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电容值和/或电压值越大,而电容值越大

2019-10-07 10:03

电容值:3 x 10µF到3 x 400µF

这两种电容的工作温度范围都是-40℃到75℃。GW系列产品的外形尺寸为28.5x17mm,电压4.5V时的电容量最高为0.4F,等效串联电阻(ESR)低于60 mΩ。GS系列产品的外形尺寸为39x17mm,电压4.5V的电容量可达0.7F,ESR低至34 mΩ。

针对大型设备的超级电容

变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电效果成为最流行的交流调速方式。变频器系统的软启动,可以减少设备和电机的机械冲击,延长设备和电机的使用寿命。变频器以其节电、节能、可靠、高效的特性广泛应用于造纸、印刷、空调、电梯、机床等电动设备上,保证了调节精度,减轻了劳动强度,提高了经济效益,但随之也带来了一些干扰问题。严重的干扰可能导致其控制电路损坏、微处理器的失控等故障,从而造成设备和生产事故。因此,在变频系统的设计和安装过程中,提高系统的抗干扰能力,是变频控制系统能否稳定可靠运行的关键。工程技术人员应该熟悉变频器干扰的种类、原因及应对措施,才能保证设备的正常运转。 一、变频器干扰的来源 首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备,非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变,从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理,电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有过压、欠压、瞬时掉电浪涌、跌落 尖峰电压脉冲 射频干扰。 1、 晶闸管换流设备对变频器的干扰 当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时,由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通,容易使网络电压出现凹口,波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害,从而导致输入回路击穿而烧毁。 2、 电力补偿电容对变频器的干扰 电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求,为此,许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中,网络电压有可能出现很高的峰值,其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。 其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术,当工作于开关模式且作高速切换时,产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。 变频器的输入和输出电流中,都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外,还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。 输入电流的波形 变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时,整流桥中才有充电电流。因此,充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近,呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明,输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的,分别是50HZ基波的80%和70%。 输出电压与电流的波形 绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式,其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波;由于电动机定子绕组的电感性质,定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。 二、干扰信号的传播方式 变频器能产生功率较大的谐波,由于功率较大,对系统其它设备干扰性较强,其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的,主要分传导、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声,使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源,通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合,感应出干扰电压或电流。同样,系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。 电路耦合方式 即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波,当变频器的容量较大时,将使网络电压产生畸变,影响其他设备工工作,同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加,影响了电机的运转特性。显然,这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。 感应耦合方式 当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时,变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种: a、电磁感应方式,这是电流干扰信号的主要方式; b、静电感应方式,这是电压干扰信号的主要方式。 空中幅射方式 即以电磁波方式向空中幅射,这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。 三、变频调速系统的抗干扰对策 根据电磁性的基本原理,形成电磁干扰须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰,可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中,硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施,一般从抗和防两方面入手来抑制干扰,其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。 1、 所谓干扰的隔离,是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中,通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰,电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。 2、 在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗,在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰,可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备,可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中,除了上述较低的谐波成分外,还有许多频率很高的谐波电流 ,它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同,可分为: 输入滤波器 通常又有两种: a、 线路滤波器 主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。 b、 辐射滤波器 主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。 输出滤波器 也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用,且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施,必须注意以下方面: a、 频器的输出端不允许接入电容器,以免在逆变管导通瞬间,产生峰值很大的充电电流,损害逆变管; b、 输出滤波器由LC电路构成时,滤波器内接入电容器的一侧,必须与电动机侧相接。 3、 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽,特别是以外部信号控制变频器时,要求信号线尽可能短,且信号线采用双芯屏蔽,并与主电路线及控制线完全分离,决不能放于同一配管或线槽内,周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效,屏蔽罩必须可靠接地。 4、正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰,又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用系统中,由于系统电源零线、地线(保护接地、系统接地)不分、控制系统屏蔽地(控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的混乱连接,大大降低了系统的稳定性和可靠性。 对于变频器,主回路端子PE的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段,因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2,长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开,不能共地。 5、采用电抗器 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所)所占的比重是很高的,它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外,还因为它们消耗了大量的无功功率,使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同,主要有以下两种: 电抗器 串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有: a、 通过抑制谐波电流,将功率因数提高至(0.75-0.85); b、 削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击; c、 削弱电源电压不平衡的影响。 直流电抗器 串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一,就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效,可达0.95,并具有结构简单、体积小等优点。 6、合理布线 对于通过感应方式传播的干扰信号,可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有: 设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线; 其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行; 四、结论 通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析,提出了解决这些问题的实际对策,随着新技术和新理论不断在变频器上的应用,重视变频器的EMC要求,已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题,也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高,满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。我们相信变频器的EMC问题一定会得到有效解决。

