Ионистор принцип работы: особенности устройства, работы, сфера применения и характеристики

Содержание

Что такое ионистор, его устройство область применения и характеристики | Энергофиксик

Ионистор или по-другому суперконденсатор — это своеобразный гибрид обычного конденсатора с аккумуляторной батареей. Давайте познакомимся с этим необычным элементом поближе и узнаем его принцип работы и область применения в современной электронике.

yandex.ru

yandex.ru

Как устроен ионистор

За рубежом этот элемент именуется как EDLC (Electric Double Layer Capacitor), что переводится как «конденсатор с двойным электрическим слоем». И работа изделия базируется на электрохимических процессах.

Ионистор от конденсатора отличается тем, что между электродами нет привычного диэлектрического слоя. Вместо этого сами электроды выполнены из веществ с противоположными типами носителей заряда.

Вы несомненно в курсе, что емкость конденсатора имеет прямую зависимость от площади обкладок. Именно поэтому в ионисторах использованы электроды из вспененного углерода либо же активированного угля.

Разделение электродов осуществляется сепаратором. И вся внутренняя область заполнена электролитом, производящийся на основе растворов кислот и щелочей и имеет кристаллическую и твердую структуру.

yandex.ru

yandex.ru

Например, благодаря использованию твердого электролита RbAg4I5 (рубидий, серебро, йод) можно создать ионистор с крайне незначительным саморазрядом, повышенной емкостью и при этом изделие будет выдерживать низкие температуры.

Современные ионисторы, в основе которых используется электролит, из растворов щелочей и кислот не производятся по причине токсичности компонентов.

Принцип работы

yandex.ru

yandex.ru

Протекающая электрохимическая реакция заставляет часть электронов оторваться от электродов, в результате чего электрод становится носителем положительного заряда.

Отрицательные ионы, расположенные в электролите, начинают притягиваться электродами с плюсовым зарядом.

Весь этот процесс является условием для формирования так называемого электрического слоя.

А накопленный заряд хранится в пограничной области раздела между электродом и электролитом. И толщина сформированного анионами и катионами слоя составляет от 1 до 5 нм.

Плюсы и минусы суперконденсаторов

yandex.ru

yandex.ru

Итак, к плюсам такого изделия как суперконденсатор, можно отнести следующее:

1. Минимальное время зарядки и разрядки изделия. Иначе говоря ионистор можно зарядить за очень короткое время и применять накопленный заряд в то время как на накопление заряда в аккумуляторе уходит довольно продолжительное время.

2. Большое количество циклов заряд-разряд (более 100 000).

3. Нет необходимости обслуживать изделие.

4. Незначительный вес и скромные размеры.

5. Во время зарядки нет необходимости использовать сложные зарядные устройства.

6. Изделие нормально функционирует в температурном коридоре от –40 до +70 градусов по Цельсию.

yandex.ru

yandex.ru

К минусам же ионисторов относят

1. Высокая стоимость изделия. До сих пор ионистор стоит существенно дороже обычных конденсаторов и аккумуляторов.

2. Низкое напряжение изделия, на которое рассчитан ионистор. Особенность суперконденсатора такова, что они рассчитаны на довольно низкое напряжение, величина которого зависит от вида применяемого электролита. Для увеличения напряжения ионисторы соединяют последовательно. Но помимо такого соединения необходимо каждый суперконденсатор шунтировать резистором по причине выравнивания напряжение на отдельном ионисторе.

3. Если превысить рабочую температуру в 70 градусов по Цельсию, то высока вероятность, что изделие просто разрушится.

4. Суперконденсатор – полярный элемент, поэтому при подключении необходимо соблюдать полярность.

Ионистор на схемах

На схемах ионистор обозначается точно так же как и электролитический конденсатор и различить их можно лишь по сопутствующей надписи. Так, например, если рядом со схематическим изображением будет написано 0,47F 5,5V, то сразу станет понятно, что перед вами суперконденсатор. Так как обычных конденсаторов на такую емкость не производят да и низкое напряжение помогает определить.

yandex.ru

yandex.ru

Область применения

Суперконденсаторы стали активно применяться в современной цифровой аппаратуре. Например, они выступают в роли резервного питания для энергозависимой памяти, микроконтроллеров, электронных часов и т.д.. Так что можно сделать вывод, что они получили довольно широкое распространение.

Заключение

В этой статье мы поговорили об ионисторах, впервые появившихся в 1960 годах в США, а с 1978 года выпускающиеся уже в СССР под маркой К58 – 1. Надеюсь, статья оказалась вам интересна или полезна. Спасибо за ваше внимание и не забываем оценить материал.

Ионисторы, литий-ионные суперконденсаторы


Рис. 1. Конструкция конденсаторов. Слева на право: «обычный» конденсатор, электролитический, ионистор.

Ионистор — двухслойный электрохимический конденсатор

Ионистор (двухслойный электрохимический конденсатор, суперконденсатор, ультраконденсатор — англ. Electric double-layer capacitor, polyacene capacitors…) — электрохимическое устройство, конденсатор с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита. Функционально представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. Толщина двойного электрического слоя в ионисторах (то есть расстояние между «обкладками» конденсатора) крайне мала за счет использования электролитов, а площадь пористых материалов обкладок — колоссальна, запасенная ионистором энергия выше по сравнению с обычными конденсаторами того же размера. К тому же использование двойного электрического слоя вместо обычного диэлектрика позволяет намного увеличить площадь поверхности электрода. Типичная емкость ионистора — несколько фарад при номинальном напряжении 2-10 вольт.

Применяются для основного и резервного питания в бытовой техники — в цифровых и зеркальных фотоаппаратах, фотовспышках, фонарях, карманных плеерах и автоматических коммунальных счетчиках — везде, где требуется быстро зарядить устройство, или на длительное время сохранить питания энергозависимой памяти при отключении основных источников питания (аккумулятора, сетевого блока питания).
Пример: в фотоаппаратах ионистор обеспечивает питание таймера, фотокамера без основного источника питания (аккумулятора или батареек) длительное время сохраняет настройки времени и даты.

Литий-ионные конденсаторы: устройство и принцип работы

Литий-ионные суперконденсаторы являются гибридом двойнослойного конденсатора и литий-ионного аккумулятора. Значения их удельных энергетических и мощностных характеристик находятся в пределах между значениями, свойственными литий-ионным аккумуляторам и суперконденсаторам.

В настоящее время для автономного питания электронный устройств применяются аккумуляторы (свинцовые, никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, литий-ионные и др.), электрохимические конденсаторы (двойнослойные конденсаторы (ДСК), псевдоконденсаторы (ПсК)) и другие. Каждый тип имеет свои энергетические и мощностные характеристики, ресурс в циклах заряд/разряд, температурный диапазон эксплуатации, показатель саморазряда, которые определяют области их применения. Например, ДСК обеспечивают большую мощность, могут разряжаться большими токами в короткие интервалы времени, но небольшую энергоемкость, тогда как аккумуляторы, имея меньшую мощность, обладают большей энергоемкостью. С целью обеспечения большей энергоемкости и мощности разрабатывают и производят устройства, являющиеся гибридом ДСК и аккумуляторов — гибридные конденсаторы. Для их изготовления используют электроды различных типов. Например, отрицательный электрод может быть сделан с применением активированного угля (электрод в двойнослойных конденсаторах ДСК).

В качестве электроактивного компонента положительного электрода применяют, в частности, оксид металла (NiO, PbO2 — электрод аккумулятора). В связи с развитием литий-ионных технологий, позволяющих создавать энергоемкие аккумуляторы, большой интерес вызывают гибридные конденсаторы, представляющие собой гибрид двойнослойного конденсатора — ДСК и литий-ионного аккумулятора (ЛИА) — литий-ионный суперконденсатор (ЛИСК). Такие системы демонстрируют повышенные мощностные, энергетические и ресурсные характеристики. Данный тип устройств в англоязычной литературе относят к ассиметричным двойнослойным электрохимическим конденсаторам (Asymmetric electrochemical double layer capacitors, AEDLC).

Устройство и принцип работы литий-ионного суперконденсатора

При изготовлении литий-ионного суперконденсатора обычно используют следующие пары активных материалов электродов (отрицательный электрод/положительный электрод):

  • Li4Ti5O12/углеродный материал с развитой поверхностью;
  • графит (неграфитизированный углерод)/углеродный материал с развитой поверхностью;
  • смесь Li4Ti5O12 и углерода с развитой поверхностью/смесь катодного материала литий-ионного аккумулятора (LiFePO4, LiMn2O4, LiNixCoyMn(1-x-y)O2 и другие литиевые соли или оксиды металлов с переменной валентностью) и углерода с развитой поверхностью.

В двух первых типах ЛИСК от ДСК взят положительный электрод (углеродный материал с развитой поверхностью), а от ЛИА — отрицательный (графит или нанотитанат Li

4Ti5O12). Тип Li4Ti5O12/углеродный материал с развитой поверхностью исторически возник первым, однако на данный момент не имеет большого распространения. Третий тип появился совсем недавно и отличается тем, что в нем и анод, и катод включают композиционные материалы, как ЛИА, так и ДСК. При его функционировании как на аноде, так и на катоде параллельно протекают процессы, характерные для работы ЛИА и ДСК. На данный момент наиболее популярными считаются устройства, содержащие графит в составе отрицательного электрода и углеродный материал с развитой поверхностью в составе положительного электрода, то есть относящиеся ко второму типу ЛИСК.


Рисунок 2. Схематичное описание направлений движения заряженных частиц при заряде/разряде: а) ДСК; б) ЛИСК; в) ЛИА (ионы обозначены синим цветом, анионы — оранжевым, оранжевыми стрелками показан процесс заряда, синими — разряда).

ДСК имеет два одинаковых электрода, выполненных из углерода с развитой поверхностью, нанесенного на металлическую фольгу; электроды помещены в электролит. Обычно электролит представляет собой соли, растворенные в органических растворителях. В процессе растворения образуются катионы (например, ТЕМА+ — триэтилметил аммоний) и анионы (к примеру, BF4–). При заряде ДСК катионы и анионы, входящие в состав электролита, локализуются на поверхности отрицательного и положительного электродов соответственно (рис. 2а). При разряде катионы и анионы переходят с поверхности электродов обратно в раствор электролита. В ЛИА протекают другие электрохимические процессы. При заряде положительно заряженные ионы лития интеркалируют (встраиваются) в структуру графита и удаляются из катодного материала — деинтеркалируют (рис. 2в). При разряде ионы лития выходят из структуры графита и встраиваются обратно в структуру катодного материала. Электролит в данном случае выступает в качестве среды, обеспечивающей перенос ионов лития, то есть его функция отлична от электролита в ДСК, где он является источником катионов и анионов.

При заряде ЛИСК происходит локализация анионов (PF6–) на поверхности положительного электрода и внедрение катионов (Li+) лития в структуру активного материала отрицательного электрода (графит), (рис. 2б). В данном случае электролит становится средой, обеспечивающей перенос ионов лития, и источником анионов для положительного электрода, совмещая две описанные выше функции. При разряде ЛИСК происходят обратные процессы. Емкость ДСК определяется емкостью каждого из электродов и вычисляется по формуле: 1/Сячейки = 1/С+1/С+.

В случае симметричного конденсатора С

— = С+ = С и Сячейки = С/2. Заряд накапливается на поверхности обоих электродов. Если на положительном электроде работает поверхность, то в отрицательном электроде можно добиться того, чтобы работал объем, — другими словами, происходило внедрение ионов лития в активный материал. Замена активного материала отрицательного электрода (углерода с развитой удельной поверхностью) на материалы, способные к обратимому внедрению лития, например, предварительно литированный графит, обладающий значительно большей емкостью, чем материал положительного электрода (С >> С+), приводит к повышению общей емкости ячейки в два раза. Тогда емкость ячейки — Сячейки = С+ — целиком определяется емкостью положительного электрода. У ДСК, имеющего симметричную конструкцию, заряд катода и анода при разряде изменяется одинаково. Максимальное напряжение устройства примерно равно 2,5 Вольт (рис. 3а). Напряжение полностью заряженного ЛИСК выше, чем у ДСК, и составляет 3,8–4 Вольта (рис. 3б).


Рисунок 3. Изменение напряжения: а) ДСК; б) ЛИСК при заряде/разряде (зеленым обозначено напряжение на ячейке, синим — потенциал анода, красным — потенциал катода; потенциалы электродов указаны относительно потенциала лития).

Увеличение напряжения устройства достигается ввиду использования в качестве анода литированного графита, потенциал которого близок к потенциалу металлического лития. При разряде потенциал катода снижается, а потенциал анода несколько увеличивается из-за деинтеркаляции лития. Для обеспечения длительного ресурса напряжение на ячейке не должно уменьшаться ниже или повышаться больше значений, указанных производителем. Таким образом, ЛИСК устойчиво работает в определенном диапазоне напряжений.

Основные производители литий-ионных конденсаторов

Первые ЛИСК, появившиеся на рынке, были изготовлены компаниями Fuji Heavy Industries в сотрудничестве с Nihon Micro Coating (2002–2005 гг.), Advanced Capacity Technologies (EcoCache — 2005, Premlis — 2006), JM Energy (2007), FDK (2007) и другими фирмами.

Сравнительный анализ энергетических и мощностных характеристик литий-ионных суперконденсаторов наглядно представлен на диаграмме (рис. 4).


Рисунок 4. Сравнение ЛИСК с другими устройствами, применяемыми для сохранения электроэнерги.

Литий-ионные суперконденсаторы в сравнении с двойнослойными конденсаторами обладают большим напряжением (до 4 В), большей удельной энергией (до 25 Вт·ч/кг), (рис. 4), меньшим саморазрядом (

По сравнению с литий-ионными аккумуляторами они имеют большую удельную мощность (до 2800 Вт/кг, находятся правее по сравнению с аккумуляторами, рис.

4), больший ресурс (10 000–500 000 циклов) и лучшую работоспособностью при высоких температурах (до 80 °C).

Узнаем где применяют ионистор? Типы ионисторов, их назначение, преимущества и недостатки

Ионистор – это электрохимические конденсаторы с двойным слоем или суперконденсаторы. Их металлические электроды покрыты очень пористым активированным углем, традиционно изготовленным из скорлупы кокосового ореха, но чаще всего из углеродного аэрогеля, других наноуглеродных или графеновых нанотрубок. Между этими электродами находится пористый сепаратор, который удерживает электроды друг от друга, при наматывании на спираль, все это пропитано электролитом. Некоторые инновационные формы ионистора имеют твердый электролит. Они заменяют традиционные батареи в источниках бесперебойного питания вплоть до грузовиков, где применяют ионистор в качестве источника питания.

Принцип работы

Ионистор использует действие двойной прослойки, сформированного на границе между углем и электролитом. Активированный уголь применяется в качестве электрода в твердой форме, а электролит в жидкой. Когда эти материалы контактируют друг с другом, положительные и отрицательные полюса распределяются относительно друг друга на очень коротком расстоянии. При приложении электрического поля в качестве основной конструкции используется электрический двойной слой, который образуется вблизи поверхности угля в электролитической жидкости.

Преимущество конструкции:

  1. Обеспечивает емкость в небольшом устройстве, нет нужды в специальных схемах зарядки для контроля во время разрядки в устройствах, где применяют ионистор.
  2. Перезарядка или чрезмерно частая разрядка не оказывает негативного влияния на срок службы, как в типовых батареях.
  3. Технология чрезвычайно «чистая» с точки зрения экологии.
  4. Нет проблем с нестабильными контактами, так у обычных батарей.

Недостатки конструкции:

  1. Продолжительность работы ограничена из-за использования электролита в устройствах, где применяют ионистор.
  2. Электролит может протекать, если конденсатор эксплуатируется неправильно.
  3. По сравнению с алюминиевыми конденсаторами эти ионисторы имеют высокие сопротивления и поэтому не могут использоваться в цепях переменного тока.

Используя преимущества, описанные выше, электрические ионисторы широко применяются в таких приложениях, как:

  1. Резервирование памяти для таймеров, программ, питание е-мобиля и т. д.
  2. Видео и аудио оборудование.
  3. Резервные источники при замене батарей для портативного электронного оборудования.
  4. Источники питания для оборудования, использующего солнечные элементы, такие как часы и индикаторы.
  5. Стартеры для малых и мобильных двигателей.

Окислительно-восстановительные реакции

Аккумулятор заряда расположен на границе раздела между электродом и электролитом. Во время процесса зарядки электроны, движутся от отрицательного электрода к положительному по внешнему контуру. Во время разряда электроны и ионы движутся в обратном направлении. В суперконденсаторе EDLC нет переноса заряда. В этом типе суперконденсатора окислительно-восстановительная реакция возникает на электроде, генерирующем заряды и переносе заряда через двойные слои конструкции, где применяют ионистор.

Из-за окислительно-восстановительной реакции, происходящей в этом типе, существует потенциал с меньшей плотностью мощности, чем EDLC, поскольку системы Faradaic медленнее, чем нефарадевидные системы. Как правило, псевдокапакторы обеспечивают более высокую удельную емкость и плотность энергии, чем EDLC, из-за того, что они относятся к фарадеитовой системе. Тем не менее правильный выбор суперконденсатора зависит от приложения и доступности.

Материалы на основе графена

Ионистор характеризуется способностью быстрого заряда, гораздо быстрее, чем у традиционной батареи, но он не способен хранить столько же энергии, как батарея, так как имеет более низкую плотность энергии. Повышение эффективности у них достигается благодаря использованию графеновых и углеродных нанотрубок. Они помогут в будущем ионисторам полностью вытеснить электрохимические батареи. Нанотехнология сегодня является источником многих нововведений, особенно в е-мобиле.

Графен увеличивает емкость ионисторов. Этот революционный материал состоит из листов, толщина которых может быть ограничена толщиной атома углерода и атомная структура которого является ультраплотной. Такие характеристики способны заменить кремний в электронике. Пористый сепаратор помещается между двумя электродами. Однако вариации механизма хранения и выбор материала электрода приводят к различным классификациям ионисторов большой емкости:

  1. Электрохимические двухслойные конденсаторы (EDLC), которые по большей части используют высокоуглеродистые углеродные электроды и сохраняют свою энергию за счет быстрой адсорбции ионов на границе раздела электрода/электролита.
  2. Psuedo-конденсаторы, основаны на фагадическом процессе переноса заряда на поверхности электрода или вблизи него. В этом случае проводящие полимеры и оксиды переходных металлов остаются электрохимическими активными материалами,например, как в электронных часах на батарейках.

Гибкие устройства на основе полимеров

Ионистор набирает и сохраняет энергию с высокой скоростью, образуя электрохимические двойные слои зарядов или посредством поверхностных окислительно-восстановительных реакций, что приводит к высокой плотности мощности с длительной циклической стабильностью, низкой стоимостью и защитой окружающей среды. PDMS и ПЭТ являются в основном используемыми субстратами при реализации гибких суперконденсаторов. В случае пленки PDMS может создавать гибкие и прозрачные тонкопленочные ионисторы в часах с высокой циклической стабильностью после 10 000 циклов при изгибе.

Однослойные углеродные нанотрубки могут быть дополнительно включены в пленку PDMS для дальнейшего улучшения механической, электронной и термической стабильности. Аналогичным образом, проводящие материалы, такие как графен и УНТ, также покрываются пленкой ПЭТ для достижения, как высокой гибкости, так и электропроводности. Помимо ПДМС и ПЭТ другие полимерные материалы также привлекают растущие интересы и синтезируются различными методами. Например, локализованное импульсное лазерное облучение использовалось для быстрого преобразования первичной поверхности в электрическую проводящую пористую углеродную структуру с заданной графикой.

Природные полимеры, такие как нетканые материалы из древесных волокон и бумаги, также могут использоваться в качестве подложек, которые являются гибкими и легкими. УНТ наносится на бумагу для получения гибкого УНТ бумажного электрода. Из-за высокой гибкости бумажной подложки и хорошего распределения УНТ удельная емкость и плотность мощности и энергии меняется менее чем на 5% после изгиба на 100 циклов при радиусе изгиба 4,5 мм. Кроме того, из-за более высокой механической прочности и лучшей химической стабильности бактериальные наноцеллюлозные бумаги также используться для изготовления гибких суперконденсаторов, например для кассетного плеера walkman.

Производительность суперконденсаторов

Она определяется с точки зрения электрохимической активности и химических кинетических свойств, а именно: электронной и ионной кинетикой (транспортировкой) внутри электродов и эффективностью скорости переноса заряда на электрод/электролит. Для высокой производительности при использовании материалов на основе углерода с EDLC важна удельная площадь поверхности, электропроводность, размер пор и отличия. Графен с его высокой электропроводностью, большой площадью поверхности и межслойной структурой привлекателен для использования в EDLC.

В случае псевдоконденсаторов, несмотря на то что они обеспечивают превосходную емкость по сравнению с EDLC, они все же ограничены плотностями малой мощностью микросхемы кмоп. Это объясняется плохой электропроводностью, ограничивающей быстрое электронное движение. Кроме того, окислительно-восстановительный процесс, который ведет процесс зарядки/разрядки, может повредить электроактивные материалы. Высокая электропроводность графена и его отличная механическая прочность делают его пригодным в качестве материала в псевдоконденсаторах.

Исследования адсорбции на графене показали, что она происходит в основном на поверхности графеновых листов с доступом к большим порам (т.е. межслойная структура является пористой, обеспечивая легкий доступ к ионам электролита). Таким образом, для лучшей производительности следует избегать агломерации графена без пор. Производительность может быть дополнительно улучшена путем модификации поверхности путем присоединения функциональных групп, гибридизации с электропроводящими полимерами и путем образования композитов графена/оксида металла.

Сравнение конденсаторов

Ионисторы идеальны, когда требуется быстрая зарядка для удовлетворения краткосрочных потребностей в мощности. Гибридная батарея удовлетворяет обе потребности и снижает напряжение, что обеспечивает более длительный срок службы. В приведенной ниже таблице показано сравнение характеристик и основных материалов в конденсаторах.

Электрический двухслойный конденсатор, обозначение ионистора

Алюминиевый электролити-ческий конденсатор

Аккумулятор Ni-cd

Свинцовая герметичная батарея

Использовать диапазон температур

От -25 до 70 °C

-55 до 125 °C

-20 до 60 °C

От -40 до 60 °C

Электроды

Активированный уголь

Алюминий

(+) NiOOH (-) Cd

(+) PbO2 (-) Pb

Электролитическая жидкость

Органический растворитель

Органический растворитель

KOH

H2SO4

Метод электродвижущей силы

Использование естественного электрического двухслойного эффекта в качестве диэлектрика

Использова-ние оксида алюминия в качестве диэлектрика

Использова-ние химической реакции

Использова-ние химической реакции

Загрязнение

Нет

Нет

CD

Pb

Количество циклов зарядки / разрядки

> 100 000 раз

> 100 000 раз

500 раз

От 200 до 1000 раз

Емкость на единицу объема

1

1/1000

100

100

Характеристика заряда

Время заряда 1-10 секунд. Первоначальный заряд может быть выполнен очень быстро, а заряд верхней части займет дополнительное время. Необходимо предусмотреть ограничение пускового тока при зарядке пустого суперконденсатора, поскольку он будет вытягивать все возможное. Ионистор не подлежит перезарядке и не требует обнаружения полной зарядки, ток просто перестает течь при заполнении. Сравнение производительности между ионистором для автомобиля и Li-ионом.

Функция

Ионистор

Литий-ионный (общий)

Время заряда

1-10 секунд

10-60 минут

Жизненный цикл часов

1 млн или 30 000

500 и выше

Напряжение

От 2,3 до 2,75 В

3,6 В

Удельная энергия (Вт / кг)

5 (типичный)

120-240

Удельная мощность (Вт / кг)

До 10000

1000-3000

Стоимость за кВтч

10 000 $

250-1,000 $

Срок службы

10-15 лет

От 5 до 10 лет

Температура зарядки

От -40 до 65 °C

От 0 до 45 °C

Температура нагнетания

От -40 до 65 °C

От -20 до 60 °C

Преимущества устройств для зарядки

Транспортные средства нуждаются в дополнительном энергетическом рывке для ускорения, и именно в этом подходят ионисторы. Они имеют ограничение общего заряда, но они способны передать его очень быстро, что делает их идеальным аккумуляторами. Преимущества их по отношению к традиционным батареям:

  1. Низкий импеданс (ESR) увеличивает импульсный ток и нагрузку при параллельном соединении с батареей.
  2. Очень высокий цикл — разряд занимает миллисекунды до нескольких минут.
  3. Падение напряжения по сравнению с устройством, работающим от батареи, без суперконденсатора.
  4. Высокая эффективность при 97-98%, а эффективность DC-DC в обоих направлениях составляет 80% -95% в большинстве приложений, например, видеорегистратора с ионисторами.
  5. В гибридном электрическом транспортном средстве эффективность кругового движения на 10% больше, чем у батареи.
  6. Хорошо работает в очень широком температурном диапазоне, обычно от -40 C до + 70 C, но может быть и от -50 C до + 85 C, есть специальные версии, достигающие 125 C.
  7. Небольшое количество тепла, выделяемого во время зарядки и разряда.
  8. Длительный срок службы цикла с высокой надежностью, что снижает затраты на обслуживание.
  9. Небольшая деградация в течение сотен тысяч циклов и длится до 20 миллионов циклов.
  10. Они теряют не более 20% своей емкости после 10 лет, а продолжительность жизни составляет 20 лет и более.
  11. Не подвержены износу и старению.
  12. Не влияет на глубокие разряды, в отличие от батарей.
  13. Повышенная безопасность по сравнению с батареями — нет опасности перезарядки или взрыва.
  14. В конце эксплуатации не содержит опасных материалов для удаления, в отличие от многих батарей.
  15. Соответствует экологическим стандартам, поэтому нет сложной утилизации или переработки.

Сдерживающая технология

Суперконденсатор состоит из двух слоев графена с слоем электролита посередине. Пленка сильная, чрезвычайно тонкая и способна выпустить большое количество энергии за короткий промежуток времени, но тем не менее, есть определенные пока неразрешенные проблемы, которые сдерживают технический прогресс в этом направлении. Недостатки ионистора перед перезаряжаемыми батареями:

  1. Низкая плотность энергии — обычно занимает от 1/5 до 1/10 энергии электрохимической батареи.
  2. Линейный разряд — неспособность использовать полный энергетический спектр, в зависимости от применения, доступна не вся энергия.
  3. Как и в случае с батареями, ячейки имеют низкое напряжение, необходимы последовательные соединения и балансировка напряжения.
  4. Саморазряд часто выше, чем у аккумуляторов.
  5. Напряжение изменяется с сохраненной энергией — для эффективного хранения и восстановления энергии требуется сложное электронное контрольно-коммутационное оборудование.
  6. Обладает самым высоким диэлектрическим поглощением из всех типов конденсаторов.
  7. Верхняя температура использования обычно составляет 70 C или менее и редко превышает 85 C.
  8. Большинство из них содержат жидкий электролит, уменьшающий размер, необходимый для предотвращения непреднамеренного быстрого разряда.
  9. Высокая стоимость электроэнергии на ватт.

Гибридная система хранения

Специальная конструкция и встроенные технологии силовой электроники были разработаны для производства модулей ионисторов с новой структурой. Поскольку их модули должны быть изготовлены с использованием новых технологий, они могут быть интегрированы в панели кузова автомобиля, такие как крыша, двери и крышка багажника. Кроме того, были изобретены новые технологии балансировки энергии, которые уменьшают потери энергии и размеры схем балансировки энергии в системах устройств и хранения энергии.

Также были разработаны серии связанных технологий, таких как контроль зарядки и разрядки, а также соединения с другими системами хранения энергии. Модуль ионистора с номинальной емкостью 150F, номинальным напряжением 50 В может быть размещен на плоских и криволинейных поверхностях с площадью поверхности 0,5 кв. м и толщиной 4 см. Приложения применимо к электромобилям и может быть интегрировано с различными частями транспортного средства и к другим случаям, когда требуются системы хранения энергии.

Применение и перспективы

В США, России и Китае есть автобусы без тяговых батарей, все работы выполняются ионисторами. General Electric разработала пикап с суперконденсатором, заменяющим аккумулятор, аналогичное произошло в некоторых ракетах, игрушках и электроинструментах. Испытания показали, что суперконденсаторы превосходят свинцово-кислотные батареи в ветровых турбинах, что было достигнуто без плотности энергии суперконденсаторов, приближающейся к концентрации свинцово-кислотных батарей.

Теперь очевидно, что ионисторы похоронят свинцово-кислотные батареи в течение следующих нескольких лет, но это лишь часть истории, поскольку их параметры улучшаются быстрее, чем конкуренция. Поставщики, такие как Elbit Systems , Graphene Energy, Nanotech Instruments и Skeleton Technologies, заявили, что превышают плотность энергии свинцово-кислотных аккумуляторов с их суперконденсаторами и супербактериями, некоторые из которых теоретически соответствуют плотности энергии литий-ионов.

Тем не менее, ионистор в электромобиле — это один из аспектов электроники и электротехники, который игнорируется прессой, инвесторами, потенциальными поставщиками и многими людьми, живущими старыми технологиями, несмотря на стремительный рост многомиллиардного рынка. Например, для наземных, водных и воздушно аппаратов насчитывается около 200 серьезных производителей тяговых двигателей и 110 серьезных поставщиков тяговых батарей по сравнению с несколькими производителями суперконденсаторов. В целом в мире насчитывается не более 66 крупных производителей ионисторов, большинство из которых сосредоточили свое призводство на более легких моделях для потребительской электроники.

2.1.4. Ионисторы — особые конденсаторы. Электронные самоделки

2.1.4. Ионисторы — особые конденсаторы

Ионисторы — это оксидные конденсаторы большой общей емкости (в несколько десятков и сотен фарад, рассчитанные на рабочее напряжение 10…50 В). В современных усилителях применение ионисторов оправдано в качестве фильтрующих элементов по питанию. Эквивалент электрической схемы ионистора в последовательном соединении (в прямом направлении) кремниевого диода, ограничительного резистора, конденсатора большой емкости (отрицательная обкладка подключена к общему проводу) и параллельно ему Rнапр. Как примеры ионисторов — распространенные приборы К58-3 и К58-9.

Третий элемент в обозначении конденсатора — порядковый номер разработки: (П — для работы в цепях постоянного и переменного тока, Ч — для работы в цепях переменного тока, У — для работы в цепях переменного тока и в импульсных режимах, И — для работы в импульсных режимах).

Из старых типов, которые еще можно встретить в отечественных усилителях выпуска 1980…1990 гг. встречаются обозначения: КД — конденсаторы дисковые, КМ — конденсаторы керамические монолитные, КЛС — керамические литые секционные, КСО — конденсаторы слюдяные опрессованные, СГМ — слюдяные герметизированные малогабаритные, КБГИ — бумажные герметизированные изолированные, МБГЧ — металлобумажные герметизированные высокочастотные, КЭГ — электролитические герметизированные, ЭТО — электролитические танталовые объемно-пористые.

Типы (КД, КЛС, КСО, КГМ, КБГИ, МБГЧ, КЭГ) в усилителях желательно не применять по причине их иного предназначения и повышенным внутренним шумам.

Конденсаторы, как и постоянные резисторы, разделяются по группам допуска отклонения от номинальной емкости. Эти данные сведены в табл. П2.7. В табл. П2.8 представлены данные буквенного обозначения напряжения (маркировки) на конденсаторах.

Малогабаритные конденсаторы с малой величиной допуска (0,001…10 %), рекомендуемые к применению в высококачественных усилителях, маркируются шестью цветовыми кольцами на корпусе. Первые три кольца — численная величина емкости в пикофарадах (пФ), четвертое кольцо — множитель, пятое — допуск, шестое — ТКЕ.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Буквенное обозначение ТКЕ может быть: М — отрицательное, П — положительное, МП — близким к нулю, Н — не нормируется. Следующие за буквой Н цифры определяют допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур. У слюдяных конденсаторов ТКЕ обозначен первой буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветовая точка на корпусе. В усилителях керамические конденсаторы группы «Н» по ТКЕ применяют в качестве шунтирующих, фильтровых элементов и для связи между каскадами на низкой частоте сигнала. Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Чем больше емкость и размеры обкладок конденсаторов, тем больше паразитная индуктивность.

Зарубежные производители конденсаторов не имеют единой системы обозначения своих приборов. Конденсаторы малой емкости используются в усилительной технике в качестве разделительных между каскадами усилителя. Не желательно для этой цели применять лакопленочные, пленочные, металлопленочные и однослойные металлобумажные конденсаторы, т. к. при эксплуатации на малых (менее 1 В) напряжениях у данных типов наблюдается нестабильность сопротивления изоляции.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

ИОНИСТОР В КАРМАНЕ | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Предлагается простой карманный радиоприемник с низким напряжением питания от ионистора. Приемник выполнен полностью на транзисторах, так как низкое напряжение питания не позволяет использовать существующие микросхемы (например, 174ХА10). Приемник — прямого усиления, что обеспечивает достаточную громкость радиовещательных станций в диапазоне средних волн и работоспособность в диапазоне питающих напряжений от 2 до 0,9 В.

Можно в качестве источника питания использовать 1,5-вольтовые батареи. При работе на динамик ток в режиме сигнала составляет около 10 мА, на стереотелефоны (2×35 Ом) — не более 3 мА При зарядке ионистора до 2 В приемник работает на телефоны около 10 часов, а на динамик — около 2,5 часа до разрядки его до 0,9 В.

Прежде чем перейти к непосредственному описанию схемы и работы предлагаемого вниманию читателей приемника, хотелось бы несколько слов посвятить ионисторам, применение которых в данном приборе является одним из принципиальных моментов.

Устройство ионисторов, история их создания широко освещены в нашей технической литературе. Хотелось бы обратить внимание читателей на работу Н.Кочетова «Ионисторы», опубликованную в № 2 за 2001 г. журнала «Моделист-конструктор». Наряду с описанием принципов работы и конструкции в статье приводится информация о наиболее распространенных на тот период отечественных ионисторах производства ГОО «Гелион» из Рязани. В настоящее время ассортимент этих изделий значительно расширен, в том числе и за счет продукции ОАО «НИИ «ГИРИКОНД» из Санкт-Петербурга (см. табл.). Достаточно полный обзор практического применения ионисторов и их характеристик представлен в работе И.Алиева и С.Калгановой «Конденсаторы сверхвысокой энергоемкости или молекулярные конденсаторы» — Справочник, Москва, 2005 г.

Одним из замечательных свойств ионисторов является их быстрая зарядка: за несколько минут, вместо часов, как с обычными аккумуляторами. Например, для 100-фарадного ионистора достаточно 2 минут. И не надо иметь дело с кислотами, щелочами, дистиллированной водой, ареометром. Отпадает забота о вентиляции помещения зарядной станции: все-таки вредное производство.

На рисунке 1 приведена разработанная автором электросхема зарядного устройства для ионисторов, питающих карманные радиоприемники. Такое устройство должно выдерживать при подключении сильный бросок тока, поэтому в предлагаемой схеме применена сильнотоковая электроника. Выпрямительный мост — на диодах Д232, транзистор — П210А, стабилитрон — Д815А. Трансформатор мощностью 50 ватт. Номинал R4 не указан, так как он напрямую связан с применяемым электроизмерительным прибором. В предлагаемой конструкции использованы магнитоэлектрический миллиамперметр М4202 с током полного отклонения стрелки 5 мА и резистор сопротивлением 1 К.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема зарядного устройства для ионисторов

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема карманного радиоприемника с низким напряжением питания от ионистора

А теперь, освежив свои знания об ионисторах и располагая зарядным устройством к ним, обратим свое внимание на вышеупомянутый карманный приемник. Его принципиальная электросхема представлена на рисунке 2. Прием ведется на магнитную антенну WА1, состоящую из антенной катушки L1 и катушки связи L2, размещенных на ферритовом стержне марки 400НН длиной 160 и диаметром 8 мм. Обе катушки намотаны проводом ПЭВТЛ-2 диаметром 0,18 мм. И имеет 75 витков, индуктивность 340 мкГн ±10%, 1.2— 7 витков. Эта антенна и подстроенный конденсатор С1 взяты от радиоприемника «Селга 404» (используется одна секция сдвоенного блока переменных конденсаторов). С катушки связи L2 сигнал поступает на вход трехкаскадного усилителя высокой частоты (УВЧ). В каждом каскаде УВЧ, выполненном на транзисторах VТ1 — VТ3, введена отрицательная обратная связь по напряжению подключением базовых резисторов R1, R3, R5 к коллекторам транзисторов. С нагрузки последнего каскада УВЧ резистора R6 через конденсатор С5 сигнал поступает на детекторный каскад по схеме удвоения на диодах VD1, VD2.

Конденсатор С6 служит для фильтрации высокочастотной составляющей сигнала. С выхода детекторного каскада сигнал поступает на регулятор громкости R7, спаренный с выключателем питания SА1, а оттуда через конденсатор С7 — на первый каскад усиления низкой частоты (УНЧ), выполненный на транзисторе VТ4. Поскольку напряжение питания низкое, то второй двухтактный каскад УНЧ выполнен на составных транзисторах VТ5VТ7, VТ6VТ8. Динамическая головка ВА взята от приемника «Селга 404-0,25ГД10». На схеме показана возможность подключения миниатюрного головного телефона ТМ-4 (автор применил, как указано в начале статьи, стереотелефоны).

Конденсаторы с двойным электрическим слоем (суперконденсаторы, ионисторы)

Питается приемник от сборки 10 ионисторов по 10 фарад каждый, рассчитанных на напряжение 2,3 В, подключенных параллельно. Итого — 100 фарад. В целях упрощения на схеме сборка ионисторов С9 показана как один ионистор. Зарядка такой сборки ионисторов занимает практически 2 минуты.

В рамке — полная надпись на корпусе одного ионистора.

Конденсаторы можно взять типа КМ, КЛС; резисторы — ОМЛТ-0,125; диоды — любые из серии Д9.

Налаживание приемника начинают с УНЧ. Подбором резистора R8 устанавливают на коллекторах транзисторов VT7, VТ8 напряжение, равное половине напряжения питания. Высокочастотные транзисторы можно взять любые и, подрабатывая величиной базовых резисторов R1, R3, R5, «вгонять» в режим каждый каскад УВЧ.

Монтаж размещен на двух стеклотекстолитовых платах: УВЧ с детекторным каскадом на одной и УНЧ — на другой в виде макросхем с возможностью замены той или другой или обеих на экономичные микросхемы, работающие от низких напряжений с появлением таковых. Корпус приемника взят от «Селги 402».

При разработке приемника был использован однолучевой осциллограф С1-49, высокочастотный генератор сигналов Г4-117.

С. ЛЕВЧЕНКО, г. Санкт-Петербург

Рекомендуем почитать

  • МАКРО НА САЛАЗКАХ
    Фотографирование с близких расстояний, или макросъемка,— один из распространенных видов прикладной фотографии. Часто пользуются им и любители технического творчества, например, когда…
  • АВТОМАТ ДИКТУЕТ СКОРОСТЬ
    В «М-К» № 4 за 1983 год рассказывалось о кордовой автомодели-копии класса «ралли», разработанной под руководством Е. Воронина. Предложенная конструкция оказалась настолько простой и…

Суперконденсаторы Ионистор электрохимическое устройство конденсатор с органическим

Суперконденсаторы Ионистор — электрохимическое устройство, конденсатор с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита. Функционально представляет собой гибрид конденсатора и химического источника тока. По размерам они сравнимы с обычным электролитическим конденсатором, но обладают по сравнению с ними гораздо большей ёмкостью. Ионистор в зарубежной литературе называют сокращённо EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor, что по-русски означает: конденсатор с двойным электрическим слоем. Работа ионистора основана на электрохимических процессах.

История 1957 – Изобретение первого конденсатора с двойным электрическим слоем фирмой General Electric 1966 – Был открыт и запатентован американской фирмой Standard Oil of Ohio 1971 – Передача патента фирме NEC 1978 – Panasonic выпустила похожее устройство, но под названием «Gold Cap» (Золотой конденсатор) 1982 – фирма PRI создает суперконденсатор с малым внутренним сопротивлением

Устройство Если обычный конденсатор представляет собой обкладки из фольги, разделенные сухим сепаратором, то ионистор — это комбинация конденсатора с электрохимической батареей. В нем применяются специальные обкладки и электролит. В качестве обкладок используются материалы одного из трех типов: обкладки большой площади на основе активированного угля, оксиды металлов и проводящие полимеры.

Устройство В связи с тем, что толщина двойного электрического слоя (то есть расстояние между «обкладками» конденсатора) крайне мала, запасённая ионисторов энергия выше по сравнению с обычными конденсаторами того же размера. К тому же, использование двойного электрического слоя вместо обычного диэлектрика позволяет намного увеличить площадь поверхности электрода. Типичная ёмкость ионистора — несколько фарад, при номинальном напряжении 2— 10 вольт.

Применение Чаще всего ионисторы используют для питания микросхем памяти, и иногда ими подменяют электрохимические батареи. Кроме того, их используют в цепях фильтрации и сглаживающих фильтрах. Ионисторы могут работать и в буфере с батареями в целях защиты их от резких скачков тока нагрузки. Ионисторы используют также • телевизоры, СВЧ-печи: резервное питание таймера; • видеокамеры, платы памяти: резервное питание запоминающего устройства во время смены батарей; • музыкальные центры: питание микросхем памяти установок тюнера; • телефоны: резервное питание микросхем памяти для хранения номеров абонентов; • электронные счетчики электрической энергии; • охранная сигнализация; • электронные измерительные приборы и т. п.

Преимущества прибора Преимущества ионисторов: • большой срок службы; • малое внутреннее сопротивление; • быстрый заряд • работа ионистора при любом напряжении, не выше номинального; • неограниченное число циклов заряд/разряд; • отсутствие необходимости контроля за режимом зарядки; • использование простых методов заряда; • широкий диапазон рабочих температур: -25. . . +70 °С; • относительная дешевизна ионисторов.

Недостатки прибора Недостатки ионисторов: • маленькая энергетическая плотность; • низкое напряжение на некоторых типах ионисторов; • для получения требуемого напряжения необходимо последовательное подключение не менее трех ионисторов; • высокий саморазряд.

Процессы старения Суперконденсаторы способны подвергаться нескольким сотням тысяч циклам заряда-разряда. В противоположность электрохимическим батареям, долговечность суперконденсаторов не ограничена циклической нагрузкой, так как на электродах отсутствуют химические реакции. Вместо этого процессы старения суперконденсаторов в большинстве случаев катализируются температурой и напряжением на элементе. При повышении напряжения на элементах проходят окислительновосстановительные реакции. Кроме того, органический электролит начинает разлагаться, образуя газ — продукт, который может привести к разрушению компонента. Это явление может уменьшить емкость на 20%, и увеличить ЭПС и скорость саморазряда на 100%

Балансировка заряда В реальных схемах последовательное соединение элементов суперконденсаторов приводит к неравному распределению напряжения из-за допусков при производстве емкости и различий в скорости саморазряда. Для гарантии долговечности модуля, различия в напряжениях элементов, вызванные статистическим распределением индивидуальных параметров, должны быть минимизированными схемами выравнивания элементов

Пассивные резисторы В качестве самого простого решения используются пассивные резисторы. Самый важный недостаток этого решения — высокая потеря мощности, которая имеет место во внешних резисторах. Эти потери уменьшают эффективность батареи ионисторов.

Коррекция напряжения Изменение напряжения на конденсаторах C 1 и С 2 с использованием пассивных резисторов

Активные резисторы Цепь замыкается, когда напряжение на элементе выше, чем предопределенный верхний уровень напряжения и размыкается, когда напряжение на элементе ниже низкого уровня напряжения. Когда переключатель включен, резистор работает как шунт для основного тока.

Коррекция напряжения Изменение напряжения на конденсаторах C 1 и С 2 с использованием активных резисторов

DC/DC конвертеры В схему включают несколько DC/DC конвертеров, соединенных с двумя соседними элементами. Эти конвертеры выравнивают напряжения элементов. Схема эффективна, но сложна и дорога в изготовлении и обслуживании.

Коррекция напряжения Изменение напряжения на конденсаторах C 1 и С 2 с использованием конвертеров

Температурные зависимости Зависимость тока утечки от температуры окружающей среды Зависимость тока утечки ионистора от рабочего напряжения

Срок службы

Перспективы Срок службы ионисторов велик. По недавним заявлениям работников MIT, ионисторы могут вскоре заменить обычные аккумуляторы. Автобусы на ионисторах от Hyundai Motor представляют обыкновенные автобусы с электроприводом, питаемым от бортовых ионисторов. Такой автобус будет заряжаться на каждой второй или каждой третьей остановке, причем длительности остановки достаточно для подзярядки автобусных ионисторов.

Перспективы Ёмоюиль — проект автомобиля, разрабатываемый в России, использует суперконденсатор как основное средство для накопления электрической энергии. Сами эти конденсаторы пока не выпускаются серийно и разрабатываются параллельно с автомобилем.

Суперконденсаторы и их применение в блоках рекуперации энергии в производстве современных лифтов

Аверин Андрей Игоревич
Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева
Студент 5 курса факультета электронной техники специальности автоматизированные системы обработки информации и управления

Averin Andrey Igorevitch
Mordovia State University N. P. Ogareva
5th year students of the Faculty of Electronic Engineering specialty automated information processing and control system

Библиографическая ссылка на статью:
Аверин А.И. Суперконденсаторы и их применение в блоках рекуперации энергии в производстве современных лифтов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/06/54602 (дата обращения: 27.01.2022).

1.      Значение и экономическое обоснование суперконденсаторов

Развитие международной экономической науки и повышение качества жизни прямо пропорционально связано с увеличением потребляемой энергии. Если сопоставить эти зависимости в разрезе времени, то невооруженным взглядом можно заметить, что на единицу прироста ВВП и показателя уровни жизни приходится всё большее количество потребляемой энергии. Что в свою очередь ставит вопрос о поисках энергосберегающих технологии, разработке новых источников энергии и их разумном использовании, так как запасы энергоресурсов конечны, а их стоимость довольно высока.

Одним из способов обеспечения прироста энергоресурсов является переработка потребленной электроэнергии. В самом деле, энергоресурсы, которые могут быть получены в процессе утилизации можно рассчитать по формуле:

где Eутил —  энергия, получаемая при утилизации;

Eпотр -потребляемая энергия;

Хотя научно-технический прогресс не стоит на месте, но на сегодняшний день ещё не найден надежный, а главное экономически обоснованный метод утилизации тепловой энергии, зато существует уникальная инженерная разработка для превращения кинетической энергии движущихся тел в режиме торможения. И название такого решения – суперконденсатор.

Суперконденсатор – это устройство, которое занимает промежуточное место между аккумуляторами, способными запасать высокую электрическую энергию, и диэлектрическими конденсаторами, способными отдавать высокую мощность в течение нескольких миллисекунд. Он способен в течении десятых долей секунд подхватить тормозную энергию движущегося объекта с массой от электрокарта до многотонного железнодорожного состава [2].

