Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Бувають ситуації, коли реалізувати автономне живлення на основі однієї акумуляторної батареї не представляється можливим через утворення великих короткочасних струмів. В цьому випадку спільно використовувався високовольтний конденсатор великої ємності, поки не стали застосовувати іоністор замість акумулятора або одночасно з ним.

У роботі цього класу приладів закладена технологія, завдяки якій створюється подвійний електричний шар (EDLC), цим вони вигідно відрізняються від пристроїв, де для накопичення заряду експлуатуються хімічні реакції, як оборотні (акумулятор), так і незворотні (батарея).

Незважаючи на те, що іоністори з'явилися відносно недавно, їх виготовлення налагоджено багатьма виробниками як в нашій країні, так і за кордоном, ці радіодеталі випускають такі компанії, як: Palm, Epcos, Elna і т.д.

іоністори Maxwell

внутрішній устрій

Іоністори тим відрізняються від конденсаторів, що їх конструкція не передбачає використання діелектрика між електродами, при виготовленні останніх підбираються речовини, з протилежним потенціалом заряду. Спрощене пристрій цих радіодеталей показано на малюнку.

Пристрій класичних іоністорів

Умовні позначення:

  • a, b - електроди;
  • з -сепаратор;
  • d - активоване вугілля.

Від того, яка площа «обкладання» конденсатора, залежить його ємність, саме з цією метою в якості електродів в пристроях використовується активоване вугілля або спінений вуглець, які поміщаються в електроліт. Призначення сепаратора - не допустити коротке замикання електродів.

В якості електроліту може виступати твердий або кристалічний розчин лугу або кислоти. Зауважимо, що в сучасних виробах даний тип електроліту не використовується через свою високу токсичність.

На малюнку нижче як приклад зображена конструкція іоністорів серії EN, виготовлених компанією Panasonic.

Конструкція серії EN

На малюнку позначені:

  • a - електроди (в якості матеріалу виступає активоване вугілля);
  • b, e - верхня і нижня частина корпусу;
  • з - сепаратор;
  • d - ущільнювальний ізолятор.

параметри

Основні електричні характеристики іоністорів включають в себе:

  • ємність, для її вимірювання використовується одиниця Фарад (Ф);
  • внутрішній опір (Ом);
  • максимальний струм розряду (А);
  • величина номінальної напруги (В)
  • параметри саморазряда і розряду, останній досить важливий параметр, тому наведемо формулу, по якій можна провести розрахунок часу розряду іоністори: де:

t - час розряду, вимірюється в секундах (с);

С - ємність пристрою (Ф);

V 1, V 2 - початковий і кінцевий значення діапазону напруг, при яких проводилося тестування;

I - величина тестового струму (А).

Позитивні і негативні сторони

До безумовних переваг цих пристроїв відносяться такі якості:

  • розрядка і заряд пристрою не займає багато часу, що дозволяє їх використовувати в тих випадках, коли акумулятори встановити не представляється можливим через довгої підзарядки;
  • в порівнянні з акумуляторними батареями у іоністорів значно більше циклів повного заряду-розряду пристрою;
  • щоб зробити підзарядку, не знадобиться спеціальний зарядний обладнання, отже, спрощується обслуговування;
  • радіодеталі цього типу набагато легше акумуляторів і менше їх за габаритами;
  • широкий діапазон робочої температури - від -40 до +70 С °;
  • термін експлуатації у багато разів більше, ніж його мають силові конденсатори і акумуляторні батареї.

Як би не були хороші ці радіодеталі, але у них є і недоліки, які дещо ускладнюють експлуатацію, а саме:

  • відносно висока ціна на іоністори призводить до того, що використання їх в техніці веде до її подорожчання. Як стверджують фахівці, в найближчому майбутньому ця проблема буде вирішена, завдяки розвитку нових технологій;
  • низькі параметри номінального напруги пристроїв, рішенням може служити послідовне з'єднання декількох елементів (принцип такий же, як при підключенні декількох батарейок). У цьому випадку буде потрібно встановити шунт у вигляді резистора на кожен компонент;
  • перевищення температурного режиму (нагрів більш 70С °) стає причиною виходу з ладу;
  • даний тип радіодеталей не дозволяє накопичувати досить енергії, крім цього вони мають невелику енергетичної щільністю (тобто не настільки потужні, як акумулятори), що дещо звужує сферу їх застосування. Паралельне підключення декількох елементів дозволяє частково вирішити цю проблему.

Окремо слід зауважити, що суперконденсатори відносяться до елементів, підключення яких вимагає, щоб була дотримана полярність. Не можна допускати коротке замикання пристрою, оскільки воно стане причиною, через яку підвищиться температура, і радіоелементів потрібно заміну.

застосування

Сфера застосування іоністорів досить обширна, але найбільш часто вони використовуються як аварійний або резервний блок живлення для таймера або мікросхем пам'яті в різних пристроях, починаючи від телефонів і закінчуючи музичними центрами, телевізорами, відеокамерами і т.д.

Відео: ефективність в застосуванні іоністори

Робилися і досить екзотичні експерименти по застосуванню суперконденсаторів, зокрема, на їх основі намагалися створити гаус зброю (електромагнітну гармату).

Типова схема включення суперконденсаторів, як джерел живлення, показана на малюнку.

Схема підключення резервного живлення

Позначення на схемі:

U - підключення до основного джерела живлення;

D1 - діод, який не допускає витоку заряду іоністори, коли відсутня основне живлення;

R1 - резистор, служить для двох цілей:

  • обмеження струму зарядки;
  • виключає перевантаження основного джерела живлення під час включення напруги;

C - резервне джерело живлення на базі іоністори;

Rn - опір навантаження.

Зауважимо, що без резистора (позначення на схемі - R1) можна обійтися, якщо характеристики джерела живлення допускають короткочасне підвищення струму навантаження до 250 мА.

Крім наведеного прикладу використання в побуті, іоністори можуть застосовуватися, щоб підключити світлодіод в малопотужному ліхтарику, при цьому зарядка може здійснюватися від енергії сонячної батареї.

Наведемо ще один поширений приклад використання даного пристрою для запуску двигуна автомобіля. Схема подібної реалізації показана на малюнку.

Схема: пусковий пристрій для двигуна автомобіля

Дана схема може бути реалізована на будь-якому легковому автомобілі, де напруга бортової мережі 12V, позначення на малюнк е:

  • 1, 2, 3 - клеми підключення (1 до позитивного контакту АКБ, 2 - до негативного, 3 з'єднується з замком запалювання);
  • Кс - замок запалювання;
  • B1 - АКБ автомобіля;
  • K1, K1.1 - контактор і його керуючий ключ;
  • З - суперконденсатор;
  • Rc - резистор, що обмежує струм зарядки іоністори С.

У схемі використовується суперконденсатор (маркування: 12ПП-15/0002), у якого такі характеристики:

  • максимальне номінальне напруга - 15В;
  • ємність - 216Ф;
  • величина внутрішнього опору - 0, 0015 Ом;
  • номінальний струм - 2кА.

Перерахованих вище характеристик буде достатньо для запуску двигуна потужністю до 150 к.с. Час зарядки іоністори - не більше 5 секунд, після включення стартера протягом перших кількох секунд основна струмовий навантаження буде йти на суперконденсатор, оскільки внутрішньо опір у АКБ більше.

Подібне пусковий пристрій, в якому використовується іоністор, можна купити готове, але зробити своїми руками обійдеться значно дешевше.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик