Конденсатор вместо аккумулятора | Публикации
Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?
Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.
Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.
При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственнен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах.
Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.
Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.
Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут.
В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.
Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.
Использование двойного электрического слоя
На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.
Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)
Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах.
Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.
Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell
Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».
Техническая реализация
Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом.
Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.
Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.
Параметры суперконденсаторов
Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В.
Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.
Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.
Принципиальная схема источника бесперебойного питания
напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы
на одной микосхеме производства LinearTechnology
Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.
Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.
Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита.
Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.
Накапливаемая энергия
Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:
E = CU2/2,
где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.
Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:
W = CU2/7200000
Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.
Применение суперконденсаторов
Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш.
В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.
Грунтовый светодиодный светильник с питанием
от солнечных батарей, накопление энергии
в котором осуществляется в суперконденсаторе
Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.
Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.
Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени.
Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.
Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.
Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.
Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.
В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.
Алексей Васильев
Источники питания с конденсаторным делителем напряжения
Сетевой источник питания с гасящим конденсатором (рис. 1), по сути, есть делитель напряжения, у которого верхнее плечо — конденсатор, а нижнее представляет собой сложную нелинейную диодно-резисторно-конденсаторную цепь.
Этим и определены недостатки (и достоинства, конечно) таких устройств.
Рисунок 1 — Сетевой источник питания с гасящим конденсатором
Для того чтобы источник мог работать в широком интервале тока нагрузки с высоким КПД, достаточно входной делитель напряжения выполнить чисто реактивным, например, конденсаторным (рис. 2). Он позволяет дополнительно стабилизировать выходное напряжение источника последовательно включенным компенсационным или импульсным стабилизатором, чего нельзя делать в обычном источнике с гасящим конденсатором. Как показано в статье С. Бирюкова «Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором» — «Радио», 1997, N 5, с. 48-50, — последовательный стабилизатор можно использовать только при ограничении напряжения на его входе, что опять-таки заметно снижает КПД.
Рисунок 2
Источник с конденсаторным делителем напряжения целесообразно использовать для совместной работы с импульсными стабилизаторами.
Идеально подходит он для устройства, длительно потребляющего малый ток, но требующего в определенный момент резкого его увеличения. Пример — квартирное сторожевое устройство на микросхемах «МОП с исполнительным узлом на реле и звуковом сигнализаторе.
Ток, потребляемый конденсаторным делителем, будет иметь фазовый сдвиг в 90 град. относительно напряжения сети, поэтому делитель напряжения на реактивных элементах не требует охлаждения. Исходя из вышесказанного, ток через делитель вроде бы можно выбрать сколь угодно большим. Однако неоправданное увеличение тока делителя приведет к активным потерям в проводах и к увеличению массы и объема устройства. Поэтому целесообразно принять ток через делитель напряжения в пределах 0,5…3 от максимального тока нагрузки.
Расчет источника с емкостным делителем несложен. Как следует из ф-лы (2) в упомянутой статье, выходное напряжение Uвых и полный выходной ток (стабилитрона и нагрузки Iвых) источника по схеме 1,а связаны следующим образом:
Iвых = 4fC1(2Uc-Uвых).
/2/(C1+C2)-2Un.
Емкость и рабочее напряжение конденсатора С2 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения — соотношение значений емкости С1/С2 обратно пропорционально значениям падающего на С1и С2 напряжения. Например, если С1″ =1 мкф, а С2=4 мкФ, то напряжение Uc1 будет равно 4/5 напряжения сети, a Uc2=Uc/5, что при напряжении сети Uc = 220 В соответствует 186 и 44 В. Необходимо учесть, что амплитудное значение напряжения почти в 1,5 раза превышает действующее, и выбрать конденсаторы на соответствующее номинальное напряжение.
Несмотря на то, что теоретически конденсаторы в цепи переменного тока мощности не потребляют, реально в них из-за наличия потерь может выделяться некоторое количество тепла. Проверить заранее пригодность конденсатора для использования в источнике можно, просто подключив его к электросети и оценив температуру корпуса через полчаса. Если конденсатор С1 успевает заметно разогреться, его следует счесть непригодным для использования в источнике.
Практически не нагреваются специальные конденсаторы для промышленных электроустановок — они рассчитаны на большую реактивную мощность. Такие конденсаторы используют в люминесцентных светильниках, в пускорегулирующих устройствах асинхронных электродвигателей и т. п.