В следствии чего, суперконденсатор является единственным техническим решением, которое дает возможность рекуперировать энергию торможения движущегося тела и утилизировать до 25% потребленной энергии [6].

2.      Отличительные особенности

Суперконденсаторы (ионисторы) представляют собой сверхвысокоемкие конденсаторы с двойным электрическим слоем. Обычный конденсатор имеет большую мощность, но довольно таки слабую способность к накоплению энергии [3]. А ионистор, отличается уникальностью характеристик, позволяющих совмещать достаточно высокую мощность и значительную энергию.

Главным его достоинством является способность в считаные доли секунд, приобретает и отдает заряд, выдерживая огромное количество циклов заряда-разряда без потери рабочих свойств [4].

Всем известные химические источники тока, например, свинцово-цинковые, заряжаются тогда, когда внутри них происходит химическая реакция. Они отдают запасенную энергию, или разряжаются, в результате химической реакции, протекающей в обратном направлении [5]. В суперконденсаторе же какие-либо химические реакции полностью отсутствуют. Накопление энергии происходит в результате концентрации электронов на поверхности электродов. Вследствие чего энергия освобождается в течение интервала времени от миллисекунд до минут, в зависимости от емкости суперконденсатора.

Огромным преимуществом суперконденсаторов по сравнению с обычными электролитическими конденсаторами является гораздо более высокие значения плотности запасаемой энергии в расчете на единицу объема. Энергия, которую может вписать конденсатор, напрямую зависит от его емкости. Если емкость, а значит, способность запасать энергию, обычного электролитического конденсатора несколько микрофарад, то суперконденсатор такого же размера обладает емкостью в несколько фарад, а емкость больших ионисторов достигает 5000 Фарад. Такие высокие показатели, получены благодаря конструкции электродов, которые, изготавливаются из пористого активированного угля, что позволяет получить поверхность электродов в десятки и сотни раз больше, чем у обычных конденсаторов [1].

Преимущества суперконденсаторов:

—        Суперконденсаторы пожаро- и взрывобезопасны;

—        обладают высокой механической прочностью;

—        устойчивы к кратковременным воздействиям высоких перенапряжений и токам короткого замыкания;

—        отсутствие обслуживания в процессе эксплуатации, высокая надежность, большой срок службы;

—        диапазон рабочих температур -45°C …+50°C.

Суперконденсаторы не содержат токсических веществ, их строение достаточно просто, эксплуатируемые материалы приемлемые по цене, используемые технологии высокопроизводительны. Это позволяет серийно производить новые суперконденсаторы по относительно не дорогой стоимости.

3.      Применение суперконденсаторов

Варианты применения ионисторов поражают своими неожиданными решениями. В радио и микроэлектронике они используются как кратковременные и комбинированные источники тока: в вычислительной, звуковой и видеотехнике, мобильных телефонах, в аппаратуре проводной связи, в медицинских и бытовых электроприборах, в часах, электронных играх, в ксеноновых вспышках фотоаппаратов [7]. Широкое распространение они получили в компьютерах, где используются, в качестве источников питания для модулей памяти. Характеристики суперконденсаторов делают их незаменимыми устройствами в качестве накопителей энергии, например, в качестве источников бесперебойного питания, звеньев силовых импульсных устройств и в иных приборах, где возникает потребность быстродействующего источника энергии.

Ионисторы используются для замены батарей в многочисленных областях. Миниатюрные модели устанавливаются в мобильные телефоны, мощные суперконденсаторы применяются в автомобилях с электрическими или гибридными двигателями. Несмотря на пока еще более низкую плотность запасаемой энергии по сравнению с химическими источниками тока, преимущество их неоспоримо. Например, химические батареи имеют весьма ограниченное число циклов заряда-разряда, требуют много времени для заряда и разряда, химическая реакция, протекающая в процессе циклов заряда-заряда, идет с непостоянной скоростью и проходит с выделением тепла. Вышедшие из строя химические батареи представляют угрозу для окружающей среды. Суперконденсторы уже вытеснили или вытеснят в ближайшее время аккумуляторы, применяемые в системах запуска больших дизельных генераторов, танковых двигателей, двигателей локомотивов и даже подводных лодок.

4.      Применение суперконденсаторов в лифтах

Широкое применение суперконденсаторы получили в лифтах. А конкретно в блоках рекуперации энергии. Применение блока рекуперации энергии для безредукторного привода лифта, позволяет высвобождать дополнительную энергию во время движения загруженной кабины вниз или пустой кабины вверх, а также во время торможения кабины лифта. Безредукторный привод в такие моменты работает в генераторном режиме, преобразует кинетическую энергию движения кабины в электрический ток, который запасает суперконденсатор и возвращает её обратно в сеть, для использования в других целях. Тем самым происходит экономия энергии до 20% [8].

Количество экономии энергии зависит от разных факторов, таких как: загрузка кабины, скорость, высота подъема. Энергетическая эффективность пассажирского лифта приведена на рисунке 1.

Рисунок. 1 — Энергетическая эффективность пассажирского лифта

Данный график отражает экономию энергии для лифта грузоподъёмностью 1000 кг. Красный цвет отражает энергопотребление при использовании обычной двух скоростной редукторной лебедки. Зеленым цветом выделено потребление электроэнергии безредукторным приводом с частотным преобразователем, что значительно сокращает потребление энергии. Максимальная же экономия электроэнергии достигается за счет установки блока рекуперации, в основе которого лежат суперконденсаторы, показана голубым цветом.

5.Типовая схема блока рекуперации

Блок рекуперации энергии независимо от кинематических особенностей схем построения электроустановок включает в свой состав батарею суперконденсаторов, устройство их разряда и заряда, преобразователя постоянного тока в переменный и его выпрямителя, а также системы контроля, диагностики и управления. Структура системы накопления энергии представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2 – Структура системы накопления энергии с применением суперконденсаторов

В режиме трогания кабины лифта с места и последующего разгона в качестве резервуара для накопления электроэнергии выступает батарея суперконенсаторов. Она обеспечивает равномерное движение кабины и рекуперацию кинетической энергии движения в электрическую при её торможении.

AC-DC выпрямитель переменного тока, а также DC-AC преобразователь постоянного тока в переменный обеспечивают рабочий режим функционирования батареи суперконденсаторов среди агрегатов, работающих на переменном токе.  Эти устройства обладают особенностью работы в широком диапазоне напряжений и частот используемого переменного тока.

Устройство заряда обеспечивает накопление энергии в батарее суперконденсаторов. Это происходит в момент непрерывно понижающегося напряжения источника заряда, что характерно для осуществления рекуперации энергии в режиме торможения.

В качестве устройства для оптимизации процесса отдачи электроэнергии при разряде выступает устройство разряда.

Система управления диагностики и обеспечения контроля, служит для функционирования системы накопления энергии в автоматическом режиме опираясь на оперативный анализ информации о текущих значениях параметров устройств системы аккумуляции энергии следствием создания управляющих воздействий по определенным заданным алгоритмам.

Выводы

Делая выводы можно сказать о том, что суперконденсаторы в наше время являются особо перспективным инженерным решением, которое применимо в различных отраслях науки, промышленности и техники. Благодаря совершенствованию нано технологий, в ближайшее будущее суперконденсаторы значительно увеличат объём запасаемой ими энергии при уменьшении   своей стоимости, тем самым спектр их применения возрастет в разы.


Библиографический список
  1. Von Helmholt H. Studien uber elektrische Grenzshichten.— Ann. der Physik und Chernie, 1879, Bd VII, № 7
  2. Lewandowski A., Galinski M. Practical and theoretical limits for electrochemical double-layer capacitor // Journal of Power Sources. 2007. 173. P. 822–828
  3. Иванов А.М., Герасимов А.Ф. Молекулярные накопители электрической энергии на основе двойного электрического слоя. Электричество, №8, 1991г., с. 16 -19.
  4. Kotz R., Carlen M. Principles and applications of electrochemical capacitors,  Electrochimica Acta. 2000. 45. P. 2483-2498.
  5. K. Denshchikov, Stacked Supercapacitor Technology – New Perspectives & Chances, Supercaps Europe – European Meeting on Supercapacitors: Development and Implementation in Energy and Transportation Techniques,Berlin,Germany, Nov. 2005.
  6. Denshchikov K.K., Zhuk A.Z., Izmaylova M.Y, Gerasimov A.F., New Generation of Stacked Supercapacitors, First International Symposium on Enhanced Electrochemical Capacitors, Universite de Nantes, France, June 30th – July 2nd 2009.
  7. K.Denshchkov,  A.Zhuk, M. Izmaylova, Specific features of energy storage of supercapacitors with ionic liquid electrolyte, COST Action 542 High Performance Energy Storages for Mobile and Stationary Applications, INRETS, Paris, France, June 5 -7, 2008.
  8. Богницкий И.Я., Герасимов А.Ф., Ефимов С.Е., Иванов А.М.,  Фомин А.В., Чижевский С.В., Патент Ru №2041518, Конденсатор с двойным электрическим слоем, Бюллетень изобретений  Комитета РФ по патентам и товарным знакам, 1995, #22.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «averin1102»

Что такое ионистор, область его применения и характеристики устройства

Ионистор или иначе суперконденсатор — некий гибрид обычной конденсаторной батареи. Давайте посмотрим на этот необычный элемент поближе и узнаем его принцип работы и применение в современной электронике.

yandex.ru

Как работает ионистор

За рубежом этот элемент обозначается как EDLC ( Electric Double Layer Capacitor ), что переводится как «двойной электрический слой». А работа изделий основана на электрохимических процессах.

Ионистор из конденсатора отличается тем, что электроды имеют обычный диэлектрический слой. Вместо этого электроды изготовлены из материалов с противоположными типами носителей заряда.

Вы наверняка знаете, что емкость конденсатора находится в прямой зависимости от площади пластин. Вот почему в суперконденсаторах используются электроды из вспененного угля или активированный уголь.

Сепарация электродов осуществляется сепаратором. А вся внутренняя область заполнена электролитом, образующимся на основе растворов кислот и щелочей и имеющим кристаллическую структуру и твердое тело.

yandex. ru

Например, за счет использования твердого электролита RbAg4I5 (рубидий, серебро, йод) можно создать ионистор с ничтожно малым саморазрядом, повышенной емкостью, а значит изделие будет выдерживать низкие температуры.

Современные конденсаторы электрические двухслойные, на основе электролита, растворы щелочей и кислот не производятся из-за токсичности компонентов.

Принцип действия

yandex.ru

Протекающая электрохимическая реакция приводит к тому, что часть электронов отрывается от электродов, в результате чего носитель электрода приобретает положительный заряд.

Отрицательные ионы, находящиеся в электролите, притягивают к электродам положительный заряд.

Весь этот процесс является предпосылкой для образования так называемого электрического слоя.

Накопленный заряд, хранящийся в пограничной области между электродом и электролитом. А толщина образующегося слоя анионов и катионов составляет от 1 до 5 нм.

Плюсы и минусы суперконденсаторов

yandex. ru

Таким образом, преимущество такого продукта, как суперконденсатор, может заключаться в следующем :

1.Минимальное время зарядки и разрядки изделия. Другими словами ионистор можно заряжать за очень короткое время и использовать накопленный заряд, в то время как на накопление заряда в аккумуляторе уходит довольно много времени.

2. Большое количество циклов заряда-разряда (более 100 000).

3. Нет необходимости обслуживать изделие.

4. Малый вес и небольшие размеры.

5. Во время зарядки нет необходимости использовать сложные зарядные устройства.

6. Изделие нормально работает при температуре в коридоре от -40 до +70 градусов Цельсия.

yandex.ru

К минусам можно отнести суперконденсатор

1. Высокая стоимость продукта. До сих пор ионистор стоит значительно дороже, чем обычные конденсаторы и аккумуляторы.

2. Низковольтные изделия, для которых предназначен ионистор. Особенность суперконденсаторов в том, что они рассчитаны на довольно низкое напряжение, величина которого зависит от типа используемого электролита. Для повышения напряжения электрические двухслойные конденсаторы соединены последовательно. Но помимо этого соединения, вам понадобится суперконденсатор для шунтирования резистора из-за выравнивания напряжения на отдельных суперконденсаторах.

3. При превышении рабочей температуры 70 градусов Цельсия велика вероятность того, что изделие просто испортится.

4. Суперконденсатор — полярный элемент, поэтому при подключении необходимо соблюдать полярность.

Ионистор по схеме

На схемах ионистор выражен именно как электролитический конденсатор и отличить их можно только по сопроводительной надписи. Например, если рядом со схемой будет написано 0,47F 5,5V, то сразу станет понятно, что перед вами суперконденсатор.Так как обычные конденсаторы такой емкости не выпускаются и помогает определить низкое напряжение.

yandex.ru

Область приложения

Суперконденсаторы

активно используются в современной цифровой технике. Например, они служат резервным источником питания для энергозависимой памяти, микроконтроллеров, цифровых часов и т. д. Таким образом, можно сделать вывод, что они получили широкое распространение.

вывод

В этой статье мы рассказали о суперконденсаторах, впервые появившихся в 1960-х годах в США и выпускавшихся уже в Советском Союзе под наименованием К58 1978-1.Надеюсь, эта статья была вам полезна или интересна. Спасибо за внимание и не забывайте оценивать материал.

Суперкондрессор в помощь аккумулятору. Суперконденсаторы или ионисторы вместо батареи. Новая технология E-Mobile

Для накопления электроэнергии люди впервые использовали конденсаторы. Затем, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, были изобретены аккумуляторы, ставшие основным средством для запаса электрической энергии.Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли окончательно батареи в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены батареями, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которую они могут накапливать. Другая причина заключается в том, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора изменяется очень слабо, поэтому стабилизатор напряжения либо не требуется, либо может иметь очень простую конструкцию.

Основное различие между конденсаторами и батареями заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а батареи превращают электрическую энергию в химическую, загрязняют ее, а затем преобразуют химическую энергию в электрическую.

При превращении энергии часть ее теряется. Поэтому даже у О. лучших аккумуляторов КПД не более 90%, а у конденсаторов может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе батареи работают заметно хуже, чем при комнатной температуре.Кроме того, химические реакции в батареях не являются полностью обратимыми. Отсюда небольшое количество циклов заряда-разряда (порядка тысяч тысяч, чаще всего срок службы батареи составляет около 1000 циклов разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор всегда должен быть разряжен до определенного значения накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если после разряда в нем останется больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться.«Эффект памяти» свойственен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя считается, что литий-ионным и литий-полимерным батареям он не свойственен, на самом деле он есть, просто он проявляется в меньшей степени, чем у других типов. Что касается кислотных аккумуляторов, то они проявляют действие пластинчатого сульфата, вызывая необратимое повреждение блока питания. Одна из причин — длительное накопление батареи в состоянии заряда менее 50%.

Применительно к альтернативной энергетике серьезными проблемами являются «эффект памяти» и сульфатные плиты. Дело в том, что потоки энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, трудно предугадать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается совершенно неприемлемым, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разряженный аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекания в нем химических процессов.Вы можете сократить время зарядки до 1 часа, но не до нескольких минут. При этом скорость заряда конденсатора ограничивается только максимальным током, который выдает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов компенсировались использованием вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

В течение многих десятилетий электролитические конденсаторы обладали самой большой емкостью. В них одна из обкладок представляла собой металлическую фольгу, другая — электролит, а изоляция между обкладками — окись металла, которая покрыта фольгой.У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей Фарадея, что недостаточно для полной замены батареи.

Сравнение конструкций различных типов Конденсаторы (Источник: Википедия)

Большая емкость, измеряемая тысячами Фарада, позволяет получать конденсаторы на основе так называемого двойного электрического слоя. 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 просто упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «пластинками» которого являются упомянутые слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.



Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы на основе этого эффекта иногда называют ионисторами. На самом деле этот термин относится не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электричества — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую с сохранением электрического заряда (гибридные ионисторы), а также к для аккумуляторов на основе двойного электрического слоя (так называемых псевдоадденсетов).Поэтому термин «суперконденсаторы» более уместен. Иногда вместо него используется термин «ультраконфиденциальный».

Техническое исполнение

Суперконденсатор представляет собой две пластины из активированного угля, заполненные электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между пластинами.

Следует отметить, что сами суперконденсаторы не имеют полярности.Это принципиально отличается от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, характерна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, полярность применяется и к суперконденсаторам. Это связано с тем, что суперконденсаторы идут с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Варианты суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12 000 Ф.У массивных супероколиторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между пластинами не превышает 10 В. У серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 — 2,7 В. Низкое рабочее напряжение требует применения преобразователь напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на конденсаторе изменяется в широких пределах. Построить преобразователь напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства — задача нетривиальная. Предположим, вам нужно запитать нагрузку мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрегаем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычной батареей с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные устройства широко распространены и стоят недорого. Но ситуация совершенно стабильна при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схемотехнике и современной элементной базы. Сложно построить преобразователь и стабилизатор, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах 20 века, только сейчас стали широко применяться в различных областях.



Принципиальная схема Источник бесперебойного питания
Напряжение на суперконденсаторах, основные узлы реализованы
На одной микросхеме производства Lineartechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи последовательно или параллельно.В первом случае увеличивается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — контейнер. Повышение максимально допустимого напряжения таким образом — один из способов решения проблемы, но за это придется платить уменьшением тары.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их контейнера. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 ф суперконденсатор имеет размеры, сравнимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдерживать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, у суперконденсаторов есть проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока что полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по этой причине не накоплено, но по косвенным данным срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить 15 годами.

Накопленная энергия

Количество запасенной в конденсаторе энергии, выраженное в Джоулях:

E = Cu 2/2,
где C — емкость, выраженная в Фарадах, U — напряжение на гальваническом покрытии, выражается в вольтах.

Количество запасенной в конденсаторе энергии, выраженное в кВт·ч, составляет:

Вт = Cu 2 / 7200000

Отсюда конденсатор емкостью 3000 ф при напряжении между обкладками 2,5 В способен запаса в себе только 0.0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если взять его выходное напряжение, не зависящее от степени разряда и равное 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет укладываться в литий-ионный аккумулятор емкостью 0,72 Ач. Увы, очень скромный результат.

Применение суперконденсаторов

В системах аварийного освещения использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. Собственно, именно для этого приложения характерен неравномерный разряд.Кроме того, желательно, чтобы зарядка аварийной лампы происходила быстро, и чтобы используемый в ней резервный источник питания был более надежным. Резервный источник питания на основе суперконденсатора может быть встроен непосредственно в светодиодную лампу Т8. Такие лампы уже есть поблизости. китайские фирмы.



Заземляющая светодиодная лампа с питанием
от солнечных батарей, накопление энергии
в которых осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, разработка суперконденсаторов во многом связана с интересом к альтернативным источникам энергии .Но практическое применение ограничено светодиодными лампами, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление, как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны отдавать большое количество энергии за короткий промежуток времени. Зажигая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно снизить пиковую нагрузку на электрическую цепь и в конечном итоге уменьшить подачу на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Подключив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем получить контейнер, сравнимый с батареями, используемыми в электромобилях. Но такой аккумулятор будет весить в несколько раз больше аккумулятора, что недопустимо для транспортных средств. Решить проблему можно с помощью суперконденсаторов на основе графена, но они все еще существуют в виде прототипов. Тем не менее перспективная версия знаменитого «Е-мобиля», работающая только от электричества, будет использовать в качестве источника питания суперконденсаторы нового поколения, разработку которых ведут российские ученые.

Суперконденсаторы также принесут пользу при замене аккумуляторов в обычных бензиновых или дизельных машинах — их использование в таких транспортных средствах уже стало реальностью.

Пока самым удачным из реализованных проектов Внедрением суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, которые совсем недавно вышли на улицы Москвы. При прекращении напряжения в контактной сети Или с «Флорансом» токоприемников троллейбус может проехать с небольшой (около 15 км/ч) скоростью в несколько сотен метров до места, где он не будет мешать движению по дороге.Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут опередить батареи только в отдельных «нишах». Но технологии быстро развиваются, что позволяет ожидать, что в ближайшем будущем область использования суперконденсаторов значительно расширится.

Как только человек придумал самодышащую тележку на паровой машине (1768 г.), а позже (1886 г.) усовершенствовал двигатель к паровозу — перед водителем встала задача не только направить лошадиную силу в правую сторону, но и запустить их в работу.

Проблема запуска двигателя в разное время Поделена по разному. Для паровой машины достаточно было огня под котлом, бензиновые двигатели требовали мускульной силы или химического источника тока.

С появлением аккумуляторов необходимо было поддерживать и контролировать заряд стартерных аккумуляторов, особенно зимой. Нередко в помощь сотрудникам Акб автовладельцу приходилось использовать внешний источник тока: сетевое пусковое устройство, запасной свинцово-кислотный аккумулятор или компактные пусковые установки нового года на основе литий-полимеров.

Основная проблема химических источников тока — саморазряд и старение. Срок службы классического свинцово-кислотного аккумулятора со свободным электролитом составляет около 3 лет. Гелевые и AGM аккумуляторы «живут» дольше, однако они не вечны. Даже если батарея бездействует – в ней происходят химические процессы, которые приводят к постепенной потере емкости батареи.

Это замечание справедливо для аккумуляторных пусковых устройств, например, средний срок службы LI-PO составляет 3-5 лет, за это время токопроводящий гель, которым залиты аккумуляторы, затвердевает и постепенно теряет свои свойства.Инженеры-конструкторы давно искали источник тока, который мог бы заменить аккумуляторы и избавить автовладельцев от «слабых мест» АКБ.



Речь в этой статье пойдет о конденсаторах. Точнее, суперконденсаторы или ионисторы, способные отдавать огромные токи и имеющие ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами. Чем заменить автоматы АКБ на сборку из конденсаторов, конструкторы пока не придумали, а инженеры из Царку. удалось создать устройство, способное помочь запуску двигателя автомобиля, тот же атом 1750.

главное Отличие данного аппарата от аккумуляторных аналогов — вечный срок службы ! Если говорить о пусковых установках на основе литий-полимерных или свинцово-кислотных аккумуляторов, то продолжительность их работы ограничена одной-тремя тысячами циклов заряда/разряда. Конденсаторные пуски обеспечивают до миллиона циклов. Для представления масштаба предполагается, что вы используете Atom 1750 два раза в день в течение календарного года.Ресурса устройства при такой интенсивности работы хватает (1.000.000:(365×2))=1МЛН. : 730 =. 1369 лет .

Вторая особенность — Неприхотливость ионисторов. Для хранения конденсаторных пусковых устройств не нужны особые условия: можно положить устройство в бардачок или под сиденье автомобиля, и вспомнить о нем только тогда, когда понадобится аккумулятор. Устройство является идеальным вариантом для забывчивых водителей. Если нет времени следить за уровнем заряда аккумулятора, нет и желания — устройство можно спокойно хранить в машине в самые стойкие холода или в жару.


Третий плюс — Наличие встроенного литиевого аккумулятора. Запас энергии, который сохраняется в полностью заряженном Li-Ion аккумуляторе устройства емкостью 6000мАч — Конденсаторы устройства смогут заряжаться более чем на 6 пусков подряд. Аккумулятор не участвует в пуске и предназначен только для зарядки конденсаторов. Тут и кроется та самая ложка зачатия: любой аккумулятор боится глубокого разряда. Если аккумулятор на длительное время оставить без зарядки — АКБ Рано или поздно выходит из строя.Саморазряд, свойственный любому аккумулятору, достигается разряженной батареей. Напоминаем , что профилактическая зарядка неиспользуемой литиевой батареи должна проводиться 1 раз в полгода .


