozłożone losowo w komórce. Kiedy superkondensator jest naładowany, wszystkie dodatnie ładunki są przyciągane do ujemnego zacisku, a ujemne ładunki są przyciągane do dodatniego zacisku. Ogólnie rzecz biorąc, superkondensatory są dostępne z pojemnością 420F, prądem ładowania i rozładowania 4-2Am w temperaturze pokojowej -22 stopni Celsjusza.
Jak naładować superkondensator?
Superkondensator ma zdolność samorozładowania i nieograniczoną liczbę cykli ładowania-rozładowania. Tego typu kondensatory mogą pracować przy niskim napięciu (2-3 wolty) i można je łączyć szeregowo w celu wytworzenia wysokiego napięcia, które jest stosowane w potężnych urządzeniach. Może magazynować więcej energii i uwalnia się natychmiast i szybciej w porównaniu z bateriami.
Kiedy ten kondensator jest podłączony do obwodu lub źródła napięcia stałego, na płytkach powstają ładunki i przeciwne ładunki powstają po obu stronach separatora, który tworzy dwuwarstwowy kondensator elektrolityczny.
Aby naładować superkondensator, podłącz dodatnią stronę źródła napięcia do dodatniego zacisku superkondensatora, a ujemną stronę źródła napięcia do ujemnego zacisku superkondensatora.
Jeśli superkondensator jest podłączony do źródła napięcia 15 woltów, wówczas ładuje się do 15 woltów. Gdy napięcie wzrośnie poza przyłożone źródło napięcia, superkondensator może ulec uszkodzeniu. Tak więc rezystor jest połączony szeregowo ze źródłem napięcia i kondensatorem, aby zmniejszyć ilość prądu przepływającego przez kondensator i nie ulegnie uszkodzeniu.
Dla superkondensatora odpowiednie jest zasilanie prądem stałym i napięciem ograniczonym. Gdy napięcie rośnie stopniowo, zmienia się ilość prądu przepływającego przez kondensator. W trybie pełnego naładowania prąd domyślnie spada.
Superkondensator kontra bateria
Baterie są szeroko stosowane, mają określoną objętość i wagę, mają również lepszą gęstość energii. Superkondensatory to kondensatory o dużej pojemności i dużej gęstości mocy. W porównaniu z baterią, superkondensator ma zdolność szybkiego ładowania i rozładowywania, radzi sobie z niską temperaturą, wysoką niezawodnością i niską impedancją.
Koszt baterii jest niski, podczas gdy koszt superkondensatora jest wysoki. Superkondensatory mają zdolność samorozładowania. W akumulatorze napięcie robocze określa tryb ładowania i rozładowywania. W superkondensatorze dopuszczalne napięcie zależy od rodzaju materiału dielektrycznego zastosowanego między płytami. A także elektrolit w kondensatorze może zwiększyć pojemność.
Baterie są dostępne w postaci akumulatorów kwasowo-ołowiowych, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP itp. Dostępne są superkondensatory z elektrolitem organicznym, elektrolitem wodnym, cieczą jonową, superkondensatorami hybrydowymi i pseudo. Baterie służą do magazynowania dużych ilości energii, a superkondensatory zapewniają dużą gęstość mocy.
Inwerter słoneczny wykorzystujący superkondensator
Plik falownik słoneczny jest pomocny dla rolników w nawadnianiu, ogrodzeniu itp. Falownik solarny wykorzystuje panele słoneczne i energia słoneczna uzyskany z tych płyt jest przechowywany w baterii. Cały system inwerterów słonecznych ma włącznik / wyłącznik, który kontroluje ładowanie baterii zgodnie z przeznaczeniem rolnika.
superkondensator z falownikiem słonecznym
Schemat blokowy falownika słonecznego wykorzystującego superkondensator zawiera:
- Panel słoneczny
- Generator impulsów
- Transformator podwyższający
- MOSFET
- Przełącznik włącz / wyłącz
- Superkondensator i
- Bateria do ponownego naładowania
Gdy przewody akumulatora są podłączone do impulsu generator i z kolei do tranzystora MOSFET jest w stanie generować impulsy włączania / wyłączania przy różnych częstotliwościach. Impulsy są podawane do podwyższenia transformator aby uzyskać niskie napięcie AC. To napięcie prądu przemiennego jest używane do różnych zastosowań w rolnictwie. Superkondensator jest używany w całym procesie do dostarczania dużej mocy, do szybkiego ładowania i magazynowania energii słonecznej oraz do wydłużania żywotności baterii.
Energię wyjściową płyt słonecznych można zwiększyć poprzez zwiększenie wymiarów płyt słonecznych.
Aplikacje
Zastosowania superkondensatora obejmują:
- Zapewnienie dużej mocy i wypełnienie luk w zasilaniu
- Zastosowania przemysłowe i elektroniczne
- Stosowany w turbinach wiatrowych, pojazdach elektrycznych i hybrydowych
- Hamowanie odzyskowe w celu uwolnienia mocy podczas przyspieszania
- Do uruchamiania mocy w systemach start-stop
- Regulacja napięcia w sieci energetycznej
- Do wychwytywania i wspomagania mocy przy niższych obciążeniach i podnoszonych obciążeniach
- Podtrzymuje moc w stanie szybkiego rozładowania.
FAQs
1). Czy superkondensatory mogą zastąpić baterie?
Aby zapewnić wysoką gęstość mocy oraz w celu prostego i najszybszego ładowania, superkondensatory mogą zastąpić baterie.
2). Ile energii może przechowywać superkondensator?
Superkondensator przechowuje maksymalną ilość energii 22,7 J przy zasilaniu 5,5 V. Przechowuje 10-100 razy więcej energii na jednostkę masy lub objętości w porównaniu z kondensatorami elektrolitycznymi
3). Jaka jest różnica między baterią a superkondensatorem?
Baterie służą do przechowywania dużej energii, a superkondensatory mają dużą gęstość mocy.
Superkondensatory służą do szybkiego magazynowania i uwalniania energii, podczas gdy baterie magazynują energię przez dłuższy czas.
4). Jak długo superkondensator może utrzymywać ładunek?
Czas ładowania superkondensatora wynosi 1-10 sekund w porównaniu do 10-60 minut do osiągnięcia w pełni naładowanej baterii. Zapewnia 10000 W / kg przy nieograniczonych cyklach ładowania-rozładowania.
5). Dlaczego nie użyć kondensatorów zamiast baterii?
Kondensatory przechowują energię elektryczną i mają tysiące cykli ładowania-rozładowania. Akumulator pozostaje stały, gdy rozładowuje się stałym prądem i ma stałą moc wyjściową. Podczas gdy napięcie kondensatora spada liniowo przy stałym prądzie, spada również moc wyjściowa. Tak więc kondensatora nie można zastąpić baterią. Obwód regulatora napięcia służy do wymiany kondensatora na baterię.
A więc o to chodzi przegląd superkondensatora . Są one używane w elektronice, a także w zastosowaniach przemysłowych. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest funkcja superkondensatora?
