Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Има ситуации, при които не е възможно да се реализира автономно захранване на базата на една акумулаторна батерия поради образуването на големи краткосрочни токове. В този случай е използван високоволтов кондензатор с голям капацитет, докато се използва йонистор вместо батерията или едновременно с него.
Работата на този клас устройства включва технологията, която позволява да се създаде електрически двоен слой (EDLC), което ги отличава благоприятно от устройствата, в които се използват химични реакции, както обратими (батерия), така и необратими (батерия), за да се натрупат заряда.
Въпреки че йонисторите се появяват сравнително наскоро, тяхното производство е установено от много производители както у нас, така и в чужбина, като тези радиокомпоненти се произвеждат от компании като Palm, Epcos, Elna и др.
Вътрешно устройство
Йонисторите се различават от кондензаторите, тъй като тяхната конструкция не включва използването на диелектрик между електродите, а при производството на последните се избират вещества с противоположен потенциал. На фигурата е показано опростено устройство на тези радио компоненти.
Легенда:
- a, b - електроди;
- c - сепаратор;
- d - активен въглен.
Капацитетът на “облицовка” на кондензатора зависи от неговия капацитет, като за тази цел като електроди в устройствата, които се поставят в електролита, се използва активен въглен или разпенен въглерод. Целта на сепаратора е да предотврати късо съединение на електродите.
Електролитът може да бъде твърд или кристален разтвор на алкал или киселина. Имайте предвид, че в съвременните продукти този вид електролит не се използва поради високата си токсичност.
Фигурата по-долу показва, като пример, дизайна на йонистори от серия EN, произведени от Panasonic.
На маркираната фигура:
- а - електроди (активен въглен действа като материал);
- б, е - горната и долната част на тялото;
- c - сепаратор;
- d - уплътнителен изолатор.
параметри
Основните електрически характеристики на йонисторите включват:
- капацитет, за неговата измервателна единица Фарад (F);
- вътрешно съпротивление (ома);
- максимален ток на разреждане (А);
- номинално напрежение (V)
- параметрите на саморазряд и освобождаване от отговорност, последното е доста важен параметър, така че ние даваме формула, чрез която можете да изчислите времето на изхвърляне на йонистора: където:
t е времето на разреждане, измерено в секунди (s);
С - капацитет на устройството (Ф);
V 1, V 2 - началната и крайната стойност на обхвата на напрежението, при която е проведено изпитването;
I - стойността на изпитвателния ток (A).
Положителни и отрицателни страни
Безспорните предимства на тези устройства включват следните качества:
- Изхвърлянето и зареждането на устройството не отнема много време, което им позволява да се използват в случаите, когато не е възможно да се инсталират батериите поради продължително зареждане;
- в сравнение с акумулаторните батерии, йонисторите имат много по-пълни цикли на зареждане-разреждане на устройството;
- за презареждане, не се нуждаете от специално оборудване за зареждане, следователно поддръжката е опростена;
- радиокомпонентите от този тип са много по-леки от батериите и по-малки по размер;
- широк диапазон на работната температура - от -40 до 70 ° C;
- животът е многократно по-дълъг от мощността на кондензаторите и батериите.
Без значение колко добри са тези радио компоненти, те също имат недостатъци, които донякъде усложняват операцията, а именно:
- относително високата цена на йонисторите води до факта, че тяхното използване в технологиите води до повишаване на цената. Според експерти, в близко бъдеще този проблем ще бъде решен благодарение на развитието на новите технологии;
- ниски параметри на номиналното напрежение на устройствата, решението може да бъде серийно свързване на няколко елемента (принципът е същият като при свързване на няколко батерии). В този случай ще трябва да инсталирате шунт под формата на резистор на всеки компонент;
- Излишната температура (нагряване над 70 ° C) причинява повреда;
- Този тип радиокомпоненти не позволяват да се акумулира достатъчно енергия, освен това те имат малка енергийна плътност (т.е. не толкова мощна като батериите), което до известна степен стеснява обхвата на тяхното приложение. Паралелното свързване на няколко елемента позволява частично да се справи с този проблем.
Отделно, трябва да се отбележи, че суперкондензаторите се отнасят до елементи, чиято връзка изисква полярност, която трябва да се наблюдава. Не свързвайте устройството с късо, тъй като това ще доведе до повишаване на температурата и замяна на радиоелемента.
приложение
Областта на йонисторите е доста обширна, но най-често се използват като аварийно или резервно захранване за таймера или чиповете с памет в различни устройства, вариращи от телефони и завършващи с музикални центрове, телевизори, видеокамери и др.
Видео: ефективност при използване на йонистор
Бяха направени и доста екзотични експерименти за използването на суперкондензатори, по-специално за създаване на гаусово оръжие (електромагнитен пистолет).
Типична схема за включване на суперкондензатори като източници на енергия е показана на фигурата.
Обозначение на диаграмата:
U - свързване към основното захранване;
D1 е диод, който предотвратява изтичане на заряда на йонистора, когато няма основно захранване;
R1 - резистор, служи за две цели:
- лимит на тока на зареждане;
- елиминира претоварването на основния източник на енергия по време на включване;
C - резервен източник на енергия на базата на йонист;
Rn е съпротивлението на натоварването.
Имайте предвид, че без резистор (обозначение в диаграмата - R1) може да се откаже, ако характеристиките на източника на захранване позволяват краткотрайно увеличаване на тока на натоварване до 250 mA.
В допълнение към примера за домашна употреба, йонисторите могат да се използват за свързване на LED в фенерче с ниска мощност, докато зареждането може да се извърши от енергията на слънчевата батерия.
Нека дадем още един често срещан пример за използване на това устройство за стартиране на автомобилен двигател. Схемата на такова изпълнение е показана на фигурата.
Тази схема може да се прилага на всеки лек автомобил, където напрежението на бордовата мрежа е 12V, а символите на фигура :
- 1, 2, 3 - свързващи клеми (1 към положителния контакт на акумулатора, 2 - към отрицателния, 3 свързан към запалването);
- Ks - запалителна ключалка;
- B1 - автомобилен акумулатор;
- K1, K1.1 - контактор и ключ за управление;
- С - суперкондензатор;
- Rc - резистор, ограничаващ зарядния ток на йонистора C.
Веригата използва суперкондензатор (маркировка: 12ПП-15 / 0, 002), която има следните характеристики:
- максимално номинално напрежение - 15V;
- капацитет - 216F;
- вътрешното съпротивление е 0.0015 Ohm;
- номинален ток - 2 kA.
Горните характеристики ще бъдат достатъчни, за да стартирате двигателя до 150 к.с. Времето за зареждане на йонистора е не повече от 5 секунди, след включване на стартера за първите няколко секунди основният токов товар ще отиде в суперкондензатора, тъй като вътрешното съпротивление на батерията е по-голямо.
Такова устройство за стартиране, при което се използва йонистор, може да се купи готово, но ще бъде много по-евтино да го направите сами.