Um elemento passivo simples que pode armazenar energia elétrica , quando uma fonte de tensão aplicada é chamada de capacitor. Ele tem uma habilidade ou capacidade de armazenar energia elétrica, produzindo diferença de potencial em suas placas, e se comporta como um recarregável bateria . O capacitor consiste em duas placas condutoras paralelas, que não estão conectadas uma à outra. As placas são separadas por um material isolante denominado Dielétrico, que é papel encerado, cerâmica, plástico de mica ou gel líquido. Devido a este material isolante, o corrente contínua não pode fluir através do capacitor. Ele bloqueia o fluxo de corrente e o capacitor carrega até sua tensão de alimentação e atua como um isolante. Quando o capacitor é usado em circuitos CA, o fluxo de corrente é direto através do capacitor sem blocos. A propriedade elétrica do capacitor é a capacitância e é medida em Farads (F). Dependendo do dielétrico, a capacitância do capacitor varia. Existe um capacitor que possui a maior capacidade de armazenamento. Um deles é um Super Capacitor. Este artigo discute uma visão geral do supercapacitor.
O que é Supercapacitor?
Definição: Um supercapacitor, também chamado de ultracapacitor ou de alta capacidade capacitor ou capacitor eletrolítico de camada dupla que pode armazenar grandes quantidades de energia cerca de 10 a 100 vezes mais energia quando comparado aos capacitores eletrolíticos. É amplamente preferido do que as baterias por causa de sua capacidade de carregamento mais rápido e entrega de energia mais rápida. Possui mais ciclos de carga e descarga do que baterias recarregáveis. Estes são desenvolvidos nos tempos modernos para benefícios industriais e econômicos. A capacitância deste capacitor também é medida em Farad (F). A principal vantagem deste capacitor é sua eficiência e alta capacidade de armazenamento de energia.
supercapacitor
Supercapacitor funcionando
Semelhante a um capacitor normal, o supercapacitor também possui duas placas paralelas com uma área maior. Mas a diferença é que a distância entre as placas é pequena. As placas são feitas de metais e embebidas em eletrólitos. As placas são separadas por uma fina camada chamada isolante.
símbolo do supercapacitor
Quando cargas opostas são formadas em ambos os lados do o isolador , uma dupla camada elétrica é formada e as placas são carregadas. Conseqüentemente, o supercapacitor está carregado e tem uma capacitância maior. Esses capacitores são usados para fornecer alta potência e permitir altas correntes de carga com baixa resistência. O custo do supercapacitor é alto por causa de sua alta capacitância de carga e descarga.
Uma dupla camada elétrica é criada quando as placas são trocadas e cargas opostas são formadas em ambos os lados das placas. Portanto, os supercapacitores também são chamados de capacitores de camada dupla ou elétricos de camada dupla capacitores (EDLC’S). Quando a área das placas aumenta e a distância entre as placas diminui, a capacitância do capacitor aumenta.
supercapacitor funcionando
Quando o supercapacitor não está carregado, todas as cargas são distribuídas aleatoriamente dentro da célula. Quando o supercapacitor é carregado, todas as cargas positivas são atraídas para o terminal negativo e as cargas negativas são atraídas para o terminal positivo. Geralmente, supercapacitores estão disponíveis com capacitância 420F, corrente de carga e descarga de 4-2Amps com temperatura ambiente de -22 graus centígrados.
Como carregar um supercapacitor?
O supercapacitor tem capacidade de descarga automática e ciclos de carga e descarga ilimitados. Esses tipos de capacitores podem trabalhar com tensões baixas (2-3 volts) e podem ser conectados em série para produzir alta tensão, que é usada em equipamentos potentes. Pode armazenar mais energia e liberar instantaneamente e mais rapidamente quando comparado às baterias.
Quando este capacitor é conectado ao circuito ou fonte de tensão DC, as placas são cargas e cargas opostas são formadas em ambos os lados do separador, o que forma um capacitor eletrolítico de camada dupla.
Para carregar um supercapacitor, conecte o lado positivo da fonte de tensão ao terminal positivo do supercapacitor e o lado negativo da fonte de tensão é conectado ao terminal negativo do supercapacitor.
Se o supercapacitor estiver conectado a uma fonte de voltagem de 15 volts, ele carrega até 15 volts. À medida que a tensão aumenta além da fonte de tensão aplicada, o supercapacitor pode ser danificado. Portanto, o resistor é conectado em série com a fonte de tensão e o capacitor para diminuir a quantidade de corrente que flui através do capacitor e não é danificado.
