Zdieľaj článok na Sieť

Superkondenzátor (taktiež známy ako ultrakondenzátor) je elektrochemické zariadenie, ktoré dokáže ukladať veľké množstvo energie a rýchlo ju uvoľňovať. Čas nabíjania a vybíjania superkondenzátora v elektrickom obvode závisí od kapacity superkondenzátora, prúdu nabíjania a vybíjania a vnútorného odporu superkondenzátora. Kapacita superkondenzátora zvyčajne dosahuje hodnoty od niekoľkých faradov až po stovky faradov. Vnútorný odpor superkondenzátora je obvykle nízky a pohybuje sa v rozmedzí od niekoľkých miliomohmov do niekoľkých desiatok miliomohmov.

Pri nabíjaní superkondenzátora do neho prúdi prúd s vysokou hodnotou, ktorý sa postupne znižuje, keď sa superkondenzátor nabíja a napätie na ňom stúpa. Čas nabíjania superkondenzátora závisí od kapacity superkondenzátora a prúdu nabíjania.

Pri vybíjaní superkondenzátora sa energia uvoľňuje zo superkondenzátora a napätie na ňom klesá. Čas vybíjania superkondenzátora závisí od kapacity superkondenzátora a prúdu vybíjania. Pri výpočte času nabíjania a vybíjania superkondenzátora sa zvyčajne používajú vzorce, ktoré zahŕňajú kapacitu superkondenzátora, prúd nabíjania a vybíjania a vnútorný odpor superkondenzátora. Vzorec pre výpočet času nabíjania a vybíjania superkondenzátora sa môže líšiť v závislosti od presnosti výpočtu a typu superkondenzátora.

Vzorec výpočtu

B_t(sekundy) = [C(V_capmax - V_capmin)/I_max]  - Tento vzorec platí len pre konštantný prúd.

B_t(sekundy) = -log(V_capmin/V_capmax)(RC) = t - Tento vzorec platí len pre lineárny prúd (jednoduchá odporová záťaž).

Tieto vzorce sa týkajú určovania času potrebného na nabíjanie a vybíjanie kondenzátora v elektrickom obvode.

Prvý vzorec, B_t(sekundy) = [C(V_capmax - V_capmin)/I_max], platí pre prípad, keď sa konštantný prúd I_max používa na nabíjanie a vybíjanie kondenzátora. Vzorec určuje čas B_t potrebný na nabíjanie a vybíjanie kondenzátora, kde C je kapacita kondenzátora vo faradoch 1F=1000 000μF=1000 000 000 000 000nF=1000 000 000 000 000 000pF a V_capmax a V_capmin sú maximálne a minimálne napätia na kondenzátore.

Druhý vzorec, B_t(sekundy) = -log(V_capmin/V_capmax)(RC) = t, platí pre prípad, keď je v obvode použitá jednoduchá odporová záťaž, kde R je hodnota rezistora a C je kapacita kondenzátora vo faradoch 1F=1000 000μF=1000 000 000 000 000nF=1000 000 000 000 000 000pF. Vzorec určuje čas potrebný na nabíjanie a vybíjanie kondenzátora na základe hodnôt V_capmax a V_capmin.

Vzorce pre výpočet času nabíjania a vybíjania kondenzátora sú dôležité pri návrhu a analýze elektrických obvodov, kde sa kondenzátory používajú na ukladanie a uvoľňovanie energie. Výpočty času nabíjania a vybíjania kondenzátora môžu pomôcť pri stanovení vhodnej veľkosti kondenzátora a prípadne rezistora v obvode.

Viac o tomto výpočte

• V_capmax je maximálna hodnota VCC, na ktorú je kondenzátor nabitý.
• V_capmin je minimálne prevádzkové napätie, ktoré môžete tolerovať, kým váš obvod alebo komponent, ktorý je zálohovaný kondenzátorom, prestane fungovať.
• I_max je maximálny prúd, ktorým váš obvod vybije kondenzátor. Môže to byť konštantný prúd alebo počiatočný lineárny prúd pri V_capmax. hodnoty I_max a V_cap sa používajú na výpočet ekvivalentného odporu obvodu, ktorý sa používa v rovnici na výpočet času zálohovania.

Zo základov elektroniky je vzorec na určenie napätia na kondenzátore v danom čase nasledovný: V(t) = E(e^-t/RC)

Preusporiadaním tohto vzorca pre čas dostaneme: t = - ln(Vf/Vi) * (R * C)

kde:

• ln predstavuje funkciu prirodzeného logaritmu
• Vf je konečné napätie superkondenzátora
• Vi je počiatočné napätie superkondenzátora
• R je hodnota rezistoru v obvode
• C je hodnota kondenzátora vo faradoch 1F=1000 000μF=1000 000 000nF=1000 000 000 000pF
• t je čas v sekundách

Tento vzorec vychádza z rovnice pre vybíjanie kondenzátora, pričom negatívne znamienko pred vzorcom zabezpečuje, že výsledný čas bude kladný a koreň záporný jeden zohľadňuje skutočnosť, že napätie kondenzátora klesá exponenciálne v čase.