Главная » Выбор авто » Конденсатор накопитель

Конденсатор накопитель


цветовая маркировка и обозначение в схеме цепи переменного и постоянного тока, фото, видео урок как сделать конденсатор своими руками

Вопрос, что такое конденсатор, сегодня встречается нечасто, ведь даже начинающие радиолюбители и электрики сталкиваются с этим прибором постоянно. Хотя точного определения дать никто из них не может. Так вот конденсатор – это прибор, в котором скапливается заряд и энергия электрического поля. Само слово так и переводится с латинского – накопление.

По сути, конденсатор – это пассивный электронный компонент, который состоит из двух электродов в виде пластин, а между ними залит диэлектрик. Так вот толщина диэлектрика в несколько раз меньше толщины пластин. Это простейшая схема конденсаторы, чтобы было понятно, как этот элемент устроен.

Разновидности конденсаторов

Немного истории

Все началось в середине 18 века в городе Лейдене (это Голландия). Ученый из этого города Питер ван Мушенбрук проводил опыты со стеклянной банкой, которая изнутри и снаружи была отделана станиолем – это оловянная фольга (кстати, в то время алюминий еще не был найдет, поэтому алюминиевой фольги не было). Чтобы зарядить лейденскую банку, необходимо было использовать так называемую электрофорную машину (в принципе, другого источника электричества в те времена не было). Этот источник электроэнергии давал напряжение в несколько сот киловольт.

А вот чтобы разрядить эту банку Мушенбрук использовал людей. Он ставил последовательно десять гвардейцев, которые держались за руки. Опасный был опыт, потому что еще никто не знал, что этот эксперимент может закончиться смертельным исходом. Правда, все обошлось, удар был не очень сильным, хотя чувствительным. Все дело в том, что емкость экспериментальной банки была незначительной, импульс получился короткий по времени, а, значит, и мощность разряда была не очень большой.

Изобретатель конденсатора

Устройство конденсатора

Итак, о простейшей конструкции прибора вы уже осведомлены. Кстати, в качестве диэлектрика может быть использован воздух. Так вот существует такое понятие, как емкость конденсатора. Именно этот показатель определяет возможность элемента принимать определенное количество электричества. Этот показатель определяется по формуле:

C=έS/4πd, где

Внимание! Из этой формулы можно сделать вывод: чем больше площадь пластин и меньше расстояние между ними, тем больше конденсаторная емкость.

Конечно, нельзя использовать данную формулу, как стандартную для всех видов конденсаторов. Ведь геометрия у них может быть разной. Но зависимость площади и расстояния точно такая же.

Насчет геометрии. Пластины не всегда могут быть плоскими. К примеру, металлобумажные конденсаторы. Во-первых, у них цилиндрический корпус. Во-вторых, в роли пластин выступает алюминиевая фольга с пропитанной техническим трансформаторным маслом конденсаторной бумагой. Именно бумага выступает в роли диэлектрика. А масло выполняет функции изоляции. Поэтому сворачивается все эта конструкция в клубок по периметру корпуса элемента.

Чем показательна именно эта форма? Это компактные размеры и большая емкость до несколько сотен микрофарад. Таким же способом устроены и другие виды конденсаторов.

Конденсаторы в блоке питания

Вернемся к формуле и обратим внимание на тот факт, что все размерные показатели говорят о том, что конденсатор в цепи переменного тока будет работать даже в том случае, если площадь пластин будет малой, а расстояние между ними огромное. Все равно емкость (незначительная) будет присутствовать. Поэтому в электронной технике подчас вместо конденсаторов устанавливают две дорожки на плато или скрученные два проводка в пластиковой оплетке, по которым подается электрический ток. Даже многожильный кабель имеет определенную емкость.

Поэтому когда задается вопрос, как сделать конденсатор, можно привести эти примеры. Кстати, чем длиннее провод, тем больше его емкость.

Диэлектрики

Если посмотреть формулу, то диэлектрическая проницаемость стоит в ее знаменателе. То есть, чем больше проводимость среды, тем больше емкость конденсатора. Номинал этой величины – это вакуум. Точно такой же показатель имеют воздух, полиэтилен, лавсан и так далее.

Но есть и другие материалы, проницаемость которых в несколько раз больше. К примеру, если между двумя пластинами залить спирт или ацетон, то емкость такого прибора вырастает в 20 раз. Правда, при этом произойдет моментальное разряжение за счет высокой электропроводимости того же спирта. Ток утечки – так называется это явление.

Обозначение на схеме

Поэтому в качестве диэлектриков используются специально созданные материалы, которые обеспечивают большую емкость прибора и минимальный ток утечки. Именно большое разнообразие диэлектриков характеризует большое разнообразие самих конденсаторов, которые устанавливаются в различных приборах в соответствии с определенными условиями эксплуатации.

Виды конденсаторов

Определенной классификации нет, но есть две основные разновидности: простые и электролитические. Что касается второго вида, то:

Все остальное разделение – это чисто назначение и подключение, а конкретно:

Поэтому все конденсаторы можно обозначать по типам. К примеру, общего или специального назначения, с переменной или постоянной емкостью, подстрочные, для печатного, поверхностного или навесного монтажа, защищенные или незащищенные, герметичные или открытые, изолированные или нет. По виду установки также существует разделение: на пайке, защелках или на винт.

Отметим, что электролитический вид – это конденсатор в цепи постоянного тока. То есть, он применяется чаще всего именно здесь. Но это не говорит о том, что его нельзя установить в сеть переменного тока.

Ионистор

Об этом конденсатора хотелось бы сказать пару слов отдельно. Это элемент электролитического типа, схожий с работой аккумулятора. Начнем с того, что ионистор заряжается буквально за несколько минут, поэтому его можно даже использовать в качестве дополнительного источника питания, настолько большая у него емкость.

