Tụ điện phân mật độ năng lượng cao nhất


8

Tôi đang xây dựng một dự án liên quan đến việc xả một tụ điện khá lớn thông qua một cặp cuộn dây điện từ. Nó rất giống với súng điện, mặc dù cho một ứng dụng khác. Tôi không thể sử dụng siêu tụ điện vì mật độ năng lượng của chúng không đủ cao, và vì vậy tôi cần tìm các tụ điện có mật độ năng lượng cao nhất, vì tôi bị giới hạn ở khoảng 80g cho tụ điện.

  1. Ở mức điện áp tối đa nào các tụ điện điện phân nhôm tiêu chuẩn có mật độ năng lượng cao nhất? Tôi có thể thiết kế máy biến áp cuộn dây và flyback xung quanh điện áp của tụ điện nếu có lợi thế cho điện áp cao hơn, nhưng nếu tất cả đều giống nhau, tôi nghĩ rằng thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn với nắp 35V so với 200V.

  2. Có một trang web hoặc một nhà sản xuất có một danh sách các tụ điện với mật độ năng lượng cho mỗi một? Có vẻ như một tính năng Parts.io hoặc một trang web tương tự sẽ có nhưng tôi không thể tìm thấy nó ở bất cứ đâu. Cách tôi đang làm bây giờ, tôi phải tìm kích thước gói cho mỗi nắp trong biểu dữ liệu, sau đó tìm trọng lượng của kích thước gói đó và tính mật độ năng lượng, điều này khá tẻ nhạt.

  3. Tôi có nên xem xét một công nghệ tụ điện khác thay vì điện phân? Tôi đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tụ điện tantalum lớn như vậy, và những cái tôi tìm thấy có thông số kỹ thuật tương tự như điện phân.


Rất hiếm khi liệt kê "mật độ năng lượng" cho một tụ điện, bạn sẽ phải tự tính toán cho từng tụ điện. Tôi nghi ngờ rằng bạn sẽ tìm thấy một nắp có năng lượng / âm lượng cao hơn so với một siêu xe. Mặc dù siêu tụ điện chỉ có thể xử lý điện áp rất thấp.
Bimpelrekkie

Hãy thử chạy các số bằng cách sử dụng (nói) Digikey. Tôi mong đợi khoảng 10-50V cho các tụ điện, nhưng đó chỉ là dự đoán. Mật độ năng lượng thể tích có thể khác với mật độ năng lượng khối. Nó thường không được chỉ định, vì vậy bạn có thể tải xuống một bảng tính gồm các tụ điện khác nhau và tự tính toán nó sau đó sắp xếp. Không nên mất nhiều thời gian. Tôi nghi ngờ bất kỳ tụ điện tiếp cận mật độ của pin sạc.
Spehro Pefhany

1
Vấn đề là các trang web như Digikey, Mouser và Parts.io không liệt kê trọng số là một trong những mục tiêu chuẩn của chúng, vì vậy bạn phải tìm kiếm thông qua bảng dữ liệu cho mỗi trang. Tôi có thể làm điều đó và đặt nó vào một bảng tính, nó chỉ mất mãi mãi. Và tôi biết rằng không có tụ điện điện phân nào có thể phù hợp với mật độ năng lượng của pin sạc hoặc siêu tụ điện, nhưng không có pin sạc 80g hoặc siêu tụ điện nào sẽ tạo ra công suất cực đại ~ 50KW mà tôi cần.
ahalekelly

Câu hỏi thú vị, tôi đã thấy nó một vài bảng dữ liệu tụ điện trước khi đo bằng J / g. Tôi đoán đối với các hệ thống trên không thì nó có thể hữu ích ... Tôi đoán là điện áp trung bình như @SpehroPefhany đã đề cập. Tôi sẽ xem xét Electrolytic Polyme trước mọi thứ khác, nó có mật độ cao tôi tin và ESR rất thấp.
MadHatter

Công suất cực đại 80g và 50kW có nghĩa là bạn sẽ chỉ có thời lượng xung micro giây trong một tụ điện. Như @MadHatter nói, hãy kiểm tra polymer dẫn điện nhưng tôi không thấy khối lượng được đưa ra ngay cả trong bảng dữ liệu. Không có gì lạ trong thiết kế để đưa ra một bằng khen mà không ai khác coi là quan trọng.
Spehro Pefhany

Câu trả lời:


5

Cảm ơn sự giúp đỡ của mọi người, cuối cùng tôi đã tạo ra bảng tính bằng tay , với các tụ điện có đường kính từ 7,5 đến 82g và đường kính 16mm đến 40mm. Về cơ bản điện áp càng cao càng tốt, trong một họ tụ điện. Một số gia đình tụ điện lên đến 550V, nhưng các gia đình dày đặc năng lượng nhất chỉ lên đến 450V. Yếu tố lớn nhất tiếp theo là kiểu kết nối, trong đó các tụ điện snap-in nhẹ hơn nhiều cho một công suất nhất định so với các đầu nối trục vít hoặc tụ điện hướng tâm. Dường như các tụ điện có đường kính nhỏ hơn có mật độ năng lượng cao hơn, nhưng chiều dài có tác động khá nhỏ. Nhà sản xuất về cơ bản không thành vấn đề vì các tụ điện cao cấp của họ đều có cùng điện dung cho một kích thước và điện áp trường hợp cụ thể. Mật độ năng lượng so với điện áp Mật độ năng lượng vs khối lượng Mật độ năng lượng so với đường kính

Vì điều này, cuối cùng tôi đã chọn tụ điện có đường kính nhỏ nhất và dài nhất có sẵn, đường kính 22mm, dài 50mm, 400V 330uF United Chemi-Con ESMQ401VSN331MP50S và đang lên kế hoạch đặt song song 3 trong số chúng. Họ không liệt kê khối lượng tụ điện của mình, nhưng dựa trên khối lượng của TDK cho cùng kích thước, nó là 2,66 J / g. Mật độ năng lượng cao nhất tôi có thể tìm thấy là 2,99 J / g, nhưng đó và một số tụ điện khác ở mật độ năng lượng cao nhất không được dự trữ ở bất cứ đâu.


