Şarj sırasında bir kondansatör ne kadar akım çekiyor?

Bir solenoidin (güneş / pille çalışan kurulum, solenoid günde birkaç kez tekme ile) yük gereksinimini tamponlamak için büyük bir kapasitör kullanıyorum. Birisi yeterince büyük bir kapasitör kullanırsam, "kapasitif yükü" (daha sonra öğrendiğim bir terimin bu durumla ilgisi yoktur) ortalamak için seri olarak bir direnç koymam gerektiğini söyledi.

Peki - 3300 uF elektrolitik kapak ilk enerjilendirildiğinde 12V devresinde ne kadar akım (teorik olarak) çekiyor? (Kapak şarj olurken değerin zamanla düştüğünün farkındayım.)

capacitor current

— Kolosy
kaynak

Başlangıçta AÇIK olduğunda, kapağınızın ESR'sine ve AÇIK duruma getirmenin dV / dT'sine bağlı olan ani akım vardır. bu geçici olaydan sonra kapasitör yavaşça şarj olur. Şarj süresi sabiti RC olacak, Ne kadar seri direnç göstereceğinize bağlı olarak değişecektir. kapasitörü tamamen şarj etmek için 5RC zaman alabiliriz. Bildiğim kadarıyla, Q = CV, sadece önemli olan şarj, Akım başlangıçta Seri direncinize göre değişir, kapasitör tamamen şarjlı durumu onayladığı için, akım yavaş yavaş azalır, kapasitör tamamen şarj olduğunda, akım Sıfır olacaktır. Şarj arkadaşı

— user19579

Bir kondansatörü şarj ederken akım gerilime dayanmaz (dirençli bir yük gibi); bunun yerine , zaman içinde voltajdaki değişim oranına veya ΔV / Δt (veya dV / dt) dayanmaktadır .

Bir kondansatörü şarj ederken akımı bulmak için formül:

I = C \frac{d V}{d t}

$I = C\frac{dV}{dt}$

Sorun, bunun iç direnci (veya bir tane dahil ederseniz bir seri akım sınırlayıcı direnci) veya kapasitörün zaten bir yükü varsa dikkate almamasıdır.

Kondansatöre uygulanan sürekli değişen yükü hesaba katmalısınız. Başka bir deyişle, en başta, güç kaynağınıza kısa bir devre gibi görünüyor (yine engelleme direnci). Böylece, güç kaynağınızın taşıyabileceği maksimum akım ne olursa olsun teorik maksimum akımdır. Kapasitör şarj olurken, bu akım kapasitör maksimum yük Q'ya ulaşana kadar katlanarak azalır.

Bunun formülü:

I = \frac{V_{b}}{R} e^{- t / R C}

$I = \frac{V_b}{R}e^{-t/RC}$

Nerede $V_b$ kaynak voltajı, R direnç, t zaman ve RC zaman sabitidir (direnç ve kapasitans ürünü).

Diyelim ki akım sınırlayıcı bir direnç kullanmıyorsunuz ve güç kaynağınızın dahili direnci 4Ω:

I = \frac{12}{4} e^{- 0 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0/0.0132}$

0 saniyede akım 3A'dır. 1 ms sonra diyelim ki:

I = \frac{12}{4} e^{- 0.001 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0.001/0.0132}$

Şimdi akım ~ 1 A.

Peki, kapasitörü şarj etmek ne kadar sürer? Saniye cinsinden bir değer olarak RC (üssünde 0.0132) zaman sabitini alırsanız, bu sürenin 5 katında bir kapasitörün şarj edileceği konusunda bir kural vardır:

5 \cdot 0.0132 = 0.066 s

$5\cdot0.0132 = 0.066s$

Başlangıç akımı (veya bu sürenin bir kısmı sırasındaki akım) ani akım olarak adlandırılır . Güç kaynağınızı korumak için bir dizi akım sınırlayıcı direnç ekleyerek azaltmak isteyebilirsiniz.

— JYelton
kaynak

bu yardımcı olur, teşekkürler. direnci nasıl boyutlandırabilirim? sadece I = 12 / R e ^ (- t / RC) formülünü kullanmalı ve bir hedef akım seçmeli miyim?

— kolosy

Başlangıç akımına bir miktar üst sınır koyan bir değer seçmek istersiniz, bu da devreniz ve güç kaynağınızın güvenli bir şekilde üstesinden gelebilir. Kalkış akımını sınırlamanın başka yolları da vardır; bunların bazıları cihazınız için geçerli olabilir veya olmayabilir. Buradaki siteye bakın, sadece bunun hakkında birkaç soru var.

— JYelton

İLK akım Vb / R'dir, burada Vb besleme voltajıdır ve R seri dirençtir (kondansatörün ESR'si dahil, genellikle küçük olacaktır). Herhangi bir anda, anlık akım (Vb - Vc) / R tarafından verilir, burada Vb ve R yukarıdaki gibidir ve Vc kondansatör üzerinde zaten yüklü voltajdır. Hikayenin tamamını elde etmek için, üstel faktörün geldiği diferansiyel denklemi çözmelisiniz.

— John R. Strohm

@John Açıklama için teşekkürler, buna göre düzenleyeceğim.

— JYelton

@MisforMary Yeni bir soru göndermenizi ve bu soruya başvurmanızı öneririm. Ardından, nasıl ölçtüğünüz ve hesapladığınız hakkında ayrıntılar sağlayabilirsiniz. Burada bir yorum alışverişinden daha fazla yardımcı olma olasılığı daha yüksektir. :)

— JYelton