最大载流能力达60A

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新电容器符合IEC 61071标准,在额定电压电压条件下的预期使用寿命约100,000小时,整个期间电容最大下降量为初始电容的3%。这些电容器采用底部带M12螺栓的铝罐封装,坚固耐用。根据元件电容值大小,封装直径从75mm到136mm不等,高度从163mm到350mm不等,设计工作温度为-40°C到 70°C。

最近超级电容制造商CAP-XX和Perpetuum正在就能量收储解决方案展开合作,目的是要成功创建无电池的无线传感器状态监视系统。在去年6月份举行的nanoPower论坛上演讲的一个案例研究就介绍了Perpetuum的PGG17振动能量收储微型发电机如何与CAP-XX的超级电容器配合实现无电池状态监视系统的。这些系统采集并在机器上显示数据,目的是改善资产管理质量。

CAP-XX公司专门针对便携式市场推出了GS/GW系列单节和双节超级电容器(图5)。这些电容提供了电能有限的电池的替代品,寿命非常长,单节配置电压为2.3V,串联连接的双节电容器电压可达4.5V。

所有元件均通过UL认证,且内置过压分离安全装置,一旦出现过压可将全部3个内部电容器与馈电线隔离。新系列电容器的典型应用包括电力电子设备中的输出滤波器,如工业和能源应用中的变频器和逆变器。

超级电容应用

Kanthal Globar公司的Maxcap双层电容器可以用来代替作为存储器后备电源的电池,具有超过5.5 F/in.3的容积效率、无限的服务寿命、快速充放电能力和非常低的漏电流等特性(图7)。Kanthal Globar公司还表示,这些电容比电池更安全,在短路时不会爆炸,也不会损坏。这些电容器是非极化器件,不需要限流电阻或过压保护,因而可以消除装配错误和相关的成本。

电力电子设备中的输出滤波器,如工业和能源应用中的变频器和逆变器

如前所述,超级电容有望代替众多设备中的可充电电池。这种演进是合理的,特别是目前人们对绿色技术和高性价比替代能源非常渴求。

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主要特点与优势

尽管超级电容和电解电容存在很大的相似性,但在电气性能和物理尺寸方面也有很大的差异。例如,一个普通的10uF、25Vdc额定电压电解电容尺寸可能略小于甚至等同于1F到10F、2.7Vdc的超级电容。随着最近技术的进步,将超级电容的工作电压提高到25Vdc时,尺寸增加不到一倍,根据具体应用场合,这样的体积变化可能并不十分显著。

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宽额订定电压范围:250 VRMS到850 VRMS

Kanthal Globar公司的Maxcap双层电容器可以用来代替作为存储器后备电源的电池,具有超过5.5 F/in.3的容积效率、无限的服务寿命、快速充放电能力和非常低的漏电流等特性(图7)。Kanthal Globar公司还表示,这些电容比电池更安全,在短路时不会爆炸,也不会损坏。这些电容器是非极化器件,不需要限流电阻或过压保护,因而可以消除装配错误和相关的成本。

同样针对紧凑空间设计但可耐更高温度的CAP-XX公司HS和HW系列电容器具有很薄的外壳,工作温度范围是-40℃到85℃(图6)。在4.5到5.5V电压范围内,HW的尺寸为28.5x17mm。在5.5V电压时的电容量可达0.4F,ESR在 5.5V时可低至100 mΩ。