Рисунок 3
Ниже представлены две практические схемы источников питания с конденсаторным делителем: пятивольтный общего назначения (рис. 3) на ток нагрузки до 0,3 А и источник бесперебойного питания для кварцованных электронно-механических часов (рис. 4).
Рисунок 4 — Схемы источников питания с конденсаторным делителем
Делитель напряжения пятивольтного источника состоит из бумажного конденсатора С1 и двух оксидных С2 и СЗ, образующих нижнее по схеме неполярное плечо емкостью 100 мкФ. Поляризующими диодами для оксидной пары служат левые по схеме диоды моста.
Электронно-механические часы обычно питают от одного гальванического элемента напряжением 1,5 В. Предлагаемый источник вырабатывает напряжение 1,4 В при среднем токе нагрузки 1 мА. Напряжение, снятое с делителя С1С2, выпрямляет узел на элементах VD1, VD2. СЗ. Без нагрузки напряжение на конденсаторе СЗ не превышает 12В.
О.Ховайко, г.Москва
(Радио 11-97)
Нравится
Твитнуть
Роль конденсаторов в цепях электропитания и освещения
Конденсатор представляет собой электрическое устройство, в котором накапливаются заряды, которые могут сохраняться в течение определенного периода времени даже при отключении прилагаемого источника питания. Конденсаторы используются во всех схемах в различных версиях, поляризованные или неполяризованные, электролитические или керамические, тонкопленочные или танталовые, SMD (устройство поверхностного монтажа) или сквозное отверстие, цилиндрические или квадратные и т.
В последние десятилетия, когда мы стали больше осознавать необходимость экономии энергии, нас заинтересовала функция накопления зарядов в конденсаторе. Это произошло из-за создания особого типа конденсаторов, суперконденсаторов или ультраконденсаторов, которые использовались так же, как батареи.
Конденсаторы широко используются для реализации многих электрических функций. Как один из пассивных компонентов конденсатора, его роль сводится к следующему:
1. Когда конденсатор используется в цепях электропитания, его основная функция заключается в выполнении роли байпаса, развязки, фильтрации и накопления энергии.
1) Фильтр
Фильтрация является важной частью роли конденсаторов. Он используется практически во всех силовых цепях. Теоретически, чем больше емкость, тем меньше импеданс и тем выше допустимая частота. Но на самом деле, за исключением танталовых конденсаторов, большинство конденсаторов, превышающих 1 мкФ, являются электролитическими конденсаторами, которые имеют большую составляющую индуктивности, поэтому импеданс будет увеличиваться на высокой частоте. Иногда я вижу электролитический конденсатор большей емкости, соединенный параллельно с маленьким конденсатором. В это время большой конденсатор пропускает низкую частоту, а маленький конденсатор пропускает высокую частоту. Функция конденсатора состоит в том, чтобы пропускать высокочастотные составляющие сигнала и блокировать низкочастотную часть. Чем больше емкость, тем легче проходит низкочастотный сигнал, а чем меньше емкость, тем легче проходит высокая частота. Конкретно используемый для фильтрации большой конденсатор (например, 470 мкФ) фильтрует низкие частоты, а небольшой конденсатор (например, 120 пФ) фильтрует высокие частоты.
Конденсатор фильтра часто сравнивают с «резервуаром». Поскольку напряжение на обоих выводах конденсатора резко не меняется, видно, что чем выше частота сигнала, тем больше затухание. Можно сказать, что конденсатор подобен пруду, и количество воды не изменится, вызванное добавлением или испарением нескольких капель воды. Он преобразует изменение напряжения в изменение тока, как показано ниже с помощью уравнений:
В замкнутой RC-цепи переходный процесс может быть точно описан дифференциальным уравнением: Теперь у нас есть:
Или
Имеем окончательную форму дифференциального уравнения первого порядка:
Решим уравнение и получим выражение для V(t), Q(t) и i(t):
Где V0 — напряжение источника питания.
Если мы построим три приведенных выше выражения, у нас будет такая же кривая без учета пропорциональных констант, как показано ниже.
Это показывает, что RC-цепи требуется около 5 постоянных времени, чтобы разрядить почти все накопленные заряды.
