Cómo medir una capacitancia muy grande, por ejemplo. Super / Ultra Condensadores

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Recientemente he adquirido un par de misteriosos ultra / súper condensadores de mi hermano. Aparentemente, no recuerda ninguna de las especificaciones ni la marca ... Para complicar aún más las cosas, no tienen información de identificación significativa estampada o impresa en ellas. (Hay una etiqueta de código de barras con código alfanumérico, pero una búsqueda rápida en Google que lo utiliza no encuentra nada).

Parece que es hora de encender los Scooby-Doo Mystery Buss, porque estaban en una aventura.

Primero, pensé que intentaría medir la capacitancia. Dado que mi medidor LCR no está especificado para enormes capacitores como estos, tuve que ser creativo con mi equipo de prueba.

Teniendo en cuenta la física básica, tenemos que la capacitancia es proporcional a la carga almacenada por voltio a través del capacitor:

$$ C = \ frac {q} {V} $$

donde la carga acumulada en el capacitor es la integral de la corriente a través del capacitor:

$$ \ int i (t) dt = q $$

Usando una fuente de corriente para cargar el capacitor, podemos simplificar los cálculos, usando solo las medidas delta de la carga y el voltaje a través del capacitor.

$$ C = \ frac {\ Delta q} {\ Delta V} = \ frac {i \ Delta t} {\ Delta V} $$

Con mi fuente de corriente Advantest R6144, puedo cargar el capacitor a una corriente establecida y simplemente medir el voltaje a través del capacitor usando mi Tektronix DMM4050 en el modo de diagrama de tendencia.

Picures of Test Setup

Sin embargo, aquí es donde comienzo a ver algunos números bastante grandes. Es posible que el capacitor realmente sea ~ 2200 faradios, pero eso parece un poco alto. Es cierto que el capacitor es bastante grande con un radio de ~ 5.5 "de largo por ~ 1".

Y ahora algunas preguntas para la gente amable de Electrical Engineering Stack Exchange: ¿Este método es un medio viable para medir los supercondensadores? ¿O hay un método más adecuado que puedo aplicar para medirlos? Además, ¿la capacitancia de los condensadores super / ultra cambia significativamente en función del voltaje del capacitor? Por ejemplo, estos resultados medidos son predictivos / indicativos para voltajes de carga más altos. Pensaría que la capacitancia debería fluctuar un poco, pero dudo que sea eso. Probablemente, en el peor de los casos, son unos pocos cientos de faradios, pero no soy un experto en el tema.

También, y algo más importante, ¿cómo encontraría la tensión de carga máxima sin destruir el condensador? Una carga de corriente constante de, por ejemplo, 100uA durante unas pocas semanas hasta que la tensión alcance algún tipo de equilibrio con el trabajo de autodescarga Luego retroceda un par de cientos de milivoltios y llame a ese voltaje de carga máximo. ¿O simplemente alcanzará un punto de activación y se autodestruirá mientras rocía electrolitos en todo mi laboratorio?

Finalmente, ¿cómo determina la orientación de polaridad de los condensadores? Estos no están marcados de ninguna manera, y ambos terminales son idénticos. Hago mi apuesta con la tensión residual almacenada en el condensador. Asumo que el efecto de absorción / memoria dieléctrica de la carga anterior sabe la dirección correcta ...

En cualquier caso, es algo divertido intentar y determinar las características de estos capacitores. Pero todavía es un poco agravante que no haya marcas útiles en ellos, como la orientación de polaridad, el fabricante, etc.     

pregunta Big Gulps

3 respuestas

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De las imágenes de la celda en la foto de configuración de prueba, parecen ser similares a la línea de Ultracapacitores Maxwell DuraBlue. Consulte esta hoja de datos para obtener más información.

La nota de la aplicación Maxwell 1007239 , Procedimientos de prueba de capacitancia, ESR, corriente de fuga y autodescarga Las caracterizaciones de los ultracapacitores pueden ser útiles.

Esta línea de "supercapacitores" tiene una tensión de trabajo máxima de 2,85 VCC y una capacitancia típica de 3400 Farads. La mayoría de los otros "supercapacitores" en este tipo de paquete tienen un voltaje de trabajo máximo de 2.7 VDC.

Tenga cuidado, un cortocircuito interno en estos dispositivos puede resultar en un evento de falla espectacular. Es posible que desee tener disponible un sistema de extinción de incendios no conductor, no basado en agua (arena, sustancias químicas, CO2, halón, etc.).

Según las fotos de configuración de prueba publicadas, es probable que derrita las pinzas de cocodrilo antes de superar la carga máxima o la corriente de descarga.

    
respondido por el Dan1138
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Este es el proceso de Maxwell para medir C desde su espec. de prueba.

\$C=C_{dcd}=\dfrac{I_5*(t_5-t_4)}{V_5-V_4}\$Lacapacitanciasecargaydescargaalacorrientenominal,perosemideporlaclasificacióndeUrateda50%deUrated.

TengaencuentaqueelvoltajecaehaciaelvoltajeanteriordebidoaunaconstantedetiempoRCadicionalenparalelo.(esdecir,efectodememoria)Aquísemuestraqueesalrededordel5%delaescalatotaldel10%paraunadescargademediatensión.Esteefectodememoriaindicaotracapacitanciade"efecto eléctrico de doble capa" entre el 5% y el 10% de C.

Lo que esto significa es como en las baterías, si carga y descarga mucho más lento (al menos 10 veces más lento), entonces la capacidad de almacenamiento aumenta 5 ~ 10%, similar a las mejores baterías ESR de ión de litio bajas, que se anuncian como que tienen sin efectos de memoria (relativos a NiCad.)

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Mi forma habitual es medir la resistencia con un multímetro normal. Suponiendo que la tensión / corriente de prueba se aplique de forma más o menos continua, verá que la lectura de "resistencia" aumenta de manera relativamente lineal a lo largo del tiempo. El promedio brusco de este aumento en la unidad "Ohm por segundo" le da la inversa de la capacidad.

Por ejemplo, si la lectura aumenta aproximadamente 10 ohmios por segundo, la capacidad es de aproximadamente 0.1F. Primero debe verificar con algunas capacidades conocidas que su multímetro es del tipo de medición continua en el que esta aproximación es lo suficientemente buena.

    
respondido por el user194292

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