O fornecimento de corrente constante e o fornecimento de tensão limitada são adequados para o supercapacitor. Quando a tensão é aumentada gradualmente, a quantidade de corrente que flui através do capacitor muda. No modo totalmente carregado, a corrente cai por padrão.
Bateria Supercapacitor Vs
As baterias são amplamente utilizadas com um volume e peso específicos, também possuem melhor densidade de energia. Supercapacitores são capacitores de alta capacidade com alta densidade de potência. Quando comparado a uma bateria, o supercapacitor tem uma capacidade de carga e descarga rápida, pode lidar com baixa-alta temperatura, alta confiabilidade e baixa impedância.
O custo da bateria é baixo, enquanto o custo de um supercapacitor é alto. Os supercapacitores têm capacidade de autodescarga. Na bateria, a tensão de operação determina os modos de carga e descarga. Em um supercapacitor, a voltagem permitida depende do tipo de material dielétrico usado entre as placas. E também o eletrólito no capacitor pode aumentar a capacitância.
As baterias estão disponíveis em baterias de chumbo-ácido, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, etc. Os supercondensadores estão disponíveis com eletrólito orgânico, eletrólito aquoso, líquido iônico, híbrido e pseudo supercapacitores. As baterias são usadas para armazenar grandes quantidades de energia e os supercapacitores são usados para fornecer alta densidade de energia.
Inversor solar usando um supercapacitor
O inversor solar é útil para os agricultores em irrigação, cercas, etc. O inversor solar usa placas solares e o energia solar obtido a partir dessas placas é armazenado em uma bateria. O sistema inversor solar completo tem uma chave ON / OFF para controlar a carga da bateria de acordo com o propósito do agricultor.
inversor solar usando supercapacitor
O diagrama de blocos do inversor solar usando supercapacitor contém,
- Painel solar
- Gerador de pulso
- Transformador step-up
- MOSFET
- Chave ON / OFF
- Supercapacitor e
- Bateria recarregável
Quando os cabos da bateria estão conectados ao pulso gerador e por sua vez, para o MOSFET, é capaz de gerar pulsos ON / OFF em diferentes frequências. Os pulsos são alimentados para o step-up transformador para obter baixa tensão AC. Esta tensão CA é usada para diferentes aplicações durante a agricultura. O supercapacitor é usado em todo o processo para fornecer alta potência, para carregamento e armazenamento rápido de energia solar e para aumentar a vida útil da bateria.
A energia de saída das placas solares pode ser aumentada aumentando as dimensões das placas solares.
Formulários
As aplicações do supercapacitor incluem o seguinte.
- Para fornecer alta potência e preencher lacunas de energia
- Aplicações industriais e eletrônicas
- Usado em turbinas eólicas, veículos elétricos e híbridos
- Frenagem regenerativa para liberar a potência na aceleração
- Para iniciar a alimentação em sistemas start-stop
- Regular a tensão na rede de energia
- Para capturar e auxiliar a energia em cargas mais baixas e elevadas
- Faz backup da energia em um estado de descarga rápida.
FAQs
1). Os supercapacitores podem substituir as baterias?
Para fornecer alta densidade de potência e para propósitos de carregamento simples e rápidos, os supercapacitores podem substituir as baterias.
2). Quanta energia um supercapacitor pode armazenar?
O supercapacitor armazena 22,7 joules de quantidade máxima de energia para fornecimento de 5,5 volts. Ele armazena 10-100 vezes mais energia por unidade de massa ou volume quando comparado aos capacitores eletrolíticos
3). Qual é a diferença entre uma bateria e um supercapacitor?
As baterias são usadas para armazenar alta energia e os supercapacitores têm alta densidade de potência.
Os supercapacitores são usados para armazenar e liberar energia rapidamente, enquanto as baterias armazenam a energia por períodos mais longos.
4). Por quanto tempo um supercapacitor pode manter uma carga?
O tempo de carga do supercapacitor é de 1 a 10 segundos, em comparação com 10 a 60 minutos para atingir uma bateria totalmente carregada. Fornece 10.000 W / kg com ciclos de carga e descarga ilimitados.
5). Por que não usar capacitores em vez de baterias?
Os capacitores armazenam energia elétrica e têm milhares de ciclos de carga e descarga. A bateria permanece constante quando descarrega em uma corrente constante e tem saída de energia constante. Enquanto a tensão do capacitor cai linearmente em uma corrente constante, a saída de energia também cai. Portanto, o capacitor não pode ser substituído por uma bateria. Um circuito regulador de tensão é usado para substituir um capacitor por uma bateria.
Portanto, isso é tudo sobre uma visão geral de um supercapacitor . Eles são usados em aplicações eletrônicas e industriais. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função de um supercapacitor?
