¿Qué es un supercondensador? Funcionamiento y sus aplicaciones

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Un simple elemento pasivo que puede almacenar energía eléctrica , cuando se aplica una fuente de voltaje se llama condensador. Tiene una habilidad o capacidad para almacenar energía eléctrica al producir una diferencia de potencial en sus placas y se comporta como un recargable. batería . El condensador consta de dos placas conductoras paralelas, que no están conectadas entre sí. Las placas están separadas por un material aislante llamado dieléctrico, que es papel encerado, cerámica, plástico de mica o gel líquido. Debido a este material aislante, la Corriente continua no puede fluir a través del condensador. Bloquea el flujo de corriente y el condensador se carga hasta su voltaje de suministro y actúa como aislante. Cuando el capacitor se usa en circuitos de CA, el flujo de corriente es directo a través del capacitor sin bloques. La propiedad eléctrica del capacitor es la capacitancia y se mide en Faradios (F). Dependiendo del dieléctrico, la capacitancia del condensador varía. Hay un condensador que tiene la mayor capacidad de almacenamiento. Uno de ellos es un supercondensador. Este artículo analiza una descripción general del supercondensador.

¿Qué es el supercondensador?

Definición: Un supercondensador también llamado ultracondensador o de alta capacidad condensador o condensador electrolítico de doble capa que puede almacenar grandes cantidades de energía casi de 10 a 100 veces más energía en comparación con los condensadores electrolíticos. Es ampliamente preferido que las baterías debido a su capacidad de carga más rápida y su suministro de energía más rápido. Tiene más ciclos de carga y descarga que las baterías recargables. Estos se desarrollan en los tiempos modernos para obtener beneficios industriales y económicos. La capacitancia de este capacitor también se mide en Faradios (F). La principal ventaja de este condensador es su eficiencia y alta capacidad de almacenamiento de energía.




supercondensador

supercondensador

Funcionamiento del supercondensador

Similar a un capacitor normal, el supercondensador también tiene dos placas paralelas con un área más grande. Pero la diferencia es que la distancia entre las placas es pequeña. Las placas están hechas de metales y empapadas en electrolitos. Las placas están separadas por una capa delgada llamada aislante.



Símbolo de supercondensador

supercondensador-símbolo

Cuando se forman cargas opuestas en ambos lados de el aislante , se forma una doble capa eléctrica y se cargan las placas. Por lo tanto, el supercondensador está cargado y tiene una mayor capacitancia. Estos condensadores se utilizan para proporcionar alta potencia y permitir altas corrientes de carga con baja resistencia. El costo del supercondensador es alto debido a su alta capacidad de carga y descarga.

Se crea una capa doble eléctrica cuando se cambian las placas y se forman cargas opuestas en ambos lados de las placas. Por lo tanto, los supercondensadores también se denominan condensadores de doble capa o condensadores eléctricos de doble capa. condensadores (EDLC'S). Cuando el área de las placas aumenta y la distancia entre las placas disminuye, entonces aumenta la capacitancia del capacitor.

Supercapacitor-Working

supercondensador de trabajo

Cuando el supercondensador no está cargado, todas las cargas se distribuyen aleatoriamente dentro de la celda. Cuando se carga el supercondensador, todas las cargas positivas son atraídas hacia la terminal negativa y las cargas negativas hacia la terminal positiva. Generalmente, los supercondensadores están disponibles con capacitancia 420F, corriente de carga y descarga 4-2Amps con una temperatura ambiente de -22 grados centígrados.


¿Cómo cargar un supercondensador?

El supercondensador tiene la capacidad de autodescarga y ciclos ilimitados de carga y descarga. Estos tipos de condensadores pueden funcionar con voltajes bajos (2-3 voltios) y pueden conectarse en serie para producir alto voltaje, que se utiliza en equipos potentes. Puede almacenar más energía y se libera al instante y más rápidamente en comparación con las baterías.

Cuando este capacitor está conectado al circuito o fuente de voltaje de CC, las placas son cargas y se forman cargas opuestas en ambos lados del separador, que forma un capacitor electrolítico de doble capa.

Para cargar un supercondensador, conecte el lado positivo de la fuente de voltaje al terminal positivo del supercondensador y el lado negativo de la fuente de voltaje se conecta al terminal negativo del supercondensador.

Si el supercondensador está conectado a una fuente de voltaje de 15 voltios, entonces se carga hasta 15 voltios. A medida que aumenta el voltaje más allá de la fuente de voltaje aplicada, el supercondensador puede dañarse. Entonces, la resistencia está conectada en serie con la fuente de voltaje y el capacitor para disminuir la cantidad de corriente que fluye a través del capacitor y no se daña.

El suministro de corriente constante y el suministro de voltaje limitado son adecuados para el supercondensador. Cuando el voltaje aumenta gradualmente, cambia la cantidad de corriente que fluye a través del capacitor. En el modo de carga completa, la corriente cae por defecto.

