Un semplice elemento passivo che può memorizzare energia elettrica , quando una sorgente di tensione applicata è chiamata condensatore. Ha la capacità o la capacità di immagazzinare energia elettrica producendo una potenziale differenza tra le sue piastre e si comporta come una batteria ricaricabile batteria . Il condensatore è costituito da due piastre conduttive parallele, che non sono collegate tra loro. Le piastre sono separate da un materiale isolante chiamato dielettrico, che è carta cerata, ceramica, plastica di mica o gel liquido. A causa di questo materiale isolante, il Corrente continua non può fluire attraverso il condensatore. Blocca il flusso di corrente e il condensatore si carica fino alla sua tensione di alimentazione e funge da isolante. Quando il condensatore viene utilizzato nei circuiti CA, il flusso di corrente è diretto attraverso il condensatore senza blocchi. La proprietà elettrica del condensatore è la capacità e si misura in Farad (F). A seconda del dielettrico, la capacità del condensatore varia. C'è un condensatore che ha la capacità di memorizzazione più elevata. Uno di questi è un Super Condensatore. Questo articolo discute una panoramica del supercondensatore.
Cos'è il supercondensatore?
Definizione: Un supercondensatore chiamato anche ultracondensatore o ad alta capacità condensatore o un condensatore elettrolitico a doppio strato che può immagazzinare grandi quantità di energia da 10 a 100 volte più energia rispetto ai condensatori elettrolitici. È ampiamente preferito rispetto alle batterie a causa della sua capacità di ricarica più rapida e dell'erogazione più rapida di energia. Ha più cicli di carica e scarica rispetto alle batterie ricaricabili. Questi sono sviluppati in tempi moderni per vantaggi industriali ed economici. La capacità di questo condensatore è misurata anche in Farad (F). Il vantaggio principale di questo condensatore è la sua efficienza e capacità di accumulo di energia elevata.
supercondensatore
Supercondensatore funzionante
Simile a un normale condensatore, il supercondensatore ha anche due piastre parallele con un'area più grande. Ma la differenza è che la distanza tra i piatti è piccola. Le piastre sono costituite da metalli e imbevute di elettroliti. Le piastre sono separate da uno strato sottile chiamato isolante.
simbolo del supercondensatore
Quando si formano cariche opposte su entrambi i lati di l'isolante , si forma un doppio strato elettrico e le piastre vengono caricate. Quindi il supercondensatore è carico e ha una capacità maggiore. Questi condensatori sono utilizzati per fornire alta potenza e consentire correnti di carico elevate con bassa resistenza. Il costo del supercondensatore è elevato a causa della sua elevata capacità di carica e scarica.
Un doppio strato elettrico viene creato quando le piastre vengono cambiate e si formano cariche opposte su entrambi i lati delle piastre. Quindi i supercondensatori sono anche chiamati condensatori a doppio strato o doppio strato elettrico condensatori (EDLC’S). Quando l'area delle piastre aumenta e la distanza tra le piastre diminuisce, la capacità del condensatore aumenta.
supercondensatore
Quando il supercondensatore non viene caricato, tutte le cariche vengono distribuite casualmente all'interno della cella. Quando il supercondensatore viene caricato, tutte le cariche positive vengono attratte dal terminale negativo e le cariche negative vengono attratte dal terminale positivo. In generale, i supercondensatori sono disponibili con capacità 420F, corrente di carica e scarica 4-2Amps con una temperatura ambiente di -22 gradi centigradi.
Come caricare un supercondensatore?
Il supercondensatore ha capacità di autoscarica e cicli di carica-scarica illimitati. Questi tipi di condensatori possono funzionare con basse tensioni (2-3 volt) e possono essere collegati in serie per produrre alta tensione, che viene utilizzata in apparecchiature potenti. Può immagazzinare più energia e rilascia istantaneamente e più rapidamente rispetto alle batterie.
Quando questo condensatore è collegato al circuito o alla sorgente di tensione CC, le piastre sono cariche e si formano cariche opposte su entrambi i lati del separatore, che forma un condensatore elettrolitico a doppio strato.
Per caricare un supercondensatore, collegare il lato positivo della sorgente di tensione al terminale positivo del supercondensatore e il lato negativo della sorgente di tensione è collegato al terminale negativo del supercondensatore.
Se il supercondensatore è collegato a una sorgente di tensione a 15 volt, si carica fino a 15 volt. Quando la tensione aumenta oltre la sorgente di tensione applicata, il supercondensatore potrebbe danneggiarsi. Quindi, il resistore è collegato in serie con la sorgente di tensione e il condensatore per diminuire la quantità di corrente che scorre attraverso il condensatore e non viene danneggiato.
L'alimentazione a corrente costante e l'alimentazione a tensione limitata sono adatte per il supercondensatore. Quando la tensione viene aumentata gradualmente, la quantità di corrente che scorre attraverso il condensatore cambia. Nella modalità completamente carica, la corrente diminuisce per impostazione predefinita.
