ตัวเก็บประจุเชื่อมต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ใช้พลังงานหรือไม่?

18

ในตัวอย่างนี้

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

หลังจากการชาร์จครั้งแรกของฝาปิดเป็น 3V กระแสไฟฟ้าจะถูกปิดกั้น แต่เมื่อเวลาผ่านไปจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือไม่? ปลอดภัยไหมที่จะทำ

batteries capacitor current

— มิเกลปินโต
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าคุณกำลังถามคำถามอื่น (เกี่ยวข้อง) ... ในวงจรนี้พลังงานที่ได้จากแบตเตอรี่ (ในทางทฤษฎี) คือ CV แต่พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุเป็นเพียงครึ่งเดียว พลังงานที่เหลือจะหายไปในรูปของความร้อนในแบตเตอรี่และในรังสี EM ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้วตัวเก็บประจุในอุดมคติก็ยังสิ้นเปลืองพลังงานบางส่วน

— Kartik

18

กระแสไฟรั่วจะทำให้แบตเตอรี่หมดซึ่งส่วนใหญ่ไม่น่าจะเทียบได้กับการคายประจุภายในแบตเตอรี่

อลูมิเนียมอิเล็กโทรไลติกอาจรั่วไหลในระยะยาว 100nA ซึ่งไม่มากเมื่อเทียบกับการปลดปล่อยตัวเองของเซลล์ปุ่ม จำนวนสูงสุดที่รับประกันของ e-cap ทั่วไปของขนาดนี้คือ 0.002CV หรือ 400nA (แล้วแต่จำนวนใดจะสูงกว่า) หลังจาก 3 นาที ส่วนใหญ่จะเอาชนะอย่างมีนัยสำคัญ ชิ้นส่วน SMD บางชิ้นไม่ค่อยดี

คำถามที่สองของคุณคือการสร้างความปลอดภัยหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วใช่แต่มีข้อยกเว้นทางวิศวกรรมเกือบทุกครั้ง หากแบตเตอรี่ 3V ของคุณมีความจุกระแสไฟสูง (อาจเป็นเซลล์ Li 18650 ที่ไม่มีการป้องกัน) และตัวเก็บประจุของคุณเป็นตัวเก็บประจุแทนทาลัม 6.3V มีความเสี่ยงที่สำคัญของเหตุการณ์ 'การเผาไหม้' เมื่อเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับแบตเตอรี่ แสงที่สว่างจ้าและควันพิษบางอย่าง) ความเสี่ยงสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการเพิ่มความต้านทานแบบอนุกรมของโอห์มบางตัว

— Spehro Pefhany
แหล่งที่มา

"รับประกันสูงสุดของ e-cap ทั่วไปของขนาดนี้คือ 0.002CV หรือ 400nA (แล้วแต่จำนวนใดจะสูงกว่า) หลังจาก 3 นาที": น่าสนใจแหล่งที่มาของคุณคืออะไร?

— มิสเตอร์Mystère

เอกสารข้อมูลตัวเก็บประจุเช่น Nichicon

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany คุณจำซีรีส์ไหนได้บ้าง? ฉันถามเพราะเมื่อไม่นานมานี้ฉันกำลังมองหาอิเล็กโทรไลต์รั่วต่ำและที่ดีที่สุดที่ฉันสามารถหาได้คือ 0.01CV หรือ 3uA (แล้วแต่จำนวนใดจะยิ่งใหญ่กว่า)

— bitshift

@bitshift ทดลองใช้ซีรี่ส์UKLมีให้ในจำนวนน้อยจาก Mouser 0.002CV หรือ 200nA แต่ผู้ผลิตหลายรายมีประเภทการรั่วไหลต่ำในพอร์ทโฟลิโอเนื่องจากเป็นที่นิยมในเอเชียค่อนข้างหายากในการจัดจำหน่าย ชิ้นส่วนปกติบางอันทำงานได้ค่อนข้างดี (โดยไม่มีการรับประกัน) แต่บางชิ้นส่วนที่ไม่ใหญ่กว่า ESR ที่ใหญ่กว่ามักจะรั่วน้อยกว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม

— Spehro Pefhany

18

ในสถานะคงตัว (หลังจากผ่านไปนาน) ตัวเก็บประจุในอุดมคติไม่ได้ดึงกระแสไฟที่สำคัญจากแบตเตอรี่ ตัวเก็บประจุที่แท้จริงจะดึงกระแสไฟรั่วเล็กน้อย ปริมาณการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับชนิดของตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ซีจะมีการรั่วไหลที่สูงกว่าฟิล์มและเซรามิก

