Cách đo điện dung rất lớn, ví dụ như tụ siêu / siêu

Gần đây tôi đã có được một vài siêu tụ điện siêu / bí ẩn từ anh trai tôi. Rõ ràng anh ta không nhớ bất kỳ thông số kỹ thuật hoặc thậm chí thương hiệu nào ... Để làm phức tạp thêm vấn đề, họ không có thông tin nhận dạng có ý nghĩa được đóng dấu hoặc in trên chúng. (Có nhãn mã vạch có mã chữ số nhưng tìm kiếm nhanh trên Google bằng cách sử dụng không tìm thấy gì.)

Có vẻ như đã đến lúc khởi động Scooby-Doo Mystery Buss, vì đó là một cuộc phiêu lưu của mọi người.

Đầu tiên, tôi hình dung tôi sẽ thử đo điện dung. Vì máy đo LCR của tôi không được chỉ định cho các tụ điện lớn như thế này, tôi phải sáng tạo với thiết bị thử nghiệm của mình.

Nếu tính đến vật lý cơ bản, chúng ta có điện dung tỷ lệ thuận với điện tích được lưu trữ trên mỗi volt trên tụ điện:

C = \frac{q}{V}

$C=\frac{q}{V}$

trong đó điện tích tích lũy trong tụ là tích phân của dòng qua tụ:

\int i (t) d t = q

$\int i(t)dt=q$

Sử dụng một nguồn hiện tại để sạc tụ điện, chúng ta có thể đơn giản hóa các phép tính, chỉ sử dụng các phép đo delta của điện tích và điện áp trên tụ.

C = \frac{Δ q}{Δ V} = \frac{i Δ t}{Δ V}

$C=\frac{\Delta q}{\Delta V}=\frac{i\Delta t}{\Delta V}$

Với nguồn hiện tại R6144 mạnh nhất của tôi, sau đó tôi có thể sạc tụ điện ở dòng điện đã đặt và chỉ cần đo điện áp trên tụ bằng cách sử dụng Tektronix DMM4050 của tôi ở chế độ xu hướng.

Hình ảnh thiết lập thử nghiệm

Tuy nhiên, đây là nơi tôi bắt đầu thấy một số con số khá lớn. Có thể tụ điện thực sự là ~ 2200 farads, nhưng có vẻ hơi cao. Phải thừa nhận rằng, tụ điện khá lớn với ~ 5,5 "dài bán kính ~ 1".

Và bây giờ một số câu hỏi cho những người tốt của Trao đổi ngăn xếp kỹ thuật điện: Phương pháp này có phải là phương tiện hữu hiệu để đo siêu tụ điện không? Hoặc có một phương pháp phù hợp hơn mà tôi có thể áp dụng để đo lường chúng? Ngoài ra, điện dung của siêu tụ điện / siêu thay đổi đáng kể so với điện áp của tụ điện? Ví dụ, là những kết quả đo lường dự đoán / chỉ định cho điện áp cao hơn. Tôi nghĩ rằng điện dung sẽ dao động một số, nhưng tôi nghi ngờ nó nhiều. Có lẽ tệ nhất là vài trăm trò hề, nhưng tôi không phải là chuyên gia về vấn đề này.

Ngoài ra, và một phần quan trọng hơn, làm thế nào tôi có thể tìm thấy điện áp sạc tối đa mà không phá hủy tụ điện? Một điện tích không đổi có thể nói 100uA trong vài tuần cho đến khi điện áp đạt đến một mức cân bằng nào đó với công việc tự phóng điện. Sau đó lùi lại vài trăm milivol và gọi đó là điện áp sạc tối đa. Hay nó sẽ chỉ đạt đến một điểm vấp ngã và tự hủy trong khi phun chất điện phân khắp phòng thí nghiệm của tôi?

