Ένα απλό παθητικό στοιχείο που μπορεί να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια , όταν μια πηγή τάσης που εφαρμόζεται καλείται πυκνωτής. Έχει την ικανότητα ή την ικανότητα να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια παράγοντας πιθανή διαφορά μεταξύ των πλακών της και συμπεριφέρεται σαν επαναφορτιζόμενη μπαταρία . Ο πυκνωτής αποτελείται από δύο παράλληλες αγώγιμες πλάκες, οι οποίες δεν είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους. Οι πλάκες διαχωρίζονται από ένα μονωτικό υλικό που ονομάζεται Dielectric, το οποίο είναι κερωμένο χαρτί, κεραμικό, πλαστικό μαρμαρυγία ή υγρή γέλη. Λόγω αυτού του μονωτικού υλικού, το DC ρεύμα δεν μπορεί να ρέει μέσω του πυκνωτή. Αποκλείει τη ροή του ρεύματος και ο πυκνωτής φορτίζει μέχρι την τάση τροφοδοσίας του και ενεργεί ως μονωτής. Όταν ο πυκνωτής χρησιμοποιείται σε κυκλώματα AC, η ροή του ρεύματος είναι ευθεία μέσω του πυκνωτή χωρίς μπλοκ. Η ηλεκτρική ιδιότητα του πυκνωτή είναι χωρητικότητα και μετριέται σε Farads (F). Ανάλογα με το διηλεκτρικό, η χωρητικότητα του πυκνωτή ποικίλλει. Υπάρχει ένας πυκνωτής που έχει την υψηλότερη χωρητικότητα αποθήκευσης. Ένα τέτοιο είναι ένα Super Capacitor. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του supercapacitor.
Τι είναι το Supercapacitor;
Ορισμός: Ένας υπερκατανατοποιητής που ονομάζεται επίσης υπερσυμπιεστής ή υψηλής χωρητικότητας πυκνωτής ή ηλεκτρολυτικός πυκνωτής διπλού στρώματος που μπορεί να αποθηκεύσει μεγάλες ποσότητες ενέργειας σχεδόν 10 έως 100 φορές περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με τους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Προτιμάται ευρέως από τις μπαταρίες λόγω της ταχύτερης ικανότητας φόρτισης και της ταχύτερης παροχής ενέργειας. Έχει περισσότερους κύκλους φόρτισης και αποφόρτισης από τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Αυτά αναπτύσσονται στη σύγχρονη εποχή για βιομηχανικά και οικονομικά οφέλη. Η χωρητικότητα αυτού του πυκνωτή μετριέται επίσης στο Farad's (F). Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του πυκνωτή είναι η αποδοτικότητα και η χωρητικότητα αποθήκευσης υψηλής ενέργειας.
υπερ-πυκνωτής
Supercapacitor που λειτουργεί
Παρόμοια με έναν κανονικό πυκνωτή, ο υπερκατασκευαστής έχει επίσης δύο παράλληλες πλάκες με μεγαλύτερη επιφάνεια. Αλλά η διαφορά είναι ότι η απόσταση μεταξύ των πλακών είναι μικρή. Οι πλάκες αποτελούνται από μέταλλα και εμποτίζονται σε ηλεκτρολύτες. Οι πλάκες διαχωρίζονται από ένα λεπτό στρώμα που ονομάζεται μονωτής.
supercapacitor-σύμβολο
Όταν σχηματίζονται αντίθετα φορτία και στις δύο πλευρές του ο μονωτής , σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό διπλό στρώμα και οι πλάκες φορτίζονται. Ως εκ τούτου, ο υπερσυμπιεστής φορτίζεται και έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα. Αυτοί οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται για να παρέχουν υψηλή ισχύ και να επιτρέπουν ρεύματα υψηλού φορτίου με χαμηλή αντίσταση. Το κόστος του υπερπυκνωτή είναι υψηλό λόγω της υψηλής χωρητικότητας φόρτισης και εκφόρτισης.
Ένα ηλεκτρικό διπλό στρώμα δημιουργείται όταν αλλάζουν οι πλάκες και σχηματίζονται αντίθετα φορτία και στις δύο πλευρές των πλακών. Ως εκ τούτου, οι υπερκατασκευαστές καλούνται επίσης πυκνωτές διπλού στρώματος ή ηλεκτρικοί διπλοί στρώσεις πυκνωτές (EDLC'S). Όταν η περιοχή των πλακών αυξάνεται και η απόσταση μεταξύ των πλακών μειώνεται, τότε αυξάνεται η χωρητικότητα του πυκνωτή.
supercapacitor-λειτουργεί
Όταν το supercapacitor δεν χρεώνεται, όλες οι χρεώσεις κατανέμονται τυχαία μέσα στο κελί. Όταν φορτίζεται ο υπερσυμπιεστής, όλα τα θετικά φορτία προσελκύονται στο αρνητικό τερματικό και τα αρνητικά φορτία προσελκύονται στο θετικό τερματικό. Γενικά, οι υπερπυκνωτές είναι διαθέσιμοι με χωρητικότητα 420F, φόρτιση και εκφόρτιση ρεύματος 4-2Amps με θερμοκρασία δωματίου -22 βαθμούς Κελσίου.
