सुपर / अल्ट्रा कैपेसिटर जैसे बहुत बड़े कैपेसिटेंस को कैसे मापें

Question

मैंने हाल ही में अपने भाई से कुछ रहस्यमय अल्ट्रा / सुपर कैपेसिटर हासिल किए हैं। जाहिरा तौर पर वह किसी भी विशिष्टताओं या यहां तक ​​कि ब्रांड को याद नहीं करता है ... मामलों को और अधिक जटिल करने के लिए, उनके पास कोई सार्थक पहचान की जानकारी नहीं है जो उन पर मुहर लगाई गई हो या मुद्रित हो। (अल्फ़ान्यूमेरिक कोड के साथ एक बार कोड लेबल है, लेकिन एक त्वरित Google खोज के उपयोग से कुछ नहीं मिला।)

ऐसा लगता है कि यह स्कूबी-डू मिस्ट्री बूस को फायर करने का समय है, 'कारण एक साहसिक लोगों पर चल रहा था।

पहले, मुझे लगा कि मैं समाई को मापने की कोशिश करूंगा। चूंकि मेरा एलसीआर मीटर इन जैसे विशाल कैपेसिटर के लिए निर्दिष्ट नहीं है, इसलिए मुझे अपने परीक्षण उपकरणों के साथ रचनात्मक होना पड़ा।

बुनियादी भौतिकी को ध्यान में रखते हुए, हमारे पास यह है कि संधारित्र में संधारित्र में प्रति वोल्ट संग्रहीत चार्ज के लिए आनुपातिक है:

$$C=\frac{q}{V}$$

संधारित्र में संचित प्रभार संधारित्र के माध्यम से विद्युत धारा का अभिन्न अंग है:

$$\int i(t)dt=q$$

संधारित्र को चार्ज करने के लिए एक वर्तमान स्रोत का उपयोग करना हम संधारित्र के पार और वोल्टेज के केवल डेल्टा माप का उपयोग करके गणना को सरल बना सकते हैं।

$$C=\frac{\Delta q}{\Delta V}=\frac{i\Delta t}{\Delta V}$$

अपने एडवेस्टेस्ट R6144 वर्तमान स्रोत के साथ मैं फिर एक सेट करंट पर कैपेसिटर को चार्ज कर सकता हूं और ट्रेंडप्लॉट मोड में मेरे टेक्ट्रोनिक्स DMM4050 का उपयोग करके कैपेसिटर के पार वोल्टेज को माप सकता हूं।

टेस्ट सेटअप के Picures

हालाँकि, यह वह जगह है जहाँ मुझे कुछ बड़ी संख्याएँ दिखाई देने लगती हैं। यह संभव है कि संधारित्र वास्तव में ~ 2200 फ़ार्स है, लेकिन यह थोड़ा अधिक लगता है। बेशक, संधारित्र ~ 5.5 "~ 1" त्रिज्या से लंबे "5.5" पर काफी बड़ा है।

और अब इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग स्टैक एक्सचेंज के ठीक लोगों के लिए कुछ प्रश्न: क्या यह विधि सुपर कैपेसिटर को मापने का एक व्यवहार्य साधन है? या वहाँ एक और अधिक उपयुक्त विधि है कि मैं उन्हें मापने के लिए आवेदन कर सकता हूं? इसके अलावा, क्या सुपर / अल्ट्रा कैपेसिटर का कैपेसिटेंस संधारित्र के वोल्टेज बनाम काफी बदल जाता है? उदाहरण के लिए, ये उच्च चार्ज वोल्टेज के लिए अनुमानित / अनुमानित परिणाम मापा जाता है। मुझे लगता है कि समाई में कुछ उतार-चढ़ाव होना चाहिए, लेकिन मुझे इस पर संदेह है। संभवत: सबसे खराब स्थिति में यह कुछ सौ फारेड है, लेकिन मैं इस मामले का कोई विशेषज्ञ नहीं हूं।

इसके अलावा, और कुछ अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि संधारित्र को नष्ट किए बिना मैं अधिकतम चार्ज वोल्टेज कैसे पाऊंगा? कुछ हफ़्तों तक लगातार 100uA कहने पर वोल्टेज के डिस्चार्ज वर्क के साथ संतुलन में किसी तरह का संतुलन बना रहेगा। फिर कुछ सौ मिलिवोल्ट्स का बैकअप लें और उस अधिकतम चार्ज वोल्टेज को कॉल करें। या यह सिर्फ मेरी प्रयोगशाला में इलेक्ट्रोलाइट का छिड़काव करते समय एक ट्रिपिंग बिंदु और आत्म-विनाश तक पहुंच जाएगा?

अंत में, आप कैपेसिटर के ध्रुवीयता उन्मुखीकरण का निर्धारण कैसे करते हैं? ये किसी भी तरह से चिह्नित नहीं हैं, और दोनों टर्मिनल समान हैं। मैंने संधारित्र में संग्रहीत अवशिष्ट वोल्टेज के साथ अपनी शर्त रखी। मुझे लगता है कि पिछली चार्ज से ढांकता हुआ अवशोषण / मेमोरी प्रभाव सही दिशा जानता है ...