主要应用

模块化BOOSTCAP配置由涵盖14个模块的BPAK和BMOD系列组成(图8)。根据具体的应用,用户可以从下列电容值/工作电压组合中选取合适的产品:15Vdc下有20、23、52和58F;16.2Vdc下有110、250或 500F;48.6Vdc下有165F;75Vdc下有94F;125Vdc下有63F。这些模块的外形尺寸也不等,从约178x52x32mm到超过 515x263x211mm。目标应用包括工业、汽车和消费类市场。

标准电容的结构是在两个附属于金属板上的电极之间夹一层电介质层(图1)。根据电容类型不同,电介质可以是氧化铝、四氧化钽、氧化钛钡或聚丙烯聚酯,不同的材料决定了不同的容量和电压特性(图2)。电介质的多少和极板间的距离也会影响电容量。然而,极板间最大允许距离限制了电介质的数量。

使用寿命:100,000小时,满足IEC61071标准

在平时工作过程中,PMG17将无用的机械振动转换成电能,可以提供0.5mW到50mW的稳定电源。CAP-XX超级电容器储存这些能量,然后提供在无线网络(如IEEE802.15.4和802.11)上传送传感器状态数据所需的峰值功率。

针对便携式设备的超级电容

TDK公司(东京证券交易所代码:6762)推出适合滤波器应用的全新B3237*系列爱普科斯 MKD 3相滤波电容器。新系列电容器内部采用3相连接,额定电压范围为250 VRMS到850 VRMS,共分10级,电容值范围为3 x 10µF到3 x 400µF,最大载流能力为60A,具体视型号而定。

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PMG17可以为间歇性无线传感器系统(如无线HART、SP-100和Wi-Fi)提供必要的电能。然而,它的输出阻抗太高,无法提供传感器节点要求的10到100秒时间长的mW级功率。高容量和低ESR的超级电容器可以解决这个问题,它可以提供约1秒的峰值功率来传送数据。

PMG17可以为间歇性无线传感器系统(如无线HART、SP-100和Wi-Fi)提供必要的电能。然而,它的输出阻抗太高,无法提供传感器节点要求的10到100秒时间长的mW级功率。高容量和低ESR的超级电容器可以解决这个问题,它可以提供约1秒的峰值功率来传送数据。

最大和最强健的SuperCap MC系列则规定了14Vdc的工作电压和400A的电流。该产品的重量为1.7公斤,长宽高尺寸为325x60x90mm,正负电极之间的距离是265mm,可承受高达1.4kA的脉冲电流。

这两种电容的工作温度范围都是-40℃到75℃。GW系列产品的外形尺寸为28.5x17mm,电压4.5V时的电容量最高为0.4F,等效串联电阻(ESR)低于60 mΩ。GS系列产品的外形尺寸为39x17mm,电压4.5V的电容量可达0.7F,ESR低至34 mΩ。

的确,对于普通的电解电容来说,电容值和/或电压值越大,整个封装也越大。电解电容通常提供微法拉数量级的电容值,从约0.1uF到约1F,其电压标称值最高可达1kVdc。一般来说,额定电压越高,电容值就越小,而电容值越大,封装也就越大,而且工作电压也可能会降低。

电容值在数十法拉左右的早期超级电容是个大块头,主要用于大型电源设备。具有低电压工作能力的小体积超级电容则常用作消费电子设备中的短期备用电源。

剖析超级电容

在这种单层结构中,增加电介质数量来提高容量通常是可行的,方法有三种,即增加封装宽度和极板尺寸、增加封装长度和增加极板距离或这两种方法的组合。这三种方法都将导致电容器的体积变大,这是增加电容容量必须做出的一种牺牲。