Πώς να χρεώσετε ένα Supercapacitor;
Το supercapacitor έχει χωρητικότητα αυτοεκφόρτισης και απεριόριστους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης. Αυτοί οι τύποι πυκνωτών μπορούν να λειτουργήσουν με χαμηλές τάσεις (2-3 βολτ) και μπορούν να συνδεθούν σε σειρά για την παραγωγή υψηλής τάσης, η οποία χρησιμοποιείται σε ισχυρό εξοπλισμό. Μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερη ενέργεια και να απελευθερώνει άμεσα και πιο γρήγορα σε σύγκριση με τις μπαταρίες.
Όταν αυτός ο πυκνωτής συνδέεται με το κύκλωμα ή την πηγή τάσης DC, οι πλάκες είναι φορτία και σχηματίζονται αντίθετα φορτία και στις δύο πλευρές του διαχωριστή, ο οποίος σχηματίζει έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή διπλής στιβάδας.
Για να φορτίσετε έναν υπερσυμπιεστή, συνδέστε τη θετική πλευρά της πηγής τάσης στον θετικό ακροδέκτη του υπερκατανατοποιητή και η αρνητική πλευρά της πηγής τάσης συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη του υπερσυμπιεστή.
Εάν ο υπερσυμπιεστής είναι συνδεδεμένος σε πηγή τάσης 15 βολτ, τότε φορτίζει έως και 15 βολτ. Καθώς η τάση αυξάνεται πέρα από την εφαρμοζόμενη πηγή τάσης, ο υπερσυμπιεστής ενδέχεται να υποστεί ζημιά. Έτσι, η αντίσταση συνδέεται σε σειρά με την πηγή τάσης και τον πυκνωτή για να μειώσει την ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του πυκνωτή και δεν πάθει ζημιά.
Η σταθερή παροχή ρεύματος και η παροχή περιορισμένης τάσης είναι κατάλληλες για τον υπερσυμπιεστή. Όταν η τάση αυξάνεται σταδιακά, η ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω του πυκνωτή αλλάζει. Στην κατάσταση πλήρους φόρτισης, το τρέχον μειώνεται από προεπιλογή.
Supercapacitor Vs Μπαταρία
Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται ευρέως με συγκεκριμένο όγκο και βάρος, έχουν επίσης καλύτερη ενεργειακή πυκνότητα. Οι υπερσυμπιεστές είναι πυκνωτές υψηλής χωρητικότητας με υψηλή πυκνότητα ισχύος. Σε σύγκριση με μια μπαταρία, ο υπερσυμπιεστής έχει γρήγορη ικανότητα φόρτισης-αποφόρτισης, μπορεί να χειριστεί χαμηλή-υψηλή θερμοκρασία, υψηλή αξιοπιστία και χαμηλή αντίσταση.
Το κόστος της μπαταρίας είναι χαμηλό, ενώ το κόστος ενός υπερσυμπιεστή είναι υψηλό. Οι υπερσυμπιεστές έχουν την ικανότητα αυτοεκφόρτισης. Στην μπαταρία, η τάση λειτουργίας καθορίζει τους τρόπους φόρτισης και εκφόρτισης. Σε έναν υπερσυμπιεστή, η επιτρεπόμενη τάση εξαρτάται από τον τύπο του διηλεκτρικού υλικού που χρησιμοποιείται μεταξύ των πλακών. Και επίσης ο ηλεκτρολύτης στον πυκνωτή μπορεί να αυξήσει την χωρητικότητα.
Οι μπαταρίες διατίθενται σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, κ.λπ. Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας και οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούνται για την παροχή υψηλής πυκνότητας ισχύος.