Supercondensatore vs batteria
Le batterie sono ampiamente utilizzate con un volume e un peso specifici, inoltre hanno una migliore densità di energia. I supercondensatori sono condensatori ad alta capacità con elevata densità di potenza. Rispetto a una batteria, il supercondensatore ha una capacità di carica-scarica rapida, può gestire temperature da bassa ad alta, alta affidabilità e bassa impedenza.
Il costo della batteria è basso mentre il costo di un supercondensatore è alto. I supercondensatori hanno la capacità di autoscarica. Nella batteria, la tensione di esercizio determina le modalità di carica e scarica. In un supercondensatore, la tensione ammissibile dipende dal tipo di materiale dielettrico utilizzato tra le piastre. E anche l'elettrolita nel condensatore può aumentare la capacità.
Le batterie sono disponibili in batterie al piombo, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, ecc. I supercondensatori sono disponibili con elettrolita organico, elettrolita acquoso, liquido ionico, ibrido e pseudo supercondensatori. Le batterie vengono utilizzate per immagazzinare grandi quantità di energia e i supercondensatori vengono utilizzati per fornire un'elevata densità di potenza.
Solar Inverter utilizzando un supercondensatore
Il inverter solare è utile per gli agricoltori nell'irrigazione, nelle recinzioni, ecc. L'inverter solare utilizza piastre solari e energia solare ottenuto da queste piastre viene immagazzinato in una batteria. Il sistema inverter solare completo ha un interruttore ON / OFF per controllare la carica della batteria in base allo scopo dell'agricoltore.
inverter-solare-utilizzando-supercondensatore
Lo schema a blocchi dell'inverter solare che utilizza il supercondensatore contiene,
- Pannello solare
- Generatore di impulsi
- Trasformatore step-up
- MOSFET
- Interruttore ON / OFF
- Supercondensatore e
- Batteria ricaricabile
Quando i cavi della batteria sono collegati all'impulso Generatore ea sua volta al MOSFET, è in grado di generare impulsi ON / OFF a frequenze differenti. Gli impulsi vengono inviati allo step-up trasformatore per ottenere una bassa tensione AC. Questa tensione CA viene utilizzata per diverse applicazioni durante l'agricoltura. Il supercondensatore viene utilizzato nell'intero processo per fornire alta potenza, per caricare e immagazzinare rapidamente l'energia solare e per aumentare la durata della batteria.
L'energia prodotta dalle piastre solari può essere aumentata aumentando le dimensioni delle piastre solari.
Applicazioni
Le applicazioni del supercondensatore includono quanto segue.
- Per fornire alta potenza e colmare le lacune di potenza
- Applicazioni industriali ed elettroniche
- Utilizzato in turbine eoliche, veicoli elettrici e ibridi
- Frenata rigenerativa per liberare la potenza in accelerazione
- Per avviare l'alimentazione nei sistemi start-stop
- Regola la tensione nella rete energetica
- Per catturare e assistere la potenza in carichi inferiori e carichi sollevati
- Aumenta la potenza in uno stato di scarica rapida.
Domande frequenti
1). I supercondensatori possono sostituire le batterie?
Per fornire un'elevata densità di potenza e per scopi di ricarica semplici e veloci, i supercondensatori possono sostituire le batterie.
2). Quanta energia può immagazzinare un supercondensatore?
Il supercondensatore immagazzina una quantità massima di energia di 22,7 joule per un'alimentazione di 5,5 volt. Memorizza 10-100 volte più energia per unità di massa o volume rispetto ai condensatori elettrolitici
3). Qual è la differenza tra una batteria e un supercondensatore?
Le batterie vengono utilizzate per immagazzinare alta energia e i supercondensatori hanno un'elevata densità di potenza.
I supercondensatori vengono utilizzati per immagazzinare e rilasciare energia rapidamente mentre le batterie immagazzinano l'energia per periodi più lunghi.
4). Per quanto tempo un supercondensatore può trattenere una carica?
Il tempo di ricarica del supercondensatore è di 1-10 secondi rispetto ai 10-60 minuti per raggiungere una batteria completamente carica. Fornisce 10.000 W / kg con cicli di carica-scarica illimitati.
5). Perché non utilizzare i condensatori al posto delle batterie?
I condensatori immagazzinano energia elettrica e hanno migliaia di cicli di carica-scarica. La batteria rimane costante quando si scarica a una corrente costante e ha una potenza di uscita costante. Mentre la tensione del condensatore viene abbassata linearmente a una corrente costante, anche l'uscita di potenza diminuisce. Quindi, il condensatore non può essere sostituito con una batteria. Un circuito regolatore di tensione viene utilizzato per sostituire un condensatore con una batteria.
Quindi, questo è tutto una panoramica di un supercondensatore . Questi sono utilizzati nell'elettronica e nelle applicazioni industriali. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un supercondensatore?
