スーパーキャパシタとは–動作とその応用

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格納できるシンプルな受動素子 電気エネルギー 、印加される電圧源がコンデンサと呼ばれる場合。プレート間に電位差を生じさせることで電気エネルギーを蓄える能力または容量があり、充電式のように動作します 電池 。コンデンサは、互いに接続されていない2つの平行な導電性プレートで構成されています。プレートは、パラフィン紙、セラミック、マイカプラスチック、または液体ゲルである誘電体と呼ばれる絶縁材料によって分離されています。この絶縁材料により、 DC電流 コンデンサを流れることができません。電流の流れを遮断し、コンデンサはその供給電圧まで充電され、絶縁体として機能します。コンデンサをAC回路で使用する場合、電流はブロックなしでコンデンサを直進します。コンデンサの電気的特性は静電容量であり、ファラッド(F)で測定されます。誘電体に応じて、コンデンサの静電容量はさまざまです。最大のストレージ容量を持つコンデンサが1つあります。その1つがスーパーキャパシタです。この記事では、スーパーキャパシタの概要について説明します。

スーパーキャパシタとは何ですか?

定義: ウルトラキャパシターまたは大容量とも呼ばれるスーパーキャパシター コンデンサ または、電解コンデンサと比較して約10倍から100倍のエネルギーを大量に蓄えることができる2層電解コンデンサ。充電容量が速く、エネルギーの供給が速いため、バッテリーよりも広く好まれています。二次電池よりも充電と放電のサイクルが多い。これらは、産業的および経済的利益のために現代で開発されています。このコンデンサの静電容量は、ファラッド(F)でも測定されます。このコンデンサの主な利点は、その効率と高エネルギー貯蔵容量です。




スーパーキャパシタ

スーパーキャパシタ

スーパーキャパシターの動作

通常のコンデンサと同様に、スーパーキャパシタにも大きな面積の2つの平行なプレートがあります。しかし、違いは、プレート間の距離が小さいことです。プレートは金属でできており、電解液に浸されています。プレートは、絶縁体と呼ばれる薄い層によって分離されています。



スーパーキャパシタ-シンボル

スーパーキャパシタ-シンボル

の両側に反対の電荷が形成される場合 絶縁体 、電気二重層が形成され、プレートが帯電します。したがって、スーパーキャパシタは充電され、より高い静電容量を持ちます。これらのコンデンサは、高電力を提供し、低抵抗で高負荷電流を可能にするために使用されます。スーパーキャパシタは、充電容量と放電容量が大きいため、コストが高くなります。

プレートが交換され、プレートの両側に反対の電荷が形成されると、電気二重層が作成されます。したがって、スーパーキャパシタは、二重層キャパシタまたは電気二重層とも呼ばれます。 コンデンサ (EDLC’S)。プレートの面積が増加し、プレート間の距離が減少すると、コンデンサの静電容量が増加します。

スーパーキャパシタ-動作中

スーパーキャパシター動作

スーパーキャパシタが充電されていない場合、すべての電荷はセル内でランダムに分散されます。スーパーキャパシタが充電されると、すべての正電荷が負端子に引き付けられ、負電荷が正端子に引き付けられます。一般に、スーパーキャパシタは420Fの静電容量で利用でき、室温が-22℃の4-2Ampの充電および放電電流を供給します。


スーパーキャパシタを充電する方法は?

スーパーキャパシタには、自己放電能力と無制限の充電-放電サイクルがあります。これらのタイプのコンデンサは、低電圧(2〜3ボルト)で動作し、直列に接続して高電圧を生成することができます。これは、強力な機器で使用されます。バッテリーと比較すると、より多くのエネルギーを蓄え、瞬時に、より速く放出することができます。

このコンデンサを回路またはDC電圧源に接続すると、プレートが電荷になり、セパレータの両側に反対の電荷が形成され、2層の電解コンデンサが形成されます。

スーパーキャパシターを充電するには、電圧源のプラス側をスーパーキャパシターのプラス端子に接続し、電圧源のマイナス側をスーパーキャパシターのマイナス端子に接続します。

スーパーキャパシタが15ボルトの電圧源に接続されている場合、最大15ボルトまで充電されます。電圧が印加電圧源を超えて上昇すると、スーパーキャパシタが損傷する可能性があります。そのため、抵抗は電圧源とコンデンサと直列に接続され、コンデンサを流れる電流の量を減らし、損傷を与えません。

スーパーキャパシタには、定電流供給と制限電圧供給が適しています。電圧が徐々に上昇すると、コンデンサを流れる電流の量が変化します。完全充電モードでは、デフォルトで電流が低下します。