这些规则基本上也适用于超级电容。超级电容的容值在1F以上,工作电压范围从1.5V到160V甚至更高。随着电容值和电压增加,其体积也会增加。

Evans Capacitor公司的3STHQ3和3PTHQ3电容组器件则主要用于任务繁重的军事应用,它将公司的三个THQ3混合电容集成进了一个阳极电镀、环氧密封的铝壳中,整个尺寸为4.47×1.59×1.09英寸(图10)。针对更高的工作电压,3STHQ3组可以串联电容的方式提供以下四种产品:0.004 F/160 Vdc, 0.0028F/200Vdc, 0.0019F/250Vdc和0.0011F/300Vdc。

针对大电流环境,德国制造商Wima提供了全系列的双层圆柱形器件,其工作电流额定值高达400A,脉冲电流承受能力可达1400A。Wima公司的SuperCap C系列和R系列产品由电容值在110到600F范围内的2.7Vdc电容组成,它们的工作电流和脉冲电流额定值分别可达100A和800A。

尽管超级电容和电解电容存在很大的相似性,但在电气性能和物理尺寸方面也有很大的差异。例如,一个普通的10uF、25Vdc额定电压电解电容尺寸可能略小于甚至等同于1F到10F、2.7Vdc的超级电容。随着最近技术的进步,将超级电容的工作电压提高到25Vdc时,尺寸增加不到一倍,根据具体应用场合,这样的体积变化可能并不十分显著。

双电层电容器(EDLC)正如它的字面意义那样可以解决上述问题,它在相同的封装内增加了第二个电介层,这个电介层与第一层在中间隔离物的两边并行工作(图3)。EDLC也采用无孔电介质,如活性碳、碳纳米管、炭黑凝胶,并选用导电聚合物,其存储容量要比标准的电解材料高出许多。额外层和更高效电介材料的这种组合能使电容容量提高近4个数量级。

针对更大的容量,3PTHQ3组器件可以并联电容的方式提供0.45F/10Vdc到0.01F/125Vdc范围内的产品。这两种配置的工作温度范围都是从-55℃到85℃,包括所有必要的平衡电阻和走线。

【嵌牛提问】:超级电容是什么?为什么可以替代?

Tecate Group推出了具有多样配置的多种PowerBurst品牌超级电容器。针对通用的脉冲电源、混合电池和便携式产品应用,径向引线的TPL和径向折弯的 TPLS系列双层电容器分别具有0.5F到70F和100F到400F的容量(图4)。这两类器件的电压额定值都是2.7V,工作温度范围是-40℃到 65℃。TPL和TPLS系列的最大高度分别是45mm(100F)和60mm(400F)。

与标准电容和电池相比,EDLC的多个优点使得它们能成为理想的替代品。这些优点包括:与可重复充电电池相比充放电次数更多,实际效率高达98%,更低的内部电阻,大输出功率,更好的热性能,与电池和标准电容相比有更好的安全余量。

原则上讲,人们可以将超级电容看作是一个可充电电池。它能存储与其容量成正比的电荷,并在要求放电时释放电荷。超级电容与电解电容的最大区别是其电子双层架构,它能实现更高的容量。

不过,电压能力是超级电容的薄弱环节,根源在于电介质材料。EDLC中的电介质特别薄,只有纳米数量级,因此能产生很大的表面积,从而形成更大的容量。但这些很薄的层不具有传统电介质理想的绝缘特性,因此要求较低的工作电压。

其它参数包括110F±20%的电容量,内部电阻为7mΩ,最大储存能量为10kJ,工作温度范围是-30℃到65℃,工作寿命长达9万小时。

【嵌牛鼻子】:由于能够长时间存储大量的电能,超级电容表现得更像是电池而不是一个标准电容。事实上,随着技术的进步,它们将替代众多产品中的可充电电池,从计算机、数码相机、手机到其它手持设备。

这些元件的厚度范围从0.9mm到2.9mm不等。电容量可达0.7F的HS系列外形尺寸为39mmx17mm,厚度范围同样为0.9mm到2.9mm,最小ESR为55 mΩ。这两个系列的超级电容可以处理高达20A的脉冲电流,额定的RMS电流为4A。