1
Làm việc tốt trên bảng xếp hạng. Đừng quên về điện trở cuộn dây và độ tự cảm của bạn. Các nắp điện áp thấp hơn có thể hoạt động tốt đối với cuộn dây 0,01 Ohm phẳng hoặc vuông (vì dòng điện sẽ cao hơn ở điện trở thấp) nhưng nếu cuộn dây được đo ở mức 2 Ohms, thì điều đó sẽ hạn chế dòng điện dựa trên khả dụng Vôn. Độ tự cảm cũng có thể là một yếu tố, vì những gì bạn thực sự đang làm là kết nối một tụ điện nối tiếp với một cuộn cảm biến đổi theo thời gian, rất giống một mạch bể cộng hưởng "LC" ngay khi nó được cấp điện. Hiện tại sẽ tăng nhanh, sau đó dao động.
ndtsc

3

Thoạt nhìn có những gợi ý về việc xả nhanh trong câu hỏi của bạn.

Hai loại tụ điện được đánh giá tốt nhất cho ứng dụng này là lưu trữ năng lượng và phóng điện nhanh là tụ điện đèn flash và tụ điện năng lượng hàng rào điện. Cả hai nên gần với tốt nhất bạn sẽ tìm thấy ở mức giá hợp lý. Nếu bạn muốn tốt hơn thì một cái gì đó được xếp hạng cho hạng hàng không để giữ trọng lượng thấp có thể tốt hơn nhưng sẽ tốn kém hơn rất nhiều.

EDIT:
Để bao quát câu hỏi điện áp của bạn nhiều hơn một chút, càng cao càng tốt đến một điểm. Thông thường điểm được quyết định bởi các thành phần chuyển mạch của bạn hoặc thiết bị bạn dự định cấp nguồn. 350V DC là một giới hạn phổ biến cho các chất bán dẫn chuyển mạch của người tiêu dùng vì nó tương ứng với điện áp dòng cao nhất cho các thiết bị được sử dụng ở 230V AC.

Sự lựa chọn của bạn về nhà sản xuất chỉ có liên quan nếu bạn muốn nhiều, nếu không bạn sẽ được phục vụ tốt hơn với việc tìm kiếm các trang web bán lẻ hoặc nhà phân phối.

Nếu không có thêm một vài manh mối về dự án bạn đã chọn, có vẻ như điện phân nhôm là con đường để đi. Tantalums có rất ít lợi ích bổ sung ở đây.


1
Đây là một câu trả lời tốt. Tôi sẽ thận trọng chống lại tantalums, mặc dù. Chúng nổi tiếng là xấu với cả gai điện áp nhanh và / hoặc dòng phóng cao. Chúng có thể phát nổ trong nháy mắt trắng :)
bitsmack

3

Một đặc điểm kỹ thuật rất quan trọng cho tụ điện của bạn là bạn muốn nó kéo dài bao lâu.

Nói chung, các nhà sản xuất có được các thành phần bền lâu mạnh mẽ bằng cách thêm trọng lượng và giảm hiệu suất. Nếu bạn cung cấp cho thị trường động cơ tự động chẳng hạn, bạn thực sự không muốn thất bại, bạn không muốn chịu trách nhiệm về việc làm phiền hàng triệu người tiêu dùng giàu có.

Ω

Tôi vừa mới cân được 80g mũ mà tôi đã cứu được từ máy ảnh dùng một lần, bao gồm 11 nắp 120uF 330v (đánh giá) 350v (tăng). Ở 330v, nó sẽ cung cấp cho bạn tổng cộng 72J. Sạc vào điện áp tăng cho tuổi thọ thậm chí thấp hơn, và bạn sẽ chỉ cạo được năng lượng cụ thể 1J / g. Đây có phải là từ xa trong sân bóng của bạn?

Với tải định mức trên mỗi tụ điện, và bạn có công suất xả 11, 50kW thoải mái trong khả năng của chúng.


@adrian bạn cần bao nhiêu năng lượng?
Neil_UK

Tôi đã không nghĩ đến tuổi thọ là một yếu tố và yêu cầu của tôi khá thấp. Tôi sẽ ổn với việc thay thế tụ điện cứ sau 100 lần xả. Bởi vì đây là một tuổi thọ thấp như vậy, sạc cho điện áp cao hơn một chút so với nó được đánh giá là một ý tưởng tốt.
ahalekelly 4/11/2015

Đối với việc lưu trữ năng lượng, thực sự càng nhiều năng lượng và năng lượng mà tụ điện có thể tạo ra, điều này sẽ càng hiệu quả. Tôi nghĩ rằng năng lượng tối thiểu để điều này có ích sẽ ở đâu đó theo thứ tự cường độ đó, nhưng điều đó phụ thuộc rất nhiều vào hiệu quả của nam châm điện của tôi.
ahalekelly 4/11/2015
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.