Condensatore che guadagna tensione nel tempo?


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Di recente ho comprato due condensatori da 3300uf 100v e li ho collegati in parallelo. Li carico fino a 100 V e li scarico. Quindi collego un multimetro e noto che la tensione aumenta molto lentamente, circa 0,01 volt ogni 20-40 secondi. Quindi scarico i condensatori e la tensione torna a zero. Quando mi sono svegliato questa mattina, ho controllato i condensatori ed era salito a 5 volt! E sono in grado di alimentare un LED con loro. Cosa sta succedendo qui?

Modificare:

Grazie al commento di Robert in una delle risposte, penso che abbia ragione. Questo è probabilmente assorbimento dielettrico.


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WOW! Osservazione davvero buona
slebetman

Risposte:


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Quello che hai osservato è chiamato "assorbimento dielettrico" o "fenomeno della tensione di recupero".

È causato dal tipo di interia dei dipoli (ioni) nell'elettrolita durante la carica e la scarica.

Da Wikipedia :

L'assorbimento dielettrico è il nome dato all'effetto con cui un condensatore, che è stato caricato per lungo tempo, si scarica solo in modo incompleto quando viene scaricato brevemente. Sebbene un condensatore ideale rimanga a zero volt dopo essere stato scaricato, i condensatori reali svilupperanno una piccola tensione dallo scaricamento di dipolo ritardato nel tempo, un fenomeno chiamato anche rilassamento dielettrico, "assorbimento" o "azione della batteria". Per alcuni dielettrici, come molti film polimerici, la tensione risultante può essere inferiore all'1-2% della tensione originale, ma può essere fino al 15% per i condensatori elettrolitici.

Ulteriore:

Quando il condensatore si scarica, l'intensità del campo elettrico diminuisce e l'orientamento comune dei dipoli molecolari sta tornando allo stato non orientato in un processo di rilassamento. A causa dell'isteresi, nel punto zero del campo elettrico, un numero di dipoli molecolari dipendenti dal materiale è ancora polarizzato lungo la direzione del campo senza che una tensione misurabile appaia ai terminali del condensatore. Questo è come una rimanenza elettrica.

Da una nota di Mouser

7 Tensione di recupero

Laddove un condensatore viene caricato e scaricato una volta con entrambi i terminali in corto circuito e quindi lasciato i terminali aperti per un po ', una tensione attraverso il condensatore aumenta di nuovo spontaneamente. Questo si chiama "fenomeno della tensione di recupero". Il meccanismo di questo fenomeno può essere interpretato come segue:

Se caricato con una tensione, il dielettrico produce alcune modifiche elettriche all'interno, quindi l'interno del dielettrico viene elettrificato con le polarità opposte (polarizzazione dielettrica). La polarizzazione dielettrica si verifica in entrambi i modi per procedere rapidamente e lentamente. Quando un condensatore carico è stato scaricato fino a quando la tensione attraverso il condensatore scompare, e quindi lasciando i terminali aperti, la polarizzazione lenta si scarica all'interno del condensatore e appare come tensione di recupero. (Fig. 28).


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PROBLEMA DI SICUREZZA: i condensatori ad alta tensione, quando in deposito, devono avere un filo di corto circuito installato. Altrimenti potrebbero aumentare la tensione pericolosa per ore / giorni, a causa del recupero della carica che era stata iniettata nel dielettrico. (I dielettrici non sono isolanti perfetti, sono solo grandi resistori.) Questo effetto è maggiore ogni volta che il condensatore è stato caricato ad alta tensione per lunghi periodi. I condensatori HV nel circuito dovrebbero avere "resistori di spurgo" HV in parallelo, per eliminare il problema.
wbeaty

Da dove viene l'energia? Sicuramente non possiamo costruire una macchina a moto perpetuo con condensatori disconnessi.
dotancohen,

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Nota: non sono un fisico. In un condensatore l'energia viene immagazzinata orientando i dipoli lungo un campo elettrico. Energia in = allineamento. Energia esaurita = ripristinare il disturbo. Rilasciare quell'energia viene archiviato rilassando i dipoli. D / A appare quando si scarica rapidamente un condensatore in breve tempo. Secondo la mia comprensione, alcuni dipoli si rilassano più lentamente di altri. Quindi forniscono energia con un certo ritardo. Puoi porre un'altra domanda concentrandoti sulla causa del D / A - qui o nello stack di fisica. C'è già una domanda con risposta lì
try-catch-finalmente il

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@dotancohen - I condensatori sono imperfetti, ecco come. Metti 1J, con una scarica normale ottieni 0,9J indietro, con questo potresti ottenere 0,05J in più. (I numeri sono solo un'ipotesi).
TLW il

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Circuito equivalente di assorbimento dielettrico