Ионистор

Правда, есть у этого прибора и свои ограничения. Особенно это касается условий эксплуатации, которые влияют на срок службы. К примеру, если температура окружающей среды не превышает +40С, а подаваемое на элемент напряжения составляет 60% от номинала, то срок эксплуатации его будет выше 400000 часов. Если температуру поднять до +70С, а напряжение до 80%, то срок службы падает до 500 часов.

Маркировка

Существует два вида маркировки:

Что касается первой, то здесь есть также небольшое разделение, которое зависит от количества цифр, используемых в марке. Если цифр три, то две первые определяют емкость, а последняя количество нулей. Если в числе встречается буква «R», то она играет роль запятой. К примеру, 0R4 обозначает, что конденсатор 0,4 пФ. То же самое и с четырехчисловой кодировкой, где последняя цифра обозначает количество нулей, а три первые емкость прибора. Вот такая несложная расшифровка.

Цветовая маркировка конденсаторов – более сложная. Запомнить ее любителям очень сложно. Да и нет никакой надобности. Сегодня в интернете в свободном доступе можно найти сервисы, который сами определяют марку конденсатора. Здесь важно правильно вставить в таблицу цвета, которые размещены в последовательности на самом элементе.

onlineelektrik.ru

Для чего нужен автомобильный конденсатор для сабвуфера

Конденсаторы для сабвуфера в последнее время все чаще встречаются не только в эксклюзивных “хайэндовских” аудиоинсталяциях, но и в “классических” комплектах автомобильных аудиосистем, использующих внешний усилитель звука. Такой конденсатор заметно улучшает параметры усилителя и качество звучания сабвуфера.

Дело в том, что современные сабвуферы на кратковременных пиках сигнала могут потреблять значительный ток, который не в состоянии мгновенно обеспечить даже самый мощный аккумулятор. И какими бы толстыми ни были звуковые провода, питающие усилитель сабвуфера, они все равно обладают сопротивлением, вызывающим в момент импульса падение напряжения. В результате этого в работе усилителя могут возникать, так называемые, провалы.

Не стоит также сбрасывать со счетов и работающий в летнее время кондиционер, "съедающий" до 30% энергии генератора, если он, конечно же, исправен. Поэтому, когда аудиосистема воспроизводит, например, мощные басы, то возможны искажения звука, вызванные неспособностью аккумуляторной батареи обеспечить необходимую скорость нарастания выходного сигнала (тока потребления).

Для устранения этого явления и нужен так называемый автомобильный конденсатор для сабвуфера, представляющий собой электролитический конденсатор большой емкости, подключаемый параллельно цепи питания усилителя. Внутреннее сопротивление такого конденсатора настолько мало, что импульсный ток отдается усилителю моментально, тем самым, сглаживая возможные провалы. С той же быстротой конденсатор снова заряжается, готовясь “выдать порцию” для нового баса из сабвуфера.

Как выбрать хороший конденсатор для сабвуфера

Мы уже давали свои рекомендации о том, какой сабвуфер купить в машину. А в этот раз мы расскажем об основных критериях при выборе автомобильного конденсатора для сабвуфера.

Большинство современных автомобильных конденсаторов имеют огромную электрическую емкость – несколько фарад, сопоставимую с емкостью земного шара. Поскольку они конструктивно компонуются рядом с усилителями, то, помимо нарядного и современного дизайна, эти элементы нередко снабжаются цифровыми вольтметрами и световой индикацией заряда (в начале статьи изображен типичный конденсатор для сабвуфера).

При выборе конденсатора, обратите внимание на следующие моменты:

Если же вы не являетесь музыкальным гурманом, но вас просто не устраивает звучание штатной аудиосистемы, мы рекомендуем для начала задуматься над заменой автомагнитолы и акустики на более качественные модели (кстати, наша инструкция по установке автомагнитолы своими руками). Если и после этого вам захочется чего-то большего, тогда можно рассматривать вариант подключения внешнего усилителя и качественной акустики с мощным сабвуфером.

В качестве бонуса к этой статье предлагаем посмотреть видео, на котором специалист компании "Чип и Дип" очень подробно рассказывает зачем нужен конденсатор для сабвуфера в автомобильной аудиосистеме.

Зачем нужен конденсатор для сабвуфера в машине

unit-car.com

Схема подключения конденсатора к сабвуферу: рассмотрим подробно

Схема подключения конденсаторов для сабвуфера с магнитолой, усилителем и другими потребителями

Как подключить конденсатор к сабвуферу и зачем он нужен, знают только те, кто уже сталкивался с работой по улучшению автозвука, потому что, когда самостоятельно устанавливаете аудиосистему, поневоле приходится изучить множество различных материалов.Среди материалов, встречаются те, что рекомендуют совместно с усилителем обязательно установить накопитель либо конденсатор своими руками. Действительно ли необходим конденсатор, или это очередная выдумка, а если нужен, то для чего, сейчас разберемся.

Немного о конденсаторах

Вот так выглядит современный накопитель для сабвуфера

В наши дни все чаще встречаются накопители для сабвуфера, в устройстве которых применяются конденсаторы, фото выше (от латинского Condense — накапливать):

Внимание: Ни один аккумулятор не способен отдавать такую мощную энергию, в результате этого происходит просадка напряжения, которая выражается в том, что фары у вас начинают «моргать», заметно падает мощность усилителя, от этого бас исходящий от сабвуфера, ранее абсолютно четкий, становится «размытым». В особо тяжелых случаях такое резкое падение напряжения на усилителе приводит к клиппингу, это грозит вам повреждением динамиков.

Примечание: Самой большой глупостью, которую легко можно отыскать на подобных форумах, является утверждение, что — надо выбирать конденсатор исходя из расчета исключительно количества фарад на киловатт, подобные рекомендации не верны в корне, абсолютно не понятно, откуда они берутся.