Supercapacitor vs batería

Las baterías son muy utilizadas con un volumen y peso específico, además tienen mejor densidad energética. Los supercondensadores son condensadores de alta capacidad con alta densidad de potencia. En comparación con una batería, el supercondensador tiene una capacidad de carga y descarga rápida, puede manejar temperaturas bajas-altas, alta confiabilidad y baja impedancia.

El costo de la batería es bajo mientras que el costo de un supercondensador es alto. Los supercondensadores tienen la capacidad de autodescarga. En la batería, la tensión de funcionamiento determina los modos de carga y descarga. En un supercondensador, el voltaje permitido depende del tipo de material dieléctrico utilizado entre las placas. Y también el electrolito en el condensador puede aumentar la capacitancia.

Las baterías están disponibles en baterías de plomo-ácido, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, etc. Los supercondensadores están disponibles con electrolito orgánico, electrolito acuoso, líquido iónico, híbrido y pseudo supercondensadores. Las baterías se utilizan para almacenar grandes cantidades de energía y los supercondensadores se utilizan para ofrecer una alta densidad de potencia.

Inversor solar usando un supercondensador

los solar inverter es útil para los agricultores en el riego, cercado, etc. El inversor solar utiliza placas solares y el solar energy obtenido de estas placas se almacena en una batería. El sistema de inversor solar completo tiene un interruptor de ENCENDIDO / APAGADO para controlar la carga de la batería según el propósito del agricultor.

Inversor solar que utiliza supercondensador

inversor-solar-usando-supercondensador

El diagrama de bloques del inversor solar que usa supercondensador contiene,

  • Solar panel
  • Generador de pulso
  • Transformador elevador
  • MOSFET
  • Interruptor encendido / apagado
  • Supercondensador y
  • Batería recargable

Cuando los cables de la batería están conectados al pulso generador ya su vez al MOSFET, es capaz de generar pulsos ON / OFF a diferentes frecuencias. Los pulsos se alimentan al step-up transformador para obtener un voltaje de CA bajo. Este voltaje de CA se utiliza para diferentes aplicaciones durante la agricultura. El supercondensador se utiliza en todo el proceso para suministrar alta potencia, para una carga rápida y para almacenar energía solar y para aumentar la vida útil de la batería.

La energía de salida de las placas solares se puede incrementar aumentando las dimensiones de las placas solares.

Aplicaciones

Las aplicaciones del supercondensador incluyen las siguientes.

  • Para entregar alta potencia y salvar las brechas de potencia
  • Aplicaciones industriales y electrónicas
  • Utilizado en turbinas eólicas, vehículos eléctricos e híbridos.
  • Frenado regenerativo para liberar la potencia en aceleración
  • Para iniciar la energía en los sistemas de arranque y parada
  • Regular el voltaje en la red energética.
  • Para capturar y asistir la energía en cargas más bajas y cargas elevadas
  • Respalda la energía en un estado de descarga rápida.

Preguntas frecuentes

1). ¿Pueden los supercondensadores reemplazar las baterías?

Para ofrecer una alta densidad de potencia y con fines de carga simples y rápidos, los supercondensadores pueden reemplazar las baterías.

2). ¿Cuánta energía puede almacenar un supercondensador?

El supercondensador almacena una cantidad máxima de energía de 22,7 julios para un suministro de 5,5 voltios. Almacena de 10 a 100 veces más energía por unidad de masa o volumen en comparación con los condensadores electrolíticos.

3). ¿Cuál es la diferencia entre una batería y un supercondensador?

Las baterías se utilizan para almacenar alta energía y los supercondensadores tienen alta densidad de potencia.
Los supercondensadores se utilizan para almacenar y liberar energía rápidamente, mientras que las baterías almacenan la energía durante períodos más largos.

4). ¿Cuánto tiempo puede mantener una carga un supercondensador?

El tiempo de carga del supercondensador es de 1 a 10 segundos en comparación con los 10 a 60 minutos para alcanzar una batería completamente cargada. Entrega 10,000W / kg con ciclos ilimitados de carga y descarga.

5). ¿Por qué no utilizar condensadores en lugar de baterías?

Los condensadores almacenan energía eléctrica y tienen miles de ciclos de carga y descarga. La batería permanece constante cuando se descarga a una corriente constante y tiene una salida de potencia constante. Mientras que el voltaje del capacitor cae linealmente a una corriente constante, la potencia de salida también cae. Por lo tanto, el condensador no se puede reemplazar con una batería. Se usa un circuito regulador de voltaje para reemplazar un capacitor con una batería.

Por lo tanto, se trata de una descripción general de un supercondensador . Se utilizan tanto en electrónica como en aplicaciones industriales. Aquí tienes una pregunta, ¿cuál es la función de un supercondensador?