Высокие и низкие температуры хранения ускоряют процессы саморазряда и деградации AKB . Рекомендуемая производителем температура хранения встроенного аккумулятора от 0 до +. 25 С. Однако, даже если штатная батарея устройства будет из разряда стоячих конденсаторов атом 1750 — Соленая от разряженного автомобильного АКБ В равной степени двигатель можно будет запустить.

Плюс номер четыре . Возможность зарядки ионисторов прибора от разряженных автомобилей АКБ . Для запуска двигателя достаточно подключить крокодилы устройства к клеммам « устал » АКБ и уже через 45-60 сек. — Машина будет готова к старту.


Подробнее о возможностях атома 1750:

Устройство является профессиональным пусковым устройством.В отличие от Li-Po аналогов, запуск двигателя производится не за счет энергии, запасенной в аккумуляторе, а с помощью мощных ультраконфузоров. Мощности старта хватает для запуска бензин Моторы объем до И для работы с дизель Моторы до 2л. .


МОЩНОСТЬ

Сборка из пяти ионисторов 350Ф емкость каждый, дает пусковые токи 350А. Что говорит о широкой области применения данного устройства.


Высокий пусковой ток атома 1750 поддерживается стабильным напряжением, которое дают конденсаторы. Устройство обеспечивает заявленный ток в течение 3 секунд, что является одним из важнейших условий запуска двигателя.


МОБИЛЬНОСТЬ

Вес старта 1,3 кг. Для сравнения, аналогичный по возможностям свинцово-кислотный усилитель весит больше 6 кг (привод 900. ), а разница в габаритах впечатляет еще больше.


На боковых ребрах расположен атом 1750:


На передней панели расположено:

Дисплей (1) для отображения рабочих параметров, Кнопка «Boost» (2) для зарядки ионисторов от встроенного аккумулятора, кнопки фонарика прибора (3).


ЗАЩИТА

В качестве силовых кабелей используются медные провода

. 6мм2. , длинный 300 мм.


Интеллектуальный блок, не только защищает пусковое устройство от шнуров, короткого замыкания и обратных токов генератора, но и позволяет в считанные минуты откопать аккумуляторную батарею и вывести результаты проверки на табло.


Atom 1750 — сообщает владельцу о том, что аккумулятор машины нуждается в зарядке, либо о том, что аккумулятор пора заменить новым.


Если при подключении к аккумулятору на экране появляется машинка J. UMP Старт готов. — Цепочка работает в штатном режиме. Вы можете начать запуск двигателя.

Надпись « Реверс » Сообщает о неправильном подключении крокодилов. Следует проверить полярность — красный зажим необходимо соединить с плюсовым контактом аккумулятора, черный с минусом.

ЗАРЯДКА

Примечание при подключении ATOM Ультраконакиторы сначала заряжаются от источника тока, затем внутренняя батарея устройства начинает заряжать встроенную батарею.


Представим ситуацию, когда вокруг никого нет и заводим двигатель машины — не получается.


Первый способ запуска машины с Атом 175. — Конденсаторы согласовывать напрямую с клемм разряженной машины. После подключения устройства ждем появления надписи JUMP START READY. И запустить двигатель не снимая крокодилы с клемм.Время зарядки конденсаторов зависит от уровня разрядки аккумулятора и составляет от 45 секунд до 2,5мин.


Второй Способ зарядки — через гнездо прикуривателя. Атом 1750 можно подключить к бортовой сети с помощью специального переходника из комплекта. Время зарядки около 2 минут.


Третий Источник энергии — Встроенный аккумулятор устройства. После нажатия кнопки Boost. — Устройство использует энергию, хранящуюся в литиевой батарее.Время зарядки — 2-3мин .


Ну и последний вариант зарядки, если других источников под рукой нет, то придется искать розетку. С помощью блока питания от мобильной электроники ( 5В, 2А. ) — конденсаторы можно заряжать от сети.


Еще один важный момент. Заряжать атом 1750 можно не только от своего разряженного АКБ , но и от Любой Автомобиль-донор (большие и малые автомобили — покажу).В отличии от «сигареты» — операция зарядки ионисторов атом 1750 абсолютно безопасна, и не соблюдает никаких условностей кроме полярности подключения.


Запуск автомобиля

Для того, чтобы продолжить использование джамп-стартера, мастер машины должен убедиться, что зажигание автомобиля выключено. При подключении — следует соблюдать полярность: красный кабель устройства подключается к плюсовой клемме автомобильного аккумулятора, черный — к минусовой клемме.

После подключения можно запустить запуск двигателя. Если в течение 3-х секунд двигатель не запускается — зарядите конденсаторы еще раз и повторите попытку.

После того, как двигатель заработал, «крокодилы» с клемм аккумулятора следует снять.

Атом 1750 поставляется в картонной коробке.

В комплекте с устройством:



Напоминаем, что одним из условий продолжительности работы устройства является своевременная зарядка встроенного аккумулятора устройства, поэтому после каждого запуска с использованием заряда аккумулятора — необходимо отправить АТОМ на зарядку.Для длительного хранения рекомендуем зарядить устройство до уровня 80-90% один раз в 6 месяцев. Хранить устройство следует при плюсовой температуре.

Можно ли использовать на транспорте конденсаторы вместо капризных, недолговечных и требующих батареек? Оказывается можно, и конденсатор выигрывает перед аккумуляторными батареями, достаточно отказаться от аккумуляторов, а если не полностью, то хотя бы добавить к сильно уменьшающейся на морозе емкости аккумуляторов емкость конденсатора.О преимуществах и недостатках обоих источников электроэнергии мы и поговорим в этой статье.

Буквально несколько лет назад конденсаторы в один-два фарада емкости считались экзотикой и показывали их только на выставках богатых меломанов. Сейчас эти конденсаторы можно купить в любом ларьке автоакустики, а конденсаторы еще больших емкостей нетрудно найти в специализированных магазинах, торгующих сверхмощными Hi-Fi аудиосистемами (о музыке на авто или мотоцикле).

И что меня особенно радует, так это то, что в настоящее время российская промышленность, все таки, опережая как восточных, так и западных производителей, освоила мелкосерийный выпуск суперконденсаторов новейшего типа, мощность которых исчисляется десятками тысяч Фарада!

Немного теории.

Как известно, конденсатор состоит из раздельных зарядов — положительных, на одной пластине электрода и отрицательных зарядов, на другом. Не вдаваясь в подробности, отметим лишь, что энергия (емкость), которую способен принять конденсатор, напрямую зависит от обкладок электродов, а также от расстояния между ними.И чем больше эта площадь и меньше расстояние между пластинами, тем благоприятнее накопление большего заряда.

Из этого следует, что, увеличивая первое условие и уменьшая второе, можно добиться успеха в этом деле. Но это так просто. А как все на практике? В новейших конденсаторах для изготовления отрицательного электрода используется пористый углеродный материал, а тут все весело. За счет этого материала, казалось бы, обычная плоская плита, благодаря своей пористой структуре — как появляется второе измерение (увеличивается площадь плит).От этого значительно увеличивается площадь накопления зарядов!

Увеличение площади пластин достигнуто, осталось поработать с расстоянием. Новое название новейших суперконденсаторов — конденсаторы с двойным электрическим слоем. Их особенность в том, что электричество аккумулируется в особой области, то есть на границе раздела электролита и твердого тела. От этого расстояния между областью положения отрицательных и положительных зарядов, значительно уменьшается, уже на 2-3 порядка!

Из всего вышесказанного можно окончательно сказать, что пора этим супер емкостям занять место под капотом автомобиля, и как? Есть несколько вариантов, но рассмотрим самый реальный.

Использование конденсатора в качестве основного источника электроэнергии для двигателя (поражение электрическим током).

Электрус Луг едет довольно быстро. Внизу виден выходящий звен от бензинового обогревателя.

Еще совсем недавно аккумуляторы для электромобилей никто не воспринимал всерьез. Но электромобили уже начинают курсировать по миру, например, в Лондоне уже работает электротакси. Так что конденсаторы предельно понятны, особенно если учесть их преимущества перед аккумулятором, но о преимуществах чуть позже. Скажу лишь, что «живой» пример, который идет на электричестве от тяговых конденсаторов, можно увидеть на фото слева. Это экологически чистый автобус, а если быть точным — электрическая контора под названием луг, которая производится малой серией в городе Троицке (на заводе ЭСМА). Только вот для обогрева салона в морозы приходится включать печку, работающую на бензине, но это как бы мелочи не говорят.

Электроб используется для перевозки туристов на небольшие расстояния (до 10 км), например, на территории парков и заповедников, где введены жесткие экологические ограничения.Первые коммерческие рейсы Луга будут выполняться через территорию Московской военной. Одной зарядки конденсаторов хватает где-то на 8-10 км. Потом 10-15 минут зарядки и снова в путь (аккумуляторы надо было бы заряжать не менее 20 часов). Например, если вы едете на работу, которая в небольших городах может быть всего в пределах 5 — 10 км, то такой автомобиль будет самым подходящим, особенно для повседневных поездок. Ведь цикл заряда и разряда конденсаторов, в отличие от аккумулятора, практически бесконечен.Кроме того, машина не такая тяжелая, как автобус, а значит, километраж на одной зарядке может увеличиться.

Помимо автобусов компания выпускает несколько «Газелей», несколько погрузчиков и электромобиль, для перевозки грузов через завод. Главное отличие всей конденсаторной техники от аккумуляторной, в том, что ее можно использовать круглосуточно, ведь их зарядка занимает несколько минут. И даже разряжается, слишком быстро, но срок службы конденсаторов превышает срок службы аккумуляторов в десятки раз.

Использование конденсатора в качестве вспомогательного аккумулятора при запуске на морозе.

Использование конденсаторов нового типа в машинах в качестве тяговых, дело конечно полезное и интересное, но не самое актуальное. Гораздо полезнее использовать их в качестве кратковременного электроснабжения большой мощности и в первую очередь для запуска мотора автомобиля. Этим уже пользуются инженеры военной техники, а на армейской технике постоянно проводятся испытания и усовершенствования.Например, два здоровенных аккумуляторных аккумулятора по 190 ампер часов, при морозе в минус 45 градусов, способны сделать всего одну пятнадцатисекундную прокрутку камазовского стартера (и по замерзшему камазовскому двигателю). Но вот если подключить параллельно конденсатор емкостью всего 0,18 кФ, то стартер двигателя КАМАЗ сделает уже несколько таких холодных прокруток! Разница очевидна, особенно она полезна для техники, используемой в районах Крайнего Севера, например, военной и строительной техники.

Конечно, водителям, живущим в теплом климате, преимущества конденсаторов, не боящихся холода, не так уж и пригодятся. Но главное в другом. Конденсаторы не опасны большой плотностью тока, и они выдерживают огромное количество циклов заряд-разряд, да еще и вообще не требуют обслуживания. Но самое главное, что конденсатор увеличит срок службы батареи в два раза. Ведь когда аккумулятор один (тем более не новый), он считается непригодным, если начинает справляться с пусковыми установками, особенно в морозы. А вот в паре с конденсатором, подключенным ПАРАЛЛЕЛЬНО, старый аккумулятор будет служить до тех пор, пока он сможет его подзарядить. И как я уже говорил, батарея превращается в долгожителя.

Кроме того, в паре с коллегой можно закоротить конденсатор емкостью аккумулятора вашего автомобиля или мотоцикла. Легковой машине с двигателем 1,5 – 1,8 куба будет достаточно 25 Ач, а для грузовика хватит всего 60 Ач. А можно будет не использовать батарею стартерного типа, которая рассчитана на большие токи, а использовать обычную, которая обычно имеет в 2-3 раза больший срок службы.В результате комбинация батареи и конденсатора значительно улучшит срок службы этой пары. А чтобы вы не меняли аккумулятор 15 лет в своей машине, об этом мечтают многие, и за этот срок люди обычно меняют машину на более свежую. Вот и получается, что такой пары (аккумулятор и конденсатор) хватает на весь срок службы машины. Но главное, водители забудут о сложном запуске в мороз, и такие слова «брат, дай видать, не могу завести» можно будет забыть (как безопасно проверить с чужой машины).

Что я могу сказать напоследок. Суперконденсаторы нового поколения все еще доступны в мелком секторе, они в два раза дороже обычных аккумуляторов и, вероятно, не скоро найдут своего покупателя, по крайней мере, нашего отечественного. Некоторые конденсаторы уходят зарубежным потребителям, но это не особая поддержка нашей промышленности. Но при желании и нормальных спонсорах, для рекламы и освоения более дешевого серийного производства, можно настроить это дело на нормальный лад. Все возможно.Ведь дорогие аккумуляторы нового поколения либо никто не хотел покупать, в начале их производства. А сейчас их закупают тоннами электрокарбюраторы, и это только начало. Думаю, новые конденсаторы скоро будут пользоваться большим спросом, и если они не заменят полностью аккумуляторы, то станут надежными помощниками. Ждать и смотреть. Удачи всем!

Для накопления электроэнергии люди впервые использовали конденсаторы. Затем, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, были изобретены аккумуляторы, ставшие основным средством для запаса электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли окончательно батареи в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены батареями, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которую они могут накапливать. Другая причина в том, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, поэтому стабилизатор напряжения либо не требуется, либо может иметь очень простую конструкцию.

Основное различие между конденсаторами и батареями заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а батареи превращают электрическую энергию в химическую, загрязняют ее, а затем преобразуют химическую энергию в электрическую.

При трансформации энергии часть ее теряется. Поэтому даже самые лучшие КПД не превышают 90%, а конденсаторы могут достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе батареи работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме того, химические реакции в батареях не являются полностью обратимыми. Отсюда небольшое количество циклов заряда-разряда (порядка тысяч тысяч, чаще всего срок службы батареи составляет около 1000 циклов разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор всегда должен быть разряжен до определенного значения накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если после разряда в нем останется больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться.«Эффект памяти» свойственен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя считается, что литий-ионным и литий-полимерным батареям он не свойственен, на самом деле он есть, просто он проявляется в меньшей степени, чем у других типов. Что касается кислотных аккумуляторов, то они проявляют действие пластинчатого сульфата, вызывая необратимое повреждение блока питания. Одна из причин — длительное накопление батареи в состоянии заряда менее 50%.

Применительно к альтернативной энергетике серьезными проблемами являются «эффект памяти» и сульфатные плиты. Дело в том, что поток энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно предсказать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается совершенно неприемлемым, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разряженный аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекания в нем химических процессов.Вы можете сократить время зарядки до 1 часа, но не до нескольких минут. При этом скорость заряда конденсатора ограничивается только максимальным током, который выдает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов компенсировались использованием вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий электролитические конденсаторы обладали самой большой емкостью. В них одна из обкладок представляла собой металлическую фольгу, другая — электролит, а изоляция между обкладками — окись металла, которая покрыта фольгой.У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей Фарадея, что недостаточно для полной замены батареи.

Большая емкость, измеряемая тысячами Фарада, позволяет получать конденсаторы на основе так называемого двойного электрического слоя. 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 просто упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «пластинками» которого являются упомянутые слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.

Конденсаторы, основанные на этом эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле этот термин относится не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электричества — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую при сохранении электрического заряда (гибридный ионистор). , а также для аккумуляторов на основе двойного электрического слоя (так называемые псевдокоматоры).Поэтому термин «суперконденсаторы» более уместен. Иногда вместо него используется термин «ультраконфиденциальный».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две пластины из активированного угля, заполненные электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между пластинами.

Следует отметить, что сами суперконденсаторы не имеют полярности.Это принципиально отличается от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, характерна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, полярность применяется и к суперконденсаторам. Это связано с тем, что суперконденсаторы идут с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Опции суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12 000 Ф. У серийно выпускаемых суперконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между пластинами не превышает 10 В. У серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2, 3 — 2,7 В. Низкие рабочие напряжения требует использования преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на конденсаторе изменяется в широких пределах. Создание преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства — нетривиальная задача. Предположим, вам нужно запитать нагрузку мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрегаем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором напряжением 12 В, управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные устройства широко распространены и стоят недорого. Но ситуация совершенно стабильна при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схемотехнике и современной элементной базы.Сложно построить преобразователь и стабилизатор, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах 20 века, только сейчас стали широко применяться в различных областях.

Суперконденсаторы могут быть соединены в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае увеличивается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — контейнер. Повышение максимально допустимого напряжения таким образом — один из способов решения проблемы, но за это придется платить уменьшением тары.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их контейнера. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 ф суперконденсатор имеет размеры, сравнимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдерживать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, у суперконденсаторов есть проблема старения из-за постепенной утечки электролита.Пока что полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по этой причине не накоплено, но по косвенным данным срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить 15 годами.

Накопленная энергия

Количество энергии, хранящейся в конденсаторе, выраженное в джоулях:

, где C — емкость, выраженная в Фараде, U — напряжение на металлическом покрытии, выраженное в вольтах.

Количество энергии, хранящейся в конденсаторе, выраженное в кВтч, составляет:

Отсюда конденсатор емкостью 3000 ф с напряжением между обкладками 2.5 В способен запасти в себе всего 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 в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач будет накоплено количество энергии 0,0026 кВтч. Увы, очень скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения — это то место, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш.Собственно, именно для этого приложения характерен неравномерный разряд. Кроме того, желательно, чтобы зарядка аварийной лампы происходила быстро и чтобы используемый в ней резервный источник питания был очень надежным. Резервный источник питания на основе суперконденсатора может быть встроен непосредственно в светодиодную лампу Т8. Такие лампы уже производятся рядом китайских фирм.

Как уже отмечалось, разработка суперконденсаторов во многом связана с интересом к альтернативным источникам энергии.Но практическое применение пока ограничено светодиодными лампами, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление, как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны отдавать большое количество энергии за короткий промежуток времени. Зажигая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно снизить пиковую нагрузку на электрическую цепь и в конечном итоге уменьшить подачу на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Подключив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем получить емкость, сравнимую с батареями, используемыми в электромобилях. Но такой аккумулятор будет весить в несколько раз больше аккумулятора, что недопустимо для транспортных средств. Решить проблему можно с помощью суперконденсаторов на основе графена, но они все еще существуют в виде прототипов. Тем не менее перспективная версия знаменитого «Е-мобиля», работающая только от электричества, будет использовать в качестве источника питания суперконденсаторы нового поколения, разработку которых ведут российские ученые.

Суперконденсаторы

также принесут пользу при замене аккумуляторов в обычных бензиновых или дизельных машинах — их использование в таких транспортных средствах уже стало реальностью.

Пока же самым успешным из реализованных проектов по внедрению суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, недавно вышедшие на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или при «отлете» токоприемников троллейбус может проехать на небольшой (около 15 км/ч) скорости в несколько сотен метров до места, где он не будет мешать движению в дороге.Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут опередить батареи только в отдельных «нишах». Но технологии быстро развиваются, что позволяет ожидать, что в ближайшем будущем область использования суперконденсаторов значительно расширится.

Алексей Васильев

Ионисторы все чаще попадают в число основных элементов автомобильных электронных систем.Суперкондрессор для автомобиля решает задачу запуска двигателя, за счет чего снижается нагрузка на аккумулятор. Кроме того, за счет оптимизации схем крепления снижена масса автомобиля.
Широкое применение ионисторы для автомобиля нашли при производстве гибридных автомобилей. У них работа генератора зависит от двигателя внутреннего сгорания, а машина приводится в движение электродвигателями. Ионистор для автомобиля в такой схеме является источником быстро получаемой энергии в начале движения и разгона.В процессе торможения привод подзаряжается.
Теперь суперконденсатор вместо аккумулятора используется лишь частично. Однако в ближайшем будущем полная замена наверняка станет реальной, поскольку ученые активно занимаются разработкой таких технологий.

Когда нужен ионистор для запуска двигателя?
Суперконденсатор для автомобиля необходим в тех случаях, когда есть риск, что штатный аккумулятор не справится с задачей запуска ДВС.Например, автомобильный ионистор помогает в следующих ситуациях:
— аккумулятору хронически не хватает заряда в условиях частых поездок на короткие расстояния;
— Мощности ОКБ недостаточно для запуска двигателя. Чаще всего такая проблема возникает зимой;
— Необходимо снизить пиковые нагрузки на аккумулятор для продления его ресурса.
Даже когда батарея полностью вышла из строя, некоторые используют ионистор вместо батареи. Он решает задачу запуска двигателя, а в дальнейшем бортовая сеть питается в основном от генератора.Однако суперконденсатор вместо аккумулятора рекомендуется использовать только в аварийном режиме, пока не появится возможность установить новый аккумулятор.
В штатной ситуации ионистор для запуска двигателя используется в следующем формате. Он подключается параллельно аккумулятору и в момент пуска принимает на себя основную нагрузку. Заторможенный пускатель может потреблять очень большой ток (сотни ампер). Выработка именно этого начального пускового тока для стационарного стартера и коленчатого вала будет заниматься для автомобиля.Когда будет обеспечена основная нагрузка, ионистор вместе с аккумулятором запустит двигатель в более спокойном режиме.
Ионисторы для автомобиля не только продлевают ресурс аккумуляторов, но и положительно влияют на работу бортовой электроники. При использовании суперконденсаторов снижается провал напряжения в момент запуска, поэтому все электронные компоненты работают в более стабильном режиме. По этой же причине улучшена работа системы зажигания.
При движении связка аккумулятор и суперконденсатор для автомобиля сгладит разницу напряжений в бортовой сети.Они возникают из-за того, как разное электрооборудование ведет себя при разных нагрузках и оборотах двигателя. Наличие в цепи ионистора минимизирует негативное влияние таких скачков. Подробнее о возможности использования ионистора вместо аккумулятора, а также параллельно с ним вы можете узнать у наших консультантов.

(PDF) N-образная нелинейность зарядовых характеристик ионисторных структур на основе RbAg 4 I 5

578

РУССКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Vol.43

№ 5

2007

КУЗНЕЦОВ и др.

Во второй перестроенной части уравнения. В уравнении (2) заряд двойного слоя и его производная выражаются через ток

, так как в нашем эксперименте ток поддерживается постоянным, и уравнение становится более показательным.

Первый член в (2) является произведением двух констант. Это

соответствует зарядной характеристике идеального конденсатора

.Рассматриваемый эффект описывается вторым членом

и связан с появлением ненулевой производной

dC

/

dt

в диапазоне напряжений от 0,26 до

0,27 В. , время не является

существенной физической величиной, но характеризует

экспериментальные условия; следовательно, переставляем (2) еще раз

:

(3)

.

на фоне всей зарядовой кривой, а

будем рассматривать эту нелинейность как небольшое возмущение обычной линейной зарядной кривой.Затем уравнение (3)

имеет следующий смысл: без каких-либо аномалий

повышение напряжения при заряде ионистора

вызвано зарядом почти постоянной емкости (первые

слагаемые в (2) и (3)) . При наличии аномалии производная

dC

/

dq

становится положительной и достаточно большой, так что в некоторых случаях падение напряжения, которое составляет

, даже из-за увеличения емкости превышает

увеличение напряжения, вызванное дальнейшей

зарядкой.

Особый интерес представляют микроскопические причины зависимости

емкости от накопленного заряда. Эффекты этого типа известны для поверхностей раздела

между различными материалами, особенно для интерфейсов

электронный проводник/суперионный проводник.