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Maxwell Technologies公司还有许多大型的具有很高容量的BOOSTCAP品牌单节电容器,不过工作电压比较低。BCAP系列共5节,在2.7Vdc的工作电压下电容值可达650、1200、11500、2000和3000F(图9)。这些电容的主要用途是与电池并行工作,适合要求恒定低功率放电以及峰值负载下提供脉冲功率的应用。

其它参数包括110F±20%的电容量,内部电阻为7mΩ,最大储存能量为10kJ,工作温度范围是-30℃到65℃,工作寿命长达9万小时。

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标准电容的结构是在两个附属于金属板上的电极之间夹一层电介质层(图1)。根据电容类型不同,电介质可以是氧化铝、四氧化钽、氧化钛钡或聚丙烯聚酯,不同的材料决定了不同的容量和电压特性(图2)。电介质的多少和极板间的距离也会影响电容量。然而,极板间最大允许距离限制了电介质的数量。

的确,对于普通的电解电容来说,电容值和/或电压值越大,整个封装也越大。电解电容通常提供微法拉数量级的电容值,从约0.1uF到约1F,其电压标称值最高可达1kVdc。一般来说,额定电压越高,电容值就越小,而电容值越大,封装也就越大,而且工作电压也可能会降低。

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不过,电压能力是超级电容的薄弱环节,根源在于电介质材料。EDLC中的电介质特别薄,只有纳米数量级,因此能产生很大的表面积,从而形成更大的容量。但这些很薄的层不具有传统电介质理想的绝缘特性,因此要求较低的工作电压。

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双电层电容器(EDLC)正如它的字面意义那样可以解决上述问题,它在相同的封装内增加了第二个电介层,这个电介层与第一层在中间隔离物的两边并行工作(图3)。EDLC也采用无孔电介质,如活性碳、碳纳米管、炭黑凝胶,并选用导电聚合物,其存储容量要比标准的电解材料高出许多。额外层和更高效电介材料的这种组合能使电容容量提高近4个数量级。

据这两家公司介绍,传统的状态监视系统需要人工的数据采集,或使用电池供电的无线传感器。据他们宣称,在与这些系统相关的恶劣环境中,电池可能只能用2到5年。显而易见,在一个可能有数千个电池供电的无线传感器节点的工厂中,更换和处理电池的成本将非常高。

针对大电流环境,德国制造商Wima提供了全系列的双层圆柱形器件,其工作电流额定值高达400A,脉冲电流承受能力可达1400A。Wima公司的SuperCap C系列和R系列产品由电容值在110到600F范围内的2.7Vdc电容组成,它们的工作电流和脉冲电流额定值分别可达100A和800A。

Maxwell Technologies公司推出的突破性BOOSTCAP产品设定了事实上的标准,基于其私有电极技术的产品可提供单节和多节模块化配置。

最近超级电容制造商CAP-XX和Perpetuum正在就能量收储解决方案展开合作,目的是要成功创建无电池的无线传感器状态监视系统。在去年6月份举行的nanoPower论坛上演讲的一个案例研究就介绍了Perpetuum的PGG17振动能量收储微型发电机如何与CAP-XX的超级电容器配合实现无电池状态监视系统的。这些系统采集并在机器上显示数据,目的是改善资产管理质量。

与所有类型的电池不同,EDLC没有特殊的处理要求,因此在整个生命周期内都具有环境友好特性。以前又大又笨重的超级电容现在已经有了各种尺寸的产品,可以适合任何应用以及几乎任何预算。

超级电容应用

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最大和最强健的SuperCap MC系列则规定了14Vdc的工作电压和400A的电流。该产品的重量为1.7公斤,长宽高尺寸为325x60x90mm,正负电极之间的距离是265mm,可承受高达1.4kA的脉冲电流。

如前所述,大电容值的超级电容在物理尺寸方面不再是一个障碍。5F以上的超级电容已经开始应用于许多便携式和手持式产品。在一些案例中,这些元件甚至可以代替给这些产品供电的电池。

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超级电容的未来

澳门新濠新天地3559,超级电容是什么?