Различия аккумулятора и конденсатора

Прежде чем изучать вопрос, как правильно подключить конденсатор для сабвуфера, нужно понимать для чего, поэтому давайте разберемся:

Примечание: Отличается конденсатор от аккумулятора тем, что вершина отдачи энергии в конденсаторе приходится лишь на первый миг, затем происходит резкое падение заряда, а вместе с зарядом падает и скорость его отдачи. В аккумуляторе отдача идет без скачков и падений в течение продолжительного времени.

Ионисторы

Ионисторы – модные заменители накопителей, то, что зачастую возит в багажнике большинство меломанов, они отличаются от конденсаторов следующими параметрами:

Проверяем ионистор

Инструкция рекомендует проверить ионистор, чтобы понять, работает ли он, и как он работает:

Примечание: Это означает одно, при первом же ударе мощности саба заряд падает и ионистор превращается в лишний компонент в системе питания, поскольку активным и полезным он бывает тогда, когда заряд его выше напряжения внутри сети.

Примечание: Стоит знать, чем грозит вам просадка кабеля. Причина в том, что от резкого возрастания потребления происходит возрастание реактивного сопротивления.

И чем быстрее и больше пользователь хочет взять через кабель энергию, тем кабель сильнее будет этому мешать (особенно если он у вас тонкий и очень длинный). Проблема от дешевого и низкокачественного кабеля отражается на ионисторе, который после разрядки, не сможет больше снова накопить энергию, поэтому решайте сами

Установка конденсатора

Схема подключения конденсатор для сабвуфера, то с чего следует начинать работу:

Схема подключения в цепь конденсатора

Совет: Пока не проверите контакт всех клемм и не убедитесь, что в сети есть 14вольт, не подсоединяйте конденсатор.

Примечание: Еще одно распространенное заблуждение по поводу конденсаторов, якобы они нужны в системах, где вам необходима максимальная громкость либо на соревнованиях в мощности звучания, для фанатов эс пи эль. На самом деле, при обычных случаях, он будет удачно заменять ионистор.

Доказать что кондер необходим в обычных акустических автомобильных системах можно:

Производитель Focal

Вот, например, известный производитель высококачественной аудиотехники и усилителей из Франции, Фокал, использует в своих моделях такое решение:

Примечание: Единственным недостатком этого фирменного конденсатора, является то обстоятельство, что он подходит исключительно к усилителям марки Фокал.

Особенности кондера Фокал следующие:

Примечание: Количество кондеров в модуле соответствует количеству блоков питания в усилителях.

Остается пожелать вам успешного подключения и порекомендовать видео, для успешного выполнения работы.

Григорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием.

Оцените статью:

avtozvuk-info.ru

Конденсатор. Нужен ли он? — Автопортал Автоводы

Привет! Сегодня я хотел бы рассказать конденсаторах. Очень часто, в мощных аудиосистемах можно встретить банку с цифрами. Вот о ней то и пойдет сегодня речь. Пару слов о конденсаторах вообще. Конденсатор — это устройство, которое накапливает заряд энергии, хранит его, и когда требуется — отдает. Емкость накопителей измеряется в Фарадах. 1 Фарад, это уже очень не мало. Для того, чтобы конденсатор заработал, его нужно подключить параллельно аккумулятору, т.е. минус к минусу, а плюс к плюсу. Такое подключение называется буферным, отсюда и название накопителя — буферный конденсатор. Устанавливают же его, обычно рядом с усилками.

Ну и зачем же он нужен, этот конденсатор? Он не дает дополнительной энергии, а просто хранит электричество, и кажется, он вовсе не нужен. НО! Это только на первый взгляд!

Ток, потребляемый усилителем, в разные моменты разный. То есть, когда играет тихая, спокойная музыка, ток потребляется меньший, нежели при прослушивании насыщенного басом клубняка. Каждый удар баса производит скачок напряжения. Т.к. силовые кабели имеют свое сопротивление, из-за этого проседает напряжение на клеммах усилителя. Поэтому мы и слышим искажения звука и поверхностный, захлебывающийся бас.

Но тут есть еще один момент: если проложить более толстый провод питания, то и потерь можно избежать, и зачем тратить деньги на накопитель? А вот зачем: какой бы ни был крутой аккумулятор, но при резкой нехватке энергии, он не сможет быстро её компенсировать. Конденсатор специально разработан для быстрой отдачи тока, и компенсации медлительности аккумулятора. Таким образом, усилитель снова питается полноценно.

На сегодняшний день, на рынке представлено великое множество вариантов накопителей. Их емкость разница от 0,5, до десятков Фарад.

Какой же вариант выбрать, и всегда ли много, значит хорошо?

Емкость конденсатора нужно выбирать, исходя из общей мощности усилителя. Экспериментально установлено, что нужно придерживаться правила 1 Фарад на 1 килловат НОМИНАЛЬНОЙ мощности усилителей. К примеру, 700 Вт усилитель можно «поддержать» 1-но Фарадным конденсатором, а на усилок 4х100 Вт хватит и 0,5 Фарада.

Можно конечно установить более емкий накопитель, но тут есть 1 нюанс: скорость отдачи тока у более емкостных накопителей будет ниже, чем у тех, которые менее емкие. Лучше будет использовать накопители с большим объем мощности на очень мощных системах, где скорость отдачи заряда играет не такую важную роль. Но если вы любите протяженный низкий бас, или собираетесь на соревнования по SPL, то особо на накопитель не рассчитывайте. Смысл его работы заключается в отдаче заряда в самый первый момент «энергетического голодания». Далее пустой накопитель нанесет больше вреда, чем пользы. В таком случае, лучше запараллелить несколько конденсаторов меньшего объема, но с более быстрой отдачей.