2) Байпас
Байпасный конденсатор представляет собой устройство накопления энергии, которое обеспечивает энергией локальные устройства. Это может сделать выход регулятора напряжения плавным и уменьшить влияние нагрузки. Как и небольшая перезаряжаемая батарея, шунтирующий конденсатор можно заряжать и разряжать в устройстве. Чтобы свести к минимуму импеданс, шунтирующий конденсатор следует разместить как можно ближе к выводу источника питания и выводу заземления нагрузочного устройства. Это может предотвратить повышение потенциала земли и шум, вызванный чрезмерным входным значением. Отскок заземления — это падение напряжения, когда точка заземления проходит через большой всплеск тока.
3) Развязка
С точки зрения схемы ее всегда можно рассматривать как состоящую из источника возбуждения и ведомой нагрузки.
Если емкость нагрузки относительно велика, схема возбуждения должна заряжать и разряжать конденсатор, чтобы завершить переход сигнала. Когда нарастающий фронт круче, ток относительно велик, поэтому ток возбуждения будет поглощать большую часть тока источника питания. Индуктивность и сопротивление, особенно индуктивность на выводе чипа, будут вызывать отскок, этот ток на самом деле является своего рода шумом по сравнению с нормальной ситуацией, который повлияет на нормальную работу предыдущего каскада. Эта ситуация называется сцеплением. Развязывающий конденсатор действует как батарея, чтобы компенсировать изменение тока цепи возбуждения и избежать помех связи. Комбинация обходных конденсаторов и развязывающих конденсаторов будет проще для понимания. Шунтирующий конденсатор фактически развязан, но байпасный конденсатор обычно относится к высокочастотному байпасу, который должен увеличить метод предотвращения утечки с низким импедансом для высокочастотного шума переключения. Высокочастотный обходной конденсатор, как правило, небольшой, и в зависимости от резонансной частоты обычно составляет 0,1 мкФ или 0,01 мкФ и т.
4) Аккумулятор энергии
Конденсатор накопления энергии собирает заряд через выпрямитель и передает накопленную энергию на выходной конец источника питания через кабель преобразователя. Чаще используются алюминиевые электролитические конденсаторы с номинальным напряжением от 40 до 450 В постоянного тока и емкостью от 220 до 150 000 мкФ (например, B43504 или B43505 EP43). В соответствии с различными требованиями к мощности устройства иногда используются последовательно, параллельно или в их комбинации.
Энергия, хранящаяся в конденсаторе, зависит от приложенного напряжения и количества зарядов, находящихся на пластинах.
Следовательно, в статическом состоянии энергия в конденсаторе находится в виде электрического поля между двумя его проводящими пластинами.
Q = CV
Теперь предположим, что конденсатор начинает разряжаться с постоянной скоростью dQ при постоянном напряжении на клеммах V, поэтому энергия, которую он высвобождает, составляет: это:
2. Когда конденсатор применяется в сигнальных цепях, его роль в основном заключается в выполнении функций связи, генерации/синхронизации и постоянной времени:
1) Конденсатор связи, развязки и шунтирования 9 0003
Конденсатор блокирует сигнал постоянного тока, но пропускает сигнал переменного тока. Эта функция конденсатора может быть очень полезна, когда на выходе должен присутствовать сигнал переменного тока или наоборот. В следующей схеме усилителя NPN BJT мы можем найти не только конденсатор связи, но и шунтирующий конденсатор. В схеме усилителя на транзисторе NPN точка установившегося режима работы сильно зависит от тока базы и напряжения коллектора, которые определяются резистором смещения.
Когда эмиттер усилителя с общим эмиттером имеет резистор смещения, коэффициент усиления по напряжению усилителя уменьшается и в то же время вызывает падение напряжения сигнала и обратную связь на входе для формирования связи входного и выходного сигналов. Этот резистор является компонентом, который создает связь. Конденсатор подключен параллельно резистору. Поскольку конденсатор соответствующей емкости имеет небольшой импеданс по отношению к сигналу переменного тока, это уменьшает эффект связи, вызванный сопротивлением, поэтому такой конденсатор называется развязывающим/шунтирующим конденсатором.