Их появление может быть связано с динамикой

системы с носителями заряда нескольких типов; в некоторых случаях

наблюдаются также немонотонные зависимости емкости

от разности потенциалов на двойном слое

[5].Различные эффекты такого типа и объясняющие их модели

описаны в [6]. Рассматриваемый суперионный проводник RbAg

4

I

5

является катионным проводником серебра-

. Существуют различные типы свободных позиций для катионов Ag

+

(вакансии серебра) в решетке

этого материала [7]. Их можно рассматривать как отдельные

типы носителей со своими особенностями.Это говорит о том, что для интерпретации наблюдаемого эффекта применима одна из моделей, описанных в [6].

Однако следует отметить, что в рассматриваемом случае

наблюдается дополнительная особенность в экспериментальных данных, которая может быть ключевой для интерпретации эффекта

. В [5, 6] емкость интерфейса

непостоянна и зависит от приложенного напряжения во всем

диапазоне напряжений.В нашем случае N-образная нелинейность лежит в узком диапазоне напряжений и не меняет

всей почти линейной формы зарядовой кривой. Это

dU/dt const dC/dq()dq/dt()IT/C

2

–≈

= const dC/dq()I

2

t/C

0 3 .–

поведение следует рассматривать, скорее всего, не как

общую зависимость емкости от заряда, а как

скачкообразное изменение параметров интерфейса при определенных значениях накопленного заряда.Следуя этой точке зрения, модель фазового перехода в подсистеме

подвижных ионов в электрическом поле должна быть лучше связана с линейностью в нашем случае. Взаимодействие

точечных дефектов (в нашем случае собственных проводящих ионов и

незанятых позиций, т. е. вакансий) может привести к

скачкообразному (подобно фазовому переходу) изменению распределения ионов по позициям

[6]. Помимо основного набора позиций

, по которым реализуется прыжковая катионная проводимость, в RbAg имеются частично занятые позиции

другого типа

4

I

5

3 решетка [7].Эти

позиции отделены от «диффузионных путей»

относительно высокими потенциальными барьерами и обычно не вносят вклада в проводимость. При зарядке ионистора

в двухслойной области

возникают значительные электрические поля. При относительно высоких температурах ион может перепрыгивать

через эти позиции. В соответствии с моделями [6],

появление дополнительной вакансии может способствовать

образованию последующих доступных вакансий, что

является причиной коллективного перераспределения ионов

по позициям в кристаллической решетке.Это предположение

согласуется с приведенным выше фактом, что аномалия

не наблюдается при больших зарядных токах. Возможно,

, что в случае высокоскоростной зарядки ионистора

подвижных катионов (или вакансий) могут не успеть

накопиться в соответствующих позициях; в итоге

аномалии не наблюдается.

Из этих данных следует, что зарядку ион-

истора в этом диапазоне параметров можно представить следующим образом: на определенном этапе в процесс резко включается новый набор позиций

накопление заряда в двойном слое.Макроскопически это эквивалентно резкому увеличению емкости при зарядке

, что предполагалось при анализе уравнения (1). (3).

Критическим фактором, обусловившим необычные зависимости, было повышение температуры выше обычно используемого диапазона

. В предлагаемом объяснении

температура также является значимым фактором, а именно

термоактивированных прыжков подвижных катионов через барьеры

обеспечивают заселение обычно незанятых

позиций в RbAg

4

I

5

кристаллическая решетка. Тот факт, что особенность

становится более выраженной после повторных

циклов заряда-разряда, также согласуется с предложенной моделью

. Если, как мы предполагаем, эффект связан с образованием каких-то новых

зарядовых процессов конфигураций и таким образом способствовать переходу в новое состояние.

Возвращаясь к проблеме осуществимости рубидо-

ионисторов серебра при повышенных температурах, отметим

, что существует почти 100-градусный интервал между

над границей общепринятого диапазона работы ионистора и диапазон аномалии.Следовательно, температурный диапазон их работы может быть расширен. Более того,

показано, что, несмотря на существование аномалии, ionis-

Производители конденсаторов и их применение. Что такое конденсатор и для чего он нужен


Электрический конденсатор — один из самых распространенных радиоэлементов, он служит для накопления электричества (заряда). Самый простой конденсатор можно представить в виде двух металлических пластин (обкладок) и диэлектрика, который находится между ними.

При подключении источника напряжения к конденсатору на его обкладках (пластинах) появляются разноименные заряды и электрическое поле будет возникать друг с другом, и даже после выключения источника питания такой заряд сохраняется некоторое время и энергия остается в электрическом поле между пластинами.

В электронных схемах роль конденсатора также может заключаться не только в накоплении заряда, но и в разделении постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и различных других задачах.
В зависимости от задач и факторов работы применяются конденсаторы самого разного типа и конструкции. Здесь мы рассмотрим самые популярные типы конденсаторов.

Конденсаторы электролитические алюминиевые

Это могут быть, например, Конденсаторы К50-35 или К50-2 или другие более новые типы.
Состоят из двух свернутых в рулон тонких полосок алюминия, между которыми в этом же рулоне пропитана электролитом бумага в роли диэлектрика.
Рулон находится в герметичном алюминиевом цилиндре для предотвращения высыхания электролита.
На одном из концов конденсатора (радиальный тип корпуса) или на двух концах которого (аксиальный тип корпуса) расположены контактные выводы. Выводы могут быть под пайку или под винт.


В электролитических конденсаторах емкость исчисляется в микрофрадах и может быть от 0,1 мкФ до 100 000 мкФ. Как правило, большая емкость и характеризует этот тип конденсаторов.
Еще одним из важных параметров является максимальное рабочее напряжение, которое всегда указывается на корпусе и у конденсаторов этого типа может быть до 500 вольт!


Среди недостатков данного типа можно рассмотреть 3 причины:
1.Полярность. Полярные конденсаторы не допускаются при работе на переменном токе. На корпусе конденсатора обозначены значки конденсатора, как правило, конденсаторы с одним выводом минусовой контакт имеют на корпусе, а плюсовой на выходе.
2. Большая утечка. Естественно, такие конденсаторы не годятся для длительного хранения энергии заряда, но хорошо зарекомендовали себя в качестве промежуточных элементов, в фильтрах активных цепей и пусковых установках двигателей.
3. Емкость с увеличением частоты.Такой недостаток легко устраняется параллельно включенным керамическим конденсатором очень небольшой емкости.

Конденсаторы керамические однослойные

Типа типа К10-7В, К10-19, КД-2. Максимальное напряжение конденсаторов этого типа лежит в пределах 15 — 50 вольт, а емкость от 1 ПФ до 0,47 мкФ при сравнительно небольших габаритах — не самый плохой результат технологии.
Этот тип характеризуется малыми токами утечки и малой индуктивностью, что позволяет им легко работать на высоких частотах, с постоянными, переменными и пульсирующими токами.
Тангенс Угол потерь TGδ не превышает 0,05, а максимальный ток утечки не более 3 мкА.
Конденсаторы этого типа спокойно переносят внешние факторы, такие как вибрация частотой до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные механические удары и линейные нагрузки.


Маркировка на корпусе конденсатора указывает на его номинал. Три цифры расшифровываются следующим образом. Если две первые цифры умножить на 10 в степени третьей цифры, то получится значение емкости этого конденсатора в пф. Так, конденсатор с маркировкой 101 имеет емкость 100 пф, а конденсатор с маркировкой 472 — 4,7 нф. Для удобства в таблицах приведены наиболее «ходовые» разряды конденсаторов и коды их маркировки.
Наиболее часто используется в фильтрах источников питания и в качестве фильтра, поглощающего высокочастотные импульсы и помехи.

Керамические многослойные конденсаторы

Например, К10-17А или К10-17Б.
В отличие от вышеперечисленных есть уже из нескольких слоев металлических пластин и диэлектрика в виде керамики, что позволяет им иметь большую емкость, чем однослойные и может быть порядка нескольких микрофрад, но максимальное напряжение в этом типе составляет также ограничено 50 вольтами.
Применяются в основном как фильтрующие элементы и могут исправно работать как при постоянном, так и при переменном и пульсирующем токе.

Конденсаторы керамические высоковольтные

Например, К15У, КВИ и К15-4
Максимальное рабочее напряжение этого типа может достигать 15000 вольт! Но у них контейнер небольшой, примерно 68 — 100 НФ.


Работают как с переменным, так и с постоянным током. Керамика как диэлектрик создает нужное диэлектрическое свойство выдерживать большое напряжение, а особая форма предохраняет конструкцию от пробоя пластин.


Применение их самое разнообразное, например, в схемах вторичных источников питания в качестве фильтра для поглощения высокочастотных помех и шумов, или для построения катушек тесла, мощной и тубарной аппаратуры.

Конденсаторы танталовые

Например, К52-1 или СМД А. Основное вещество — пятиокись тантала, а в качестве электролита используется диоксид марганца.

Твердотельный танталовый конденсатор состоит из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (твердого или жидкого) и катода.
По рабочим свойствам танталовые конденсаторы аналогичны электролитическим, но рабочее максимальное напряжение ограничено 100 вольтами, а емкость, как правило, не превышает 1000 мкФ.
Но в отличие от электролитических этого типа собственная индуктивность значительно меньше, что позволяет использовать их на высоких частотах, до нескольких сотен килогерц.


Основная причина сбоя — превышение максимального напряжения.
Применение их чаще всего наблюдается в современных электронных устройствах, что возможно благодаря конструктивной особенности SMD-монтажа.

Конденсаторы полиэфирные

Например, К73-17 или CL21, на основе металлизированной пленки…
Конденсаторы, встречающиеся практически во всех электронных устройствах, пользуются большой популярностью благодаря низкой стоимости, например в балластах энергосберегающих ламп. Их корпус состоит из эпоксидного компаунда, придающего конденсатору устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, химическим растворам и перегреву.


Емкость таких конденсаторов около 1 НФ — 15МКФ и максимальное рабочее напряжение их от 50 до 1500 вольт.
Большой диапазон максимального напряжения и емкости позволяет использовать полиэфирные конденсаторы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов.

Конденсаторы полипропиленовые

Например, К78-2 и СВВ-60.
В конденсаторах этого типа в качестве диэлектрика выступает полипропиленовая пленка. Корпус изготовлен из негорючих материалов, а сам конденсатор рассчитан на работу в тяжелых условиях.
Емкость, как правило, в пределах 100 ПФ — 10МКФ, но в последнее время выпускают больше, и примерно напряжение на большом запасе может достигать 3000 вольт!

Преимущество этих конденсаторов не только в высоком напряжении, но и в крайне малом тангенсе угла потерь, так как ТГ? Он не может превышать 0.001, что позволяет использовать конденсаторы на высоких частотах в несколько сотен килогерц и применять их в индукционных нагревателях и пусковых установках асинхронных электродвигателей.

Конденсаторы пусковые (КБВ-60) могут иметь емкость и до 1000мкФ, что возможно в связи с конструктивными особенностями данного типа конденсаторов. На пластиковый сердечник наматывается металлизированная полипропиленовая пленка, а сверху весь этот рулон покрывается компаундом.

Очень широко применяется в электронных, радиотехнических устройствах и приборах. Они по количеству и мощности в электронных схемах могут различаться, но они есть практически везде. Столь широкое применение устройств объясняется тем, что в схемах такие устройства могут выполнять различные функции и задачи.

В первую очередь конденсаторы используются в фильтрах различных стабилизаторов и выпрямителей напряжения, кроме того, с их помощью осуществляется передача сигнала между каскадами, работают фильтры высоких и низких частот, частота колебаний и интервалы установки времени выбираются на разных генераторах.Для лучшего понимания особенностей и использования таких устройств следует подробно разобрать существующие типы и характеристики конденсаторов.

Характеристики и параметры

Исчерпывающую информацию о типе и технических характеристиках конденсатора любой пользователь может получить на корпусе прибора, где также указан производитель прибора и дата его изготовления.

Важнейшим параметром любого конденсатора является его номинальная емкость . Правила обозначения номиналов емкости описаны в действующих стандартах ГОСТ. Согласно положениям ГОСТ номинальную емкость конденсаторов до 9999 пФ на схемах обозначают без указания единицы измерения. Емкость приборов номиналом более 9999 ПФ и до 9999 мкФ указывается на схемах с указанием единицы измерения. Следующая характеристика, указанная на корпусе прибора – допустимое отклонение от номинальных значений.

Вторым по значимости конденсатором является его номинальное напряжение . Они могут быть рассчитаны на работу в сетях с различным напряжением: от 5 до 1000 В и более. Специалисты рекомендуют выбирать устройства с запасом по номинальному напряжению. Использование приборов с малым номиналом может привести к возникновению пробоев диэлектрика и выходу из строя приборов.

Остальные параметры считаются необязательными и не всегда важными, т.к. на корпусах некоторых устройств описание может быть ограничено емкостью и номинальным напряжением.Если указаны дополнительные технические характеристики, то в органе также можно узнать рабочую температуру устройства, рабочий номинальный ток и другие данные.

Также следует учитывать, что представленные сегодня конденсаторы могут быть трехфазными и однофазными, предназначенными для наружной или внутренней установки.

Какие типы конденсаторов существуют?

Существуют различные варианты классификации конденсаторов, применяемых в электронных схемах.Чаще всего такие устройства делят на виды по типу используемого в них диэлектрика. По особенностям диэлектрика можно выделить следующие виды:

  • с жидкими диэлектриками.
  • вакуум, в котором нет диэлектрика.
  • с твердым органическим диэлектриком.
  • с газовым диэлектриком.
  • электролитический или оксидный полупроводник с электрическим или оксидным металлическим слоем.
  • с твердым неорганическим диэлектриком.

Второй вариант классификации подобен вероятности колебания вместимости бака.По этой характеристике можно выбрать следующие устройства:

  • Переменные — которые могут изменять емкость из-за воздействия напряжения или температурных условий.
  • Постоянный — стоимость контейнера не меняется в течение всего срока службы.
  • Лента — с переменной мощностью, используемая для периодической или разовой корректировки схем.

Все конденсаторы делятся на следующие типы:

  • Низковольтные, используемые в сетях низкого напряжения.
  • Высокое напряжение, применяемое в сетях высокого напряжения.
  • Импульс — возможность выделения кратковременного импульса.
  • Пуск — для пуска электродвигателя.
  • Помехи.

Существуют и другие классы по областям применения, но на практике они встречаются крайне редко.

В таблице ниже приведены наиболее распространенные конденсаторы и их обозначения на схемах.

Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, то наверняка пользовались конденсаторами.Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, которое просто берешь с полки не задумываясь. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств и других применений.

Но конденсатор это не просто пузырь с двумя проводниками и парой параметров — рабочее напряжение и емкость. Существует огромное количество технологий и материалов с различными свойствами, используемых для создания конденсаторов.И хотя в большинстве случаев для любой задачи можно использовать практически любые подходящие емкости, хорошее понимание этих устройств может помочь вам выбрать не просто что-то подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-либо возникала проблема со стабильностью температуры или стояла задача поиска источника дополнительных шумов — вы оцените информацию из этой статьи.

Начнем с простого
Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить на эти устройства.Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком. Заряд собирается на обкладках, но не может протекать между ними — диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.

Емкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад дает напряжение в один вольт, если заряд заряжается в один кулон. Как и многие другие единицы системы СИ, он имеет непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчет суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы, скорее всего, встретитесь с микро-нано и пикофарадами.Емкость любого конденсатора можно вывести из его размера и свойств диэлектрика — если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Его не обязательно запоминать, если только вы не готовитесь к экзамену, — но он содержит один полезный факт. Контейнер пропорционален диэлектрической проницаемости ε r используемого диэлектрика, что в результате привело к появлению различных конденсаторов с использованием различных диэлектрических материалов для достижения больших контейнеров или улучшения характеристик напряжения.

Алюминиевый электролитический

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной диэлектрической пластины и электролит из гальванического элемента в качестве другой пластины. Наличие гальванического элемента делает их полярными, то есть постоянное напряжение должно быть приложено в одном направлении, а анодированная пластина должна быть анодной, или плюсовой.

На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завернутой в цилиндр и помещенной в алюминиевую банку.Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.

Электролитические конденсаторы имеют наибольшую компактность, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки гальванического элемента они имеют большую эквивалентную последовательную индуктивность (Equivalent Series Inductance, ESI или эффективную индуктивность), которую нельзя использовать на высоких частотах. Обычно их используют для плавного питания и раскрутки, а также привязки к аудио артам.

Танталовые электролитические


Танталовые электролитические конденсаторы

Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спеченного танталового анода с большой площадью поверхности, на котором выращивается толстый слой оксида, а электролит из диоксида марганца размещается в качестве электролита. катод.Сочетание большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой емкости при пересчете. В результате таких конденсаторов выходит намного меньше алюминиевых конденсаторов с сопоставимыми контейнерами. Как и в последних, танталовые конденсаторы имеют полярность, поэтому постоянный ток должен идти строго в одном направлении.

Их доступная емкость варьируется от 0,1 до нескольких сотен MKF. Они имеют гораздо меньшее сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), поэтому их используют в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах — там, где эти свойства полезны.

В случае с танталовыми конденсаторами надо особо следить за состоянием отказа, бывает и загораются. Аморфный оксид тантала является хорошим диэлектриком, а в кристаллической форме становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора — например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с пожарами, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, а усовершенствованные методы производства привели к созданию более надежной продукции.

Полимерная пленка
Целое семейство конденсаторов использует полимерные пленки в качестве диэлектриков, причем пленка находится либо между скрученными или прерывистыми слоями металлической фольги, либо имеет на поверхности металлизированный слой. Их рабочее напряжение может достигать 1000 В, но они не обладают высокими емкостями — это обычно от 100 ПФ до единиц МКФ. У каждого типа пленок есть свои плюсы и минусы, но в целом все семейство характеризуется меньшей емкостью и индуктивностью, чем у электролитических.Поэтому их применяют в высокочастотных устройствах и для развязки в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения. Полипропиленовые конденсаторы

применяются в схемах, требующих хорошей термо- и частотной стабильности. Они также используются в энергосистемах, для подавления ЭМИ, в системах, использующих высоковольтные переменные.

Полиэфирные конденсаторы, хотя и не имеют таких температурных и частотных характеристик, но получаются дешевыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа.В связи с этим их применяют в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.

Полиэтилен-нафтанные конденсаторы. Не имеют стабильной температурной и частотной характеристики, но выдерживают гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстером.

Полиэтилен-сульфидные конденсаторы имеют температурные и частотные характеристики полипропилена, а кроме того выдерживают высокие температуры.

В старом оборудовании можно было наткнуться на поликарбонатные и полистирольные конденсаторы, но сейчас они уже не используются.

Керамика

История керамических конденсаторов довольно длинная — они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собой один слой керамики, металлизированной с двух сторон. Позже бывает многослойным, где вкраплены пластины с металлизацией и керамикой. В зависимости от диэлектрика их емкость колеблется от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется небольшая емкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные корпусные конденсаторы поверхностного монтажа.

Легче всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, так как они придают конденсатору все свойства. Диэлектрики классифицируются по трехбуквенным кодам, где зашифрованы их рабочая температура и стабильность.

C0g Наилучшая стабильность в контейнере в отношении температуры, частоты и напряжения. Используется в высокочастотных цепях и других высокоскоростных цепях.

X7R не имеют таких хороших характеристик по температуре и напряжению, поэтому используются в менее критичных случаях.Обычно это отключение и различные универсальные приложения.

Y5V имеют гораздо большую емкость, но у них еще ниже характеристики по температуре и напряжению. Также используется для развязки и в различных универсальных приложениях.

Поскольку керамика часто обладает обоими пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют микрофонный эффект. Если вы работаете с высокими напряжениями и частотами в звуковом представлении, например, в случае ламповых усилителей или электростатиков, то можно было услышать, как конденсаторы «поют».Если бы вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для стабилизации частоты, вы могли бы обнаружить, что его звук модулируется вибрацией окружающей среды.

Как мы уже упоминали, в статье не ставится цель охватить все технологии изготовления конденсаторов. Просмотрев каталог электроники, вы обнаружите, что некоторые доступные здесь технологии здесь не рассматриваются. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, либо имеют настолько узкую нишу, что чаще всего с ними не встречаются. Мы надеялись лишь раскрыть некоторые секреты популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих комплектующих при разработке собственных устройств. Если мы подогреем ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью о катушках индуктивности.

Прошу писать неточности и ошибки

Во всех радиотехнических и электронных устройствах, кроме транзисторов и микросхем, применяются конденсаторы. В одних схемах их больше, в других меньше, но совершенно отсутствуют конденсаторы почти в одной электронной схеме.

При этом конденсаторы могут выполнять в устройствах самые разные задачи. В первую очередь это емкости в фильтрах выпрямителей и стабилизаторов.С помощью конденсаторов пропускается сигнал между усилительными каскадами, строятся фильтры низких и высоких частот, задаются временные интервалы во временных затворах и подбирается частота колебаний в различных генераторах.

В середине XVIII века голландский ученый Питер Ван Мушенбрук использовал свои родословные конденсаторы. Он жил в городе Лейдене, поэтому нетрудно догадаться, почему этот банк так назывался.

На самом деле это была обычная стеклянная банка, выложенная внутри и снаружи оловянной фольгой. Его использовали для тех же целей, что и современный алюминий, но тогда алюминий еще не был открыт.

Единственным источником электричества в те времена была электрофорная машина, способная развивать напряжение до нескольких сотен киловольт. Вот от нее и заряжается лейденская банка. В учебниках физики описан случай, когда Мушенбрукс разрядил свой кувшин через цепь из десяти охранников, взявшихся за руки.

В то время никто не знал, что последствия могут быть трагическими. Удар получился достаточно чувствительным, но не смертельным.До этого не доходил, т. к. емкость лейденской банки была незначительна, импульс оказался очень коротким, поэтому мощность разряда была небольшой.

Устройство конденсатора

Устройство конденсатора практически ничем не отличается от лейденской банки: все те же две пластины, разделенные диэлектриком. Так изображают конденсаторы на современных электрических схемах. На рис. 1 показано схематическое устройство плоского конденсатора и формула для его расчета.

Рисунок 1. Устройство плоского конденсатора

Здесь s — площадь пластин в квадратных метрах, D — расстояние между пластинами в метрах, C — емкость в Фараде, ε — диэлектрическая проницаемость среды. Все величины, входящие в формулу, указаны в системе СИ. Эта формула справедлива для простейшего плоского конденсатора: можно просто расположить рядом две металлические пластины, из которых сделаны выводы. Диэлектриком может служить воздух.

Из этой формулы можно понять, что емкость конденсатора тем больше, чем больше площадь пластин и меньше расстояние между ними. Для конденсаторов с другой формулой геометрия может быть иной, например, для бака одного проводника или . Но зависимость емкости от площади пластин и расстояния между ними такая же, как и у плоского конденсатора: чем больше площадь и меньше расстояние, тем больше емкость.

На самом деле пластины не всегда делают плоскими. Многие конденсаторы, например металлургические, зажимы представляют собой алюминиевую фольгу, свернутую вместе с бумажным диэлектриком в плотный клубок, в виде металлического корпуса.

Для повышения электрической прочности тонкую конденсаторную бумагу пропитывают электроизоляционными составами, чаще всего трансформаторным маслом. Такая конструкция позволяет изготавливать конденсаторы емкостью до нескольких сотен микрофарад. Примерно так же устроены конденсаторы и с другими диэлектриками.

Формула не содержит ограничений на пластины S и расстояние между пластинами d. Если предположить, что пластины можно развести очень далеко, и при этом площадь пластин сделать совсем незначительной, то какая-то емкость, пусть и небольшая, все равно останется. Такие рассуждения наводят на мысль, что даже сразу два проводника, расположенных по соседству, имеют электрический контейнер.

Это обстоятельство широко используется в высокочастотной технике: в ряде случаев конденсаторы выполнены просто в виде печатных дорожек, а просто двух скрученных между собой проводков в полиэтиленовой изоляции.Обычная проволочная лапша или кабель тоже имеют емкость, и она увеличивается с увеличением длины.