किसी भी दर पर, इन कैपेसिटर की विशेषताओं को आज़माने और निर्धारित करने में मज़ा आता है। लेकिन यह अभी भी एक स्पर्श है कि ध्रुवीयता अभिविन्यास, निर्माता, ect की तरह उन पर कोई उपयोगी चिह्न नहीं हैं।

Comments

Dan1138 द्वारा प्रदान किए गए पीडीएफ़ को देखते हुए, मेरा मानना ​​है कि 1mA से 100uA (लगातार कैप के बाद ~ 2.5V को बहुत तेज़ दर के तहत चार्ज किया गया है) का निरंतर वर्तमान चार्ज वास्तव में अधिकतम चार्ज वोल्टेज को बॉलपार्क कर सकता है। यदि रेटेड वोल्टेज पर रिसाव चालू 4.2mA (मैक्सवेल 2000 एफ सुपर कैप के लिए) के करीब है, तो इससे कम किसी भी मूल्य का एक निरंतर वर्तमान कभी भी संधारित्र को चार्ज नहीं करना चाहिए क्योंकि रिसाव संधारित्र को चार्ज नहीं करता है। आप लोग क्या सोचते हैं मुझे बताएं।

— बिग गुलसप

2200F एक अल्ट्राकैक्टर के लिए परिमाण का सही क्रम है। इसके अलावा वे सभी एक ही अधिकतम वोल्टेज है।

— user253751

क्या आप अपना प्रश्न संपादित कर सकते हैं और कृपया अपनी छवि को इनलाइन कर सकते हैं? हम में से जो एक छद्म के पीछे रहते हैं, हम इसे नहीं देख सकते हैं।

— UKMonkey

लीकेज करंट चार्जिंग पर मापों को परेशान कर सकता है, लेकिन अगर कोई डिस्चार्ज माप 2200 यूएफ भी कहता है, तो यह शायद सच है।

— ब्रायन ड्रमंड

User194292 का जवाब देने के बाद, मुझे एहसास हुआ कि आप तथ्य यह है कि द्वारा समाई माप को स्वचालित कर सकता है , जो कि Mx + b फॉर्म का एक रेखीय समीकरण है। आप केवल वी (टी) को मापने की जरूरत है और फिर एक DAQ प्रणाली का प्रयोग के रूप में समाई गणना कर सकता हैसी=मैंगगएम-1डेटा की ढलान से (रेखीय प्रतीपगमन से प्राप्त)। और वैकल्पिक रूप से, आप ओम मोड में एक डीएमएम का उपयोग कर सकते हैं जैसा कि नीचे के बारे में बात की गई है। हालांकि, स्वीकृत विधि छोटे सिग्नल कैपेसिटेंस के बजाय, कार्यशील समाई प्राप्त करने के लिए CC के तहत Vmax से 50% Vmax से कैप का निर्वहन करना है। $$V(t)=\frac{i_{cc}}{C}t+V_0$$ $$C=i_{cc}M^{-1}$$

— बिग गुल्ट्स

Answer 1

यह उनके परीक्षण की युक्ति से सी को मापने के लिए मैक्सवेल की प्रक्रिया है ।

$C=C_{dcd}=\dfrac{I_5*(t_5-t_4)}{V_5-V_4}$ कैपेसिटेंस चार्ज किया गया है और रेटेड वर्तमान में डिस्चार्ज किया गया है, लेकिन रेटेड से यूटेड द्वारा 50% तक मापा जाता है।

ध्यान दें कि वोल्टेज समानांतर में एक अतिरिक्त आरसी समय स्थिर होने के कारण पिछले वोल्टेज की ओर जाता है। (यानी मेमोरी इफेक्ट) यहां आधे वोल्टेज डिस्चार्ज के लिए 10% के पूर्ण पैमाने पर लगभग 5% होना दिखाया गया है। यह स्मृति प्रभाव 5% और 10% C के बीच एक और "डबल लेयर इलेक्ट्रिक प्रभाव" समाई को इंगित करता है।

इसका मतलब बैटरी की तरह है, यदि आप बहुत धीमी (कम से कम 10x धीमी) चार्ज करते हैं और डिस्चार्ज करते हैं, तो स्टोरेज क्षमता 5 ~ 10% बढ़ जाती है, जो कि सबसे कम ईएसआर ली-आयन बैटरी के समान है, जो कि बिना मेमोरी इफेक्ट के होते हैं। (NiCad के सापेक्ष।)

Comments

यह देखना दिलचस्प है कि वे एक डबल चार्ज / डिस्चार्ज चक्र का उपयोग करते हैं और अंतिम निर्वहन पर वास्तविक माप करते हैं। मुझे लगता है कि अधिकांश लोगों के लिए यह माप का व्यावहारिक तरीका नहीं है - जिनके पास एक परीक्षण स्थिरता है जो 100 ए निरंतर चालू दालों और दाक प्रणाली को यह सब पकड़ने के लिए आउटपुट कर सकती है। उस ने कहा, मुझे लगता है कि मैं कुछ 100mohm प्रतिरोधों और CC के लिए opamp के साथ समानांतर में एक युगल मस्जिद फेंक दूंगा और निर्वहन चक्र के लिए डेल्टा माप को पकड़ने के लिए अपने आस्टसीलस्कप का उपयोग करूंगा। भले ही, मुझे लगता है कि मेरी कम वर्तमान विधि बॉलपार्क माप के लिए काम करती है।