Если мы уже определились с емкостью и количеством конденсаторов, встает вопрос их установки. Можно конечно отогнать машину в ближайший гараж, где занимаются установкой автозвука, но это не наш метод! Все знают, что лазить в проводке автомобиля можно только со скинутой клеммой аккумулятора — это элементарное правило техники безопасности. Вот все подключено, и принято решение включать систему. Вроде все нормально, но наш конденсатор уже разряжен! А ведь накопитель может и быстро разряжаться, и быстро заряжаться. И как только клемма заденет АКБ, конденсатор начнет заряжаться, и пропускать через себя ток, и на какое-то время станет перемычкой, замыкающий (+) и (–) аккумулятора. Первым делом пострадают клеммы, став подобием сварочных электродов, а про предохранители и говорить не стоит. Чтобы этого избежать, нужно всего лишь использовать обыкновенную 12-вольтовую лампочку. Перед накидыванием клеммы на АКБ, нужно включить её между АКБ и накопителем всего на несколько секунд. Конденсатор начнет заряжаться, но ток к нему подойдет не так резко. Со временем, лампочка будет гореть все слабее и слабее, и в конце концов потухнет. Это значит, что зарядка окончена и можно зафиксировать клемму.

Хотелось бы отметить, что у многих современных накопителей есть функция мягкого заряда. То есть, когда схема конденсатора не пропускает большой скачек тока при первом подключении. Эта функция сводит пользу от устройства практически к нулю.

И еще: не советую покупать накопители фирм Prology, Mystery, Fusion и им подобных. Качество их продукции заметно хромает. Тем более, эти «бренды» исключены, если вы строите аудиосистему высокого класса.

Вот и все, надеюсь статья помогла кому-то разобраться с вопросом «Зачем нужен накопитель?». До новых встреч, удачи!

avtovody.ru

Конденсатор вместо аккумулятора / Статьи и обзоры / Элек.ру

Опубликовано: 18 февраля 2014 г. в 15:22, 33178 просмотров

Для накопления электроэнергии люди сначала использовали конденсаторы. Потом, когда электротехника вышла за пределы лабораторных опытов, изобрели аккумуляторы, ставшие основным средством для запасания электрической энергии. Но в начале XXI века снова предлагается использовать конденсаторы для питания электрооборудования. Насколько это возможно и уйдут ли аккумуляторы окончательно в прошлое?

Причина, по которой конденсаторы были вытеснены аккумуляторами, была связана со значительно большими значениями электроэнергии, которые они способны накапливать. Другой причиной является то, что при разряде напряжение на выходе аккумулятора меняется очень слабо, так что стабилизатор напряжения или не требуется или же может иметь очень простую конструкцию.

Главное различие между конденсаторами и аккумуляторами заключается в том, что конденсаторы непосредственно хранят электрический заряд, а аккумуляторы превращают электрическую энергию в химическую, запасают ее, а потом обратно преобразуют химическую энерию в электрическую.

При преобразованиях энергии часть ее теряется. Поэтому даже у лучших аккумуляторов КПД составляет не более 90%, в то время, как у конденсаторов он может достигать 99%. Интенсивность химических реакций зависит от температуры, поэтому на морозе аккумуляторы работают заметно хуже, чем при комнатной температуре. Кроме этого, химические реакции в аккумуляторах не полностью обратимы. Отсюда малое количество циклов заряда-разряда (порядка единиц тысяч, чаще всего ресурс аккумулятора составляет около 1000 циклов заряда-разряда), а также «эффект памяти». Напомним, что «эффект памяти» заключается в том, что аккумулятор нужно всегда разряжать до определенной величины накопленной энергии, тогда его емкость будет максимальной. Если же после разрядки в нем остается больше энергии, то емкость аккумулятора будет постепенно уменьшаться. «Эффект памяти» свойственнен практически всем серийно выпускаемым типам аккумуляторов, кроме, кислотных (включая их разновидности — гелевые и AGM). Хотя принято считать, что литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам он не свойственнен, на самом деле и у них он есть, просто проявляется в меньшей степени, чем в других типах. Что же касается кислотных аккумуляторов, то в них проявляется эффект сульфатации пластин, вызывающий необратимую порчу источника питания. Одной из причин является длительное нахождение аккумулятора в состоянии заряда менее, чем на 50%.

Применительно к альтернативной энергетике «эффект памяти» и сульфатация пластин являются серьезными проблемами. Дело в том, что поступление энергии от таких источников, как солнечные батареи и ветряки, сложно спрогнозировать. В результате заряд и разряд аккумуляторов происходят хаотично, в неоптимальном режиме.

Для современного ритма жизни оказывается абсолютно неприемлемо, что аккумуляторы приходится заряжать несколько часов. Например, как вы себе представляете поездку на электромобиле на дальние расстояния, если разрядившийся аккумулятор задержит вас на несколько часов в пункте зарядки? Скорость зарядки аккумулятора ограничена скоростью протекающих в нем химических процессов. Можно сократить время зарядки до 1 часа, но никак не до нескольких минут. В то же время, скорость зарядки конденсатора ограничена только максимальным током, который дает зарядное устройство.

Перечисленные недостатки аккумуляторов сделали актуальным использование вместо них конденсаторов.

Использование двойного электрического слоя

На протяжении многих десятилетий самой большой емкостью обладали электролитические конденсаторы. В них одной из обкладок являлась металлическая фольга, другой — электролит, а изоляцией между обкладками — окись металла, которой покрыта фольга. У электролитических конденсаторов емкость может достигать сотых долей фарады, что недостаточно для того, чтобы полноценно заменить аккумулятор.

Сравнение конструкций разных типов конденстаторов (Источник: Википедия)

Большую емкость, измеряемую тысячами фарад, позволяют получить конденсаторы, основанные на так называемом двойном электрическом слое. Принцип их работы следующий. Двойной электрический слой возникает при определенных условиях на границе веществ в твердой и жидкой фазах. Образуются два слоя ионов с зарядами противоположного знака, но одинаковой величины. Если очень упростить ситуацию, то образуется конденсатор, «обкладками» которого являются указанные слои ионов, расстояние между которыми равно нескольким атомам.