Кроме емкости С любой кабель имеет сопротивление R. Оба этих физических свойства распределяются по длине кабеля, а при передаче импульсных сигналов в виде интегрирующей RC — цепочка, показанная на рис. 2.

Рисунок 2.

На картинке все просто: вот схема, вот входной сигнал, а на выходе он.Пульс искажен до неузнаваемости, но сделано это специально, для чего и собрана схема. Так что речь идет о влиянии пропускной способности кабеля на импульсный сигнал. Вместо импульса будет такой «звоночек» на другом конце кабеля, а если импульс будет коротким, то он может вообще не дойти до другого конца кабеля, пропасть вообще.

Исторический факт

Вполне уместно вспомнить историю о том, как прокладывали трансатлантический кабель.Первая попытка в 1857 г. не удалась: телеграфные точки — тире (прямоугольные импульсы) были искажены таким образом, что на другом конце линии 4000 км нечего было разбирать.

Вторая попытка была предпринята в 1865 г. К этому времени английский физик У. Томпсон разработал теорию данных о длинных линиях. В свете этой теории прокладка кабеля оказалась более удачной, сигналы были получены.

За этот научный подвиг королева Виктория пожаловалась ученому читту и титулу лорда Кельвина.Это так называемый небольшой городок на побережье Ирландии, где началась прокладка кабеля. Но это просто к слову, а теперь вернемся к последней букве в формуле, а именно к диэлектрической проницаемости среды ε.

Немного о диэлектриках

Это ε стоит в знаменателе формулы, следовательно, его увеличение повлечет за собой увеличение бака. Для большинства используемых диэлектриков, таких как воздух, лавсан, полиэтилен, фторопласт, эта константа почти такая же, как и Вакуум.Но в то же время существует множество веществ, диэлектрическая проницаемость которых значительно выше. Если воздушный конденсатор залить ацетоном или спиртом, то его емкость увеличится в 15…20.

Но такие вещества обладают кроме высокого е еще достаточно высокой проводимостью, поэтому держать такой конденсатор будет плохо, он через себя быстро разрядится. Это вредное явление называется током утечки. Поэтому для диэлектриков разрабатываются специальные материалы, позволяющие при высокой удельной емкости конденсаторов обеспечить приемлемые токи утечки.Именно этим и объясняется такое разнообразие типов и типов конденсаторов, каждый из которых предназначен для конкретных условий.

Наибольшей удельной емкостью (отношение емкость/объем) обладают. Емкость «электролитов» достигает до 100 000 мкФ, рабочее напряжение до 600В. Такие конденсаторы хорошо работают только на низких частотах, чаще всего в фильтрах источников питания. Электролитические конденсаторы включены с соблюдением полярности.

Электроды в таких конденсаторах представляют собой тонкую пленку из оксида металла, поэтому часто такие конденсаторы называют оксидными.Тонкая прослойка воздуха между такими электродами не является очень надежным изолятором, поэтому между оксидными пластинами вводится слой электролита. Чаще всего это концентрированные растворы кислот или щелочей.

На рис. 3 показан один из таких конденсаторов.

Рисунок 3. Электролитический конденсатор

Для оценки размера конденсатора рядом с ним был сфотографирован простой спичечный коробок. Помимо достаточно большой емкости на рисунке можно увидеть еще и процентное соотношение к процентному: не много 70% от номинала.

В те времена, когда компьютеры были большими и назывались компьютерными, такие конденсаторы были в накопителях (в современных HDD). Информационная емкость таких накопителей сейчас может вызывать только улыбку: 5 мегабайт информации хранились на двух дисках диаметром 350 мм, а само устройство весило 54 кг.

Основным назначением суперконденсатора, показанного на рисунке, был вывод магнитных головок из рабочей зоны диска при внезапном отключении электричества. Такие конденсаторы могли держать заряд несколько лет, что и было проверено на практике.

Чуть ниже с электролитическими конденсаторами будет предложено провести несколько простых опытов, чтобы понять, на что способен конденсатор.

Для работы в цепях переменного тока выпускаются неполярные электролитические конденсаторы, только достать их почему-то очень сложно. Чтобы хоть как-то обойти эту проблему, обычные полярные «электролиты» включают встречно-последовательно: плюс-минус-минус-плюс.

Если в цепь переменного тока включить полярный электролитический конденсатор, то сначала он нагреется, а потом будет слышен взрыв.Отечественные старые конденсаторы летели во все стороны, импортный специальный прибор во избежание громких выстрелов. Обычно это либо поперечный пол на ослике конденсатора, либо отверстие с резиновой заглушкой, расположенное там же.

Электролитические конденсаторы высокого напряжения не любят, даже при соблюдении полярности. Поэтому ни в коем случае не нужно устанавливать «электролиты» в цепь, где напряжение готовится максимальное для этого конденсатора.

Иногда на некоторых, даже солидных форумах, новички задают вопрос: «На схеме указана схема 470мкФ*16В, а у меня 470мкФ*50В, можно ее поставить?».Да конечно можно, вот обратная замена недопустима.

Конденсатор может накапливать энергию

Разобраться с этим утверждением поможет простая схема, показанная на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема с конденсатором

Главным действующим лицом этой схемы является электролитический конденсатор с достаточно большой емкостью, чтобы процессы заряда — разряда протекали медленно, а то и очень четко. Это дает возможность визуально наблюдать за работой схемы с помощью обычной лампочки от карманного фонаря.Фонари давно уступили место современным светодиодным, но лампочки под них продаются до сих пор. Поэтому собрать схему и провести нехитрые опыты очень просто.

Может быть, кто-то скажет: «Зачем? Ведь это все очевидно, но если еще и прочитать описание…». Вроде и возразить тут нечего, но любая, даже самая простая вещь надолго остается в голове, если ее понимание пришло через руки.

Итак, схема собрана. Как это работает?

В показанном на схеме положении переключателя СА конденсатор С заряжается от источника питания ГБ через рядный резистор по цепочке: + ГБ __ R __ СА __ С __ -ГБ.Зарядный ток на схеме показан стрелкой с индексом z. Процесс заряда конденсатора показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Процесс зарядки конденсатора

На рисунке видно, что напряжение на конденсаторе увеличивается по кривой линии, в математике называемой показателем степени. Ток заряда прямо отражает напряжение заряда. По мере роста напряжения на конденсаторе ток заряда становится все меньше и меньше. И только в начальный момент соответствует формуле, изображенной на рисунке.

Через некоторое время конденсатор заряжается от 0В до напряжения питания, в нашей схеме до 4,5В. Весь вопрос в том, как на этот раз определить, сколько ждать, когда конденсатор зарядится?

Постоянная времени «Тау» τ = r*c

В этой формуле сопротивление и емкость последовательно соединенных резистора и конденсатора просто перемножаются. Если, не пренебрегая системой СИ, подставить сопротивление в Омах, емкость в Фарадеи, то результат получится за секунды.Именно в это время конденсатор заряжается до 36,8% от напряжения питания. Соответственно для заряда почти до 100% время 5*τ.

Часто, пренебрегая системой СИ, в формулу подставляют сопротивление в Омах, а емкость в микрофразах, тогда время получится в микросекундах. В нашем случае результат удобнее получить в секундах, для чего микросекунды придется умножать на миллион, а проще говоря, сдвигать запятую на шесть знаков влево.

Для схемы, представленной на рисунке 4, при емкости конденсатора 2000мкм и резистора резистора 500Ом постоянное время получится τ = r * c = 500 * 2000 = 1000000 мкс или ровно одна секунда. Таким образом, вам придется подождать примерно 5 секунд, пока конденсатор полностью не зарядится.

Если по истечении указанного времени переключатель SA перевести в правильное положение, конденсатор С разрядится через лампочку EL. В этот момент получится короткая вспышка, конденсатор разрядится и лампочка погаснет.Направление разряда конденсатора показано стрелкой с индексом IP. Время разряда также определяется постоянной времени τ. График разряда показан на рисунке 6.

Рисунок 6. График разрядки конденсатора

Конденсатор не пропускает постоянный ток

Убедитесь, что это утверждение поможет даже легко выполнить простую схему, показанную на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема с конденсатором в цепи постоянного тока

Если замкнуть выключатель SA, то последует кратковременная вспышка лампочки, что говорит о том, что конденсатор С заряжается через лампочку.Также показан график заряда: в момент замыкания ток переключения максимален, по мере заряда конденсатора он уменьшается, а через некоторое время и вовсе прекращается.

Если конденсатор хорошего качества, т.е. с малым током утечки (саморазряд), повторный автоматический выключатель к вспышке не приведет. Чтобы получить еще одну вспышку, конденсатор придется разрядить.

Конденсатор в силовых фильтрах

Конденсатор, как правило, после выпрямителя.Чаще всего выпрямители делают двухречевыми. Наиболее распространенные схемы выпрямителя показаны на рисунке 8.

Рисунок 8. Схемы выпрямителя

Однокапперные выпрямители

также применяются довольно часто, как правило, в тех случаях, когда нагрузочная способность незначительна. Самое ценное качество таких выпрямителей — простота: всего один диод и обмотка трансформатора.

Для двухпроводного выпрямителя емкость конденсатора фильтра можно рассчитать по формуле

С = 1000000 * PO / 2 * U * F * DU, где С емкость конденсатора ИКФ, мощность нагрузки PO Вт, напряжение U на выходе выпрямителя B, F частота переменного напряжения Гц, амплитуда пульсаций DU В.

Большое число в числе 1000000 переводит емкость конденсатора из системы Фарада в микрофракцию. Двойка в знаменателе — это количество полугабаритов выпрямителя: единица появится за однополупериод

С = 1000000*ПО/У*Ф*ДУ,

и для трехфазного выпрямителя формула примет вид С = 1000000 * PO / 3 * U * F * DU.

Суперконденсатор — Ионистор

В последнее время появился новый класс электролитических конденсаторов, т.н.По своим свойствам он похож на аккумулятор, правда, с некоторыми ограничениями.

Заряд ионистора до номинального напряжения происходит за короткое время, буквально за несколько минут, поэтому его целесообразно использовать как резервный источник питания. По сути ионистор неполярный, единственное, что его полярность определяется зарядкой на заводе. Чтобы в дальнейшем эту полярность не перепутать ее обозначают знаком +.

Большую роль играют условия эксплуатации ионисторов.При температуре 70˚С при напряжении 0,8 от номинального гарантированная долговечность не более 500 часов. Если устройство будет работать при напряжении 0,6 от номинального, а температура не будет превышать 40 градусов, то возможна работоспособная работа в течение 40 000 часов и более.

Чаще всего ионистор используется в качестве резервного источника питания. В основном это микросхемы памяти или электронные часы. При этом основным параметром ионистора является малый ток утечки, его саморазряд.

Весьма перспективно использование ионисторов совместно с солнечными батареями.Также сказывается некритичность к режиму заряда и практически неограниченное количество циклов заряд-разряд. Еще одним ценным свойством является то, что ионистор не нуждается в обслуживании.

Пока получилось рассказать как и где работают электролитические конденсаторы, и в основном в цепях постоянного тока. О работе конденсаторов в цепях переменного тока будет рассказано в другой статье — .

Конденсатор — элемент электрической цепи, служащий накопителем заряда.

Применений у этого устройства сейчас очень много, что обусловлено их большим ассортиментом.Они различаются материалами, из которых изготовлены, назначением, диапазоном основного параметра. Но главной характеристикой конденсатора является его емкость.

Принцип работы конденсатора

Дизайн

На схемах конденсатор обозначается в виде двух параллельных линий, не соединенных между собой:

Это соответствует его простейшей конструкции — две пластины (обкладки), разделенные диэлектриком. Реальное исполнение этого изделия чаще всего завернуто в рулон гальванического покрытия с диэлектрической прослойкой или другой причудливой формы, но суть остается прежней.

Электрическая емкость — Исследователь Способность накапливать электрические заряды. Чем больше заряда удерживает проводник с данной разностью потенциалов, тем больше емкость. Связь между зарядом q и потенциалом φ выражается формулой:

, где Q — заряд в кулютах (Кл), φ — потенциал в Вольтах (В).

Емкость измеряется в Фарадах (f), которые вы помните из уроков физики. На практике чаще встречаются более мелкие единицы: миллинарад (ИФ), микрофарад (ИКФ), нанофрад (НФ), пикофадерад (ПФ).-12 ф/м — электрическая постоянная, ε — диэлектрическая проницаемость среды (табличное значение для каждого вещества).

В реальной жизни нам чаще приходится иметь дело с одиночным проводником, а с такими системами. Таким образом, у обычного плоского конденсатора емкость будет прямо пропорциональна площади пластин, а сзади — расстоянию между ними:

С = εε0s/d

ε Здесь – диэлектрическая проницаемость прокладки между пластинами.

Производительность параллельных и последовательных систем

Параллельный контейнерный компаунд представляет собой один большой конденсатор с одинаковым слоем диэлектрика и общей площадью пластин, поэтому общая емкость системы представляет собой сумму каждого из элементов. Напряжение при параллельном соединении будет одинаковым, а заряд распределится между элементами цепи.

С = С1 + С2 + С3

Последовательное соединение конденсаторов характеризуется общим зарядом и распределенным напряжением между элементами.Поэтому суммируется не контейнер, а инверсия значения:

1/С = 1/С1+1/С2+1/С3

Из формулы одиночного конденсатора можно вывести, что при последовательном соединении одинаковых элементов их можно представить как один большой с одинаковой площадью покрытия, но с общей толщиной диэлектрика.

Реактивное сопротивление

Конденсатор не может проводить постоянный ток, что видно из его конструкции.В такой цепочке он может только заряжаться. А вот в цепях переменного тока работает отлично, постоянно перезагружается. Если бы не было ограничений, вытекающих из свойств диэлектрика (его можно залить при превышении предела напряжения), этот элемент заряжался бы бесконечно (и т. д. Идеальный конденсатор, что-то вроде абсолютно черного тела и идеального газа) в Цепь постоянного тока, и ток через нее не пройдет. Проще говоря, сопротивление конденсатора в цепи постоянного тока бесконечно.2)/2С

, где U — напряжение между пластинами, а Q — накопленный заряд.

Конденсатор в колебательном контуре

В замкнутом контуре, содержащем катушку и конденсатор, может генерироваться переменный ток.

После зарядки конденсатор начнет саморазряжаться, давая нарастающий ток. Энергия разряженного конденсатора станет равной нулю, но магнитная энергия катушки будет максимальной. Изменение величины тока вызывает ЭДС самоиндукции катушки, и она будет пропускать ток в сторону второй лампы, пока та не зарядится полностью.В идеальном случае такие колебания бесконечны, а в реальности быстро затухают. Частота колебаний зависит от параметров как катушки, так и конденсатора:

, где L — индуктивность катушки.

Конденсатор может иметь собственную индуктивность, что можно наблюдать при увеличении частоты тока в цепи. В идеальном случае эта величина незначительна, и ею можно пренебречь, но в реальности, когда пластины представляют собой листы проката, с этим параметром нельзя не считаться, особенно если речь идет о высоких частотах.В таких случаях конденсатор совмещает в себе две функции и представляет собой своеобразный колебательный контур со своей резонансной частотой.

Характеристики производительности

Помимо вышеперечисленных емкости, собственной индуктивности и энергоемкости, настоящие конденсаторы (и не совершенные) обладают еще одними свойствами, которые необходимо учитывать при выборе этого элемента для цепи. К ним относятся:

Чтобы понять, откуда берутся потери, необходимо уточнить, что представляют собой графики синусоидальности тока и напряжения в этом элементе.Когда конденсатор заряжен максимально, ток в его обкладках равен нулю. Соответственно, когда ток максимален, напряжения нет. То есть напряжение и ток сдвинуты по фазе на угол 90 градусов. В идеале конденсатор имеет только реактивную мощность:

Q = уисин 90

В реальности конденсатор обладает собственным сопротивлением, и часть энергии уходит на нагрев диэлектрика, что вызывает его потери. Чаще всего они незначительны, но иногда ими нельзя пренебрегать.Основной характеристикой этого явления является тангенс угла диэлектрических потерь, представляющий собой отношение активной мощности (заданной малыми потерями в диэлектрике) и реактивной. Измерить эту величину можно теоретически, представив реальный контейнер в виде эквивалентной схемы замещения — параллельной или последовательной.

Определение угла касательной диэлектрических потерь

При параллельном соединении величина потерь определяется коэффициентом текущей ликвидности:

tGΔ = IR/IC = 1/(ΩCR)

В случае последовательного соединения угол рассчитывается по соотношению напряжений:

tGΔ = UR/UC = ωCR

В реальности для измерений ТГδ используют прибор, собранный по мостовой схеме.Используется для диагностики потерь в изоляции от высоковольтного оборудования. С помощью измерительных мостов можно измерять и другие параметры сети.

Номинальное напряжение

Этот параметр указан на маркировке. Он показывает предельное значение напряжения, которое можно подать на гальваническое покрытие. Превышение номинала может привести к пробою конденсатора и выходу его из строя. Этот параметр зависит от свойств диэлектрика и его толщины.

Полярность

Некоторые конденсаторы имеют полярность, то есть должны подключаться в схеме строго определенным образом.Это связано с тем, что в качестве одной из обкладок используется любой электролит, а диэлектриком служит оксидная пленка на другом электроде. При смене полярности электролит просто разрушает пленку и конденсатор перестает работать.

Температурный коэффициент емкости

Выражается отношением Δc / cΔt, где Δt — изменение температуры окружающей среды. Чаще всего эта зависимость линейная и незначительная, но для конденсаторов, работающих в агрессивных условиях, ТКА указывают в виде графика.

Выход конденсатора из строя по двум основным причинам — поломка и перегрев. И если в случае поломки некоторые их виды способны к самовосстановлению, то перегрев со временем приводит к разрушению.

Перегрев вызывается как внешними причинами (нагревом соседних элементов цепи), так и внутренними, в частности, постоянным эквивалентным сопротивлением внахлестку. В электролитических конденсаторах он приводит к испарению электролита, а в оксидно-поливантических — к пробою и химической реакции между танталом и оксидом марганца.

Опасность разрушения в том, что часто оно происходит с вероятностью взрывов случаев.

Техническое исполнение конденсаторов

Классифицировать конденсаторы можно по нескольким группам. Так, в зависимости от возможности корректировки контейнера они делятся на постоянные, переменные и обрезные. По своей форме они могут быть цилиндрическими, сферическими и плоскими. Вы можете поделиться ими по прямому назначению. Но самая распространенная классификация – это тип диэлектрика.

Бумажные конденсаторы

Бумага используется как диэлектрик, очень часто глазированный. Как правило, такие конденсаторы отличаются большими размерами, но были варианты и в маленьком исполнении, без промасливания. Используются как стабилизирующие и накопительные устройства, так и из бытовой электроники постепенно осциллируя с более современными пленочными моделями.

При отсутствии промасливания имеют существенный недостаток — реагируют на влажность воздуха даже при герметичной упаковке. Разделенная бумага увеличивает поток энергии.

Диэлектрик в виде органических пленок

Пленки могут быть изготовлены из органических полимеров, таких как:

  • полиэтиленкульталат;
  • полиамид
  • ;
  • поликарбонат
  • ;
  • полисулон;
  • полипропилен
  • ;
  • полистирол
  • ;
  • фторопласт (политетрафторэтилен).

По сравнению с предыдущими такие конденсаторы имеют более компактные размеры, не увеличивают диэлектрические потери при повышении влажности, но многие из них подвержены риску выхода из строя при перегреве, а те, которые этого недостатка лишены, отличаются более высокой стоимостью.

Твердый неорганический диэлектрик

Это может быть слюда, стекло и керамика.

Преимуществом этих конденсаторов является их стабильность и линейность зависимости емкости от температуры, приложенного напряжения, а в некоторых — даже от излучения. Но иногда эта зависимость сама по себе становится проблемой, и чем она менее выражена, тем дороже продукт.

Оксидный диэлектрик

Производит алюминиевые, твердотельные и танталовые конденсаторы.Они имеют полярность, поэтому выходят из строя при возможности подключения и превышении номинального напряжения. Но при этом обладают хорошей вместимостью, компактны и стабильны в работе. При правильной эксплуатации может работать около 50 тысяч часов.

Вакуум

Такие приборы представляют собой стеклянную или керамическую колбу с двумя электродами, куда впаян воздух. У них практически нет потерь, но малая емкость и недолговечность ограничивают сферу их использования радиостанциями, где емкость не так важна, а принципиальное значение имеет сопротивление нагреву.

Двойной электрический слой

Если посмотреть, какой конденсатор нужен, то можно понять, что такого типа нет совсем. Скорее это дополнительный или резервный источник питания, так как используются по мере использования. Некоторые категории таких устройств относятся к ионисторам — содержат активированный уголь и слой электролита, другие работают на ионах лития. Емкость этих устройств может достигать сотен фарад. К недостаткам можно отнести высокую стоимость и активное сопротивление с токами утечки.

Каким бы ни был конденсатор, есть два обязательных параметра, которые должны быть отражены в маркировке – это его емкость и номинальное напряжение.

Кроме того, на большинстве из них имеется цифро-буквенное обозначение его характеристик. В соответствии с российскими стандартами конденсаторы маркируются четырьмя знаками.

Первая буква К означает «конденсатор», следующая цифра — вид диэлектрика, далее следует индекс назначения в виде буквы; Последняя иконка может означать как тип конструкции, так и номер разработки, это уже зависит от производителя.Третий пункт часто пропускают. Эта маркировка используется на достаточно крупных изделиях, где ее можно разместить. По ГОСТу расшифровка будет выглядеть так:

Первые буквы:

  1. К — конденсатор постоянной емкости.
  2. CT — Стриппер.
  3. КП — Конденсатор переменной производительности.

Вторая группа — Тип диэлектрика:

На малых конденсаторах все это не ставится, поэтому идет сокращенная маркировка, которая с непривычки может потребовать даже калькулятор, а иногда и лупу.В этой маркировке зашифрованы емкость, показатели напряжения и отклонения от основного параметра. Остальные параметры применены имеют смысл: обычно это керамические конденсаторы.

Маркировка керамических конденсаторов

Иногда с ними все просто — емкость маркируется числом и единицами измерения: ПФ — пикофадерад, НФ — нанофарад, мкФ — микрофрад, МФ — миллинарад. То есть надпись 100NF читается напрямую. Номинальные, соответственно, цифрой и буквой В.Но иногда не подходит, поэтому применяют сокращения. Так, часто тара укладывается в три цифры (103, 109 и т. д.), где последняя означает количество нулей, а первые две — тара в пикофарадах. Если в конце стоит 9, значит нет нулей и между первыми двумя запятыми. При цифре 8 в конце запятая переносится еще на один знак назад.

Например, обозначение 109 расшифровывается как 1 пикофрейм, а 100-10 пикокадров; 681-680 Пикофрадью, или 0.68 Нанофарад, А 104- 100 тыс. ПФ или 100НФ

Часто можно встретить первую букву единицы измерения в виде запятой: р50-0,5 ПФ, 1Н5-1,5 НФ, 15мк — 15 мкФ, 15М — 15 мФ. Иногда вместо p пишется R.

После трех цифр может стоять буква, означающая изменение параметра контейнера:

Если считать цепную характеристику в единицах С, то для того, чтобы найти контейнер в фарандах, необходимо запомнить степени числа 10:

  1. -3 — Бильфарады;
  2. -6 — микрофрады;
  3. -9 — Нанофорады;
  4. -12 — Пикофарады.-12 Ф.

