Наши контакты Заказать звонок

    заряд в ионисторах

    Понятие емкость ионистора.

    Постараемся объяснить языком не профессиональных терминов про основные характеристики ионисторов.

    Ионистор, или суперконденсатор есть устройство хранения электрической энергии. 



    Чем ионисторы лучше или хуже аккумуляторов? 

    Чтобы это понять далее речь пойдет о электрической мощности. Это основное понятие, которое подразумевает запас в ионисторах, так же как и в литиевых аккумуляторах, определенных мощностей.

    И это же понятие связывает аккумуляторы и ионисторы.

    Понятие об единицы емкости -  фарады нам мало, что дает понять.

    Это понятие не связывает аккумуляторы и ионисторы.

    А на многих ионисторах бывают надписи, к примеру, 10000 микрофарад. 

    Сколько это в запасенной энергии, много это или мало?

    Мало понятно!

    А вот понятие ватты ближе обычному человеку.

    Ватты – это единицы мощности, которые выдают ионисторы, и эти единицы измерения очень хорошо и характеризуют их. 

    Ток умноженный на напряжение есть ватты. Это правило справедливо и для ионистора, и для литиевого аккумулятора.

    Но ватты могут рассказать нам об ионисторах больше чем фарады, по той причине, что мы можем увидеть демонстрационно в работе многие электроприборы и понять то, какую же запасенную энергию отдали ионисторы. 



    И все же фарады не спроста вошли в измерительную систему ионисторов.  Так как напряжение на ионисторе линейно падает в зависимости от того насколько разряжается ионистор, потому в ваттах сложновато измерять его энергоемкость. Возможно тут здорово было бы применить понятие совершенная работа.


     

    Ионисторы характерны тем, что могут отдавать большие токи, которые умножаются на пропорционально падающее напряжение при нагрузку на ионисторе.

    Таким образом ионистор тянет до самого последнего заряда.



    А вот полный (100%)  заряд одного ионистора прямо зависит от его нарряжения. 

    Если ионистор с наминалом на 100 фарад в 2.7 вольта заряжен до напряжения в 2.7 вольта, то он является заряженным полностью. Если он заряжен более чем на 2.7 вольта, то это есть плохо для нормальной работы ионистора, что скажется на его ресурсе.

    При соблюдение номинальных значений в работе ионисторов их ресурс огромен, и не сравним с литием.



    Запас и энергии в 100F суперконденсаторе

    Каждый фарад емкости, это есть количество (зарядов) тока в 1 ампер, прошедших из ионистора за 1 секунду. 

    Иными словами, если наш ионистор 100 секунд будет отдавать по 1 амперу он разрядится полностью. 

    Теперь интересное: разряжая ионистор, скажем 100 Фарад током в 1 ампер.

    На самых последних минутах разрядки ионистора ток, который ионистор будет выдавать, не будет падать. До самых последних минут ток будет стабильным, но напряжение при этом будет падать равномерно и постепенно, и в конце разрядки оно будет физически очень не большим, порядка 0.4 V.

    2.7 вольт ионистор даже при остаточном напряжение  заряда в 0.5 вольт выдаст большой ток короткого замыкания. 



    Зарядка ионисторов низковольтных:

    Удивительно, но факт в том, что ионисторы можно заряжать токами, как сверх большими, так и сверх маленькими. Вся разница будит лишь во времени зарядки ионистора.

     Ионистор можно зарядить за 5 секунд от высоко токвого аккумулятора, а можно за полдня, от слаботочной   солнечной панели.

    Примером служит быстрая зарядка блока 500F_2.7V ионисторов из 5 штук, где от автомобильного аккумулятора они успевают зарядиться на 90% за 3 секунды. Не сложно посчитать что ток при такой зарядке в первые доли секунд достигает 100 Ампер и линейно падает по мере заряженности ионистора.


    Зарядка ионисторов васоковольтных:

    Ионисторы с большим вольтажом заряжаются от сети через преобразователь постоянного тока. Очень важно знать, что напряжение заряда в таких ионисторах, например на 300 - 400 вольт не должно превышать их максимально допустимого. 

    При зарядке таких высоковольтных ионисторов, особенно с большой емкостью, под 1 фарад и выше обращайте внимание на толщину подводящих клемм или выводов. Если выводы позволяют поропускать высокий ток через них, то ионистор на 150 - 200 V свободно можно заряжать током в 1-2 ампера. Главное не превышать номинал ионистора, в противном случае он может лопнуть или взорваться. В целях контролируемого разрыва на все высоковольтные ионисторы, начиная от 25 вольт и выше, нанесены крестовые насечки на донной части корпуса.

    Особенности Ионисторов.

    Так же фактом остаётся то, что электролитический ионистер любых номиналов способен возвращать часть энергии после полной разрядки. То есть, разреженный до 0.001 V. ионистер с наминалами 2.7 V-100 F через сутки отдыха будет выдавать от 0.1V до 0.5V. 

    Более наглядно выходит это увидеть с ионисторными блоками на 500-1000V, где разряженый до 0.05V ионисторный блок через сутки отдыха показывает до 15-20V разности патенциалов.

     

     

    О заряде и энергии, хранимой в ионисторах.

    Много пишут в наши дни о применении ионисторов.

    Ионистор - есть вещь не новая, изобретена давно, очень давно.

    Ни как не позже, чем первые никель-цинковые батареи, а это 50-е 70-е года.

    Тем не менее, если первые ионисторы имели емкость 1-10 Фарад, то современные имеют 3000-5000 Фарад.

    Если раньше, с малыми емкостями по энерго запасу ионисторов, не шла речь об использование таковых в качестве замены элементов питания, то сегодня многие говорят о том, что ионисторами можно, где-то, найти замену литиевому аккумулятору.