2) Генерация/синхронизация
В приведенной выше схеме усилителя BJT с общим эмиттером мы можем добавить петлю положительной обратной связи между входом и выходом для создания фазовращающего генератора, как показано ниже. Частота генератора определяется сопротивлением и емкостью компонентов R, C соответственно. Выходной сигнал генератора опережает входной на 60° плюс инверсия, вызванная BJT, поэтому общий фазовый сдвиг составляет 240°.
Где f — частота генератора в Гц, R — сопротивление в Омах, C — емкость в Ф, а N — номер каскада RC.
3) Постоянная времени
Это обычная интегральная схема, состоящая из R и C, соединенных последовательно. Когда напряжение входного сигнала подается на входную клемму, напряжение на конденсаторе (С) постепенно возрастает. Зарядный ток уменьшается по мере роста напряжения. Характеристики тока через сопротивление (R) и емкость (C) описываются формулой, которую мы ввели в предыдущем разделе:
Постоянная времени:
Постоянная времени RC-цепи измеряет время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора. Согласно расчетам, конденсатор может быть заряжен примерно до 62,3% за время, эквивалентное одной постоянной времени, и для полной разрядки конденсатора требуется время, эквивалентное 5 постоянным времени.
Поделитесь тем, что вы узнали
Можно ли напрямую подключить конденсатор к источнику питания?
\$\начало группы\$
Можно ли подключить конденсатор к источнику питания постоянного тока так, чтобы положительная (+) клемма питания присоединялась к плюсовой клемме конденсатора, а отрицательная (-) клемма питания к минусовой клемме конденсатора? Может ли это вызвать пожар и действовать как короткое замыкание между положительным и отрицательным выводами источника питания, или конденсатор заполняется, а затем действует как резистор и останавливает ток?
- конденсатор
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Это правильная полярность.
Вызвать пожар? Почти наверняка нет, если только блок питания не был разработан с преступной небрежностью, а конденсатор огромен. Вероятно, вы увидите искру, если подключите конденсатор к источнику питания. Конденсатор будет быстро заряжаться со скоростью, определяемой максимальным током вашего источника питания, ESR конденсатора и любым паразитным L / R, после чего он будет действовать как разомкнутая цепь без дальнейшего тока. В зависимости от источника питания может сработать защита от перегрузки по току.
\$\конечная группа\$
9
\$\начало группы\$
Конденсатор должен выдерживать напряжение от источника питания. И крышка, и источник питания должны выдерживать импульсный ток для зарядки крышки.
Так что это зависит от типа конденсатора.
Если это конденсатор, который не может выдержать напряжение или ток, или блок питания не может выдержать ток, что-то может быть повреждено.
Если крышка находится под другим напряжением, при подключении произойдет короткое замыкание, а при достижении напряжения питания будет разомкнутая цепь.
Некоторые источники постоянного тока, в зависимости от их типа и конструкции, имеют ограничения на допустимую емкость на выходе. Слишком высокие или слишком низкие значения емкости могут привести к нестабильности источника постоянного тока.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Это зависит от номинального напряжения конденсатора и источника питания, а также от того, какой ток может обеспечить источник питания.
Если напряжение источника питания выше номинального напряжения конденсатора, то конденсатор будет поврежден. Некоторые конденсаторы выходят из строя и вызывают короткое замыкание при превышении номинального напряжения. Если блок питания может обеспечить достаточный ток, конденсатор может взорваться или загореться.
Если напряжение источника питания ниже номинального напряжения конденсатора, то конденсатор «заполнится» и перестанет потреблять ток.
Известно, что танталовые конденсаторы «выбрасывают пламя» при превышении их номинального напряжения:
Источник Youtube.
Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют свойство лопаться:
Источник Youtube.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
В тот момент, когда вы подключаете конденсатор к ЭДС, в проводах между конденсатором и ЭДС по существу происходит короткое замыкание; ток смещения будет течь от ЭДС к конденсатору с пренебрежимо малым сопротивлением. Однако, как только заряд, перемещаемый этим током смещения, совпадет с VC, ток смещения прекратится (технически ток спадает экспоненциально до нуля, но мы можем рассматривать его как имеющий конечную продолжительность для большинства целей), и общая мощность, переносимая этим заряд будет V^2 Кл/2.