Конденсатор набирає напругу з часом?


28

Нещодавно я купив два конденсатори 3300uf на 100 В і з'єднав їх паралельно. Я заряджаю їх до 100 В і розряджаю. Потім я підключаю мультиметр і помічаю, як напруга піднімається дуже повільно, приблизно .01 вольт кожні 20-40 секунд. Тому я розряджаю конденсатори і напруга повертається до нуля. Коли я прокинувся сьогодні вранці, я перевірив конденсатори, і він піднявся до 5 вольт! І я в змозі живити світлодіод з ними. Що тут відбувається?

Редагувати:

Завдяки коментарю Роберта в одній з відповідей, я думаю, він має рацію. Це, мабуть, діелектричне поглинання.


1
ОЦЕ ТАК! Дійсно гарне спостереження
slebetman

Відповіді:


37

Те, що ви спостерігали, називається "діелектричним поглинанням" або "явищем напруги відновлення".

Це обумовлено видом інтерфейсу диполів (іонів) в електроліті під час зарядки та вивантаження.

З Вікіпедії :

Діелектричне поглинання - це назва ефекту, завдяки якому конденсатор, який заряджається тривалий час, при короткочасному розряді розряджається лише неповно. Хоча ідеальний конденсатор залишався б на нулі вольт після розрядки, реальні конденсатори розвиватимуть невелику напругу від затримки дипольного розряду, яке явище називають також діелектричним релаксацією, "вимиванням" або "дією батареї". Для деяких діелектриків, таких як багато полімерних плівок, отримана напруга може бути менше 1-2% від початкової напруги, але для електролітичних конденсаторів вона може становити до 15%.

Далі:

Коли конденсатор розряджається, сила електричного поля зменшується і загальна орієнтація молекулярних диполів повертається до непрямого стану в процесі релаксації. Завдяки гістерезису, в нульовій точці електричного поля, залежна від матеріалу кількість молекулярних диполей все ще поляризується вздовж напрямку поля без вимірюваної напруги, що з’являється на клемах конденсатора. Це як електричне перебування.

Із записки Mouser

7 Відновлення напруги

Коли конденсатор один раз заряджається і розряджається з обома клемами короткого замикання, а потім залишає клеми відкритими на деякий час, напруга в конденсаторі мимовільно знову зростає. Це називається "явищем напруги відновлення". Механізм цього явища можна інтерпретувати так:

Заряджаючись напругою, діелектрик виробляє деякі електричні зміни всередині, і тоді внутрішня частина діелектрика електризується з протилежними полярностями (діелектрична поляризація). Діелектрична поляризація відбувається обома способами, що протікають швидко і повільно. Коли заряджений конденсатор розряджався до тих пір, поки напруга на конденсаторі не зникає, а потім залишаючи клеми відкритими, повільна поляризація розрядиться всередині конденсатора і з'явиться як напруга відновлення. (Рис. 28).


5
ПИТАННЯ БЕЗПЕКИ: Високовольтні конденсатори, які знаходяться на зберіганні, повинні мати встановлений короткий провід. В іншому випадку вони можуть піднятися до небезпечної напруги протягом годин / днів від відновлення заряду, який був введений в діелектрик. (Діелектрики не є ідеальними ізоляторами, вони просто великі резистори.) Цей ефект є більшим, коли конденсатор довгий час заряджався високою напругою. Конденсатори НВ в ланцюзі повинні паралельно мати НВ "резистори", щоб усунути проблему.
wbeaty

Звідки береться енергія? Звичайно, ми не можемо побудувати вічну машину руху з відключеними конденсаторами.
dotancohen

2
Примітка: Я не фізик. У конденсаторі зберігається енергія, орієнтуючи диполі вздовж електричного поля. Енергія в = вирівнювання. Виведення енергії = відновлення розладу. Вивільнивши цю енергію, архівується розслаблення диполів. D / A з'являється при швидкому розряді конденсатора за короткий час. Наскільки я розумію, деякі диполі розслабляються повільніше, ніж інші. Таким чином вони забезпечують енергію з деякою затримкою в часі. Ви можете задати ще одне питання, зосередившись на причині розвитку Д / А - тут чи на степі фізики. Там уже є питання з відповіддю
спробуй зловити-нарешті

4
@dotancohen - Конденсатори недосконалі, ось як. Якщо ви поставите 1 Дж, за звичайний розряд ви отримаєте 0,9 Дж назад, при цьому ви можете отримати на 0,05 Дж більше. (Числа - лише здогадка).
TLW