Суперконденсаторы различной емкости производства Maxwell

Конденсаторы, основанные на данном эффекте, иногда называют ионисторами. На самом деле, этот термин не только к конденсаторам, в которых накапливается электрический заряд, но и к другим устройствам для накопления электроэнергии — с частичным преобразованием электрической энергии в химическую наряду с сохранением электрического заряда (гибридный ионистор), а также для аккумуляторов, основанных на двойном электрическом слое (так называемые псевдоконденсаторы). Поэтому более подходящим является термин «суперконденсаторы». Иногда вместо него используется тождественный ему термин «ультраконденсатор».

Техническая реализация

Суперконденсатор представляет собой две обкладки из активированного угля, залитые электролитом. Между ними расположена мембрана, которая пропускает электролит, но препятствует физическому перемещению частиц активированного угля между обкладками.

Следует отметить, что суперконденсаторы сами по себе не имеют полярности. Этим они принципиально отличаются от электролитических конденсаторов, для которых, как правило, свойственна полярность, несоблюдение которой приводит к выходу конденсатора из строя. Тем не менее, на суперконденсаторах также наносится полярности. Связано это с тем, что суперконденсаторы сходят с заводского конвейера уже заряженными, маркировка и означает полярность этого заряда.

Параметры суперконденсаторов

Максимальная емкость отдельного суперконденсатора, достигнутая на момент написания статьи, составляет 12000 Ф. У массово выпускаемых супероконденсаторов она не превышает 3000 Ф. Максимально допустимое напряжение между обкладками не превышает 10 В. Для серийно выпускаемых суперконденсаторов этот показатель, как правило, лежит в пределах 2,3 – 2,7 В.   Низкое рабочее напряжение требует использование преобразователя напряжения с функцией стабилизатора. Дело в том, что при разряде напряжение на обкладках конденсатора изменяется в широких пределах. Построение преобразователя напряжения для подключения нагрузки и зарядного устройства являются нетривиальной задачей. Предположим, что вам нужно питать нагрузку с мощностью 60 Вт.

Для упрощения рассмотрения вопроса пренебрежем потерями в преобразователе напряжения и стабилизаторе. В том случае, если вы работаете с обычным аккумулятором с напряжением 12 В, то управляющая электроника должна выдерживать ток в 5 А. Такие электронные приборы широко распространены и стоят недорого. Но совсем другая ситуация складывается при использовании суперконденсатора, напряжение на котором составляет 2,5 В. Тогда ток, протекающий через электронные компоненты преобразователя, может достигать 24 А, что требует новых подходов к схмотехнике и современной элементной базы. Именно сложностью с построением преобразователя и стабилизатора можно объяснить тот факт, что суперконденсаторы, серийный выпуск которых был начат еще в 70-х годах XX века, только сейчас стали широко использоваться в самых разных областях.

Принципиальная схема источника бесперебойного питания напряжением на суперконденсаторах, основные узлы реализованы на одной микосхеме производства LinearTechnology

Суперконденсаторы могут соединяться в батареи с использованием последовательного или параллельного соединения. В первом случае повышается максимально допустимое напряжение. Во втором случае — емкость. Повышение максимально допустимого напряжения таким способом является одним из способов решения проблемы, но заплатить за нее придется снижением емкости.

Размеры суперконденсаторов, естественно, зависят от их емкости. Типичный суперконденсатор емкостью 3000 Ф представляет собой цилиндр диаметром около 5 см и длиной 14 см. При емкости 10 Ф суперконденсатор имеет размеры, сопоставимые с человеческим ногтем.

Хорошие суперконденсаторы способны выдержать сотни тысяч циклов заряда-разряда, превосходя по этому параметру аккумуляторы примерно в 100 раз. Но, как и у электролитических конденсаторов, для суперконденсаторов стоит проблема старения из-за постепенной утечки электролита. Пока сколь-нибудь полной статистики выхода из строя суперконденсаторов по данной причине не накоплено, но по косвенным данным, срок службы суперконденсаторов можно приблизительно оценить величиной 15 лет.

Накапливаемая энергия

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в джоулях:

E = CU2/2,где C — емкость, выраженная в фарадах, U — напряжение на обкладках, выраженное в вольтах.

Количество энергии, запасенной в конденсаторе, выраженное в кВтч, равно:

W = CU2/7200000

Отсюда, конденсатор емкостью 3000 Ф с напряжением между обкладками 2,5 В способен запасти в себе только 0,0026 кВтч. Как это можно соотнести, например, с литий-ионным аккумулятором? Если принять его выходное напряжение не зависящим от степени разряда и равным 3,6 В, то количество энергии 0,0026 кВтч будет запасено в литий-ионном аккумуляторе емкостью 0,72 Ач. Увы, весьма скромный результат.

Применение суперконденсаторов

Системы аварийного освещения являются тем местом, где использование суперконденсаторов вместо аккумуляторов дает ощутимый выигрыш. В самом деле, именно для этого применения характерна неравномерность разрядки. Кроме этого, желательно, чтобы зарядка аварийного светильника происходила быстро, и чтобы используемый в нем резервный источник питания имел большую надежность. Источник резервного питания на основе суперконденсатора можно встроить непосредственно в светодиодную лампу T8. Такие лампы уже выпускаются рядом китайских фирм.

Грунтовый светодиодный светильник с питанием от солнечных батарей, накопление энергии в котором осуществляется в суперконденсаторе

Как уже отмечалось, развитие суперконденсаторов во многом связано с интересом к альтернативным источникам энергии. Но практическое применение пока ограничено светодиодными светильниками, получающими энергию от солнца.

Активно развивается такое направление как использование суперконденсаторов для запуска электрооборудования.

Суперконденсаторы способны дать большое количество энергии в короткий интервал времени. Запитывая электрооборудование в момент пуска от суперконденсатора, можно уменьшить пиковые нагрузки на электросеть и в конечном счете уменьшить запас на пусковые токи, добившись огромной экономии средств.