  • Da 100 V a 5 V C1V1 = C2V2 prima = dopo la scarica dopo molto tempo
  • Cap principale C1 = 3300uF a V1 = 100 V e V2 = 5 V.
  • quindi C2 = C1 * V1 / V2 = 66 mF equiv capacità di assorbimento dielettrico
  • ".01 volt ogni 20-40 secondi" o 10mV / 20s = dV / dt quindi aumento di tensione su C2 a 100 V e C1 a 0 V
  • Lo scarico su C2 a V1 = 100 V grazie alla serie ESR2 sul cappuccio di assorbimento, C2
    • Ignorando la perdita R per ora,
    • V2 / ESR2 = Ic2 = Ic1 = C1 * dV1 / dt o
    • ESR2 = V1 / C1 * dt / dV1 = 100V / 66mF * 20s / 10mV = 3MΩ

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab

Nota per i vecchi tappi elettronici ogni valore di componente nel circuito equivalente può essere stimato mediante vari test. Il test stima l'ESR2 * C2 = T2 = 180ks C2 / C1 = 20 con come rapporto assorbimento / limite.

Note sul letto

  • se dV / dt era 10mV / 30s, possiamo stimare la quantità minima di sonno che hai avuto?
    • se il tempo di ricarica del 60% di 5 V viene raggiunto a una velocità di 10 mV / 30 s, questo richiederebbe 5 V / 10 mV * 30 s = 15k = 4,17 h senza conoscere il dV / dt nella velocità del mattino, possiamo solo supporre che fosse molto più basso come 2T o 3T che significa 8 ore o 12 ore di sonno o ESR2 ridotto durante la notte.

È noto che i valori R di dispersione parallela si riducono con l'invecchiamento e il condizionamento dei vecchi tappi E di grandi dimensioni che utilizzano una serie R di grandi dimensioni aumenteranno i valori R delle perdite verso i valori originali in molti casi. Questa è una pratica sicura quando si ha a che fare con tappi a basso ESR molto vecchi per prevenire i cortocircuiti interstrato.


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Diverse spiegazioni possibili:

  • Elettricità statica: è perfettamente normale che ci sia una potenziale differenza tra terra e ad es. Nuvole. Ciò può ammontare a un bel po 'di V / m in "aria libera", ma con una carica molto bassa dietro, ad es. cercare di misurare ciò è praticamente impossibile. Tuttavia, se hai due elettrodi allungati su quel gradiente, probabilmente sarai in grado di caricare i tappi.
  • Raccolta RF: tutto funge da antenna. Ora, questo non importa perché l'induzione RF è per definizione CA e si annullerà, ma se ti capita di avere un'interfaccia conduttore arrugginita / salata / ..., che può agire come un diodo accidentale. Vedi: prime radio di cristallo.
  • Carica residua: non conosco bene i tuoi tappi, ma forse è chimicamente corretto supporre che cortocircuitarli non elimini tutta l'energia immagazzinata all'interno, ma solo ciò che è accessibile rapidamente. In tal caso, se si lasciasse cortocircuitare più a lungo, questo effetto non si verificherebbe.

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In realtà la storia dell'assorbimento dielettrico è ok, ma complessa Per dirla in breve: il campo elettrico deforma la struttura molecolare proprio come un panno spesso e morbido ottiene una fossetta quando lo si preme con la mano. Quando la fossetta svanisce e la stoffa si rialza un po 'più in alto contro la gravità.

Le deformazioni molecolari nell'elettrolita e nello strato isolante si invertono gradualmente e le particelle ioniche ritornano nella loro posizione originale. Ciò significa una nuova elettricità, perché la distribuzione della carica è cambiata.


NO. DA è causato dal movimento effettivo di elettroni nel dielettrico (a volte chiamato carica spaziale). La forza elettrica è molto forte e il numero di elettroni coinvolti è piccolo. Questo è stato studiato fino alla morte. iequalscdvdt.com/miscellaneous.html
Robert Endl,

@RobertEndl La struttura molecolare è dovuta agli elettroni e ai loro possibili stati. Solo gli elettroni tengono insieme il materiale. Molti di loro hanno orbite libere, ma sicuramente esistono dei limiti perché questo non è un conduttore. Non c'è contraddizione. La carica spaziale = quegli elettroni nella struttura molecolare che hanno molte possibilità di variazione nel modo in cui prendono posto in tutti gli stati possibili.
user287001,

-7

il tuo multimetro sta caricando i condensatori.


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Non darei per scontato che sia il caso delle misurazioni della tensione. Per la misurazione della resistenza, sì.
Marcus Müller,

Dubito che sia il multimetro perché li ho lasciati seduti durante la notte con il multimetro scollegato
Erik

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Penso che tu abbia appena scoperto l'assorbimento dielettrico. Cerca.
Robert Endl,

@RobertEndl Leggendolo, probabilmente hai ragione. Grazie!
Erik,
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