    На SMD устройствах бак в пикофарадах обозначает букву, а цифра после нее — степень 10, на которую нужно умножать это значение.

    письмо С. письмо С. письмо С. письмо С.
    А. 1 Дж. 2,2 С. 4,7 а. 2,5
    Б. 1,1 К. 2,4 Т. 5,1 б. 3,5
    К. 1,2 Л. 2,7 У. 5,6 д. 4
    Д. 1,3 М. 3 В. 6,2 эл. 4,5
    Э. 1,5 Н. 3,3 Вт 6,8 ф. 5
    Ф. 1,6 стр. 3,6 Х. 7,5 м. 6
    Г. 1,8 Вопрос 3,9 Ю. 8,2 с. 7
    Ю. 2 Р. 4,3 З. 9,1 т.р. 8

    Номинальное рабочее напряжение точно так же может быть обозначено буквой, если это совсем не проблематично. В России принят следующий стандарт буквенного обозначения:

    письмо В. письмо В.
    И. 1 К. 63
    Р. 1,6 л. 80
    М. 2,5 Н. 100
    А. 3,2 стр. 125
    К. 4 Вопрос 160
    Б. 6,3 З. 200
    Д. 10 Вт 250
    Э. 16 Х. 315
    Ф. 20 Т. 350
    Г. 25 Ю. 400
    В. 32 У. 450
    С. 40 В. 500
    Дж. 50

    Несмотря на списки и таблицы, лучше изучить кодировку конкретного производителя — в разных странах они могут отличаться.

    К некоторым конденсаторам прилагается более подробное описание их характеристик.






    Прогресс и проблемы в области керамики для суперконденсаторов

    Сяоцзюнь Цзэн в настоящее время преподает в Школе материаловедения и инженерии Института керамики Цзиндэчжэня. Он является научным сотрудником Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) под руководством профессора Галена Д. Стаки. Он получил докторскую степень.Получил степень доктора физики и химии материалов в Бейханском университете (BUAA) в 2019 году. С 2017 по 2019 год он проводил исследования под руководством профессора Ядуна Иня в Калифорнийском университете в Риверсайде (UCR). Его текущие исследовательские интересы сосредоточены на разработке передовых наноматериалов для чистой энергии, катализа и поглощения микроволн.

    Ханбинг Сонг в настоящее время учится на бакалавриате под руководством профессора Галена Д. Стаки в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB).В настоящее время ее научные интересы сосредоточены на микроволновом синтезе цеолитов различной структуры.

    Цзун-Ян Шэнь в настоящее время является профессором и заместителем декана Школы материаловедения и инженерии Института керамики Цзиндэчжэня. Он получил степень доктора философии в Школе материаловедения и инженерии Уханьского технологического университета в 2007 году. После этого он присоединился к группе профессора Цзин-Фэн Ли в Университете Цинхуа в качестве постдокторского научного сотрудника. В 2010 году он поступил в Цзиндэчжэньский керамический институт и учился в MRI Пенсильванского государственного университета в качестве приглашенного научного сотрудника у проф.Группа Шуцзюня Чжана с 2012 по 2013 год. Его исследовательские интересы включают бессвинцовую пьезоэлектрическую керамику, пьезоэлектрическую керамику и устройства с высокой температурой Кюри, керамику для накопления энергии для конденсаторов. Он был удостоен девятой премии в области науки и технологий для молодых ученых от Китайского керамического общества в 2011 году и премии Польского керамического общества в 2018 году. Он является автором / соавтором более 120 публикаций и 15 патентов, а также один международный стандарт ISO.

    Мартин Московиц имеет ученые степени по физике и химии Университета Торонто, где он получил степень доктора химических наук в 1971 году.Он является профессором с 1982 года и работает в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре с 2000 года. Профессор Московиц является членом Американской ассоциации содействия развитию науки, членом Оптического общества Америки и членом Королевского общества Канады. Его исследовательские интересы включают спектроскопию комбинационного рассеяния с усилением поверхности, в целом и в последнее время применительно к биозондированию, плазмонику для устойчивой энергетики, наноматериалы и наноэлектронику.

    © 2021 Китайское керамическое общество.Производство и хостинг Elsevier B.V.

    Делаем высоковольтный конденсатор дома. Как сделать конденсатор постоянной емкости Поделки из конденсаторов своими руками

    Если вы являетесь заядлым радиолюбителем и любите собирать радиоприемники, то наверняка могли заметить, что у поставщиков электронных компонентов диапазон регулировочных конденсаторов переменного контейнера был несколько одет. Было время, когда почти в каждом радиоприемнике был хотя бы один подрезанный конденсатор, но сейчас, с появлением варикапа и синтезатора частоты, такой конденсатор с антенной контурной настройкой встречается редко.Их до сих пор производят, но стоят они недешево, и они не появятся в вашем ящике для комплектующих так быстро, как это было раньше.

    К счастью, переменный контейнер конденсатора — удивительно простое устройство. Тем более, что можно сделать самому, хоть конденсатор емкостью в несколько десятков пикофадер, собранный у подружки.

    Для сборки самодельного конденсатора потребуются болт, пара гаек, кусок проволоки с медным покрытием (длина 30 см, калибр AWG22, т.е. диаметр 0.64 мм) и небольшой кусочек текстолита.

    Для начала наверните на болт гайки и нанесите на одну из граней каждой Оловянной гайки, затем припаяйте этот болт с гайками к куску медного текстолита, как показано на рисунках ниже.

    Болт желательно брать длиной 16 мм. Если под рукой никого не было, то можно взять и длиннее, но придется подрезать по длине. Теперь оберните край болта из медной проволоки. Сделайте 12 колец, после двенадцати оборотов обрежьте лишние оболочки проволоки, оставив примерно по 12-15 мм с каждой стороны.

    На рисунке ниже показан предпоследний шаг. На этом этапе нужно сделать небольшую пластиковую прокладку и поместить ее между гайками. Это необходимо для надежной фиксации конструкции при вращении болта при настройке такого самодельного конденсатора. Кусочек такого пластика может быть из чего угодно и любого вида пластика. В данном случае использовался кусок пластиковой трубы.

    На финальном этапе нужно просто загнуть внешний конец проволоки катушки по направлению к внутреннему концу, затем обрезать излишек.Далее возьмите нож или другое лезвие и снимите эмаль с конца проволоки. В конце берем нарезанный кусок провода, все зачищаем и припаиваем к куску текстолита между двумя гайками. Сделайте так, чтобы оба конца катушки имели длину примерно 12-15 мм. Теперь вы можете подключить самодельный емкостной конденсатор к радиоприемнику этими концами.

    Добрый день! Сегодня я хотел бы показать вам, как сделать лейденскую банку, простейшее устройство, в котором можно хранить электрический заряд.

    Статическое электричество это всего лишь недостаток или избыток электронов на поверхности предмета.


    Одним из путей образования статического электричества является контакт двух разнородных предметов. Многие еще со школы помнят эксперимент с эбонитовой палкой. Если она потеряется на ее волосах, то часть электронов переместится на палочку, и шерсть останется заряженной положительно, а палочка из-за фронта электронов — отрицательно и может притягивать легкие предметы.

    В быту такая ситуация возникает например при расчесывании волос расческой. Можно даже услышать, как трещат электростатические разряды. Кстати, вы знаете, что такие часы имеют напряжение в несколько тысяч вольт? Получается, что с помощью обычного боя можно получить просто огромное напряжение. Только вот заряд, который может держать расческа, очень и очень мал. Заряд с расческами можно накапливать в другом месте. Например в Лейден банке. Лейденская банка по сути является простейшим конденсатором.(Две жилы, разделенные изолятором.


    Приступим к изготовлению

    Материалы
    Классическая лейденская банка Обычно делается из стеклянной банки, но у нее слишком толстые стенки, и заряд скапливается мало. Поэтому будем использовать пластиковую банку с тонкими стенками.В качестве проводника будем использовать пищевую фольгу, или фольгу от шоколада.


    Шаг 1
    Банку необходимо покрыть ровным слоем фольги примерно на две трети в высоту, включая сам Родышко.Избегайте больших складок и разрывов.


    Шаг 2.
    Теперь то же самое нужно сделать с внутренней стороны, до той же высоты, что и внешний выход.


    Шаг 3.
    В центре блока закрепите приемник фольги, который должен касаться фольги внутри блока. Верх Необходимо вывести из банка.


    Если лень возиться с оклейкой внутренней части банки, то можно просто залить туда раствор соло ровно до того уровня, что фольга приклеена снаружи.(Ресивер должен касаться воды одним концом.


    Итак, теперь у нас есть куда аккумулировать заряд с помощью гребенки. Для этого возьмите его на наружный зажим одной рукой и проведите рядом с ресивером заряженной складной рукой.


    Разорвать банку на себя, можно взять руку за напыление и поднеся палец к ствольной коробке.А еще можно сделать вот такой прикольный разрядник из кусочка фольги, который даст более ровную и красивейшую искру.


    Примечание: На воздушном пробое 1 мм напряжение составляет тысячу вольт.Кстати, на длину искры критически влияет влажность воздуха (чем посадка в вашей квартире, тем длиннее будет искра).

    Электрическая емкость земного шара, как известно из курса физики, составляет около 700 мкм. Обычный конденсатор такой емкости по весу и объему можно сравнить с кирпичом. Но есть конденсаторы с электрической емкостью земного шара, равной по своим размерам песку — суперконденсаторы.

    Появились такие устройства относительно недавно, лет двадцать назад.Их называют по-разному: ионисторы, ионисты или просто суперконденсаторы.

    Не думайте, что они доступны только некоторым высококлассным аэрокосмическим фирмам. Сегодня вы можете купить в магазине ионистор размером с монету и контейнером в один фарадей, который в 1500 раз превышает емкость земного шара и близок к емкости самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера.

    Любой конденсатор резервирует энергию. Чтобы понять, насколько велика или мала энергия, указанная в Ионисторе, важно ее с чем-то сравнить.Вот немного необычный, но хороший способ.

    Энергии обычного конденсатора достаточно, чтобы он мог прыгнуть метра на полтора. Крошечный ионистор типа 58-9Б, имеющий массу 0,5 г, заряженный напряжением 1 В, мог прыгнуть на высоту 293 м!

    Иногда думают, что ионисторы способны заменить любой аккумулятор. Журналисты нарисовали мир будущего бесшумными электромобилями на суперконденсаторах. Но пока до этого далеко. Ионистор весом в один кг способен накопить Энергию 3000 Дж, а самый худший свинцовый аккумулятор — 86 400 Дж — в 28 раз больше.Однако при отдаче большой мощности на короткое время аккумулятор быстро приходит в негодность, и разряжается он только наполовину. Ионистор многократно и без всякого вреда для себя отдает любую емкость, лишь бы выдержали их соединительные провода. Кроме того, ионистор можно заряжать для отсчета секунд, а батарейка обычно нужна часам.

    Определяет область применения ионистора. Он хорош как источник питания приборов, кратковременно, но довольно часто потребляющих большую мощность: электронная техника, карманные фонари, автомобильные стартеры, электрические отбойные молотки.Ионистор может иметь военное применение в качестве источника питания электромагнитных пушек. А в сочетании с малой силовой установкой ионистор позволяет создавать автомобили с электрическими колесами и расходом топлива 1-2 л на 100 км.

    Продаются ионисторы на самую разную мощность и рабочее напряжение, но стоят они дорого. Так что если есть время и интерес, можно попробовать сделать ионистор самостоятельно. Но прежде чем давать конкретные советы, немного теории.

    Из электрохимии известно: при погружении металла на его поверхность образуется так называемый двойной электрический слой, состоящий из многомерных электрических зарядов — ионов и электронов.Между ними действуют силы взаимного притяжения, но заряды не могут сблизиться. Этому препятствуют силы притяжения молекул воды и металла. На самом деле двойной электрический слой есть не что иное, как конденсатор. Заряды, сфокусированные на его поверхности, выполняют роль пластин. Расстояние между ними очень маленькое. А, как известно, емкость конденсатора с уменьшением расстояния между его обкладками увеличивается. Поэтому, например, емкость обычных стальных игл, погруженных в воду, достигает нескольких мс.

    По сути, ионистор состоит из двух погруженных в электролит электродов очень большой площади, на поверхности которых под действием приложенного напряжения образуется двойной электрический слой. Правда, применяя обычные плоские пластины, можно было бы получить мощность всего в несколько десятков МП. Для такой же характеристики ионисторов больших емкостей в них применяют электроды из пористых материалов, имеющих большую поверхность пор. внешние размеры.

    На эту роль примерялись мыслящие металлы от титана до платины.Однако он был несравненно лучше всего… обычного активированного угля. Это древесный уголь, который после специальной обработки становится пористым. Площадь поверхности пор 1 см3 такого угля достигает тысячи квадратных метров, а емкость двойного электрического слоя на них — десять Фарад!

    Самодельный ионистор На рисунке 1 показана конструкция ионистора. Он состоит из двух металлических пластин, плотно прижатых к «начинке» из активированного угля. Уголь уложен в два слоя, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны.Все это пропитано электролитом.

    При зарядке ионистора в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, в другой — с положительными ионами. После зарядки ионы и электроны начинают бежать навстречу друг другу. При их встрече образуются нейтральные атомы металла, а накопленный заряд уменьшается и со временем может вообще оторваться.

    Для предотвращения этого между слоями активированного угля и вводится разделительный слой.Он может состоять из различных тонких полиэтиленовых пленок, бумаги и даже шерсти.
    В любительских ионисторах электролитом служит 25% раствор краш-соли или 27% кон. (При меньших концентрациях слой отрицательных ионов на положительном электроде не образуется.)

    В качестве электродов используются медные пластины с заранее пропаренной проволокой. Их рабочие поверхности должны быть очищены от окислов. При этом желательно использовать грубую царапину с грубым. Эти царапины улучшат сцепление угля с медью.Для хорошего сцепления пластину необходимо обезжирить. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их моют с мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды. После этого не следует трогать их пальцами.

    Купленный в аптеке активированный уголь растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой тщательно смазывают нежирные тарелки.

    При первом тесте тарелка с прокладкой бумаги лежала одна к другой, после этого попробуем ее зарядить.Но есть тонкости. При напряжении более 1 В начинается выделение газов h3, O2. Они разрушают угольные электроды и не позволяют работать нашему прибору в режиме конденсатора ионистора.

    Поэтому заряжать его надо от источника напряжением не выше 1 В. (именно такое напряжение на каждую пару пластин рекомендуется для работы промышленных ионисторов.)

    Детали для любопытных

    При напряжении более 1.2 ионистор превращается в газовую батарею. Это интересное устройство, также состоящее из активированного угля и двух электродов.Но конструктивно он выполняется иначе (см. рис. 2). Обычно берут два угольных стержня от старого гальванического элемента и обвязывают их марлевыми мешочками с активированным углем. Покровный раствор используется в качестве электролита. (Раствор поваренной соли применять не следует, так как при его разложении выделяется хлор.)

    Энергоемкость газовой батареи достигает 36000 Дж/кг, или 10 Вт-б/кг. Это в 10 раз больше, чем у ионистора, но в 2,5 раза меньше, чем у обычного свинцового аккумулятора.Однако газовая батарея — это не просто аккумулятор, а весьма своеобразный топливный элемент. При его зарядке на электродах выделяются газы — кислород и водород. Они «оседают» на поверхности активированного угля. При появлении тока нагрузки их соединение связано с образованием водяного и электрического тока. Однако этот процесс без катализатора протекает очень медленно. А катализатор, как оказалось, может быть только платиновым… Поэтому, в отличие от ионистора, газовый аккумулятор не может давать больших токов.

    Тем не менее московский Изобретатель А.Г. Пресняков (http://chemfiles.narod.ru/Hit/Gas_akk.htm) успешно применил газовый аккумулятор для запуска двигателя грузового автомобиля. Его солидный вес почти в три раза больше обычного — в данном случае это оказалось терпимо. Но низкая стоимость и отсутствие таких вредных материалов, как кислота и свинец, казались чрезвычайно привлекательными.

    Газовый аккумулятор простейшей конструкции Оказался склонным к полному саморазряду за 4-6 часов. На этом эксперименты закончились.Кому нужна машина, которую невозможно завести после ночной стоянки?

    Тем не менее, «большая техника» не забыла о газовых батареях. Мощные, легкие и надежные, они стоят на нескольких сателлитах. Процесс в них идет под давлением около 100 атм, а в качестве поглотителя газов используется губчатый никель, который в таких условиях работает как катализатор. Все устройство помещено в сверхлегкий баллон из углеродного волокна. Получились аккумуляторы с энергоемкостью почти в 4 раза выше, чем у свинцовых аккумуляторов.Электромобиль может проехать около 600 км. Но, к сожалению, пока они очень дорогие.

    Этот элемент по праву считается более универсальным, так как может одновременно применяться при изготовлении и ремонте самых разных устройств. И даже если купить его в уже готовом видео особого труда не составит, многие мастера-любители с удовольствием экспериментируют, пробуют или даже успешно выполняют конденсатор своими руками. Все, что нужно для создания самодельного конденсатора, подробно описано выше и, в принципе, никаких сложностей с одним из необходимых элементов быть не должно, так как они могут быть в хозяйстве или, на худой конец, в свободной продаже.Кроме того, только парафиновая бумага, которую обычно изготавливают самостоятельно, используя такие материалы, как парафин, папирус и одноразовую зажигалку (как вариант, можно использовать любой другой безопасный источник открытого огня).

    Итак, чтобы правильно обработать бумагу, следует хорошенько прогреть с помощью огня парафин и его размягченной частью пройти по всей поверхности папируса с обеих сторон. После того, как работа окончена, и материал как следует захвачен, полученную парафиновую бумагу необходимо сложить гармошкой (за счет поперечного продвижения).Техника обычная, но подразумевает соблюдение определенного шага (каждые три сантиметра) и для того, чтобы линия сгиба выполнялась предельно точно, первую полоску желательно разметить простым карандашом до парафина. Можно продолжать в том же духе, рисуя полностью весь лист или действовать, ориентируясь исключительно на первый отрезок (как удобно). Что касается количества необходимых слоев, то этот показатель определяется исключительно вместимостью будущего изделия.

    На этом этапе сформированную гармошку следует отложить в сторону, чтобы начать заготовку из прямоугольных кусочков фольги, размеры которых должны соответствовать в данном случае данным 3 на 4.5 сантиметров. Эти заготовки нужны для выполнения металлического слоя конденсатора, поэтому по окончании вышеперечисленных работ фольгу вкладывают во все слои гармошки, после чего равномерно ее укладывают, после чего конфузором проглаживают заготовку в сложенном виде с помощью обычный утюг. Парафин и фольга должны сделать свое дело, обеспечив прочное соединение между собой (другие способы пайки конденсатора в домашних условиях не практикуются), после чего конденсатор можно считать абсолютно готовым.Что касается фольгированных элементов, обнаруженных от бывшей гармошки, то это не должно вызывать беспокойства, так как они играют роль соединительных контактов.

    Именно с помощью этих небольших фрагментов, сделанных своими руками Конденсатор можно полноценно использовать, подключив его к электрической цепи. Естественно, речь идет о примитивном устройстве и для того, чтобы хоть как-то повысить его эксплуатационные показатели, необходимо использовать более качественную фольгу с высокой плотностью, хотя здесь крайне важно не переборщить, так как определенные пределы напряжения, применяемого на поделки для взрослых существуют.такого рода. Так, например, лучше не экспериментировать, пытаясь выполнить собственноручно конденсатор, способный принять слишком высокое напряжение (более 50 вольт), хотя некоторым «самотаймлайнам» удается обойти эту сторону вопроса с помощью корпусов для ламинирование вместо штатных диэлектриков, а также ламинатор для безопасной пайки.

    Есть еще несколько способов, как сделать самодельный конденсатор, и один из них предполагает работу с более высоким напряжением. К нему можно отнести известную технику «Стекло», название которой пошло от применяемого в выплавке стали — граненого стекла.Этот пункт необходим для плотной фольги с внутренней и внешней стороны, причем делать это нужно таким образом, чтобы фрагменты используемого материала не соприкасались друг с другом. Сама конструкция в уже «собранном» виде обязательно предусматривает наличие запаса, после чего ее можно считать полностью готовой к применению по прямому назначению. При этом при включении его в цепочку необходимо тщательно соблюдать все необходимые меры безопасности, во избежание возможных негативных последствий.

    Как вариант, можно попробовать сделать своими руками и более совершенную конструкцию, используя такие средства, как те же стеклянные пластины, та же старая добрая фольга повышенной плотности и эпоксидные смолы, призванные надежно соединить перечисленные материалы между собой. Безусловным преимуществом такого самодельного конденсатора является то, что он способен осуществлять более качественную работу, что называется, «без пробоя». Однако, как известно, в бочке меда обычно не бывает без ложки дегтя и в данном случае это напрямую касается одного существенного недостатка настоящего изобретения, более чем внушительных размеров, что делает содержание Махина в домашних условиях не очень удобна и рациональна.

    Если вы планировали построить лазер, ускорительную трубку, генератор электромагнитных помех или что-то еще в этом роде, рано или поздно вы столкнетесь с необходимостью использования малоиндуктивного высоковольтного конденсатора, способного развивать мощность гигабат необходимость.
    В принципе можно попробовать использовать покупной конденсатор и что-то близкое к тому что нужно даже есть в продаже. Это керамические конденсаторы типа КВИ-3, К15-4, серия марок Мурата и ТДК, ну и конечно зверь Максвелл 37661 (последний, правда, масляный тип)

    Использование покупных конденсаторов, однако, имеет свои недостатки.

    1. Это дороги.
    2. Не пускают (интернет, конечно, повязал людей, но нести подробности с другого конца земного шара несколько напрягает)
    3. Ну и самое, конечно, главное: они все равно не дают нужных вам параметров записи. (Когда дело доходит до разряда на десятки и даже единицы наносекунд для питания азотного лазера или получения пучка убегающих электронов от нетвердотельной ускорительной трубки, никакой маквелл вам не поможет)

    В этом руководстве мы научимся делать самодельный маленький индуктивный высоковольтный конденсатор
    на примере платы предназначенной для использования в качестве драйвера
    Лампа на красителе лазера.Тем не менее, принцип является общим, и с его использованием
    вы можете создавать конденсаторы, в частности (но не ограничиваясь ими)
    , даже для питания азотных лазеров.

    I. Ресурсы


    II. СБОРКА

    При проектировании устройства, требующего малоиндуктивного питания, необходимо думать о конструкции в целом, а не отдельно о конденсаторах, отдельно о (например) лазерной головке и т. д. В противном случае ток- несущие шины уменьшат все преимущества малоиндуктивной конструкции конденсаторов.Обычно конденсаторы являются органической частью таких устройств и поэтому примером послужит драйвер лазера на красителях.
    Блаженна самоделка, вокруг которой валяются листы из стеклопластика и оргстекла. Мне также приходится пользоваться кухонными разделочными досками, которые продаются в магазине.
    Берем кусок пластика и вырезаем по размеру будущей схемы.

    Идея схемы примитивна. Это два конденсатора, накопительный и отягчающий, включенные через разрядник по схеме с резонансной зарядкой.Мы не будем здесь подробно разбирать работу схемы, наша задача сосредоточиться на сборке конденсаторов.

    Определившись с размерами будущих конденсаторов, отрежьте куски алюминиевого уголка по размеру к будущим контакторам. Углы тщательно обработайте по всем правилам высоковольтной техники (обработайте все углы и заполните все кончики).

    Закрепите выводы будущих конденсаторов на получившейся «печатной плате».

