バッテリーに直接接続されたコンデンサーはエネルギーを消費しますか?


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この例では

回路図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

キャップを3Vに初期充電した後、電流はブロックされますが、時間の経過とともにバッテリーからエネルギーを消費しますか?これは安全ですか?


私はあなたが別の(関連する)質問をしていると思っていました...この回路では、バッテリーによって(理論的に)与えられたエネルギーはCVですが、コンデンサに保存されたエネルギーはその半分にすぎません。残りのエネルギーは、バッテリーの熱の形で、そして電磁放射の形で消滅します。そのため、理論的には理想的なコンデンサでもエネルギーを浪費します。
Kartik

回答:


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漏れ電流はバッテリーを消耗しますが、バッテリーの内部自己放電と比較してそれほど大きくはないでしょう。

アルミ電解は100nAの長期漏れが発生する可能性がありますが、これはボタンセルの自己放電と比べてもそれほどではありません。このサイズの典型的なe-capの保証最大値は、3分後に0.002CVまたは400nA(どちらか大きい方)です。ほとんどの部品はそれを大幅に上回るでしょう。一部のSMD部品は、それほど優れていません。


2番目の質問は、これが安全かどうかでした。通常、はい、しかし、エンジニアリングにはほとんど例外があります。3Vバッテリーの電流容量が大きい場合(18650 Liセルが保護されていない可能性があります)、コンデンサーが6.3Vタンタルコンデンサーのようなものである場合、コンデンサーをバッテリーに接続すると「点火」イベントの重大なリスクがあります(写真の炎の撮影)アウト、明るい光といくつかの有害な煙)。数十オームの直列抵抗を追加することにより、リスクを大幅に減らすことができます。


「このサイズの典型的なe-capの保証最大値は、3分後に0.002CVまたは400nA(どちらか大きい方)です」:おもしろい、あなたのソースは何ですか?
ミスターミステア

コンデンサのデータシート、例えば ニチコン。
スペロペファニー16

@SpehroPefhanyどのシリーズを覚えていますか?ほんの少し前に、低リークの電解液を探していたので、私が見つけることができたのは0.01CVまたは3uA(どちらか大きい方)でした。
ビットシフト

@bitshift Mouserから少量提供されているUKLシリーズをお試しください。0.002CVまたは200nA。しかし、メーカーの多くは、アジアで非常に人気があり、流通で見つけるのが難しいため、ポートフォリオの漏れタイプが低くなっています。通常の部品の一部のラインは実際にかなりの性能を発揮しますが(保証なし)、ESRが高くない一部のラインは何らかの理由で漏れが少なくなる傾向があります。
スペロペファニー16

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定常状態(長時間経過後)では、理想的なコンデンサはバッテリーから大きな電流を引き込みません。実際のコンデンサには、わずかな漏れ電流が流れます。漏れ電流の量はコンデンサの種類によって異なり、電解質はフィルムやセラミックよりも漏れが大きくなります。


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「理想的なコンデンサ」は、無限電流のスパイクで、理想的なバッテリ(理想的なゼロインダクタンス配線)から即座に充電します。内部抵抗がゼロでない実際のバッテリーと、電流がゼロになるまでのRC時定数について話しているのではないでしょうか。
ピーターコーデス

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@PeterCordes、あなたは正しいです、私は理想的なコンデンサを考えていましたが、実際のバッテリーと配線、その場合、電流は大きく始まり、指数関数的にゼロに減衰します。しかし、あなたが指摘するように両方が理想的な場合、電流のインパルスを取得し、キャップはすぐに充電されます。
ジョンD

はい、「ゼロまで」ではなく「電流がゼロに向かって低下するRC時定数」と言っていました。それは私がニットピッキングのために得るものです:P
ピーター・コーデス

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理想的なコンデンサはDCに対して開回路であるため、電流は流れず、コンデンサが完全に充電された後にエネルギーは消費されません。

ただし、実際のコンデンサには若干の漏れ電流があるため、実際の生活では、最初の充電後、バッテリーからエネルギーが非常にゆっくり消費されます。


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「絶縁抵抗」と呼ばれるものを確認する必要があります

村田から引用:

積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗は、コンデンサ端子間にリップルのないDC電圧を印加しながら、設定時間(60秒など)後の印加電圧と漏れ電流の比率を表します。コンデンサの絶縁抵抗の理論値は無限ですが、実際のコンデンサの絶縁電極間の電流は少ないため、実際の抵抗値は有限です。この抵抗値は「絶縁抵抗」と呼ばれ、Meg Ohms [MΩ]やOhm Farads [ΩF]などの単位で表されます。

漏れ量を概算する例については、入手したデータシート(部品番号:GRM32ER71H106KA12)を確認しました。以下の画像を確認してください。

ここに画像の説明を入力してください

定常状態でのコンデンサの動作を完全に理解するには(コンデンサをバッテリに直接接続する場合など)、次の記事を読むことを強くお勧めします。http//www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ char / 0003


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このシナリオでバッテリーの極性が逆になった場合、理想的なコンデンサでさえも、バッテリーに合わせて極性を変えるために電流を消費します。ただし、この場合、スプリング効果、つまりコンデンサの端からの電荷の漏れにより、実際のコンデンサのみがエネルギーを消費できます。ただし、コンデンサの種類とコンデンサの作成に使用される材料によって異なります。

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