Соединив несколько суперконденсаторов в батарею, мы можем достичь емкости, сопоставимой с аккумуляторами, используемыми в электромобилях. Но весить эта батарея будет в несколько раз больше аккумулятора, что для транспортных средств неприемлемо. Решить проблему можно, используя суперконденсаторы на основе графена, но они пока существуют только в качестве опытных образцов. Тем не менее, перспективный вариант знаменитого «Ё-мобиля», работающий только от электричества, в качестве источника питания будет использовать суперконденсаторы нового поколения, разработка которых ведется российскими учеными.

Суперконденсаторы также дадут выигрыш при замене аккумуляторов в обычных машинах, работающих на бензине или дизельном топливе — их использование в таких транспортных средствах уже является реальностью.

Пока же самым удачным из реализованных проектов внедрения суперконденсаторов можно считать новые троллейбусы российского производства, вышедшие недавно на улицы Москвы. При прекращении подачи напряжения в контактную сеть или же при «слетании» токосъемников троллейбус может проехать на небольшой (порядка 15 км/ч) скорости несколько сотен метров в место, где он не будет мешать движению на дороге. Источником энергии при таких маневрах для него является батарея суперконденсаторов.

В общем, пока суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы только в отдельных «нишах». Но технологии бурно развиваются, что позволяет ожидать, что уже в ближайшем будущем область применения суперконденсаторов значительно расширится.

Алексей Васильев

www.elec.ru

Накопитель (ионистор)

.

Я думаю многие уже заметили, что я упорно молчу об очень модном среди новичков аксессуаре: конденсаторе (он же накопитель, он же ионистор и т. д.). Ну, раз он такой модный давайте поговорим и о нем! Выбирать мы его не будет, просто поразмыслим нужен ли он?

О необходимости накопителя в цепи питания, о его пользе, вреде и т. д. в интернете ведется масса споров. К сожалению, споры эти в большенстве своем бесполезны ввиду того, что их ведут люди абсолютно не знающие курс школьной физики и просто декламирующие рекламные лозунги, и псевдонаучные статьи.

Самое первое что нам стоит сделать это отбросить подальше познания из любых рекламных статей, отчаянно нахваливающих эти банки с цифрами.

Самая большая глупость этих статей — рекомендации конденсаторов к усилителям из расчета столько то фарад на 1 киловатт.

Откуда взялись такие рекомендации, остается загадкой. В том, что такие опусы находятся также далеко от реальности, как мы от Гонолулу мы убедимся ниже. Гораздо полезнее обратиться к тем начальным знаниям, которые мы с вами получали на уроках физики. Попутно будем развеивать мифы о конденсаторах.

Аксиома №1: Конденсатор является ПОТРЕБИТЕЛЕМ в сети. То есть он НЕ способен вырабатывать электроэнергию! Он способен ее НАКАПЛИВАТЬ и частично ПОТРЕБЛЯТЬ на собственные утечки и потери в обкладках. А это значит, что он ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ не может ни продлить жизнь аккумулятору, ни облегчить ему жизнь.

Аксиома №2 Конденсатор служит для накопления энергии и последующей отдачи этой энергии потребителю. При этом, обладая крайне низким внутренним сопротивлением, он отдает энергию потребителю очень быстро и накапливает соответственно тоже быстро. При этом он работает совсем не как аккумулятор. Пик отдачи энергии приходится на первое мгновение потребления, после этого заряд начнет резко падать, скорость его отдачи падает вместе с зарядом.

Теперь давайте научимся отличать ИОНИСТОР от КОНДЕНСАТОРА.

Об этих терминах вы можете почитать в википедии, я же просто подытожу в двух словах.

То что ездит в багажнике 90 процентов любителей звука под марками пролоджи, мистери, NRG и т. д. по вполне приемлемым ценам это есть ничто иное как ионистор!!

Отличается он от конденсатора тем, что имеет гораздо бОльшие потери внутри себя, имеет большое внутреннее сопротивление и гораздо линивее отдает заряд. Ну и тем, что стоит в десятки раз дешевле от конденсатора той же емкости. Ввиду чрезвычайной распространенности ионисторов остановимся подробнее на них. А конкретнее на мифе о том, что конденсатор в цепи питания в случаях просадок обеспечит энергией усилитель саба.

Причин просадок бывает много. Рассмотрим основные.

Но перед этим прикинем, на что ж способен то наш накопитель и сделаем эксперимент расчета в чистом виде. То есть зарядим и потом запустим чисто от накопителя усилитель:

Из школьного курса физики:

1 ампер X 1 сек = 1 кулон

1 ампер X 1 вольт = 1 ватт

1 ампер X 1 ом = 1 вольт

1 фарада X 1 вольт = 1 кулон

Таким образом в конденсаторе запасается:

1 фарад Х 12 вольт = 12 кулон

1000 ватт усилитель это 12 вольт Х 83 Ампер то есть за 1 секунду усилитель

Отдав киловатт потребит 83 кулона 12 \ 83 = 0,15 секунды.

Это время, за которое ионистор разрядится до ноля!!

Это и будет максимальное время работы ионистора. То есть в различных вариантах максимальной работа системы от него не превысит пол секунды. Но не стоит забывать, что на 8.9 вольт усилитель прекратит работать. То есть реальное время работы сократится от нашего расчетного втрое!

Эксперимент №1

Теперь цепляем наш ионистор в систему на машину с просадками питания из-за слабых генератора и аккумулятора. Заводим. Напряжение на клеммах уся 13 вольт. Все в порядке. Теперь делаем музыку на всю, напряжение садится до 10.9-11.5 вольт. На ионисторе, в это мгновение, еще осталось 13 вольт. То есть перепад между его потенциалом и питанием системы порядка 2 вольта. На то чтоб посадить эту разницу уйдет порядка 0.05 -0.09 секунды максимум. Удар баса длится гораздо дольше.

