Một tụ điện kết nối trực tiếp với pin tiêu thụ năng lượng?

18

Trong ví dụ này

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Sau lần sạc đầu tiên của nắp đến 3V, dòng điện bị chặn, nhưng theo thời gian, nó có tiêu tốn năng lượng nào từ pin không? Điều này có an toàn để thực hiện?

batteries capacitor current

— Miguel Pynto
nguồn

Tôi nghĩ rằng bạn đang hỏi một câu hỏi (liên quan) khác ... trong mạch này, năng lượng được cung cấp bởi pin (về mặt lý thuyết) là CV nhưng năng lượng được lưu trữ trong tụ điện chỉ bằng một nửa. Phần năng lượng còn lại biến mất dưới dạng nhiệt trong pin và bức xạ EM. Vì vậy, về mặt lý thuyết, một tụ điện lý tưởng cũng lãng phí một số năng lượng.

— Kartik

18

Dòng điện rò rỉ sẽ làm cạn kiệt pin, rất có thể không đáng kể so với việc tự xả pin bên trong của pin.

Một chất điện phân nhôm có thể rò rỉ 100nA trong thời gian dài, không nhiều so với khả năng tự phóng điện của một tế bào nút. Tối đa được đảm bảo của một nắp điện tử thông thường có kích thước này là 0,002CV hoặc 400nA (tùy theo giá trị nào lớn hơn) sau 3 phút. Hầu hết các bộ phận sẽ đánh bại điều đó đáng kể. Một số bộ phận SMD gần như không tốt.

Câu hỏi thứ hai của bạn là liệu điều này có an toàn để thực hiện. Nói chung, có, tuy nhiên hầu như luôn có ngoại lệ trong kỹ thuật. Nếu pin 3V của bạn có dung lượng dòng điện lớn (có lẽ là tế bào Li 18650 không được bảo vệ) và tụ điện của bạn giống như tụ điện tantal 6.3V, có nguy cơ đáng kể xảy ra sự cố 'đánh lửa' khi kết nối tụ điện với pin (chụp ảnh ngọn lửa ra, một ánh sáng và một số khói độc hại). Nguy cơ có thể được giảm đáng kể bằng cách thêm một số kháng cự hàng chục ohms.

— Spehro Pefhany
nguồn

"Tối đa được đảm bảo của một nắp điện tử thông thường có kích thước này là 0,002CV hoặc 400nA (tùy theo giá trị nào lớn hơn) sau 3 phút": thú vị, nguồn của bạn là gì?

— Mystère

Bảng dữ liệu tụ điện, ví dụ. Nô-ê.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Bạn có nhớ bộ truyện nào không? Tôi chỉ hỏi bởi vì một thời gian ngắn trước đây tôi đã tìm kiếm một chất điện phân rò rỉ thấp và thứ tốt nhất tôi có thể tìm thấy là 0,01CV hoặc 3uA (cái nào lớn hơn).

— bitshift

@bitshift Hãy thử loạt UKL , có sẵn với số lượng nhỏ từ Mouser. 0,002CV hoặc 200nA. Nhưng nhiều nhà sản xuất có loại rò rỉ thấp trong danh mục đầu tư của họ vì chúng khá phổ biến ở châu Á, khó tìm thấy hơn trong phân phối. Một số dòng của các bộ phận thông thường thực sự hoạt động khá tốt (không có bảo đảm), nhưng một số bộ phận lớn hơn ESR không có xu hướng ít bị rò rỉ vì bất kỳ lý do gì.

— Spehro Pefhany

18

Ở trạng thái ổn định (sau một thời gian dài) một tụ điện lý tưởng không rút ra dòng điện đáng kể từ pin. Một tụ điện thực sự sẽ rút ra một số dòng rò nhỏ. Lượng dòng rò sẽ phụ thuộc vào loại tụ điện, chất điện phân sẽ có độ rò rỉ cao hơn màng và gốm.

— John D
nguồn

2

Một "tụ điện lý tưởng" sạc ngay lập tức từ một pin lý tưởng (với hệ thống dây điện không cảm ứng lý tưởng), trong một dòng điện vô hạn. Tôi đoán bạn đang nói về một pin thực sự có điện trở trong khác không và hằng số thời gian RC cho dòng điện giảm xuống không.

— Peter Cordes

1

@PeterCordes bạn đúng, tôi đã xem xét một tụ điện lý tưởng nhưng một pin và dây thực sự, trong trường hợp dòng điện bắt đầu lớn và phân rã theo cấp số nhân theo không. Nhưng nếu cả hai đều lý tưởng như bạn chỉ ra, bạn sẽ nhận được một sự thúc đẩy của dòng điện và nắp sẽ tính phí ngay lập tức.

— John D

Vâng, tôi muốn nói "RC hằng số thời gian cho hiện tại để thả về phía zero", không phải "bằng không". Đó là những gì tôi nhận được cho việc chọn nit: P

— Peter Cordes

12

Một tụ điện lý tưởng sẽ được mở mạch tới DC, vì vậy không có dòng điện nào chảy qua và không có năng lượng nào được tiêu thụ sau khi tụ được sạc đầy.

Tuy nhiên, các tụ điện thực sự có một số dòng rò nhỏ, vì vậy, trong Real Life, năng lượng sẽ được tiêu thụ từ pin rất chậm sau lần sạc đầu tiên.

— Peter Bennett
nguồn

6

Bạn nên kiểm tra một cái gì đó gọi là "điện trở cách điện"

Tôi trích dẫn từ Murata:

Điện trở cách điện của tụ gốm nguyên khối biểu thị tỷ lệ giữa điện áp đặt vào và dòng rò sau một thời gian đặt (ví dụ 60 giây) trong khi đặt điện áp DC không bị gợn giữa các cực của tụ. Trong khi giá trị lý thuyết của điện trở cách điện của tụ điện là vô hạn, do có ít dòng điện giữa các điện cực cách điện của tụ điện thực tế, giá trị điện trở thực là hữu hạn. Giá trị điện trở này được gọi là "điện trở cách điện" và được biểu thị bằng các đơn vị như Meg Ohms [MΩ] và Ohm Farads [F].

Tôi đã kiểm tra một biểu dữ liệu mà tôi có (số phần: GRM32ER71H106KA12 ) để biết một ví dụ để ước tính mức độ rò rỉ được truyền qua. Kiểm tra hình ảnh dưới đây:

Để hiểu đầy đủ hoạt động của tụ điện ở trạng thái ổn định (như khi kết nối trực tiếp tụ điện với pin) Tôi khuyên bạn nên đọc bài viết sau: http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ char / 0003

— yêu thích
nguồn

0

Nếu cực của pin bị đảo ngược trong scienario này, thì ngay cả một tụ điện lý tưởng cũng sẽ tiêu thụ dòng điện để thay đổi cực của nó cùng với pin. Nhưng trong trường hợp này chỉ có một tụ điện thực sự sẽ có thể tiêu thụ năng lượng do hiệu ứng lò xo tức là rò rỉ điện tích từ các cạnh của tụ điện. Tuy nhiên, nó sẽ phụ thuộc vào loại tụ điện và vật liệu được sử dụng để chế tạo tụ điện.

— người dùng363203
nguồn