Un element pasiv simplu care poate stoca energie electrica , când o sursă de tensiune aplicată se numește condensator. Are capacitatea sau capacitatea de a stoca energia electrică producând diferențe de potențial între plăcile sale și se comportă ca o reîncărcabilă baterie . Condensatorul este format din două plăci conductoare paralele, care nu sunt conectate între ele. Plăcile sunt separate de un material izolant numit Dielectric, care este hârtie cerată, ceramică, plastic mic sau gel lichid. Datorită acestui material izolant, Curent continuu nu poate curge prin condensator. Blochează fluxul de curent și condensatorul se încarcă până la tensiunea de alimentare și acționează ca un izolator. Când condensatorul este utilizat în circuite de curent alternativ, fluxul de curent este direct prin condensator fără blocuri. Proprietatea electrică a condensatorului este capacitatea și este măsurată în Farads (F). În funcție de dielectric, capacitatea condensatorului variază. Există un condensator care are cea mai mare capacitate de stocare. Unul dintre acestea este un Super condensator. Acest articol discută o prezentare generală a supercondensatorului.
Ce este Supercapacitor?
Definiție: Un supercondensator numit și ultracondensator sau de mare capacitate condensator sau condensator electrolitic cu strat dublu care poate stoca cantități mari de energie de aproape 10 până la 100 de ori mai multă energie în comparație cu condensatorii electrolitici. Este preferat pe scară largă decât bateriile datorită capacității sale de încărcare mai rapide și a furnizării mai rapide de energie. Are mai multe cicluri de încărcare și descărcare decât bateriile reîncărcabile. Acestea sunt dezvoltate în timpurile moderne pentru beneficii industriale și economice. Capacitatea acestui condensator este, de asemenea, măsurată în Farad (F). Principalul avantaj al acestui condensator este eficiența și capacitatea mare de stocare a energiei.
super-condensator
Supercapacitorul funcționează
Similar unui condensator normal, supercondensatorul are și două plăci paralele cu o suprafață mai mare. Dar diferența este că distanța dintre plăci este mică. Plăcile sunt formate din metale și îmbibate în electroliți. Plăcile sunt separate de un strat subțire numit izolator.
supercondensator-simbol
Când se formează sarcini opuse de ambele părți ale izolatorul , se formează un strat dublu electric și se încarcă plăcile. Prin urmare, supercapacitorul este încărcat și are o capacitate mai mare. Acești condensatori sunt utilizați pentru a oferi o putere mare și pentru a permite curenți de sarcină mari cu rezistență scăzută. Costul supercondensatorului este ridicat datorită capacității sale mari de încărcare și descărcare.
Un strat electric-dublu este creat atunci când plăcile sunt schimbate și se formează sarcini opuse pe ambele părți ale plăcilor. Prin urmare, supercondensatorii sunt numiți și condensatori cu dublu strat sau dublu strat electric condensatoare (EDLC’S). Când suprafața plăcilor crește și distanța dintre plăci scade, atunci crește capacitatea condensatorului.
funcționarea supercondensatorului
Când supercondensatorul nu este încărcat, toate încărcăturile sunt distribuite aleatoriu în celulă. Când supercapacitorul este încărcat, toate sarcinile pozitive sunt atrase de terminalul negativ și sarcinile negative sunt atrase de terminalul pozitiv. În general, supercondensatorii sunt disponibili cu capacitate 420F, încărcare și descărcare curent 4-2Ampuri cu o temperatură a camerei de -22 grade Celsius.
Cum se încarcă un supercondensator?
Supercapacitorul are capacitatea de auto-descărcare și cicluri nelimitate de încărcare-descărcare. Aceste tipuri de condensatoare pot funcționa cu tensiuni reduse (2-3 volți) și pot fi conectate în serie pentru a produce tensiune înaltă, care este utilizată în echipamente puternice. Poate stoca mai multă energie și se eliberează instantaneu și mai repede în comparație cu bateriile.
Când acest condensator este conectat la circuit sau la sursa de tensiune DC, plăcile sunt încărcate și se formează sarcini opuse pe ambele părți ale separatorului, care formează un condensator electrolitic cu strat dublu.
Pentru a încărca un supercondensator, conectați partea pozitivă a sursei de tensiune la terminalul pozitiv al supercapacitorului și partea negativă a sursei de tensiune este conectată la terminalul negativ al supercapacitorului.
Dacă supercondensatorul este conectat la o sursă de tensiune de 15 volți, atunci se încarcă până la 15 volți. Deoarece tensiunea crește dincolo de sursa de tensiune aplicată, supercondensatorul se poate deteriora. Deci, rezistorul este conectat în serie cu sursa de tensiune și condensatorul pentru a reduce cantitatea de curent care curge prin condensator și nu se deteriorează.
Alimentarea cu curent constant și alimentarea cu tensiune limitată este potrivită pentru supercondensator. Când tensiunea crește treptat, cantitatea de curent care circulă prin condensator se schimbă. În modul complet încărcat, curentul scade în mod implicit.