То есть в первый же удар баса заряд сольется, напряжение заряда упадет до бортового и ионистор превратится в пассивный элемент питания, поскольку он живет и работает только тогда, когда его заряд больше напряжения сети. Дальше он начнет поддерживать свой потенциал за счет просаженной сети. Безусловно между ударами баса сеть будет приподнимать напряжение но подъем этот будет очень незначительный в пределах 0.3-0.5в. Фронт, мидбасы да и сам саб продолжают в это время работать и этот перепад на конденсаторе будет расходоваться практически мгновенно не оставляя ощутимой пользы для питания.

Эксперимент №2

В случае если вы используете в питании тонкие провода питания и массы или толстый дешевый обмедненный алюминий, то ваш случай еще тяжелее. В этом случае к вашей просадке сети добавится просадка кабеля. В кабеле при резком возрастании потребления возникает реактивное сопротивление.

Чем быстрее и больше вы попытаетесь взять с кабеля энергии, и чем он длиннее и тоньше, тем сильнее он этому будет препятствовать.

В этом случае ионистор разрядившись, даже не сможет зарядиться! Ведь как мы знаем, он и разряжается и заряжается достаточно быстро, а это значит, провод будет изо всех сил этому сопротивляться. Кроме того, не забываем, что ионистор потребляет какое то количество энергии на свои потери, которой нам и так не хватает.

А самое важное, что нагрузкой ионистора является не только усилитель, а ВСЯ бортовая сеть, включая всех потребителей, да и сам аккумулятор, который в просадке питания тоже попытается зарядиться за счет бедолаги ионистора. И тот факт, что вы визуально  поставите накопитель около усилителя, ровным счетом ничего не изменит! Работать он будет не только на этот усилитель, а на ВСЕ, что потребляет энергию в вашем авто!

Естественно, что и в этом эксперименте  никаких проблем питания накопитель не решил.

Делаем вывод: питание должно быть отличным!

Эксперимент №3

Решено! Меняем или ремонтируем генератор, прокидываем от генератора толстую массу и плюс. Ставим новый аккумулятор, меняем и зачищаем ВСЕ клеммы, прокидываем силовой провод из хорошей меди достаточного сечения, включаем, меряем — КРАСОТА!

На выключенном звуке, на клеммах питания усилителя 14 вольт.

Музыку на всю, на клеммах 13.2 вольт!

Все качает, всем хватает питания, все довольны, усь жмет вам руку.  Праздник!

Ну, теперь самое время поставить наш конденсатор! Ставим, включаем, меряем. 14в без нагрузки и 13.3в с нагрузкой! Хмм, а ведь не удивительно.

Цепь живая, питания хватает, конднсатор не влияет ни на что и просто ждет спокойно своего часа.

Пока все в порядке в питании авто, накопителю в ней делать нечего.

Заблуждение теоретическое третье и заключительное:  Конденсатор нужен в системах с большой громкостью и на соревнованиях SPL.

Ионистор, ввиду своей ленивости, тут по любому отпадает.  И оно казалось бы верно. Лентяям тут не место! Нужен именно конденсатор! На кратковременный замер конденсатору самое место. . НО

1. Замер достаточно долго длится, чтоб проснулся даже кислотный аккумулятор и отдал свой максимум.

2. Распространенные среди SPL братства гелиевые и AGM аккумуляторы являются практически фундаментом профессиональных соревнований.  А все потому, что такие аккумы, способны стрелять сотнями ампер с такой скоростью, что и скорости конденсаторов чувствуют себя не омфортно. И этой скорости аккумуляторов с лихвой хватает для достижения серьезных результатов.

3. Конденсатор, как мы помним, является потребителем энергии, а в SPLлюбые лишние потребители это зло.

В итоге сейчас в SPL никто не использует ни конденсаторы, ни ионисторы.

Теперь, напишу о пользе конденсаторов и ионисторов. Да, да, в них есть и польза!) правда со звуком она имеет мало общего.

1) Например, если у вас слабое питание и от музыки моргают фары. На самом деле это очень раздражает. Установка конденсатора устранит моргание. Проблему это не решит. Фары перестанут моргать, но при этом притухнут на среднем значении просадок. Видимость проблемы уйдет, но это не выход. Аккумулятор продолжит умирать с прежней скоростью.

2)  Накопитель является мощным фильтром сетевых помех. Установив его, вы не услышите в динамиках щелчки при включении вентиляторов и другой аппаратуры авто. Фильтры, конечно, устанавливаются сейчас во многих усилителях, но если у вас есть такая проблема накопитель ее, скорее всего, решит.

3) Машина со слабым аккумулятором с накопителем, в мороз заводится гораздо охотнее, чем без него. Это не противоречит теории и доказано на практике. Фишка в том, что своим зарядом, накопитель помогает замерзшему аккумулятору быстро сорвать стартер с места, а мы ведь знаем, что максимальный ток потребляет стартер пока стоит, потом потребление падает раз в 10 и с ним уже аккумулятор справляется и без участия накопителя.

4) С накопителем в сети ремню генератора живется гораздо комфортнее. Он сглаживает рывки генератора на ударах баса.

5) Когда необходимо заменить аккумулятор, при снятии клемм с него магнитола, часы в панели и настройки бортового компьютера не сбрасываются. Накопитель будет их держать минут 5-10 точно. За это время вы спокойнее все поменяете.

6) Одного заряда накопителя хватает, чтобы однократно закрыть или открыть 4 центральных замка от брелка сигналки) Может, кому сгодится)

И полезный совет: Как зарядить накопитель, не имеющий системы заряда. Просто между плюсовым проводом питания и конденсатором подключите лампочку, с габаритов например. Она загорится и тут же начнет гаснуть, как погасла полностью, тогда соединяйте напрямую. Кондер заряжен. Тоже самое нужно делать, если вы надолго скидывали клемму с аккумулятора.