Cuối cùng, làm thế nào để bạn xác định hướng phân cực của các tụ điện? Chúng không được đánh dấu theo bất kỳ cách nào và cả hai thiết bị đầu cuối đều giống hệt nhau. Tôi đặt cược với điện áp dư được lưu trong tụ điện. Tôi giả sử hiệu ứng hấp thụ điện môi / bộ nhớ từ lần sạc trước biết hướng chính xác ...

Ở bất cứ giá nào, thật thú vị khi thử và xác định các đặc tính của các tụ điện này. Nhưng nó vẫn còn là một vấn đề nghiêm trọng rằng không có dấu hiệu hữu ích nào trên chúng, như định hướng phân cực, nhà sản xuất, ect.

— Gulps lớn
nguồn

Nhìn vào các tệp pdf mà Dan1138 vui lòng cung cấp, tôi tin rằng một dòng điện không đổi từ 1mA đến 100uA (sau khi nắp được sạc đến ~ 2,5V với tốc độ nhanh hơn nhiều) thực sự có thể điều chỉnh điện áp sạc tối đa. Nếu dòng rò ở điện áp định mức gần bằng 4.2mA (đối với siêu nắp Maxwell 2000F.), Thì dòng điện không đổi có giá trị nhỏ hơn không bao giờ sạc quá tụ vì rò rỉ không sạc tụ điện. Hãy cho tôi biết mọi người nghĩ gì.

— Gulps lớn

2200F là thứ tự chính xác của cường độ cho một ultracapacitor. Ngoài ra tất cả chúng dường như có cùng điện áp tối đa.

— dùng253751

Bạn có thể chỉnh sửa câu hỏi của bạn và nội tuyến hình ảnh của bạn xin vui lòng? Đối với những người trong chúng ta sống đằng sau một proxy, chúng ta không thể nhìn thấy nó.

— UKMonkey 23/07/18

Dòng điện rò rỉ có thể làm đảo lộn các phép đo khi sạc, nhưng nếu phép đo phóng điện cũng cho biết 2200 uF thì có lẽ đúng.

— Brian Drumond

V (t) = \frac{i_{c c}}{C} t + V_{0}

$V(t)=\frac{i_{cc}}{C}t+V_0$

C = i_{c c} M^{- 1}

$C=i_{cc}M^{-1}$

Câu trả lời:

Đây là quy trình của Maxwell để đo C từ thông số thử nghiệm của họ .

$C=C_{dcd}=\dfrac{I_5*(t_5-t_4)}{V_5-V_4}$

Lưu ý rằng điện áp tụt về phía điện áp trước do hằng số thời gian RC bổ sung song song. (tức là hiệu ứng bộ nhớ) Ở đây nó được hiển thị là khoảng 5% trên toàn bộ tỷ lệ 10% cho một lần phóng điện áp một nửa. Hiệu ứng bộ nhớ này cho thấy một điện dung "hiệu ứng điện hai lớp" khác nằm trong khoảng từ 5% đến 10% C.

Điều này có nghĩa là như thế nào trong pin, nếu bạn sạc và xả chậm hơn (chậm hơn ít nhất 10 lần) thì dung lượng lưu trữ tăng 5 ~ 10%, tương tự như pin Li-ion ESR thấp tốt nhất, được quảng cáo là không có hiệu ứng bộ nhớ (liên quan đến NiCad.)

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
nguồn

Thật thú vị khi thấy họ sử dụng chu kỳ sạc / xả kép và thực hiện phép đo thực tế ở lần xả cuối cùng. Tôi nghĩ rằng đối với hầu hết mọi người, đây không phải là một phương pháp đo lường thực tế - người có thiết bị kiểm tra có thể tạo ra 100 xung dòng không đổi và hệ thống daq để nắm bắt tất cả. Điều đó nói rằng, tôi nghĩ rằng tôi sẽ ném một vài mosfet song song với một số điện trở 100mohm và opamp cho CC và sử dụng máy hiện sóng của tôi để ghi lại phép đo delta cho chu kỳ phóng điện. Bất kể, tôi nghĩ rằng phương pháp hiện tại thấp của tôi hoạt động cho các phép đo ballpark.