原则上讲,人们可以将超级电容看作是一个可充电电池。它能存储与其容量成正比的电荷,并在要求放电时释放电荷。超级电容与电解电容的最大区别是其电子双层架构,它能实现更高的容量。

在平时工作过程中,PMG17将无用的机械振动转换成电能,可以提供0.5mW到50mW的稳定电源。CAP-XX超级电容器储存这些能量,然后提供在无线网络(如IEEE802.15.4和802.11)上传送传感器状态数据所需的峰值功率。

针对便携式设备的超级电容

如前所述,大电容值的超级电容在物理尺寸方面不再是一个障碍。5F以上的超级电容已经开始应用于许多便携式和手持式产品。在一些案例中,这些元件甚至可以代替给这些产品供电的电池。

“微型发电机和超级电容组合消除了电池的可靠性问题和耗时的维护工作,可以极大地节省操作成本和能量使用。”Perpetuum公司的技术管理人员Stephen Roberts表示。

超级电容的未来

在这种单层结构中,增加电介质数量来提高容量通常是可行的,方法有三种,即增加封装宽度和极板尺寸、增加封装长度和增加极板距离或这两种方法的组合。这三种方法都将导致电容器的体积变大,这是增加电容容量必须做出的一种牺牲。

模块化BOOSTCAP配置由涵盖14个模块的BPAK和BMOD系列组成(图8)。根据具体的应用,用户可以从下列电容值/工作电压组合中选取合适的产品:15Vdc下有20、23、52和58F;16.2Vdc下有110、250或 500F;48.6Vdc下有165F;75Vdc下有94F;125Vdc下有63F。这些模块的外形尺寸也不等,从约178x52x32mm到超过 515x263x211mm。目标应用包括工业、汽车和消费类市场。

Maxcap电容有径向引线(LP、LC、LK、LT、LF、LV、LX和LJ系列)和表面贴装(LM 系列)两大类。额定电压为3.5V或5.5V,电容值范围从0.01F到5F和0.47F到1F与5.6F,具体取决于额定电压值。电路板上还有一种 5F/11V的封装。工作温度范围有两种,一种是从-40℃到85℃,一种是-25℃到70℃。另外,所有的Maxcap都是小尺寸元件,可在远端部署,并且不要求接入端口。

与标准电容和电池相比,EDLC的多个优点使得它们能成为理想的替代品。这些优点包括:与可重复充电电池相比充放电次数更多,实际效率高达98%,更低的内部电阻,大输出功率,更好的热性能,与电池和标准电容相比有更好的安全余量。

针对大型设备的超级电容

这些规则基本上也适用于超级电容。超级电容的容值在1F以上,工作电压范围从1.5V到160V甚至更高。随着电容值和电压增加,其体积也会增加。

同样针对紧凑空间设计但可耐更高温度的CAP-XX公司HS和HW系列电容器具有很薄的外壳,工作温度范围是-40℃到85℃(图6)。在4.5到5.5V电压范围内,HW的尺寸为28.5x17mm。在5.5V电压时的电容量可达0.4F,ESR在 5.5V时可低至100 mΩ。

剖析超级电容

姓名:16020140096刘珣玥

学号:16020520853

【嵌牛正文】:简单地说,超级电容是一种非常大的极化电解质电容。这里的‘大’指的是容量,而不是它们的物理尺寸。

如前所述,超级电容有望代替众多设备中的可充电电池。这种演进是合理的,特别是目前人们对绿色技术和高性价比替代能源非常渴求。

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据这两家公司介绍,传统的状态监视系统需要人工的数据采集,或使用电池供电的无线传感器。据他们宣称,在与这些系统相关的恶劣环境中,电池可能只能用2到5年。显而易见,在一个可能有数千个电池供电的无线传感器节点的工厂中,更换和处理电池的成本将非常高。

针对更大的容量,3PTHQ3组器件可以并联电容的方式提供0.45F/10Vdc到0.01F/125Vdc范围内的产品。这两种配置的工作温度范围都是从-55℃到85℃,包括所有必要的平衡电阻和走线。

