Verbraucht ein Kondensator, der direkt an eine Batterie angeschlossen ist, Energie?

In diesem Beispiel

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Nach dem anfänglichen Laden der Kappe auf 3 V wird der Strom blockiert, aber verbraucht er mit der Zeit Energie aus den Batterien? Ist dies sicher zu machen?

Ich dachte, Sie stellten eine andere (verwandte) Frage ... in dieser Schaltung ist die von der Batterie abgegebene Energie (theoretisch) CV, aber die im Kondensator gespeicherte Energie ist nur die Hälfte davon. Der Rest der Energie geht in Form von Wärme in der Batterie und in EM-Strahlung verloren. Selbst theoretisch verschwendet ein idealer Kondensator also auch etwas Energie.

Antworten (5)

Der Leckstrom entlädt die Batterie, höchstwahrscheinlich nicht so stark im Vergleich zur internen Selbstentladung der Batterie.

Ein Aluminium-Elektrolyt kann langfristig 100 nA lecken, was nicht viel ist im Vergleich zur Selbstentladung selbst einer Knopfzelle. Das garantierte Maximum eines typischen E-Caps dieser Größe beträgt 0,002 CV oder 400 nA (je nachdem, welcher Wert größer ist) nach 3 Minuten. Die meisten Teile werden das deutlich übertreffen. Einige SMD-Teile sind nicht annähernd so gut.

Ihre zweite Frage war, ob dies sicher zu machen ist. Grundsätzlich ja, allerdings gibt es in den Ingenieurwissenschaften fast immer Ausnahmen. Wenn Ihre 3-V-Batterie eine große Stromkapazität hat (möglicherweise eine ungeschützte 18650-Li-Zelle) und Ihr Kondensator so etwas wie ein 6,3-V-Tantalkondensator ist, besteht beim Anschließen des Kondensators an die Batterie ein erhebliches Risiko einer „Zündung“. aus, ein helles Licht und einige giftige Dämpfe). Das Risiko kann erheblich verringert werden, indem ein Reihenwiderstand von einigen zehn Ohm hinzugefügt wird.

"Das garantierte Maximum einer typischen E-Kappe dieser Größe beträgt 0,002 CV oder 400 nA (je nachdem, was größer ist) nach 3 Minuten": Interessant, was ist Ihre Quelle?
Datenblätter von Kondensatoren, z. Nichikon.
@SpehroPefhany Erinnerst du dich an welche Serie? Ich frage nur, weil ich vor kurzem nach einem Elektrolyt mit geringer Leckage gesucht habe und das Beste, was ich finden konnte, 0,01 CV oder 3 uA (je nachdem, was größer ist) war.
@bitshift Probieren Sie die UKL- Serie aus, die in kleinen Mengen von Mouser erhältlich ist. 0,002 CV oder 200 nA. Aber viele der Hersteller haben Typen mit geringer Leckage in ihrem Portfolio, da sie in Asien ziemlich beliebt sind, nur schwerer im Vertrieb zu finden. Einige Reihen von regulären Teilen funktionieren tatsächlich ziemlich gut (ohne die Garantien), aber einige nicht – größere Teile mit höherem ESR neigen dazu, aus welchen Gründen auch immer, weniger undicht zu sein.

Im stationären Zustand (nach langer Zeit) zieht ein idealer Kondensator keinen nennenswerten Strom aus einer Batterie. Ein echter Kondensator zieht einen kleinen Leckstrom. Die Höhe des Leckstroms hängt von der Art des Kondensators ab, Elektrolyte haben einen höheren Leckstrom als Filme und Keramik.

Ein "idealer Kondensator" wird sofort von einer idealen Batterie (mit idealer induktivitätsfreier Verdrahtung) in einer Spitze mit unendlichem Strom aufgeladen. Ich denke, Sie sprechen von einer echten Batterie mit einem Innenwiderstand ungleich Null und der RC-Zeitkonstante, damit der Strom auf Null abfällt.
@PeterCordes du hast Recht, ich habe über einen idealen Kondensator nachgedacht, aber über eine echte Batterie und Verkabelung. In diesem Fall beginnt der Strom groß und fällt exponentiell auf Null ab. Aber wenn beide ideal sind, wie Sie darauf hinweisen, würden Sie einen Stromimpuls bekommen und die Kappe würde sofort aufgeladen.
Ja, ich wollte sagen "RC-Zeitkonstante, damit der Strom auf Null abfällt " , nicht "auf Null". Das ist, was ich für Erbsenzählerei bekomme :P

Ein idealer Kondensator wäre ein offener Stromkreis zu Gleichstrom, sodass kein Strom fließen würde und keine Energie verbraucht würde, nachdem der Kondensator vollständig aufgeladen ist.

Echte Kondensatoren haben jedoch einen kleinen Leckstrom, so dass im wirklichen Leben die Energie der Batterie nach dem ersten Laden sehr langsam verbraucht wird.

Sie sollten etwas namens "Isolationswiderstand" überprüfen

Ich zitiere von Murata:

Der Isolationswiderstand eines monolithischen Keramikkondensators stellt das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und dem Leckstrom nach einer festgelegten Zeit (z. B. 60 Sekunden) dar, während Gleichspannung ohne Welligkeit zwischen den Kondensatoranschlüssen angelegt wird. Während der theoretische Wert des Isolationswiderstands eines Kondensators unendlich ist, da zwischen den isolierten Elektroden eines tatsächlichen Kondensators weniger Strom fließt, ist der tatsächliche Widerstandswert endlich. Dieser Widerstandswert wird „Isolationswiderstand“ genannt und mit Einheiten wie Meg Ohm [MΩ] und Ohm Farad [ΩF] angegeben.

Ich habe ein Datenblatt, das ich hatte (Teilenummer: GRM32ER71H106KA12 ), auf ein Beispiel überprüft, um ungefähr zu erfahren, wie viel Leckage passieren kann. Überprüfen Sie das Bild unten:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um das Verhalten des Kondensators im stationären Zustand (wie beim direkten Anschluss eines Kondensators an eine Batterie) vollständig zu verstehen, empfehle ich dringend, den folgenden Artikel zu lesen: http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ Zeichen/0003

Wenn die Polarität der Batterie in diesem Szenario umgekehrt wird, verbraucht sogar ein idealer Kondensator Strom, um seine Polarität im Einklang mit der Batterie zu ändern. Aber in diesem Fall kann nur ein echter Kondensator Energie aufgrund des Federeffekts verbrauchen, dh Ladungsverlust von den Rändern des Kondensators. Dies hängt jedoch von der Art des Kondensators und dem Material ab, das bei der Herstellung des Kondensators verwendet wird.

Verbraucht ein Kondensator, der direkt an eine Batterie angeschlossen ist, Energie?
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