スーパーキャパシター対バッテリー

バッテリーは特定の体積と重量で広く使用されており、エネルギー密度も優れています。スーパーキャパシタは、高電力密度の大容量コンデンサです。バッテリーと比較すると、スーパーキャパシターは急速な充放電能力を持ち、低高温、高信頼性、低インピーダンスを処理できます。

バッテリーのコストは低く、スーパーキャパシターのコストは高くなります。スーパーキャパシタには自己放電能力があります。バッテリーでは、動作電圧が充電モードと放電モードを決定します。スーパーキャパシタでは、許容電圧はプレート間に使用される誘電体の種類によって異なります。また、コンデンサ内の電解液が静電容量を増加させる可能性があります。

バッテリーは、鉛蓄電池、Ni-MH、Li-Po、Li-ion、LMPなどで利用できます。スーパーコンデンサーは、有機電解質、水性電解質、イオン性液体、ハイブリッド、および疑似スーパーコンデンサーで利用できます。バッテリーは大量のエネルギーを貯蔵するために使用され、スーパーキャパシターは高電力密度を提供するために使用されます。

スーパーキャパシターを使用したソーラーインバーター

ザ・ ソーラーインバーター 灌漑、フェンシングなどの農家に役立ちます。ソーラーインバーターはソーラープレートを使用し、 太陽光エネルギー これらのプレートから得られたものはバッテリーに保存されます。完全なソーラーインバーターシステムは、農家の目的に応じてバッテリーの充電を制御するためにオン/オフが切り替えられています。

ソーラーインバーター使用スーパーキャパシター

ソーラーインバーター使用スーパーキャパシター

スーパーキャパシタを使用したソーラーインバータのブロック図には、

  • ソーラーパネル
  • パルス発生器
  • ステップアップトランス
  • MOSFET
  • ON / OFFスイッチ
  • スーパーキャパシタと
  • 充電式バッテリー

バッテリーのリード線がパルスに接続されている場合 発生器 そして次にMOSFETに、それは異なる周波数でオン/オフパルスを生成することができます。パルスはステップアップに供給されます 変成器 低いAC電圧を得るため。このAC電圧は、農業中のさまざまな用途に使用されます。スーパーキャパシタは、プロセス全体で使用され、高電力を供給し、太陽エネルギーを急速充電および貯蔵し、バッテリ寿命を延ばします。

ソーラープレートの寸法を大きくすることで、ソーラープレートの出力エネルギーを増やすことができます。

アプリケーション

スーパーキャパシタの用途は次のとおりです。

  • ハイパワーを提供し、パワーギャップを埋める
  • 産業および電子アプリケーション
  • 風力タービン、電気自動車、ハイブリッド車で使用されます
  • 加速力を解放する回生ブレーキ
  • スタートストップシステムで電源を入れるには
  • エネルギーグリッドの電圧を調整します
  • 低負荷および持ち上げられた負荷で電力を捕捉して支援するため
  • 急速放電状態で電源をバックアップします。

よくある質問

1)。スーパーキャパシタはバッテリーを置き換えることができますか?

高い電力密度を提供し、シンプルで最速の充電を目的として、スーパーキャパシタはバッテリーを置き換えることができます。

2)。スーパーキャパシタはどのくらいのエネルギーを蓄えることができますか?

スーパーキャパシタは、5.5ボルトの電源で最大22.7ジュールのエネルギーを蓄えます。電解コンデンサと比較した場合、単位質量または体積あたり10〜100倍のエネルギーを蓄えます

3)。バッテリーとスーパーキャパシタの違いは何ですか?

バッテリーは高エネルギーを貯蔵するために使用され、スーパーキャパシターは高い電力密度を持っています。
スーパーキャパシターは電力をすばやく貯蔵および放出するために使用されますが、バッテリーはエネルギーを長期間貯蔵します。

4)。スーパーキャパシタはどのくらいの期間充電を保持できますか?

スーパーキャパシタの充電時間は、完全に充電されたバッテリーに到達するまでの10〜60分と比較して、1〜10秒です。無制限の充放電サイクルで10,000W / kgを供給します。

5)。電池の代わりにコンデンサを使ってみませんか?

コンデンサは電気エネルギーを蓄え、何千もの充電-放電サイクルがあります。バッテリーは、一定の電流で放電し、一定の電力出力を持つ場合、一定に保たれます。コンデンサの電圧は定電流で直線的に低下しますが、電力出力も低下します。そのため、コンデンサをバッテリーと交換することはできません。電圧レギュレータ回路は、コンデンサをバッテリーに置き換えるために使用されます。

したがって、これはすべてについてです スーパーキャパシタの概要 。これらは、エレクトロニクスおよび産業用アプリケーションで使用されます。ここにあなたへの質問があります、スーパーキャパシタの機能は何ですか?