Si consideramos solo los componentes ideales, entonces el único número que debe preocuparse es la energía máxima almacenada por costo unitario. Como ya descubrió, la energía almacenada en un condensador viene dada por
$$ 1/2 \ cdot C V ^ 2 $$
El supercapacitador SAMWHA puede almacenar un máximo de:
$$ 1/2 \ cdot 500 \ cdot 2.7 ^ 2 = 1823 \: \ mathrm J $$
El electrolítico grande puede almacenar hasta:
$$ 1/2 \ cdot 0.0022 \ cdot 450 ^ 2 = 222.75 \: \ mathrm J $$
En esta perspectiva, solo importa el almacenamiento de energía. Eso puede venir de alta capacitancia o alto voltaje máximo. No importa cuál, porque puede cambiar el equilibrio entre la corriente y el voltaje cambiando el diseño de su bobina. Una bobina con un gran número de vueltas desarrollará un campo magnético fuerte sin mucha corriente. Sin embargo, tendrá una gran inductancia y requerirá un alto voltaje para desarrollar esa corriente rápidamente. Una bobina con menos vueltas requerirá más corriente para desarrollar el mismo campo magnético, pero la inductancia será menor, por lo que se requiere menos voltaje para que la tensión aumente rápidamente.
Si estuviera comprando los capacitores ideales y pudiera fabricar una bobina ideal, esto sería todo lo que necesita para tomar una decisión. Sin embargo, el mundo real no es tan simple.
Los condensadores reales tienen efectos no ideales. Es común modelar un condensador como una red de otros componentes, como este:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Las fugas determinan la rapidez con que el condensador se descarga automáticamente. Idealmente, este valor es infinitamente alto. Probablemente no sea un gran problema en su aplicación, ya que no está almacenando un cargo durante mucho tiempo.
ESL es la inductancia de serie equivalente . Idealmente, este valor es 0. Esta inductancia coloca un límite superior en la rapidez con que puede cambiar la corriente a través del capacitor. Querrá asegurarse de que la ESL combinada de todos sus condensadores sea al menos un orden de magnitud inferior a la inductancia de su bobina, de lo contrario no obtendrá corriente y, por lo tanto, el campo magnético aumentará rápidamente.
ESR es la resistencia de serie equivalente . Idealmente, este valor es 0. Aquí está el problema real para su aplicación. Estará, en el pico, consumiendo una corriente muy alta a través de sus condensadores. Esta corriente también debe fluir a través de la ESR, y está sujeta a todas las leyes físicas de la resistencia. Eso incluye la caída de voltaje, según la ley de Ohm :
$$ E = IR $$
Y convertir la energía eléctrica en calor, de acuerdo con calefacción Joule :
$$ P = I ^ 2 R $$
Cualquier voltaje caído a través de ESR es un voltaje no disponible para impulsar su bobina. Si la corriente es lo suficientemente alta en relación con la ESR, entonces el voltaje que ve su bobina será esencialmente nada. Lo que tienes es esencialmente esto:
simular este circuito
Para que la corriente aumente, la tensión en R1 debe aumentar. Como el voltaje en R1 más el voltaje en L1 debe ser igual al voltaje del capacitor, a medida que aumenta la corriente, el voltaje en L1 debe disminuir . Eso es malo para usted, porque significa que puede aumentar la corriente en L1 con menos rapidez.
Además, el calentamiento causado por las pérdidas en el condensador puede dañar el condensador. Eso también es malo para ti.
Las hojas de datos de los condensadores elaborarán estos detalles. Sin embargo, según las características generales de los supercapacitores y los electrolíticos, puedo decirles que los electrolíticos tendrán un ESR mucho más bajo en promedio. Los supercapacitores están diseñados para aplicaciones de baja corriente, colocados en algún lugar entre una batería y un condensador. Por lo general, serán dañados por la corriente alta, o al menos su ESR será tan alta que no funcionarán bien en su aplicación.
También hay condensadores electrolíticos particulares diseñados para tener una ESR especialmente baja. Estos se denominan simplemente condensadores de "bajo ESR". También son más caros, pero puedes mirarlos. Por lo general, encuentran la aplicación como filtros de ondulación en las fuentes de alimentación, donde un ESR mayor en el ciclo constante de descarga de carga que hacen sería un problema para la eficiencia, el rendimiento o la confiabilidad.