    Смонтируйте те части схемы, которые, если не собрать сейчас, то могут помешать сборке конденсаторов.4 быстрая цепь Нет питания. Укоротить можно только фронт, но не весь импульс. С другой стороны, при конструировании, например, азотного лазера так свободно фиксировать разрядник вы не будете.

    Следующим этапом необходимо нарезать пакеты из фольги и, возможно, заламинировать (если только размер конденсатора не предполагает использование полного формата пакета, как в случае с накопительным конденсатором на рассматриваемой плате.)

    Несмотря на то, что ламинирование в идеале происходит герметично и следует исключить пробой в доводчиках, не рекомендуется делать нарезку изделий (размер Д на рисунке) менее чем в 5 мм на каждые 10 кВ рабочего напряжения.
    Размер 15 мм на каждые 10 кВ напряжения обеспечивает более-менее стабильную работу даже без пломбирования.
    Размер выводов (размер D на рисунке) выбирают равным постоянной толщине будущего конденсатора с некоторым запасом. Углы фольги естественно должны быть закруглены.
    Начнем с пикового конденсатора. Вот какие заготовки и готовые, кадалированные Вскрытие:

    Для пикового конденсатора взят ламинат толщиной 200 мкм, т.к. из-за «резонансной» зарядки ожидается напряжение на 30 кв.Наберите необходимое количество пластин (в нашем случае 20 шт.). Сложите их стеком (выводы поочередно в разные стороны). В полученной стопке подогнать выводы (при необходимости лишнюю фольгу нужно обрезать), вставить стопку в гнездо, образованное угловыми контакторами на плате и подгонив верхнюю крышку.

    Фетишисты прикрутят верхнюю крышку аккуратными болтиками, а можно просто залезть на ленту. Пиковый конденсатор готов.

    Сборка накопительного конденсатора принципиально не отличается.
    Меньше работы с ножницами, так как используется полный формат А4. Ламинат здесь выбран толщиной 100 мкм, так как планируется использовать зарядное напряжение 12 кВ.
    Точно так же собираем в стопку, заметаем выводы и прижимаем крышку:

    Кухонный курок с укороченной ручкой выглядит, конечно, злобно, но функционала не нарушает. Надеюсь, что у вас меньше проблем с ресурсами. Да, и вот еще: если вы решили использовать дерево в качестве основания и крышки, их придется серьезно подготовить.Первый – тщательно просушить (лучше при повышенной температуре). А второй — герметично разветвленный. Уретановый или виниловый лак.
    Дело тут не в электрокорке и не в протечках. Дело в том, что при попадании влаги ржавчины будут гнуться. Во-первых, это нарушит качество контакта и удлинит время разряда конденсаторов. Во-вторых, если предполагается установка лазера поверх этой платы, то она тоже погнется со всеми вытекающими последствиями.

    Подгибающие выводы не забудьте проложить по дополнительному слою изоляции.А на самом деле: пластины отделены друг от друга двумя слоями диэлектрика, а выводы от плоскости противоположной полярности только одним.
    Посмотрим, что случилось. Используем мультиметр со встроенным счетчиком бака.
    Вот что покажет накопительный конденсатор.

    А вот какой пиковый конденсатор показан.

    Вот, собственно, и все. Конденсаторы готовы, тема Хайда исчерпана.
    Однако опробовать их в деле, наверное, не принято.Делаем недостающую часть схемы, устанавливаем лампу, подключаем к источнику питания.
    Вот как это выглядит.

    Вот осциллограмма, снятая током по небольшому кольцу проводов, напрямую подключенному к осциллографу и расположенному рядом с петлей лампы. Правда вместо лампы схема была нагружена на шунт.

    А вот осциллограмма вспышки лампы, снятой с фотодиода ФД-255, направленного на ближайшую стену. Рассеянного света достаточно.Еще лучше сказать «более чем».

    Можно поругать плохо полученные кондестативы и поискать причину, почему разряд длится более 5 мкс… На самом деле лампа-вспышка вываливает кучу мегаватт и даже рассеянный от стен светит фотодиод в глубокое насыщение. Вынесем фотодиод подальше. Вот осциллограмма, снятая с 5 метров, когда фотодиод смотрит не точно на лампочку, а немного в сторону от нее.

    Время нарастания точно определить сложно из-за помех, но видно, что оно составляет около 100 нс и хорошо согласуется с длительностью текущего полупериода.
    Оставшийся хвост в световом импульсе представляет собой свечение медленно остывающей плазмы. Полная длительность — менее 1 мкс.
    Хватит ли лазера на каразитель? Это отдельный вопрос. В общем, обычно таких импульсов хоть отбавляй, но все зависит от красителя (насколько он чистый и хороший), от кюветы, осветителя, резонатора и т.д. Если удастся получить генерацию на одном из доступных флуоресцентных маркеров , то будет отдельный гайд по самодельному лазеру на красителях.

    (PS) Пришлось добавить еще 30 НФ в основной накопительный конденсатор и реально хватило.Трубка, фото которой можно найти прямо в разделе «Фотографии», заработала даже лучше, чем от двухсветильника «Гин» а.

    Вообще время разряда в 100 нс не предел для описываемой технологии создания конденсаторов. Вот фото конденсатора с которым стабильно работает в режиме сверхизлучения Азотный лазер с воздушной накачкой:

    Время его разряда уже за пределами возможностей моего осциллографа, однако факт, что гаечный ключ с этим конденсатором эффективно генерирует уже на 100 мм.рт. Позволяет оценить время разряда 20 нс и менее.

    III. Вместо тюремного заключения. БЕЗОПАСНОСТЬ

    Сказать, что такой конденсатор опасен — это ничего не сказать. Электроудар от такого контейнера так же смертелен, как КАМАЗ, летящий на тебя со скоростью 160 км/ч. Относиться к этому конденсатору нужно с таким же уважением, как к оружию или вербовке. При работе с такими конденсаторами используйте все возможные меры безопасности и, в частности, дистанционное включение и выключение.
    Предупредите все опасные ситуации и дайте рекомендации, так как не попасть в них просто невозможно. Будьте осторожны и думайте головой. Вы знаете, когда заканчивается карьера сиремы? Когда он перестанет бояться. Именно в тот момент, когда он становится «на тебя» со взрывчаткой, он сносит Бошку.
    Зато миллионы людей ездят по дорогам на Камазах и тысячи саперов ездят на работу и живы. Пока ты осторожен и думаешь головой, все будет хорошо.

    Музыкальный конденсатор

    Этот тип конденсатора получил свое название за сходство складывающейся формы с пакетом «Майк».
    Индуктивность этого конденсатора больше, чем у описанных выше кондеров или конфет, но он вполне пригоден для использования в СО2-СКЭ или Гвинее. С трудом получается краситель и для нитнера не подойдет.

    Материалы понадобятся те же, что и в руководстве выше: малярная пленка (или пакеты для ламинирования), алюминиевая фольга и скотч/лента.

    На приведенной ниже диаграмме указаны размеры основных зазоров.


    L — Длина диэлектрика
    D — Ширина диэлектрика
    R — Внешний радиус конденсатора

    Зазоры от краев диэлектрика по 15мм. С другой стороны, где выходят полосы соприкосновения складок отступ 50мм. Эти отступы делаются минимально возможными для максимальных емкостей при заданных L и D диэлектрике. Обратите внимание, что данные зазоры подобраны на 10кв. (сомневаюсь, что есть смысл делать такой тип конденсатора для более высоких напряжений, поэтому формулы для пересчета отступов и зазоров на другие напряжения писать здесь не буду)

    Расстояние между выводами пластин 30мм.Этот зазор также принимается минимально возможным для 10кВ. Увеличение этого зазора сделает выводы слишком узкими — увеличится индуктивность конденсатора.

    Производство

    Музыкальный конденсатор готов. Вы можете установить в него свой лазер, джин или другое высоковольтное устройство.

    Блок распределения питания

    IP | NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15

    NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15 относится к классу IP PDU (блок распределения питания IP). Эти устройства позволяют включать, выключать и перезапускать оборудование удаленно (через веб-интерфейс, с помощью команд SNMP или HTTP API), управляя сокетами 100 .. 250 В 50/60 Гц. Особенностями данного IP PDU являются подключение датчиков микроклимата и датчиков сухого контакта, встроенный ионистор (суперконденсатор) для отправки уведомлений от датчиков при отключении основного питания, а также встроенный 3G GSM модем для смс-оповещения и Управление IP PDU с помощью SMS-команд, а также разъем для подключения внешнего аккумулятора для непрерывной работы IP PDU.

    NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15 обычно используется для:

    • Дистанционное управление питанием внутри банкоматов, торговых автоматов, платежных терминалов и другого подобного оборудования.При этом устройство может контролировать внутренние условия работы оборудования (например, может контролировать рабочую температуру купюроприемника и она не будет выходить за пределы допустимого диапазона), сигнализировать о проблемах как по Ethernet, так и с помощью SMS-команд . В случае отключения внешнего питания устройство останется на связи с помощью SMS-сообщений и продолжит отслеживать состояние датчиков.

    • Перезагрузка зависших модемов, точек доступа, роутеров, серверов и другого компьютерного оборудования без необходимости физического доступа.Если сеть недоступна, операцию можно выполнить с помощью SMS-команды. Это позволяет сэкономить усилия и затраты на множество поездок для того, чтобы включить/выключить зависшее устройство.

    • Дистанционное включение/выключение дополнительного компьютерного оборудования. Физическое включение резервных серверов, маршрутизаторов, точек доступа может производиться по мере необходимости в ручном или автоматическом режимах и выключение, когда оно вам не нужно. Это экономит энергию и снижает износ оборудования, которое требуется только время от времени или через определенные промежутки времени.

    • Дистанционное включение/выключение мониторов конференции, мониторов в игровом клубе или интернет-кафе. Мониторами можно управлять как через Ethernet/Интернет, так и с помощью SMS-команд.

    • Дистанционное управление кондиционерами, системами вентиляции и системами климат-контроля. Подключенные датчики позволяют контролировать текущую ситуацию, а удаленное управление розетками 220 В позволяет без физического присутствия на объекте включить нужную вам систему, в том числе в автоматическом режиме.Устройство может управлять кондиционером с помощью ИК-команд!


    Управление розетками питания устройства NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15:

    Удаленное управление разъемами устройств через сеть Ethernet/Интернет

    Каждый выходной разъем устройства можно дистанционно включить/выключить/перезагрузить. Сокетами можно управлять через встроенный веб-интерфейс, с помощью любого браузера или с помощью команд SNMP.

    Удаленное управление сокетами с помощью SMS-сообщений

    Любую розетку устройства можно включить/выключить или перезагрузить с помощью SMS-сообщения. Это позволяет контролировать питание подключенного устройства, даже когда сеть Ethernet/Интернет не работает или недоступна.

    Сторожевой таймер для автоматической перезагрузки внешнего оборудования

    Если какое-либо внешнее устройство, маршрутизатор или точка доступа иногда зависает, NetPing может автоматически перезагрузить эти устройства.Для этого он постоянно опрашивает указанные IP-адреса по протоколу ping. Если он не получит ответа, он автоматически перезагрузит подключенное устройство, выключив и включив его питание.

    Включение/выключение розеток по расписанию

    Устройство может самостоятельно включать и выключать напряжение на встроенных розетках по недельному расписанию, включать/выключать напряжение несколько раз в день, использовать специальное расписание для выходных. Это может быть полезно для ежедневной/еженедельной принудительной перезагрузки внешних устройств или для отключения неиспользуемого оборудования в определенное время суток.

    Подключаемые датчики и функции мониторинга NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15:

    Электронная почта, SNMP TRAP, уведомления системного журнала о срабатывании датчиков

    При срабатывании датчиков, подключенных к устройству, устройство может отправлять следующие уведомления:

    • Электронная почта — устройство может отправлять сообщения электронной почты напрямую через SMTP-сервер. По электронной почте отправляются как уведомления о срабатывании датчиков, так и периодические отчеты о состоянии датчиков.

    • SNMP TRAP — удобно использовать для интеграции с системами мониторинга, а также для выполнения автоматических действий на ПК (например, включить воспроизведение будильника) с помощью специального программного обеспечения.

    • Системный журнал — с помощью специального программного обеспечения, установленного на ПК (сервер системного журнала), все сообщения от датчиков могут быть сохранены в текстовом файле для последующего анализа.

    SMS-уведомления от датчиков

    При срабатывании датчика устройство может отправить SMS-уведомление на указанный номер телефона.Удобно использовать для наиболее критичных датчиков. Ответственный сотрудник получит уведомление на свой мобильный телефон независимо от его местонахождения и доступа в Интернет. Кроме того, уведомление не зависит от Ethernet/Интернет-доступа/подключения устройства.

    Датчики температуры

    Внешние датчики температуры чрезвычайно популярны в системах мониторинга. С их помощью можно контролировать температурный режим работы ответственного оборудования, а также получать своевременные уведомления о отказах и сбоях в системе климат-контроля, диагностировать отказы охладителей и аварийные перекрытия вентиляционных потоков.

    Датчик влажности

    Позволяет оценить относительную влажность атмосферного воздуха. Обычно используется для контроля оптимальных условий работы компьютерного оборудования в серверных.

    Датчик открытия/закрытия двери

    Выполняет функции безопасности и мониторинга. Помогает отслеживать открытие/закрытие двери в серверную или двери в распределительный шкаф с оборудованием.

    Датчик напряжения питания

    Датчик позволяет определить наличие или отсутствие датчика напряжения питания в розетке, к которой подключен датчик. Распространенное использование этого датчика — получение уведомлений об исчезновении напряжения в электрической сети. При этом устройство должно питаться от ИБП или аккумулятора, или от резервной линии электроснабжения.

    Датчик утечки

    Позволяет определить наличие воды на полу серверной или на дне коммутационного шкафа.В случае затопления (авария в системе водоснабжения или отопления) этот датчик позволяет заранее предупредить ответственного сотрудника о нештатной ситуации. Также этот датчик может быть полезен для контроля утечек в системе конденсации кондиционера.

    Простота использования, простая интеграция в существующие системы, надежность:

    Работает 24 часа 7 дней в неделю, без зависаний

    Устройство предназначено для бесперебойной работы в необслуживаемом помещении в режиме 24/7.Встроенный супервизор питания защищает устройство от зависаний при перепадах напряжения. Мы не используем операционные системы при разработке программного обеспечения. Весь код написан нами полностью на языке C, и код сильно оптимизирован для предоставляемой функциональности.

    Встроенный ионистор для отправки уведомлений датчиков при отсутствии основного питания

    При отсутствии основного питания прибор продолжит работу от встроенного ионистора в течение короткого времени, датчики сохранят свою работоспособность.Устройство может оповещать об отсутствии основного питания по SMS, электронной почте или SNMP TRAP. Встроенный ионистор обеспечит время автономной работы до 1 минуты (при включенном Ethernet-интерфейсе и датчиках) и до 6 минут автономной работы при выключенном Ethernet-интерфейсе.

    Подключение к сети Ethernet, статический IP-адрес 

    Устройство подключено к общей офисной сети Ethernet, в любой свободный порт коммутатора Ethernet.Опубликовав IP-адрес устройства в Интернете, можно управлять розетками устройства из любой точки мира.

    Встроенный веб-сервер

    Устройство управляется и настраивается через браузер. Специальное программное обеспечение не требуется. Работает в любой ОС (Windows, Linux, Mac).

    Авторизация и ограничение доступа

    Доступ к веб-интерфейсу устройства защищен логином и паролем, которые задает пользователь.Требуется авторизация для доступа к веб-интерфейсу устройства. Кроме того, можно ограничить доступ к устройству, оставив доступ только из указанной IP-подсети.

    Поддержка SNMP

    Протокол SNMP широко используется в системах сбора данных для сетевого оборудования. Устройство поддерживает команды управления, а также получает информацию от датчиков по протоколу SNMP. Устройство легко интегрируется с системами сетевого мониторинга, такими как Zabbix, PRTG Network Monitor, OpenNMS, Nagios, Cacti, The Dude, Monit и подобными, которые получают данные о состоянии датчиков, подключенных к устройству, по протоколу SNMP.

    Энергонезависимые часы и синхронизация времени с NTP

    Для выполнения команд в определенное время (расписание модуля) принципиально важно, чтобы часы не сбивались. Метки времени также используются для записей в файле журнала. Устройство имеет собственные встроенные энергонезависимые часы и возможность автоматической синхронизации с внешним сервером времени по протоколу NTP.

    Обновление прошивки

    Устройство поддерживает обновление прошивки через веб-интерфейс устройства.Время от времени мы выпускаем обновления для прошивки. Обновления бесплатны.

    Энергонезависимый файл журнала

    Все события (включение и выключение устройств, информация с датчиков) сохраняются в энергонезависимой памяти. Информация сохраняется даже при отключении питания.

    Поддержка URL-кодированных команд

    Устройство поддерживает управление сокетами и получение информации от датчиков с помощью определенных HTTP-команд.Эти команды позволяют управлять устройством с любой веб-страницы, разработанной пользователем, включая любое мобильное приложение.

    Поддержка системного журнала

    Этот протокол вместе с программным обеспечением выделенного сервера может использоваться для сбора текстовых лог-файлов работы различных устройств в сети, включая устройства NetPing. Это может быть очень полезно для сбора и анализа статистики.

    Автоматизация на базе NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15:

    Выполнение правил автоматизации и логики (LOGIC)

    Устройство позволяет установить определенные логические правила, которые будут выполняться устройством автоматически.Например, включить напряжение, включить оповещение или сигнальную лампочку, когда температура на датчике температуры превышает указанные значения, и автоматически отключить оповещение, когда температура вернется к норме. Такие правила позволяют реализовать простую систему автоматизации на базе устройства.

    Автоматическое управление кондиционером с помощью ИК-команд 

    С помощью дополнительного модуля IRC-TR v2 и встроенного модуля LOGIC устройство может автоматически включать внешний кондиционер, отправив ему ИК-команду при превышении температуры на датчике, а затем автоматически выключать его, когда температура пришла в норму.Таким же образом можно включить резервные кондиционеры, которые большую часть времени выключены.

    Автоматическое управление внешними устройствами через SNMP

    Встроенные логические правила позволяют управлять другими устройствами NetPing через сеть, отправляя им команду snmpset при выполнении условия. Может быть полезно включить индикацию/уведомление в другом здании, например, при срабатывании датчика в серверной. Независимо от устройства с датчиком местоположения, а также местоположения устройства индикации, команда будет выполнена, если они имеют сетевое подключение.

    Еще больше возможностей при использовании дополнительных устройств с NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15:

    Управление устройствами через ИК. Включение/выключение кондиционера с помощью отправки ИК-команды

    С дополнительным модулем NetPing IRC-TR v2 (модуль приобретается отдельно) есть возможность отправить команду управления на любое внешнее устройство, которое управляется с ИК-панели управления. Команда может быть отправлена ​​из Web-интерфейса устройства или передана по протоколу SNMP.Например, можно удаленно управлять кондиционером в серверной, включая/выключая его при необходимости. Другой пример — дистанционное переключение каналов спутникового ресивера.

    Подключение дополнительных управляемых розеток

    Если все встроенные розетки устройства исправны и заняты, но есть необходимость подключения дополнительной нагрузки, вы можете добавить к устройству дополнительные, выносные, управляемые розетки питания. Эти управляемые розетки позволяют включать, выключать и перезапускать блок питания внешней нагрузки 100..240В 50/60Гц.

    Использование внешнего аккумулятора

    Устройство оснащено специальным разъемом для подключения внешнего батарейного модуля (модуль можно приобрести отдельно), что, в свою очередь, позволяет подключить к устройству внешний аккумулятор. Внешнюю батарею можно использовать для отправки уведомлений от датчиков при отсутствии питания в течение достаточно длительного времени (в зависимости от емкости подключенной батареи).

    NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15 относится к классу IP PDU (блок распределения питания IP).Эти устройства позволяют включать, выключать и перезапускать оборудование удаленно (через веб-интерфейс, с помощью команд SNMP или HTTP API), управляя розетками 100..250 В 50/60 Гц. Особенностями данного IP PDU являются подключение датчиков микроклимата и датчиков сухого контакта, встроенный ионистор (суперконденсатор) для отправки уведомлений от датчиков при отключении основного питания, а также встроенный 3G GSM модем для смс-оповещения и Управление IP PDU с помощью SMS-команд, а также разъем для подключения внешнего аккумулятора для непрерывной работы IP PDU.
    Основные параметры
    Внутренний суперконденсатор для уведомлений Да
    Работа датчиков без внешнего питания Да, +5 В (+12 В от линии ввода-вывода)
    Время работы суперконденсатора До 6 мин.
    Статический IP-адрес Да
    Обновление прошивки Да
    Порт Ethernet 2 x 10/100 BASE-TX
    Безвентиляторное решение Да
    Порт RS-232
    Порт RS-485
    Встроенный GSM-модем SIMCom SIM5300E Двухдиапазонный WCDMA/HSPA 900/2100 МГц, двухдиапазонный GSM/GPRS/EDGE 900/1800 МГц, многоканальный GPRS класс 12, только нисходящий канал EDGE
    Регулятор мощности
    Количество независимых каналов питания 2
    Количество источников питания 1
    Цепь защиты от короткого замыкания Внутренний самовосстанавливающийся предохранитель
    Суммарная выходная мощность 1.5 кВт
    Функция сторожевого таймера Да
    Управление розетками по расписанию Да
    Выходная мощность отдельной розетки 1,5 кВт
    Датчики
    Датчики расхода воздуха До 4 датчиков
    Линии ввода-вывода 4
    Поддержка датчиков 1-wire
    Датчики температуры До 8 датчиков T811
    Датчики влажности До 1 датчика WS-2
    Датчики 220 В До 4 датчиков
    Дверные датчики До 4 датчиков
    ИК-передатчик Да, 1 шт.
    Датчики жидкости До 4 датчиков
    Датчики дыма
    Датчики движения До 3 датчиков
    Зуммер 1 шт.
    Управляемая розетка NetPing AC/DIN До 4 розеток
    Функциональность
    Уведомления по электронной почте Да
    Получить время от NTP Да
    Внутренний журнал Да
    Настройка логических правил Да
    SMS-уведомления Да
    SMS-команды Да
    SNMP-управление Да, SNMPv1
    Ловушка SNMP Да, SNMPv1
    Поддержка системного журнала Да
    URL-кодированные команды Да
    Физические параметры
    Костюм устройства Устройство, резиновые прокладки, отвертка, зип-пакет, коробка.Антенна GSM
    Вилка питания Евровилка, съемный кабель 1,8 м.
    Размеры устройства 145 х 78 х 57
    Размеры упаковки 225 х 93 х 82
    Напряжение питания 100В… 250 В переменного тока, 50/60 Гц
    Диапазон рабочих температур -30°C … +50°C (без конденсации, нормальная влажность)
    Вес 415 г.
    Собственное потребление электроэнергии 8,5 Вт
    Скачать Скачать Zabbix_3.0_Value_mapping_NetPing_devices.xml Zabbix_4.x_Value_mapping_NetPing_devices.xml
    Обновление прошивки

    DKSF_203.3.2.e-2.NPU

    Скачать

    DKSF_203.3_mb.mib

    скачать
    DKSF_203.1.2_ol. OIDLIB
    Download
    Zabbix_2.x_template_netping_203R15.xml
    Download
    Zabbix_3.x_template_netping_203r15.XML

    Zabbix_4.x_Template_NetPing_2PWR-220_v13GSM3G.xml


    Скачать

    Скачать
    руководство пользователя
    Техническая документация NetPing 2 IP PDU ETH 53R14 & NetPing 2 IP PDU GSM3G 203R15 Перейти к
    Сертификаты


    .
Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.