Quanta corrente assorbe un condensatore durante la ricarica?

Sto usando un grande condensatore per bufferizzare il fabbisogno di carico di un solenoide (installazione a energia solare / a batteria, con solenoide che viene espulso alcune volte al giorno). Qualcuno ha affermato che se uso un condensatore sufficientemente grande, devo mettere un resistore in serie con esso per moderare il "carico capacitivo" (un termine che ho scoperto in seguito ha poco a che fare con questa situazione).

Quindi, quanta corrente (teoricamente) fa assorbire un cappuccio elettrolitico da 3300uF in un circuito a 12V quando viene alimentato per la prima volta? (Mi rendo conto che il valore diminuisce nel tempo man mano che il limite si carica.)

capacitor current

— Kolosy
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Ha 2 componenti, quando inizialmente acceso, esiste la corrente di spunto, che dipende dall'ESR del cappuccio e dal dV / dT dell'accensione. dopo quell'evento transitorio, il condensatore si carica lentamente. La costante del tempo di ricarica sarà RC, la quantità di resistori in serie che eseguirai il kepp in base al fatto che varierà. possiamo ipotizzare un tempo di 5RC per caricare completamente il condensatore. per quanto ne so, Q = CV, è importante solo la carica, la corrente varia inizialmente in base alla resistenza della serie inizialmente, poiché il condensatore si approva completamente, la corrente diminuisce lentamente, quando il condensatore si carica completamente, la corrente sarà zero. Compagno di carica

— user19579,

La corrente durante la carica di un condensatore non si basa sulla tensione (come con un carico resistivo); invece si basa sulla velocità di variazione della tensione nel tempo, o ΔV / Δt (o dV / dt).

La formula per trovare la corrente mentre si carica un condensatore è:

I = C \frac{d V}{d t}

$I = C\frac{dV}{dt}$

Il problema è che questo non tiene conto della resistenza interna (o di un resistore limitatore di corrente in serie se ne includi uno) o se il condensatore ha già qualche carica.

Devi tenere conto della carica in continua evoluzione applicata al condensatore. In altre parole, all'inizio, sembra un cortocircuito verso l'alimentatore (blocco della resistenza, di nuovo). Pertanto, qualunque sia la corrente massima che il tuo alimentatore è in grado di gestire è la massima corrente teorica. Mentre il condensatore si carica, questa corrente diminuisce in modo esponenziale, fino a quando il condensatore raggiunge la carica massima Q.

La formula per questo è:

I = \frac{V_{b}}{R} e^{- t / R C}

$I = \frac{V_b}{R}e^{-t/RC}$

Dove è la tensione di sorgente, R è resistenza, t è tempo e RC è la costante di tempo (prodotto di resistenza e capacità). $V_b$

Supponiamo che non usi un resistore con limitazione di corrente e che l'alimentatore abbia una resistenza interna di 4Ω:

I = \frac{12}{4} e^{- 0 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0/0.0132}$

Al tempo 0 s, la corrente è 3A. Se calcoliamo, diciamo, 1 ms più tardi:

I = \frac{12}{4} e^{- 0.001 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0.001/0.0132}$

Ora la corrente è ~ 1 A.

Quindi, quanto tempo ci vorrà per caricare il condensatore? Se prendi la costante di tempo, RC (lo 0,0132 dell'esponente) come valore in secondi , c'è una regola empirica che un condensatore verrà caricato in 5 volte questa durata:

5 \cdot 0.0132 = 0.066 s

$5\cdot0.0132 = 0.066s$

La corrente iniziale (o la corrente durante una parte di questa durata) viene definita corrente di spunto . È possibile ridurlo aggiungendo un resistore limitatore di corrente in serie per proteggere l'alimentatore.

— JYelton
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questo è utile, grazie. come dimensionare la resistenza? dovrei semplicemente usare la formula I = 12 / R e ^ (- t / RC) e scegliere una corrente target?

— kolosy,

Dovresti scegliere un valore che pone un limite superiore alla corrente iniziale , qualcosa che il tuo circuito e l'alimentatore possono gestire in sicurezza. Esistono altri modi per limitare la corrente di spunto, alcuni dei quali potrebbero o meno essere applicabili al tuo dispositivo. Guardati intorno sul sito qui, ci sono alcune domande a riguardo.

— JYelton,

La corrente INIZIALE è Vb / R, dove Vb è la tensione di alimentazione e R è la resistenza in serie (incluso ESR del condensatore, che sarà generalmente piccolo). In ogni dato istante, la corrente istantanea è data da (Vb - Vc) / R, dove Vb e R sono come sopra, e Vc è la tensione già caricata sul condensatore. Per ottenere la storia completa, devi risolvere l'equazione differenziale, che è da dove viene il fattore esponenziale.

— John R. Strohm,

@Giovanni Grazie per il chiarimento, lo modificherò di conseguenza.

— JYelton,

@MisforMary Raccomando di pubblicare una nuova domanda e fare riferimento a questa. Quindi è possibile fornire dettagli su come misurare e calcolare. Sarebbe più probabile un aiuto che uno scambio di commenti qui. :)

— JYelton