Descarga del condensador a voltajes más bajos

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Pregunta 1:

He estado mirando a mi alrededor y no lograba entender si el mismo principio de alto voltaje y baja conversión de corriente se aplica a los condensadores como a las "líneas de alimentación".

Por ejemplo, supongamos que necesita 10 V a 100 A, puede obtenerlo, por ejemplo, de 10.000 V 0.01 A reduciéndolo al voltaje y la corriente necesarios.

Ahora, por lo que entiendo de los condensadores, con ellos puede almacenar alto voltaje y alta corriente ( corríjame si me equivoco ).

¿Podrá obtener, digamos, 10V a 1A de un capacitor de 400V 22,000μF? ¿Debería reducirse?

Pregunta 2:

400V a 10,000μF = 800J

800J para 1s = 800W

400V a 800W = 2A a 400V por 1 s si esto es correcto?

Entonces, si saco 100V a 2A, ¿podría usarlo durante 4 segundos?

Por favor, chicos, no hay fórmulas confusas ya que uso las calculadoras en línea. Todavía estoy llegando a conocer estas cosas primero.

    
pregunta Steven Fisher

3 respuestas

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Dice no hay fórmulas confusas , pero el problema de no entender el problema se explica al menos por algunas fórmulas simples , que trataré de explicar a continuación de una manera sencilla.

En primer lugar, parece que confundes power con energy . La potencia es la tasa de cambio de energía, es decir, julios / segundos. Cuando tienes una corriente I que fluye entre dos puntos a través de los cuales hay un voltaje V, tienes una potencia \ $ P = V \ cdot I \ $, es decir, hay una transferencia de energía de \ $ V \ cdot I \ $ julios para cada segundo que pasa.

Dado que la energía, por lo tanto, la potencia, está sujeta al principio de conservación de la energía (un principio muy básico de la naturaleza), un transformador ideal, es decir, un transformador sin pérdidas de potencia, emitirá tanta potencia como la que extrae de su devanado primario , por lo que la relación \ $ V_1 \ cdot I_1 = V_2 \ cdot I_2 \ $, que explica por qué el aumento de la tensión corresponde a una corriente reducida.

Con los condensadores la historia es completamente diferente. En primer lugar, los condensadores no acumulan energía, sino energía, según la fórmula:

$$ U = \ dfrac 1 2 \ cdot C \ cdot V ^ 2 $$

donde C es la capacitancia y V el voltaje a través de la tapa. Esto se debe a la separación de carga dentro de ellos. La relación entre el voltaje y la carga separada \ $ Q \ $ viene dada por otra fórmula simple:

$$ Q = C \ cdot V $$

Tenga en cuenta el problema: ninguna de las fórmulas anteriores proporciona una relación directa entre V e I para un capacitor, por lo que no es sencillo saber cuánta corriente puede salir de un capacitor cargado a V voltios.

Esa relación V-I, por supuesto, existe, pero es una fórmula complicada (para alguien que no tiene ni idea sobre el cálculo):

$$ I = C \ dfrac {dV} {dt} \ qquad \ underbrace {\ approx C \ dfrac {\ Delta V} {\ Delta t}} _ {\ text {esto es una aproximación}} $$

Para decirlo de manera simple, esa fórmula dice que la corriente que fluye a través de un límite es proporcional (con C como constante de proporcionalidad) a la tasa de cambio del voltaje .

Por lo tanto, no puede saber qué corriente sale de un límite a menos que tenga en cuenta el tiempo de descarga. Hablando técnicamente, el poder aún está dado por \ $ V \ cdot I \ $, pero no estoy simplemente relacionado con V para un límite, por lo que conocer la forma en que se extrae la corriente de un límite es fundamental para saber cuánta potencia se entrega a la carga.

Además, como @AndyAka como ya se ha señalado, una resistencia simple como carga no es lo mejor que puede hacer, porque a medida que la carga extrae corriente de la tapa, la tapa pierde energía y su voltaje disminuirá. Por lo tanto, resulta que un límite no es una buena fuente de voltaje .