Solar Inverter με χρήση Supercapacitor
ο ηλιακός μετατροπέας είναι χρήσιμο για τους αγρότες σε άρδευση, περίφραξη, κ.λπ. Ο ηλιακός μετατροπέας χρησιμοποιεί ηλιακές πλάκες και το ηλιακή ενέργεια από αυτές τις πλάκες αποθηκεύεται σε μια μπαταρία. Το πλήρες σύστημα ηλιακού μετατροπέα διαθέτει διακόπτη ON / OFF για τον έλεγχο της φόρτισης της μπαταρίας σύμφωνα με τον σκοπό του αγρότη.
solar-inverter-using-supercapacitor
Το μπλοκ διάγραμμα του ηλιακού μετατροπέα που χρησιμοποιεί supercapacitor περιέχει,
- Ηλιακά πάνελ
- Γεννήτρια σφυγμού
- Βελτιωμένος μετασχηματιστής
- MOSFET
- Διακόπτης έναρξης / λήξης
- Supercapacitor και
- Επαναφορτιζόμενη μπαταρία
Όταν τα καλώδια της μπαταρίας είναι συνδεδεμένα στον παλμό γεννήτρια και με τη σειρά του στο MOSFET, είναι σε θέση να παράγει παλμούς ON / OFF σε διαφορετικές συχνότητες. Οι παλμοί τροφοδοτούνται προς τα πάνω μετασχηματιστής για να λάβετε χαμηλή τάση AC. Αυτή η τάση AC χρησιμοποιείται για διαφορετικές εφαρμογές κατά τη διάρκεια της εκτροφής. Το supercapacitor χρησιμοποιείται σε όλη τη διαδικασία για την αποσυμπίεση υψηλής ισχύος, για γρήγορη φόρτιση και αποθήκευση ηλιακής ενέργειας και για αύξηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
Η ενέργεια εξόδου των ηλιακών πλακών μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας τις διαστάσεις των ηλιακών πλακών.
Εφαρμογές
Οι εφαρμογές του supercapacitor περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Για την παροχή υψηλής ισχύος και γεφυρών κενών ισχύος
- Βιομηχανικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές
- Χρησιμοποιείται σε ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα
- Αναγεννητικό φρενάρισμα για απελευθέρωση της ισχύος σε επιτάχυνση
- Για να ξεκινήσετε την τροφοδοσία σε συστήματα start-stop
- Ρυθμίστε την τάση στο ενεργειακό δίκτυο
- Για να συλλάβετε και να βοηθήσετε την ισχύ σε χαμηλότερα φορτία και ανυψωμένα φορτία
- Δημιουργεί αντίγραφα ασφαλείας της ισχύος σε κατάσταση γρήγορης εκφόρτισης.
Συχνές ερωτήσεις
1). Μπορούν οι υπερπυκνωτές να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες;
Για να παρέχει υψηλή πυκνότητα ισχύος και για απλούς και γρηγορότερους σκοπούς φόρτισης, οι υπερσυμπιεστές μπορούν να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες.
2). Πόση ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει ένας υπερπυκνωτής;
Το supercapacitor αποθηκεύει 22,7 joules μέγιστη ποσότητα ενέργειας για παροχή 5,5 βολτ. Αποθηκεύει 10-100 φορές περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα μάζας ή όγκο σε σύγκριση με ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές
3). Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μιας μπαταρίας και ενός υπερκατασκευαστή;
Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση υψηλής ενέργειας και οι υπερπυκνωτές έχουν υψηλή πυκνότητα ισχύος.
Οι υπερσυμπιεστές χρησιμοποιούνται για την γρήγορη αποθήκευση και απελευθέρωση ισχύος, ενώ οι μπαταρίες αποθηκεύουν την ενέργεια για μεγαλύτερες περιόδους.
4). Πόσο καιρό μπορεί ένας υπερασπιστής να έχει χρέωση;
Ο χρόνος φόρτισης του υπερσυμπιεστή είναι 1-10 δευτερόλεπτα σε σύγκριση με τα 10-60 λεπτά για να φτάσετε μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία. Παρέχει 10.000 W / kg με απεριόριστους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης.
5). Γιατί να μην χρησιμοποιήσετε πυκνωτές αντί για μπαταρίες;
Οι πυκνωτές αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια και έχουν χιλιάδες κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης. Η μπαταρία παραμένει σταθερή όταν αποφορτίζεται με σταθερό ρεύμα και έχει σταθερή ισχύ εξόδου. Ενώ η τάση του πυκνωτή μειώνεται γραμμικά σε σταθερό ρεύμα, η έξοδος ισχύος μειώνεται επίσης. Έτσι, ο πυκνωτής δεν μπορεί να αντικατασταθεί με μπαταρία. Ένα κύκλωμα ρυθμιστή τάσης χρησιμοποιείται για την αντικατάσταση ενός πυκνωτή με μια μπαταρία.
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση ενός supercapacitor . Αυτά χρησιμοποιούνται τόσο σε ηλεκτρονικές όσο και σε βιομηχανικές εφαρμογές. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία ενός υπερκατανατοποιητή;
