Angenommen, ich habe ein Gerät, das einen Superkondensator verwendet.
Wie lange dauert es, bis der Superkondensator abgenutzt ist und ausgetauscht werden muss?
Wie langlebig ist ein Superkondensator?
Antworten:
Überblick
Im Allgemeinen hängt die Lebensdauer des Kondensators (einschließlich Superkondensatoren) von drei Faktoren ab:
- Elektrolytlebensdauer
- Spannungsreduzierung
- Temperatur- / Verlustleistung
Wenn der Kondensator lange halten soll, begrenzen Sie die angelegte Spannung, halten Sie ihn kühl und begrenzen Sie den Ausgangsstrom. All dies sollte im Datenblatt Ihres Kondensators enthalten sein.
Elektrolytlebensdauer
Wenn der Kondensator beispielsweise aus Keramik oder Tantal besteht, ist der Elektrolyt fest und die Kappe wird im Grunde nie schlecht. Wenn es sich um ein Elektrolytmittel handelt, enthält es Flüssigkeit, die verdunstet und schließlich zum Versagen der Kappe führt. In einem elektrolytischen Doppelschicht-Superkondensator ist der Elektrolyt eine Kombination aus einer Flüssigkeit und Aktivkohle, so dass er leicht verdunstungsempfindlich ist.
Spannungsreduzierung
Wichtiger ist jedoch die Spannungsreduzierung des Kondensators. Wenn die Spannung die Kappe beim ersten Gebrauch verbrennt, müssen Sie sich keine Gedanken über Verdunstung machen. Ein Kondensator ist eine sorgfältig konstruierte Vorrichtung, die zwei leitende Filme mit einer dünnen, dünnen Schicht aus Isoliermaterial über einen weiten Bereich (gefaltet oder zu einer Verpackung gerollt) trennt. Verringern Sie den Abstand, und Sie haben eine höhere Kapazität bei gleicher Fläche. Diese dünne Trennung ist anfällig für hohe Spannungen; Aus diesem Grund haben Kondensatoren spezifische Spannungsmaxima, die häufig auf dem Gehäuse aufgedruckt sind. In einer Superkappe ist diese Barriere oft nur Nanometer dick, und das Dielektrikum isoliert über diese kurze Distanz keine hohen Spannungen.
Die Verwendung einer Kappe nahe ihrer maximalen Spannung führt dazu, dass sie schneller ausfällt als die Verwendung bei einer niedrigeren Spannung. Dieser Kompromiss wird als Derating-Kurve bezeichnet. Es sollte bei Ihrem Kondensatorhersteller erhältlich sein.
Temperatur- / Verlustleistung
Ein Kondensator wird durch Wärme negativ beeinflusst. Dadurch verdampft der Elektrolyt schneller, das Dielektrikum wird geschwächt und die dünnen leitenden Elemente im Kondensator können beschädigt werden. Sowohl Umgebungswärme als auch Eigenerwärmungseffekte sollten berücksichtigt werden. Wenn der Kondensator sehr schnell entladen wird, spielt der geringe Widerstand der Folie und der Leitungen im Vergleich zum Quadrat des Stroms keine Rolle.
Das ist alles gut, aber darf ich irgendwelche Zitate darüber haben, wie lange es unter vernünftigen Bedingungen dauern kann? Wie "15 bis 20 Jahre, wenn Sie es richtig machen und bis zu einem Jahr, wenn Sie es schwer missbrauchen"?
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Scharfzahn
Tausende von Jahren, wenn Sie es in einem luftdichten Tresor aufbewahren und nicht verwenden, Millisekunden, wenn Sie es an eine Hochspannungsleitung auf der Sonnenoberfläche anschließen. Ich vermute, Sie möchten sie verwenden, um ein Auto anzutreiben. Sie müssen die Zahlen dafür mit Ihren angegebenen Kondensatoren, der in Reihe und parallel geschalteten Menge, dem Motorverbrauch, der Betriebstemperatur usw.
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Kevin Vermeer
Jeder Kondensator hat unterschiedliche Eigenschaften. Sie sollten das Datenblatt Ihres Kondensators lesen, um herauszufinden, wann er ausgetauscht werden muss.
Die Eigenschaften Ihres Kondensators ändern sich unter bestimmten Bedingungen im Laufe der Zeit. Normalerweise (Super-) Kondensatoren haben einen Parameter namens Ausdauer / Last Lebensdauer (in Stunden) oder Lebenszyklen (in Zyklen). Ein Beispiel für das, was Sie in einem Datenblatt finden:
Nach 1000 Stunden Anlegen von 5,5 V DC bei + 85 ° C muss der Kondensator die folgenden Grenzwerte erfüllen:
Kapazitätsänderung : ± 30% des anfänglichen Messwerts
Innenwiderstand : <4-facher des ursprünglich angegebenen Werts
Im obigen Fall können Sie also entscheiden, ob eine Änderung von ± 30% der Anfangskapazität noch für Ihre Anwendung geeignet ist. Wenn nicht, sollten Sie den Kondensator nach 1000 Betriebsstunden unter diesen Bedingungen austauschen.
Eine sehr gute Referenz hier
Welches beinhaltet den Kommentar:
- PowerStor-Superkondensatoren haben eine längere Lebensdauer als Sekundärbatterien, aber ihre Lebensdauer ist nicht unendlich. Der grundlegende Ausfallmodus am Ende der Lebensdauer eines Superkondensators ist eine Erhöhung des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) und / oder eine Verringerung der Kapazität. Die tatsächlichen Kriterien für das Ende der Lebensdauer hängen von den Anwendungsanforderungen ab. Längerer Kontakt mit erhöhten Temperaturen, hoher angelegter Spannung und übermäßigem Strom führt zu einem erhöhten ESR und einer verringerten Kapazität. Durch Verringern dieser Parameter wird die Lebensdauer eines Superkondensators verlängert. Im Allgemeinen haben zylindrische Superkondensatoren eine ähnliche Konstruktion wie Elektrolytkondensatoren, wobei ein flüssiger Elektrolyt in einer Aluminiumdose mit einem Gummistopfen abgedichtet ist. Über viele Jahre wird der Superkondensator ähnlich wie ein Elektrolytkondensator austrocknen, was zu einem hohen ESR und schließlich zum Ende der Lebensdauer führt.
Hier ist ein Diagramm aus der obigen Referenz, das einige Zahlen zu verschiedenen Effekten enthält.
Der 'Schlüssel' macht keinen Sinn. Der signifikante Einfluss der Spannung auf die Lebensdauer ist erwähnenswert.
Diese Referenz handelt von Supercap-Alterung - nicht sofort ersichtlich.
Scheint mitten in einer breiteren Diskussion zu sein.
Lohnend.
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