— Gulps lớn

tốt, nếu tôi đã thử nghiệm các siêu xe cho các thuộc tính phân phối hiện tại, thì tốt, tôi có thể cần một nguồn cung cấp năng lượng mạnh mẽ; theo nghĩa đó "người có thiết bị kiểm tra như thế" là "những người thực sự cần đo hệ thống dưới dòng điện cao, có thể, bao gồm cả những người kiểm tra siêu máy tính".

— Marcus Müller

Một pin lớn có thể cung cấp dòng điện với MOSFET tốt, nhưng thử nghiệm dòng điện thấp có thể cao hơn 10% C do điện dung thứ cấp hỗ trợ đầu ra với dV / dt thấp hơn nhiều.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Từ hình ảnh của tế bào trong ảnh thiết lập thử nghiệm, chúng có vẻ giống với dòng Ultracapacitor Maxwell DuraBlue. Xem bảng dữ liệu này để biết thêm thông tin.

Ứng dụng Maxwell lưu ý 1007239 , Quy trình thử nghiệm cho điện dung, ESR, dòng điện rò rỉ và đặc tính tự xả của Ultracapacitor, có thể hữu ích.

Dòng "siêu tụ điện" này có điện áp làm việc tối đa 2,85 VDC và điện dung điển hình là 3400 Farads. Hầu hết các "siêu tụ điện" khác trong loại gói này có điện áp làm việc tối đa là 2,7 VDC.

Hãy thận trọng một sự thiếu hụt nội bộ trong các thiết bị này có thể dẫn đến một sự kiện thất bại ngoạn mục. Bạn có thể muốn có sẵn hệ thống chữa cháy không dẫn điện, không chứa nước (cát, hóa chất, CO2, Halon, v.v.).

Dựa trên các bức ảnh thiết lập thử nghiệm được đăng, bạn có thể sẽ làm tan chảy các clip cá sấu trước khi vượt quá mức sạc tối đa hoặc dòng xả.

— Đàn1138
nguồn

Cách thông thường của tôi là đo điện trở bằng đồng hồ vạn năng bình thường. Giả sử rằng điện áp / dòng thử nghiệm được áp dụng liên tục ít nhiều, bạn sẽ thấy việc đọc "điện trở" tăng theo cách tương đối tuyến tính theo thời gian. Tính trung bình mức tăng này trong đơn vị "Ohm mỗi giây" mang đến cho bạn khả năng nghịch đảo của công suất.

Ví dụ: nếu số lần đọc tăng khoảng 10 Ohms mỗi giây, công suất khoảng 0,1F. Trước tiên, bạn nên kiểm tra với một số khả năng đã biết rằng đồng hồ vạn năng của bạn thuộc loại đo liên tục trong đó phép tính gần đúng này là đủ tốt.

R (t) = = \frac{V (t)}{{tôi}_{c c}}

$R(t)=\frac{V(t)}{i_{cc}}$ , Ở đâu

V (t) = = \frac{{tôi}_{c c}}{C} t + V_{0}

$V(t)=\frac{i_{cc}}{C}t + V_0$ Đơn giản hóa và sử dụng các phép đo delta, cho

Δ R (t) = = \frac{Δ t}{C}

$\Delta R(t)=\frac{\Delta t}{C}$ ngụ ý

C = = \frac{Δ t}{Δ R (t)}

$C=\frac{\Delta t}{\Delta R(t)}$ Vấn đề duy nhất tôi thấy, là bạn không có tem thời gian cho delta t. Trừ khi đồng hồ có xu hướng (hoặc tương tự), bạn sẽ chỉ nhận được xấp xỉ rất thô. Nhưng, như bạn nói, đây là một cách dễ dàng để kiểm tra mà không cần thiết bị đắt tiền.

— Gulps lớn