Verificar la capacidad del supercapacitor

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He obtenido algunos supercaps. No se proporcionó ninguna hoja de datos. Los únicos datos que tengo son los que están impresos en las mayúsculas: " 4.0F 5.5V cda® "

Dado que mis DMM no miden la capacitancia en Farads, configuro el siguiente circuito que se muestra a continuación. Dos topes " 10Ω 1% 2W " ( 20.2Ω and 20.3Ω measured ) en serie con el límite.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que en realidad no usé un interruptor, simplemente conecté un conector tipo banana. Hice eso para evitar variables adicionales (resistencia de conmutación y clasificación de potencia, así como el tiempo de inicio de la fuente de alimentación).

Dicho esto, con un gran período de tiempo esperado de más de 80 segundos, me di cuenta de que usar un cronómetro y monitorear mi DMM sería suficiente.

La constante de tiempo de RC es: R*C = (20.3Ω)*(4) = 80.2 seconds

Supongo que si aplico 5V como se muestra en el circuito y cierro SW1, el límite debería alcanzar 5V * 0.632 = 3.16V en 80.2 seconds . El límite actual en el suministro se estableció en 2A (más que suficiente).

El límite pasó de 0V a 3.16V en aproximadamente 38 seconds , momento en el que eliminé el límite de la circuito.

Resolución de la capacidad: C = (38 seconds)/(20.3Ω) = 1.87 F , solo 47% de 4F etiquetado!

Aproximadamente un minuto después de haber sido retirado del circuito, el voltaje en la tapa se estabilizó en aproximadamente 1.28V . ¿Debería estar usando este valor en su lugar? Eso sugeriría 6.43F , así que supongo que "No".

Luego intenté la misma prueba con otro límite de las mismas especificaciones ... mismo resultado.

Luego probé una prueba de alta, pasando de 4.8V a 1.64V . Eso debería haber tomado 87 seconds , pero en lugar de eso solo tomó 28 seconds , sugiriendo una capacidad de solo 1.27F .

Sin embargo, al dejar el límite de descarga para 55 seconds , se mostró 1.1V , lo que sugiere una capacidad de 1.82F . Eso es extraño para mí porque significa que no está siguiendo la curva predicha. Y eso significaría que terminaré calculando una capacidad diferente dependiendo del tiempo que grabo en . Pero eso no debería ser.

La siguiente imagen es de hyperphysics.phy-astr.gsu.edu :

Me pregunto qué margen de error debería esperar de una prueba como esta. Suponiendo que mi multímetro está calibrado más allá de lo prácticamente necesario y que los tiempos registrados son válidos, ¿es posible que la capacitancia esté más cerca de 4F ?

    
pregunta Bort

2 respuestas

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Solución "simple" para acercarse al método de 6 pasos de Maxwell.

Use Ic = C / 10 [A] o Ic = CdV / dt o dV / dt = 0.1 V / s velocidad de prueba con 3 Ohms aproximadamente durante un período de una hora y descargue al 50% para la prueba.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab Simulación de lo anterior con valores estimados, no real para mostrar efectos de retraso.

  • es decir, dV / dt = Ic / C = C / 10 / C = 1/10 V / s para Supercaps después de remojar durante 1 hora a < 50% de caída, por ej. pruebe con una caída de 2 V en 20 segundos, use ~ 3 Ohmios serie R después de una carga completa durante 1 hora.
  • Caída de tensión de medición alternativa en la serie R de 3 ohmios y la tensión de la tapa real en intervalos de tiempo regulares y para calcular la pendiente C = dt * Ic / dV y tenga en cuenta que C cambia de la tensión inicial a la final y el valor efectivo es el promedio. li>

La activación de la capa de absorción es un requisito previo clave para esta prueba.

opinión

Algo así como las baterías que tienen un rango útil de Vi a Vf, los Supercaps de "Efecto de doble capa" deben cargarse cerca del voltaje total durante un tiempo sostenido y la energía almacenada se obtiene mediante este proceso. No es un proceso 100% eficiente, pero a diferencia de las baterías, se pueden repetir un millón de ciclos dentro del rango de corriente C / 10.

Por lo tanto, para obtener el máximo tiempo de almacenamiento de energía útil, debe ser de una manera similar a la de las baterías desde el voltaje inicial hasta el 50%. De lo contrario, el valor de C se reduce efectivamente.

simular este circuito

Este es un enfoque sugerente para resolver problemas, no es una respuesta completa.

El método correcto es utilizar el mismo método utilizado en la hoja de datos con valores garantizados.

C2 a menudo se denomina absorción dieléctrica o el "Condensador de doble capa".

Método de prueba documentado de Maxwell.

Usando dV / dt = Ic / C para Ic = C / 10 con I [A] y C en [F]

  
  • •Cortocircuitelaceldaalmenosunahoraantesdelaprueba
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  • •Descanselascélulasdurantemásde4horasentrediferentespruebas

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  • "Los resultados del segundo ciclo se usan para calcular la capacitancia y el ESR con las siguientes fórmulas. Los datos del primer ciclo no se usan porque la celda no se ha activado y los valores de capacitancia y ESR medidos son diferentes en comparación Al segundo ciclo y los ciclos posteriores ". Maxwell

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Método de prueba sugerido para seguir el enfoque de Maxwell.

Siga el proceso de 6 pasos

  • utilizando el diseño de prueba que hice para ti a continuación.
  • Paso 1 descargue con seguridad Vc a 0V

    • luego corto por 1 hora.
  • A continuación para el paso 2,3,4 del primer ciclo

  • AcontinuaciónparaelPaso5,6delprimerciclo.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Su enfoque sería válido para los componentes ideales, pero creo que no está obteniendo los resultados esperados debido a parásitos, como la ESR del supercapítulo y la resistencia interna de la fuente de alimentación. Cuando ejecutó la prueba, ¿pasó a medir el voltaje real en R1 en el lado del suministro? P.ej. Si utilizó cables largos desde el suministro al circuito, es posible que haya habido una caída de voltaje que resultó en un voltaje menor a 5V, lo que afectaría la curva de carga.

Otro factor es la absorción dieléctrica de la tapa, que se observó al ver caer el voltaje de la tapa después de retirarse del circuito durante algún tiempo. Eso también va a deshacer tus resultados.

Para obtener mediciones más precisas que no se vean tan afectadas por estos factores no ideales, intente usar una corriente de carga más baja (es decir, una mayor resistencia de la serie).

    
respondido por el AngeloQ

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