Verbraucht ein Kondensator, der direkt an eine Batterie angeschlossen ist, Energie?

18

In diesem Beispiel

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Nach dem erstmaligen Aufladen der Kappe auf 3 V wird der Strom blockiert, aber verbraucht er im Laufe der Zeit Energie aus den Batterien? Ist das sicher zu machen?

batteries capacitor current

— Miguel Pynto
quelle

Ich dachte, Sie stellen eine andere (verwandte) Frage ... in dieser Schaltung ist die von der Batterie abgegebene Energie (theoretisch) CV, aber die im Kondensator gespeicherte Energie ist nur die Hälfte davon. Der Rest der Energie geht in Form von Wärme in der Batterie und in Form von EM-Strahlung verloren. Ein idealer Kondensator verschwendet also auch theoretisch etwas Energie.

— Kartik

18

Durch den Leckstrom wird die Batterie entladen, was im Vergleich zur internen Selbstentladung der Batterie wahrscheinlich nicht wesentlich ist.

Ein Aluminium-Elektrolyt kann langfristig 100nA auslaufen, was im Vergleich zur Selbstentladung selbst einer Knopfzelle nicht viel ist. Das garantierte Maximum einer typischen E-Kappe dieser Größe beträgt nach 3 Minuten 0,002 CV oder 400 nA (je nachdem, welcher Wert größer ist). Die meisten Teile werden das deutlich übertreffen. Einige SMD-Teile sind bei weitem nicht so gut.

Ihre zweite Frage war, ob dies sicher zu machen ist. Im Allgemeinen ja, es gibt jedoch fast immer Ausnahmen im Ingenieurwesen. Wenn Ihre 3-V-Batterie eine hohe Stromkapazität hat (möglicherweise eine ungeschützte 18650-Li-Zelle) und Ihr Kondensator so etwas wie ein 6,3-V-Tantalkondensator ist, besteht beim Anschließen des Kondensators an die Batterie ein erhebliches Risiko für ein "Zündereignis" (Bilder schießen) ein helles Licht und einige schädliche Dämpfe). Das Risiko kann erheblich reduziert werden, indem ein Serienwiderstand von einigen zehn Ohm hinzugefügt wird.

— Spehro Pefhany
quelle

"Das garantierte Maximum einer typischen E-Kappe dieser Größe beträgt nach 3 Minuten 0,002 CV oder 400 nA (je nachdem, welcher Wert höher ist)."

— Herr Mystère

Kondensator-Datenblätter, z. Nichicon.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Erinnerst du dich an welche Serie? Ich frage nur, weil ich vor kurzem nach einem Elektrolyten mit geringer Leckage gesucht habe und das Beste, das ich finden konnte, 0,01CV oder 3uA war (je nachdem, welcher Wert größer ist).

— Bitverschiebung

@bitshift Probieren Sie die UKL- Serie aus, die in kleinen Mengen bei Mouser erhältlich ist. 0,002CV oder 200nA. Viele der Hersteller haben jedoch Arten mit geringer Leckage in ihrem Portfolio, da sie in Asien sehr beliebt sind und nur schwer im Vertrieb zu finden sind. Einige Linien mit regulären Bauteilen funktionieren tatsächlich ziemlich gut (ohne die Garantien), aber einige Teile mit einem höheren ESR tendieren dazu, aus irgendeinem Grund weniger undicht zu sein.

— Spehro Pefhany

18

Im eingeschwungenen Zustand (nach langer Zeit) zieht ein idealer Kondensator keinen nennenswerten Strom aus einer Batterie. Ein echter Kondensator zieht einen kleinen Leckstrom. Die Höhe des Leckstroms hängt von der Art des Kondensators ab. Elektrolyte weisen einen höheren Leckstrom auf als Filme und Keramiken.

— John D
quelle

2

Ein "idealer Kondensator" lädt sich sofort aus einer idealen Batterie (mit idealer Null-Induktivitäts-Verdrahtung) in einem unendlichen Stromstoß auf. Ich vermute, Sie sprechen von einer echten Batterie mit einem Innenwiderstand ungleich Null und einer RC-Zeitkonstante, bei der der Strom auf Null abfällt.

— Peter Cordes

1

@PeterCordes Sie haben Recht, ich habe einen idealen Kondensator in Betracht gezogen, aber eine echte Batterie und Verkabelung. In diesem Fall beginnt der Strom groß und fällt exponentiell auf Null ab. Aber wenn beide ideal sind, würden Sie einen Stromimpuls bekommen und die Kappe würde sich sofort aufladen.

— John D

Ja, ich wollte sagen "RC-Zeitkonstante, damit der Strom gegen Null fällt ", nicht "auf Null". Das ist, was ich für die

— Peter Cordes

12

Ein idealer Kondensator wäre ein offener Stromkreis zu Gleichstrom, so dass kein Strom fließen würde und keine Energie verbraucht würde, nachdem der Kondensator vollständig aufgeladen ist.

Reale Kondensatoren weisen jedoch einen geringen Leckstrom auf, sodass in der Praxis nach dem ersten Laden nur sehr langsam Energie aus der Batterie verbraucht wird.

— Peter Bennett
quelle

6

Sie sollten etwas überprüfen, das "Isolationswiderstand" genannt wird

Ich zitiere aus Murata:

Der Isolationswiderstand eines monolithischen Keramikkondensators gibt das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und dem Leckstrom nach einer festgelegten Zeit (z. B. 60 Sekunden) an, während eine Gleichspannung ohne Welligkeit zwischen den Kondensatoranschlüssen angelegt wird. Während der theoretische Wert des Isolationswiderstands eines Kondensators unendlich ist, ist der tatsächliche Widerstandswert endlich, da zwischen den isolierten Elektroden eines tatsächlichen Kondensators weniger Strom fließt. Dieser Widerstandswert wird "Isolationswiderstand" genannt und mit Einheiten wie Meg Ohm [MΩ] und Ohm Farad [ΩF] bezeichnet.

Ich habe ein Datenblatt ( Teilenummer : GRM32ER71H106KA12 ) auf ein Beispiel überprüft, um zu schätzen , wie viel Leckage passieren kann. Überprüfen Sie das Bild unten:

Um das Verhalten des Kondensators im eingeschwungenen Zustand (wie beim direkten Anschließen eines Kondensators an eine Batterie) vollständig zu verstehen, empfehle ich dringend, den folgenden Artikel zu lesen: http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ char / 0003

— fhlb
quelle

0

Wenn in diesem Szenario die Polarität der Batterie umgekehrt wird, verbraucht selbst ein idealer Kondensator Strom, um seine Polarität im Einklang mit der Batterie zu ändern. In diesem Fall kann jedoch nur ein echter Kondensator aufgrund des Federeffekts Energie verbrauchen, dh aufgrund eines Ladungsverlusts an den Rändern des Kondensators. Dies hängt jedoch von der Art des Kondensators und dem zur Herstellung des Kondensators verwendeten Material ab.

— user363203
quelle