Supercondensator vs baterie
Bateriile sunt utilizate pe scară largă cu un volum și o greutate specifice, au, de asemenea, o densitate mai bună a energiei. Supercondensatorii sunt condensatori de mare capacitate cu densitate mare de putere. În comparație cu o baterie, supercapacitorul are o capacitate rapidă de încărcare-descărcare, poate suporta temperaturi scăzute-ridicate, fiabilitate ridicată și impedanță mică.
Costul bateriei este scăzut, în timp ce costul unui supercondensator este ridicat. Supercondensatorii au capacitatea de auto-descărcare. În baterie, tensiunea de funcționare determină modurile de încărcare și descărcare. Într-un supercondensator, tensiunea admisibilă depinde de tipul de material dielectric utilizat între plăci. Și, de asemenea, electrolitul din condensator poate crește capacitatea.
Bateriile sunt disponibile în baterii plumb-acid, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, etc. Bateriile sunt utilizate pentru a stoca cantități mari de energie, iar supercondensatoarele sunt utilizate pentru a furniza o densitate mare de putere.
Invertor solar folosind un supercondensator
invertor solar este util pentru fermieri în irigații, garduri etc. Invertorul solar folosește plăci solare și energie solara obținut din aceste plăci este stocat într-o baterie. Sistemul invertor solar complet are pornit / oprit pentru a controla încărcarea bateriei în funcție de scopul fermierului.
invertor-solar-folosind-supercondensator
Diagrama bloc a invertorului solar care utilizează supercondensator conține,
- Panou solar
- Generator de puls
- Transformator pas cu pas
- MOSFET
- Comutator PORNIT / OPRIT
- Supercondensator și
- Baterie reincarcabila
Când cablurile bateriei sunt conectate la impuls generator iar la rândul său către MOSFET, este capabil să genereze impulsuri ON / OFF la diferite frecvențe. Impulsurile sunt alimentate către step-up transformator pentru a obține tensiune alternativă scăzută. Această tensiune alternativă este utilizată pentru diferite aplicații în timpul agriculturii. Supercondensatorul este utilizat în întregul proces pentru a obține o putere mare, pentru încărcarea și stocarea rapidă a energiei solare și pentru a crește durata de viață a bateriei.
Energia de ieșire a plăcilor solare poate fi mărită prin mărirea dimensiunilor plăcilor solare.
Aplicații
Aplicațiile supercondensatorului includ următoarele.
- Pentru a oferi goluri de putere ridicate și de putere
- Aplicații industriale și electronice
- Utilizat în turbine eoliene, vehicule electrice și hibride
- Frânare regenerativă pentru a elibera puterea în accelerație
- Pentru a porni alimentarea în sistemele start-stop
- Reglați tensiunea în rețeaua de energie
- Pentru captarea și asistarea puterii în sarcini mai mici și în sarcini ridicate
- Faceți copie de rezervă a puterii într-o stare de descărcare rapidă.
Întrebări frecvente
1). Supercondensatoarele pot înlocui bateriile?
Pentru a oferi densitate mare de putere și pentru încărcări simple și rapide, supercondensatoarele pot înlocui bateriile.
2). Câtă energie poate stoca un supercondensator?
Supercapacitorul stochează o cantitate maximă de energie de 22,7 jouli pentru o alimentare de 5,5 volți. Stochează de 10-100 de ori mai multă energie pe unitate de masă sau volum în comparație cu condensatorii electrolitici
3). Care este diferența dintre o baterie și un supercondensator?
Bateriile sunt utilizate pentru a stoca energie ridicată, iar supercondensatoarele au o densitate mare de putere.
Supercondensatoarele sunt utilizate pentru a stoca și elibera rapid energia, în timp ce bateriile stochează energia pentru perioade mai lungi.
4). Cât timp poate ține o sarcină un supercondensator?
Timpul de încărcare al supercapacitorului este de 1-10 secunde în comparație cu 10-60 de minute pentru a ajunge la o baterie complet încărcată. Oferă 10.000 W / kg cu cicluri nelimitate de încărcare-descărcare.
5). De ce să nu folosiți condensatori în loc de baterii?
Condensatoarele stochează energia electrică și au mii de cicluri de încărcare-descărcare. Bateria rămâne constantă atunci când se descarcă la un curent constant și are putere constantă. În timp ce tensiunea condensatorului scade liniar la un curent constant, puterea de ieșire scade, de asemenea. Deci, condensatorul nu poate fi înlocuit cu o baterie. Un circuit de reglare a tensiunii este utilizat pentru a înlocui un condensator cu o baterie.
Astfel, totul este vorba o imagine de ansamblu asupra unui supercondensator . Acestea sunt utilizate atât în aplicații electronice, cât și în aplicații industriale. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția unui supercondensator?