    Многие обсуждают новые возможности по энерго запасу ионистора.  Выражая, например, в кинетическою энергию мощность этого же ирнистора, что не совсем характеризует саму запасенную конденсатором энергию, но наглядно рассказывает о работе, которую может произвести эта энергия, содержащаяся в таком конденсаторе.

    К примеру, не очень понятно какую работу в электроприборах может совершить ионистор, чьей энергии хватает чтоб он подпрыгнул, там на пол километра, скажем в вверх.

    А вот нагляднее было бы понять, сколько миллиампер сможет передать такой ионистор, заряжая, к примеру аккумулятор мобильного телефона.

    Честно сказать, без формул и уравнений мы бы и сами, на вскидку, не ответили вам на этот вопрос, зная, что иноистор, массой 10-15 гр. чья энергия в переводе в кинетическую приравняется к  полету на высоту 500 м вверх - насколько такой ионистор зарядить аккумулятор.

    Согласны, что можно все рассчитать, взвесив супер конденсатор, вычислив все погрешности, а потом преобразовав формулы, подставить полученные числовые  значения и получить ответ.


    Но интереснее было бы поглядеть на практике: а сколько все же энергии в нашем ионисторе, сколько протянет наш электродвигатель на этом самом элементе питания, насколько сможет зарядится телефон или что либо ещё электрическое из той сферы,  где он применяется.


    Мы сделали наглядную общую схему.

    Схема состоит из нескольких элементов.

    В нее входят:

    5 ионисторов на 100F емкостью каждый, которые спаяли последовательно, преобразователь напряжения в 3.7 V, USB схема зарядки сотовых телефонов в которой подсоединяют USB тестор – он же счетчик амперметр. На последок в схеме сам потребитель- то есть телефон, который зарядим от ионистора.

    Конечно же, у нас идут потери в схеме.

    Во-первых, полностью заряженные ионисторы имеют саморазряд, во вторых сами платы USB и преобразователь в 3.7 V имеют кпд 95-90% каждая. Потом счетчик амперметр лопает немножко, и в завершении сам аккумулятор li-ion накапливает в запасенную энергию 95-90% от поданной на него энергии.

    Если учесть потери в схеме выраженные в энергии до подключения самого USB тестора, то получится, что уже до счетчика- амперметра доходит 80-90% энергии от ионистора, а остольное уходит в потери на схемах.

    Итогом станет следующее: не более 60% энергии отданной ионисторами запасеться в литиевом аккумуляторе.


    Энергия блока ионисторов

    И так: 5 ионисторов 2.7v_100f, последовательно соединенных и заряженных, имеют напряжение 13.5 V при емкости такой батареи в 20 F.

    Наш не хитрый опыт показал, что блок ионисторов разряжался под нагрузкой около 15-20 минут и отдал на телефон около 100 миллиампер по току.

    При напряжении 5 V и 100 миллиампер по току, мощность в ваттах, что хранится в 5 ионисторах равняется 0.5 W/h.

    Соответственно 1 ионистор на 2.7 V 100 F имеет запас энергии в 0.1 W/h.

    И этот результат получился по условиям опыта с довольно большой погрешностью.


    Расчеты, проведенные не по опытным данным, а чисто по математическим и показывают нам, что запасенная мощьность ионисторов на 2.7 V 100 F равна = 0.075 W/h.

    Но в опыте емкость ионистора получилась несколько больше.

    Это несовпадение произошло по нескольким причинам:

    Во первых, сами ионисторы не похожи на «пол-литровую бутылку», в которую, как не старайся более 500 гр воды не зальешь.

    Емкость каждого отдельного ионистора различна, не смотря на одинаковые цифры указанные на борту супер конденсаторов.


    У каких-то ионисторов емкость более номинальной, у каких то и менее.

    Так же, как и саморазряд ионисторов: кто-то сейчас сутки теряет 20-30% запасенной энергии, а кто- то 5-10%.


    А вот перезаряд ионисторов от номинальных 2.7 V дает нам пропорциональный скачок по мощности.


    Соответственно, зарядив ионистор до 3.5 V за место положенных 2.7 вы получите куда больше 100 Фарад.


    Но это не есть хорошо для самого конденсатора. Он выйдет быстро из строя.



    Совместная работа ионистора и аккумулятора.

    Еще одним плюсом работы ионистора является пуск электродвигателя от севшего аккумулятора.


    Мы поставили простой эксперимент, где хорошо видно, что пуск потребителя на севшем аккумуляторе полноценно возможен.


    Используем ионистор на 10 фарад вместо аккумулятора. 

    Есть ионистор ёмкостью всего 10F, у которого напряжение в заряженном состоянии возрастает до 2.7 V.

    В опыте показываем и очень старый аккумулятор АА  формата на1300 mah.

    Сколько не заряжай аккумулятор, он не даёт ток для работы детской игрушки, так как аккумулятор очень старый и прошел огромное количество циклов.

    Тогда используем ионистор, который накачивает в себя энергию от старой батареи до значений напряжения севшего пальчикового аккумулятора.

    Ионистор заряжен и машинка готова к работе.

    10 фарад ионистор с номиналом в 2,7V, который ещё и заряжен на 40% от полуживого аккумулятора до 1.2 V не обеспечит длительную работу  машинки.

    Но он а ведь смысл в том что бы не имея дополнительных источников энергии запустить эту машинку, и заставить ее достаточно не мало проехать. См видео

     Опыт на маленькой машинке доказывает, что и силовые агрегаты способны работать эффективнее, если в сборке питания использовать схему пионистор+аккумулятор. Вопрос конечно в том, что до сих пор ионистор полноценно не заменит аккумулятор. Ёмкость ионисторов постепенно растёт. Возможно будущее не за горами.