На этом собственно и все. Рассказы о псевдопользе накопителя также встречаются в интернете, но они не несут систематичный или обоснованный характер. Например, многие утверждают, что при установке конденсатора на слабое питание бас становится лучше. На самом же деле просто меняется характер искажений, возникающий от нехватки питания. Но этот измененный бас будет также далек от правильного звука, как и тот, который был до накопителя.

Также, многие утверждают, что просадки уменьшились втрое! Но если уточнить у них то оказывается, что напряжение они смотрели на вольтметре встроенном в сам накопитель. Во первых за достоверность его измерений никто не ручается, во вторых он показывает просадки на клеммах накопителя а вовсе не реальные.

Реальные просадки напряжения нужно мерять непосредственно на клеммах усилителя и только там!

Из всего вышеизложенного пусть каждый делает выводы для себя сам, я лишь рекомендую поставить конденсатор в сеть, если вам он достается за недорого, и с питанием у вас все в порядке. Но, если есть выбор, куда потратить деньги, то потратьте эту сумму на улучшение элементов питания авто и на провода. Это будет куда полезнее.

Остается разве что еще упомянуть, что банки конденсаторов есть в ЛЮБОМ усилителе внутри. Расположены они там максимально эффективно для выполнения вышеописанных задач и вполне с ними справляются.

Ну вот вам еще такая фотка)

Как выглядит конденсатор или же как говорят особенные люди «накопитель баса»

 

www.lowsound.ru

Схема подключения конденсатора (накопителя) к усилителю.

Порядок безопасного заряда и разряда конденсатора (накопителя) и принципиальная схема подключения конденсатора (накопителя) к усилителю.

И так. Для чего же нужен конденсатор (накопитель) в звуковом тракте нашей аудиосистемы? Нужно для себя уяснить, что никаких волшебных свойств у самого конденсатора (накопителя) по сравнению с аккумулятором НЕТ! Конденсатор (накопитель) выполняет роль дополнительной ёмкости плюсом к нашему аккумулятору. Не больше. С таким же толком можно было поставить и дополнительный аккумулятор в цепь питания усилителей. И толку было бы ещё больше, так как ёмкость дополнительного аккумулятора, естественно, выше.

Полезное замечание 1:

Основной единицей электрической емкости является фарада (сокращенно Ф), названная так в честь английского физика М. Фарадея. Однако 1 Ф-это очень большая емкость. Земной шар, например, обладает емкостью меньше 1 Ф. В электро и радиотехнике пользуются единицей емкости, равной миллионной доле фарады, которую называют микрофарадой (сокращенно мкФ). В одной фараде 1000000 мкФ, т.е. 1 мкФ = 0,000001 Ф. Но и эта единица емкости часто оказывается слишком большой. Поэтому существует еще более мелкая единица емкости, именуемая пикофарадой (сокращенно пФ), представляющая собой миллионную долю микрофарады, т.е. 0,000001 мкФ; 1 мкФ = = 1000000 пФ.

Нажмите, чтобы раскрыть...

Полезное замечание 2 (Википедия):

Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника. Ёмкостью 1 Ф обладал бы уединённый металлический шар, радиус которого равен 13 радиусам Солнца. Ёмкость же шара размером с Землю, используемого как уединённый проводник, составляла бы около 710 микрофарад.

Нажмите, чтобы раскрыть...

К чему я это указал ? Некоторые производители указывают ёмкость своих конденсаторов именно в фарадах ! Наводит на определённые мысли ... Хотя ... это уже не ново. Такая же сомнительная информация и с нереальными ваттами и даже киловаттами на красивых коробочках новых усилителей.

Вот наглядный пример

В фарадах измеряют электрическую ёмкость проводников. Не стоит путать электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов. Она имеет другую природу и измеряется в других единицах — ампер-часах. Соразмерных электрическому заряду (1 ампер-час равен 3600 кулонам).

Единственным полезным свойством конденсатора (накопителя) является способность быстро накапливать и быстро отдавать. Этот момент очень важен! Если конденсатор (накопитель) будет быстро накапливать, а АКБ такими характеристиками (отдавать) похвастаться не сможет, тогда что толку от конденсатора (накопителя)? Из этого можно сделать вывод, что конденсатор (накопитель) не улучшает характеристики аккумулятора или чего то ещё, а работает в тандеме с аккумулятором. То есть это общая система - конденсатор (накопитель) + аккумулятор. И их характеристики должны быть грамотно подобраны.

Но, коль решили внедрить конденсатор (накопитель) в схему питания, как же правильно его установить?

Нельзя включить в цепь питания усилителей пустой (не заряженный) конденсатор. Это может быть чревато нехорошими последствиями. Что нужно сделать?

Заряд конденсатора (накопителя).​

Снимаем плюсовую клемму с АКБ. Подсоединяем к плюсовому силовому проводу резистор (25 Ом, 1/2 Вт), или 12В автомобильную лампочку.

Крепим силовой провод с внедрённым в его цепь резистором (или лампочкой) к терминалу конденсатора (накопителя).

Подсоединяем плюсовой провод к аккумулятору.

Вот такая последовательность.

Время заряда конденсатора (накопителя), как правило, указывается в инструкции к самому конденсатору (накопителю). Или когда значения на табло вольтметра конденсатора (накопителя) достигнут 12 -13 вольт.

При заряде конденсатора (накопителя) через автомобильную лампочку осуществляется до полного потухания спирали самой лампочки.

Схема подключения конденсатора (накопителя) к усилителю.​

Конденсатор (накопитель) подключаем к усилителю параллельно, по следующей схеме.

Силовые провода от конденсатора (накопителя) до усилителя не должны быть длиннее 50 см. То есть размещаем конденсатор (накопитель) как можно ближе к усилителю.

clippu.net

Смотрите также