Eso significa que no hay forma de extraer energía de la tapa sin disminuir el voltaje durante el proceso. Eso es lo que significa la fórmula de energía anterior para tu pregunta, y esto se puede mostrar mejor invirtiéndolo:

$$ V = \ sqrt {\ dfrac {2U} {C}} $$

Para usar una tapa como fuente de alimentación, es decir, como una fuente de voltaje razonablemente constante, debe usar una tapa enormemente grande (capacitancia muy alta) y extraer muy poca corriente durante todo el tiempo de descarga, de modo que su carga Varía poco, y por lo tanto su voltaje varía poco. Esto se explica invirtiendo la relación I-V aproximada de arriba y mirando el resultado:

$$ \ Delta V \ approx \ dfrac {I \ cdot \ Delta t} {C} $$

El littler \ $ I \ $ y \ $ \ Delta t \ $ y el más grande \ $ C \ $ son, más bajo es el cambio de voltaje \ $ \ Delta V \ $ a través de la tapa. Tenga en cuenta que esta aproximación es buena siempre que \ $ \ Delta V \ $ sea mucho menor que el valor actual de \ $ V \ $ (por ejemplo, \ $ \ Delta V < 0.1 \ cdot V \ $).

Alternativamente, puede interponer un circuito regulador entre la tapa de almacenamiento de energía y la carga para mantener la tensión de salida constante el mayor tiempo posible. Esto se hace, con varias técnicas, en algunos circuitos que explotan la enorme capacitancia de supercapacitor para alimentar los circuitos de micropotencia (por ejemplo, un CMOS en tiempo real chip de reloj en un PC).

Sin embargo, tenga en cuenta que las dos situaciones que describió son bastante diferentes en principio: en el caso del transformador tiene una fuente de alimentación (red) conectada al primario que proporciona energía de forma continua al transformador, por lo que Energía ilimitada, siempre y cuando la línea eléctrica esté en funcionamiento. En el caso de la tapa la energía está limitada a lo que está almacenada en la tapa, por lo que la carga no se puede alimentar para siempre, incluso si se usa un circuito regulador entre las dos.

    
respondido por el Lorenzo Donati
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Ahora, por lo que entiendo de los condensadores, se puede almacenar alto   voltaje y alta corriente (corríjame si estoy mal)

Un capacitor almacena carga y carga (Q) = capacitancia x voltaje, entonces podría decir que almacena voltaje pero ciertamente no puede decir que almacena corriente. La alternativa a un condensador es un inductor y esto puede "almacenar" la corriente pero no puede (o no) almacenar el voltaje.

La corriente que puede extraer de un límite es prácticamente ilimitada. Si acortas un condensador, teóricamente obtendrías una corriente infinita, pero por razones prácticas ciertamente decenas, si no cientos de amperios.

A diferencia de los transformadores, no estoy al tanto del transformador capacitivo, por lo que es una mala noticia en ese frente si posiblemente lo consideraste. En cuanto a la corriente, puede estar en condiciones de carga, su pensamiento está algo descolorido porque, tan pronto como comienza a extraer la corriente, el voltaje comienza a disminuir, no se mantendrá constante, habrá una caída exponencial: -

Elgráficoleindicaquesielcondensadorsecargóinicialmentea9V,tanprontocomoconecteunresistoratravésdeél,latensióncomenzaráadecaeraceroylarotondaa5*C*Rhabrámenosdel1%delinicio.voltaje:-

    
respondido por el Andy aka
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Primero que nada, no puedes almacenar voltaje o corriente dentro de un capacitor. Solo puede almacenar la carga, que a su vez crea un campo eléctrico entre las dos placas del condensador. La energía del condensador se almacena en este campo eléctrico. Las ecuaciones que describen la cantidad de energía que un capacitor puede almacenar a un voltaje dado son las siguientes: $$ W = \ frac {C \ times U ^ 2} {2} $$

Además, parece confundirse con la clasificación de voltaje del capacitor, que en este caso es de 400 V (el voltaje máximo que se puede aplicar de manera segura al capacitor) y el voltaje que está realmente a través del capacitor cargado. Para las calaculaciones de energía almacenada, la tensión a través del capacitor es lo que necesita buscar. Teniendo esto en cuenta, obtenemos: $$ W = \ frac {10 \ times 10 ^ {- 3} \ times 10 ^ 2} {2} = 0.5J $$

Ahora, cuando el condensador está cargando / descargando, el voltaje a través de él cambia. $$ I = C \ times \ frac {dU} {dt} $$ Lo que a su vez cambia la energía almacenada en el condensador, por lo que no puede decir simplemente que es 0.5J durante 1 segundo o 0.5W.

Puede jugar con esta calculadora en línea para ver el consumo de corriente y la caída de voltaje en el condensador cuando se carga / descarga. .

    
respondido por el Golaž

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