8

Еквівалентна схема діелектричного поглинання

  • 100 В до 5 В C1V1 = C2V2 до = після розряду після тривалого часу
  • Головний ковпачок C1 = 3300uF при V1 = 100В і V2 = 5В
  • тому C2 = C1 * V1 / V2 = 66 мФ еквівалентна ємність діелектричного поглинання
  • ".01 вольт кожні 20-40 секунд" або 10mV / 20s = dV / dt, таким чином підйом напруги на C2 при 100V і C1 при 0V
  • Розряд на С2 при V1 = 100 В за рахунок серії ESR2 на кришці поглинання, С2
    • На даний момент ігноруючи витік R,
    • V2 / ESR2 = Ic2 = Ic1 = C1 * dV1 / dt або
    • ESR2 = V1 / C1 * dt / dV1 = 100V / 66mF * 20s / 10mV = 3MΩ

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Примітка для старих E-Caps значення кожного компонента в еквівалентній схемі можна оцінити за допомогою різних тестів. Ваш тест оцінює ESR2 * C2 = T2 = 180ks C2 / C1 = 20 з коефіцієнтом поглинання / обмеження.

Ноти на стороні ліжка

  • якщо dV / dt було 10mV / 30s, чи можемо ми оцінити мінімальну кількість сну у вас?
    • якщо 60% часу заряду 5V буде досягнуто при швидкості 10mV / 30s, це зайняло б 5V / 10mV * 30s = 15ks = 4,17 год, не знаючи dv / dt в ранковій швидкості, ми можемо лише припустити, що він був набагато нижчим, наприклад 2T або 3T, що означає 8-годинний або 12-годинний сон, або ESR2 знижується протягом ночі.

Відомо, що паралельні значення витоку R зменшуються зі старінням та кондиціонуванням старих великих кришок E за допомогою великої серії R у багатьох випадках підвищують значення R витоку до вихідних значень. Це безпечна практика при роботі з великими старими кришками низького рівня ШОЕ для запобігання міжшарових коротких замикань.


1

Різні можливі пояснення:

  • Статична електрика: цілком нормально, що існує потенційна різниця між землею та, наприклад, хмарами. Це може становити досить багато В / м у "вільному повітрі", але з дуже невеликим зарядом за ним, тобто. намагаючись виміряти, що практично неможливо. Однак якщо у вас два електроди натягнуті через цей градієнт, ви, ймовірно, зможете зарядити шапки.
  • Врожай РФ: Все діє як антена. Тепер це не має значення, тому що радіочастотна індукція за визначенням змінного струму і скасує себе, але якщо у вас є якийсь іржавий / солоний / ... провідниковий інтерфейс, він може діяти як випадковий діод. Див.: Ранньокристалічні радіоприймачі.
  • Залишковий заряд: Я не знаю ваших шапок добре, але, можливо, хімічно обгрунтовано припускати, що короткочасне їх не усуває всю енергію, що зберігається всередині, а лише те, що доступно швидко. У такому випадку, якби ви дозволили ковпачкам вкорочуватися довше, цей ефект не відбувся б.

0

Насправді історія з діелектричним поглинанням нормальна, але складна Якщо коротко сказати: електричне поле деформує структуру молекули так само, як якась товста і м'яка тканина отримує ямочку, коли тиснеш її рукою. До того моменту, коли ямочка зникає, і полотно знову піднімається трохи вище сили тяжіння.

Молекулярні деформації в електролітному та ізоляційному шарах поступово повертаються і іонні частинки повертаються на свої початкові місця. Це означає нову електроенергію, оскільки розподіл заряду змінюється.


НІ. DA викликаний фактичним рухом електронів у діелектрику (іноді його називають космічним зарядом). Електрична сила дуже сильна, а кількість задіяних електронів невелика. Це було вивчено до смерті. iequalscdvdt.com/miscellaneous.html
Роберт

@RobertEndl Молекулярна структура IS обумовлена ​​електронами та їх можливими станами. Тільки електрони зберігають матеріал разом. У них багато орбіт, але, безумовно, існують певні межі, оскільки це не провідник. Суперечності немає. Космічний заряд = ті електрони в молекулярній структурі, які мають велику кількість варіацій у тому, як вони займають свої місця у всіх можливих станах.
user287001

-7

ваш мультиметр заряджає конденсатори.


3
Я б не припускав, що це стосується вимірювань напруги. Для вимірювання опору, так.
Маркус Мюллер

Я сумніваюсь, що це мультиметр, тому що я залишив їх сидіти протягом ночі з мультиметром без зв'язку
Ерік,

1
Я думаю, ти щойно виявив діелектричне поглинання. Подивіться.
Роберт Ендл

@RobertEndl Читаючи про це, ти, мабуть, маєш рацію. Спасибі!
Ерік
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.