Berapa banyak arus yang ditarik kapasitor saat mengisi daya?

9

Saya menggunakan kapasitor besar untuk menyangga kebutuhan beban solenoid (pengaturan tenaga surya / baterai, dengan tendangan solenoida beberapa kali sehari). Seseorang menyebutkan bahwa jika saya menggunakan kapasitor yang cukup besar, saya harus meletakkan resistor secara seri dengan itu untuk memoderasi "muatan kapasitif" (istilah yang saya temukan kemudian tidak ada hubungannya dengan situasi ini).

Jadi - berapa banyak arus (secara teoritis) yang dihasilkan oleh cap elektrolitik 3300uF di sirkuit 12V ketika pertama kali diberi energi? (Saya menyadari nilainya turun seiring waktu karena tutupnya biaya.)

capacitor current kolosy
sumber
Ini memiliki 2 komponen, ketika awalnya AKTIF, arus lonjakan ada, yang tergantung pada ESR dari topi Anda dan dV / dT turn AKTIF. setelah kejadian sementara itu, kapasitor perlahan mengisi daya. Waktu pengisian konstan adalah RC, Berapa banyak resistor seri yang akan Anda kepp berdasarkan itu akan bervariasi. kita dapat mengasumsikan waktu 5RC untuk sepenuhnya mengisi kapasitor. Sejauh yang saya tahu, Q = CV, itu hanya muatan yang penting, Arus bervariasi berdasarkan pada resistor Seri Anda pada awalnya, karena kapasitor mendekati keadaan terisi penuh, arus perlahan menurun, ketika kapasitor mengisi penuh, arus akan menjadi Nol. Charge mate
user19579

Jawaban:

15

Arus saat mengisi kapasitor tidak didasarkan pada tegangan (seperti dengan beban resistif); alih-alih ini didasarkan pada tingkat perubahan tegangan dari waktu ke waktu, atau ΔV / Δt (atau dV / dt).

Rumus untuk menemukan arus saat mengisi kapasitor adalah:

I=CdVdt

Masalahnya adalah ini tidak memperhitungkan hambatan internal akun (atau resistor pembatas arus seri jika Anda memasukkannya) atau jika kapasitor sudah memiliki beberapa muatan.

Anda harus memperhitungkan biaya yang terus berubah yang diterapkan ke kapasitor. Dengan kata lain, pada awalnya, ini terlihat seperti korsleting ke catu daya Anda (lagi-lagi hambatan). Jadi, apa pun arus maksimum yang dapat ditangani catu daya Anda adalah arus maks teoretis. Sebagai kapasitor mengisi, arus ini berkurang secara eksponensial, sampai kapasitor mencapai muatan maksimum Q.

Rumus untuk ini adalah:

I=VbRe−t/RC

Di mana adalah sumber tegangan, R adalah resistansi, t adalah waktu dan RC adalah konstanta waktu (produk resistansi dan kapasitansi).Vb

Katakanlah Anda tidak menggunakan resistor pembatas arus dan catu daya Anda memiliki hambatan internal 4Ω:

I=124e−0/0.0132

Pada waktu 0 detik, saat ini adalah 3A. Jika kita mencari, katakanlah, 1 ms nanti:

I=124e−0.001/0.0132

Sekarang saat ini ~ 1 A.

Jadi, berapa lama untuk mengisi kapasitor? Jika Anda mengambil konstanta waktu, RC (0,0132 dalam eksponen) sebagai nilai dalam detik , ada aturan praktis bahwa kapasitor akan dibebankan dalam 5 kali durasi ini:

5⋅0.0132=0.066s

Arus awal (atau arus selama beberapa bagian dari durasi ini) disebut sebagai arus masuk . Anda mungkin ingin menguranginya dengan menambahkan resistor pembatas arus seri untuk melindungi catu daya Anda.

JYelton
sumber
ini membantu, terima kasih. bagaimana saya mengukur resistor? haruskah saya menggunakan rumus I = 12 / R e ^ (- t / RC) dan memilih arus target?
kolosy
2
Anda ingin memilih nilai yang menempatkan batas atas pada arus awal , sesuatu yang bisa ditangani oleh rangkaian dan catu daya Anda dengan aman. Ada cara lain untuk membatasi arus masuk cepat, beberapa di antaranya mungkin atau mungkin tidak berlaku untuk perangkat Anda. Lihat-lihat di situs di sini, ada beberapa pertanyaan tentang hal itu.
JYelton
1
Arus AWAL adalah Vb / R, di mana Vb adalah tegangan suplai dan R adalah resistansi seri (termasuk ESR kapasitor, yang umumnya akan kecil). Pada saat tertentu, arus sesaat diberikan oleh (Vb - Vc) / R, di mana Vb dan R seperti di atas, dan Vc adalah tegangan yang sudah terisi pada kapasitor. Untuk mendapatkan cerita lengkap, Anda harus menyelesaikan persamaan diferensial, dari mana faktor eksponensial berasal.
John R. Strohm
@ John Terima kasih atas klarifikasi, saya akan mengedit sesuai.
JYelton
1
@MisforMary Saya merekomendasikan posting pertanyaan baru dan referensi yang satu ini. Kemudian Anda dapat memberikan detail tentang bagaimana Anda mengukur dan menghitung. Akan lebih mungkin membantu daripada pertukaran komentar di sini. :)
JYelton