超级电容以前主要用于大功率电源和大型工业与消费类电源设备,如今在各种尺寸的产品、特别是便携式设备中也找到了用武之地。超级电容以高达数千法拉的电容值和快速充放电速率而闻名于世。

有删节。

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Tecate Group推出了具有多样配置的多种PowerBurst品牌超级电容器。针对通用的脉冲电源、混合电池和便携式产品应用,径向引线的TPL和径向折弯的 TPLS系列双层电容器分别具有0.5F到70F和100F到400F的容量(图4)。这两类器件的电压额定值都是2.7V,工作温度范围是-40℃到 65℃。TPL和TPLS系列的最大高度分别是45mm(100F)和60mm(400F)。

姓名:刘哲宁

虽然看起来似乎所有电子设计都在缩小尺寸,设计师在拚命地争夺每纳米空间,但仍有许多领域微型化既不可能也没必要,包括汽车和运输、再生能源、军用和航空。在这些领域,通常采用更大尺寸的超级电容。

与所有类型的电池不同,EDLC没有特殊的处理要求,因此在整个生命周期内都具有环境友好特性。以前又大又笨重的超级电容现在已经有了各种尺寸的产品,可以适合任何应用以及几乎任何预算。

CAP-XX公司专门针对便携式市场推出了GS/GW系列单节和双节超级电容器(图5)。这些电容提供了电能有限的电池的替代品,寿命非常长,单节配置电压为2.3V,串联连接的双节电容器电压可达4.5V。

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简单地说,超级电容是一种非常大的极化电解质电容。这里的‘大’指的是容量,而不是它们的物理尺寸。

【嵌牛导读】:超级电容以前主要用于大功率电源和大型工业与消费类电源设备,如今在各种尺寸的产品、特别是便携式设备中也找到了用武之地。超级电容以高达数千法拉的电容值和快速充放电速率而闻名于世。

“微型发电机和超级电容组合消除了电池的可靠性问题和耗时的维护工作,可以极大地节省操作成本和能量使用。”Perpetuum公司的技术管理人员Stephen Roberts表示。

电容值在数十法拉左右的早期超级电容是个大块头,主要用于大型电源设备。具有低电压工作能力的小体积超级电容则常用作消费电子设备中的短期备用电源。

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转载自:

虽然看起来似乎所有电子设计都在缩小尺寸,设计师在拚命地争夺每纳米空间,但仍有许多领域微型化既不可能也没必要,包括汽车和运输、再生能源、军用和航空。在这些领域,通常采用更大尺寸的超级电容。

这些元件的厚度范围从0.9mm到2.9mm不等。电容量可达0.7F的HS系列外形尺寸为39mmx17mm,厚度范围同样为0.9mm到2.9mm,最小ESR为55 mΩ。这两个系列的超级电容可以处理高达20A的脉冲电流,额定的RMS电流为4A。

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Maxwell Technologies公司推出的突破性BOOSTCAP产品设定了事实上的标准,基于其私有电极技术的产品可提供单节和多节模块化配置。

Maxcap电容有径向引线(LP、LC、LK、LT、LF、LV、LX和LJ系列)和表面贴装(LM 系列)两大类。额定电压为3.5V或5.5V,电容值范围从0.01F到5F和0.47F到1F与5.6F,具体取决于额定电压值。电路板上还有一种 5F/11V的封装。工作温度范围有两种,一种是从-40℃到85℃,一种是-25℃到70℃。另外,所有的Maxcap都是小尺寸元件,可在远端部署,并且不要求接入端口。

“无线系统制造商现在可以使用这种“安装完就可遗忘的”自发电能源轻松地设计出无电池的系统。”CAP-XX公司应用技术副总裁Pierre Mars指出。

由于能够长时间存储大量的电能,超级电容表现得更像是电池而不是一个标准电容。事实上,随着技术的进步,它们将替代众多产品中的可充电电池,从计算机、数码相机、手机到其它手持设备。

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