— จอห์นดี
แหล่งที่มา

2

"ตัวเก็บประจุในอุดมคติ" ชาร์จได้ทันทีจากแบตเตอรี่ในอุดมคติ (พร้อมการเดินสายที่ไม่มีการเหนี่ยวนำในอุดมคติ) ในกระแสไฟฟ้าที่ไม่มีขีด จำกัด ฉันเดาว่าคุณกำลังพูดถึงแบตเตอรี่จริงที่มีความต้านทานภายในที่ไม่เป็นศูนย์และค่าคงที่เวลา RC สำหรับกระแสจะลดลงถึงศูนย์

— Peter Cordes

1

@PeterCordes คุณถูกต้องฉันกำลังพิจารณาตัวเก็บประจุในอุดมคติ แต่เป็นแบตเตอรี่และสายไฟจริงซึ่งในกรณีนี้กระแสไฟเริ่มมีขนาดใหญ่และสลายตัวไปเป็นศูนย์อย่างทวีคูณ แต่ถ้าพวกเขาทั้งคู่เหมาะอย่างที่คุณชี้ให้เห็นคุณจะได้รับแรงกระตุ้นของกระแสและหมวกจะชาร์จทันที

— John D

ใช่ฉันหมายถึงว่า "ค่าคงที่เวลา RC สำหรับกระแสจะลดลงสู่ศูนย์" ไม่ใช่ "เป็นศูนย์" นั่นคือสิ่งที่ฉันได้รับจากการหยิบยก: P

— Peter Cordes

12

ตัวเก็บประจุในอุดมคติจะเป็นวงจรเปิดไปยัง DC ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลและไม่มีการใช้พลังงานหลังจากตัวเก็บประจุชาร์จเต็มแล้ว

อย่างไรก็ตามตัวเก็บประจุที่แท้จริงมีกระแสรั่วไหลเล็กน้อยดังนั้นในชีวิตจริงพลังงานจะถูกใช้จากแบตเตอรี่ช้ามากหลังจากการชาร์จครั้งแรก

— Peter Bennett
แหล่งที่มา

6

คุณควรตรวจสอบสิ่งที่เรียกว่า "ความต้านทานของฉนวน"

ฉันพูดจาก Murata:

ความต้านทานของฉนวนของตัวเก็บประจุเซรามิกเสาหินแสดงถึงอัตราส่วนระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และกระแสไฟรั่วหลังจากเวลาที่กำหนด (เช่น 60 วินาที) ในขณะที่ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยไม่กระเพื่อมระหว่างขั้วของตัวเก็บประจุ ในขณะที่ค่าทางทฤษฎีของความต้านทานฉนวนของตัวเก็บประจุนั้นไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากมีการไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดฉนวนของตัวเก็บประจุที่แท้จริงน้อยกว่าค่าความต้านทานที่แท้จริงจึงมี จำกัด ค่าความต้านทานนี้เรียกว่า "ความต้านทานของฉนวน" และแสดงด้วยหน่วยเช่น Meg Ohms [MΩ] และ Ohm Farads [ΩF]

ฉันตรวจสอบแผ่นข้อมูลที่ฉันมี (หมายเลขชิ้นส่วน: GRM32ER71H106KA12 ) เป็นตัวอย่างเพื่อประมาณจำนวนการรั่วไหลที่จะผ่านได้ ตรวจสอบภาพด้านล่าง:

เพื่อให้เข้าใจถึงพฤติกรรมของตัวเก็บประจุในสถานะคงที่ (เช่นในการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับแบตเตอรี่โดยตรง) ฉันขอแนะนำให้อ่านบทความต่อไปนี้: http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ ถ่าน / 0003

— fhlb
แหล่งที่มา

0

หากขั้วของแบตเตอรี่กลับด้านใน scienario นี้แม้แต่ตัวเก็บประจุในอุดมคติก็จะใช้กระแสเพื่อเปลี่ยนขั้วของมันให้เข้ากับแบตเตอรี่ แต่ในกรณีนี้มีเพียงตัวเก็บประจุที่แท้จริงเท่านั้นที่จะสามารถใช้พลังงานเนื่องจากผลกระทบจากการสปริงนั่นคือการรั่วไหลของประจุจากขอบของตัวเก็บประจุ อย่างไรก็ตามมันจะขึ้นอยู่กับประเภทของตัวเก็บประจุและวัสดุที่ใช้ในการทำตัวเก็บประจุ

— user363203
แหล่งที่มา