— बिग गुलसप

ठीक है, अगर मुझे वर्तमान डिलीवरी संपत्तियों के लिए सुपरकैप का परीक्षण करना था, तो ठीक है, मुझे एक गोमांस बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता हो सकती है; उस अर्थ में "जिनके पास एक परीक्षण स्थिरता है" जैसे "वे लोग हैं जिन्हें वास्तव में उच्च वर्तमान के तहत सिस्टम को मापने की आवश्यकता है, शायद, सुपरकैप का परीक्षण करने वाले लोगों सहित"।

— मार्कस मुलर

एक बड़ी बैटरी एक अच्छे MOSFET के साथ करंट प्रदान कर सकती है, लेकिन द्वितीयक समाई के कारण आउटपुट बहुत कम dV / dt के साथ आउटपुट का समर्थन करने के कारण कम वर्तमान परीक्षण 10% अधिक हो सकता है।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

Answer 2

परीक्षण सेटअप फोटो में सेल की छवियों से वे अल्ट्राकैपिटर्स की मैक्सवेल डुराब्लू लाइन के समान दिखाई देते हैं। अधिक जानकारी के लिए यह डेटशीट देखें ।

मैक्सवेल एप्लिकेशन नोट 1007239 , कैपेसिटेंस के लिए टेस्ट प्रक्रिया, ईएसआर, लीकेज करंट और अल्ट्राकैपिटर्स के सेल्फ-डिस्चार्ज कैरेक्टर्स, सहायक हो सकते हैं।

"सुपरकैपेसिटर" की इस लाइन में 2.85 VDC का अधिकतम काम करने वाला वोल्टेज और 3400 Farads का एक विशिष्ट समाई है। इस तरह के पैकेज में अधिकांश अन्य "सुपरकैपेसिटर" में 2.7 VDC की अधिकतम कार्यशील वोल्टेज होती है।

सतर्क रहें इन उपकरणों में एक आंतरिक कमी एक शानदार विफलता की घटना हो सकती है। आप गैर-प्रवाहकीय, गैर-जल आधारित अग्नि शमन प्रणाली (रेत, रसायन, सीओ 2, हैलोन आदि) उपलब्ध करवाना चाहते हैं।

पोस्ट किए गए परीक्षण सेटअप फ़ोटो के आधार पर आप अधिकतम चार्ज या डिस्चार्ज करंट से अधिक होने से पहले एलीगेटर क्लिप को पिघला देंगे।

Answer 3

मेरा सामान्य तरीका एक सामान्य मल्टीमीटर के साथ प्रतिरोध को मापना है। यह मानते हुए कि परीक्षण वोल्टेज / वर्तमान कम या ज्यादा लगातार लागू होता है, आपको समय के साथ तुलनात्मक रूप से रैखिक तरीके से "प्रतिरोध" पढ़ने में वृद्धि दिखाई देगी। इकाई "ओह्म प्रति सेकंड" में इस वृद्धि को औसत रूप से औसतन आपको क्षमता का विलोम देता है।

उदाहरण के लिए, यदि रीडआउट हर सेकंड में लगभग 10 ओम बढ़ता है, तो क्षमता लगभग 0.1F है। आपको पहले कुछ ज्ञात क्षमताओं की जांच करनी चाहिए कि आपकी मल्टीमीटर लगातार मापने वाले प्रकार की है जहां यह सन्निकटन काफी अच्छा है।

Comments

अधिकांश मल्टीमीटर ओह्स को मापने के लिए एक सीसी स्रोत का उपयोग करते हैं। तो यह अनिवार्य रूप से वही विधि है जिसका मैंने उपयोग किया है और ऊपर उल्लिखित है। DMM में मापा प्रतिरोध है $$R(t)=\frac{V(t)}{i_{cc}}$$ , कहाँ पे $$V(t)=\frac{i_{cc}}{C}t + V_0$$ डेल्टा मापों का सरलीकरण और उपयोग करना, देता है $$\Delta R(t)=\frac{\Delta t}{C}$$ जो ये दर्शाता हे $$C=\frac{\Delta t}{\Delta R(t)}$$ केवल एक ही समस्या मुझे दिखाई देती है, वह यह है कि आपके पास डेल्टा टी के लिए समय टिकट नहीं है। जब तक मीटर में एक ट्रेंडप्लॉट (या समान) होता है, तब तक आपको केवल एक बहुत ही मोटा अंदाजा होगा। लेकिन, जैसा कि आप कहते हैं, यह महंगे उपकरण की आवश्यकता के बिना जांचने का एक आसान तरीका है।

— बिग गुलसप