Заменить автомобильные аккумуляторы конденсаторами?

Недавно я смотрел это видео на YouTube, где в основном показано, как парень заменяет конденсаторы большего размера на несколько конденсаторов меньшего размера, которые он купил. Конденсаторы большего размера были на самом деле вместо изношенной батареи. Обе конденсаторные батареи давали ему необходимое напряжение для запуска его автомобиля и, похоже, работали вполне нормально.

Мои вопросы:

• Как конденсатор может работать вместо автомобильного аккумулятора?
• Как конденсатор работает в первую очередь?
• Есть ли какие-либо модификации, которые вы должны сделать, чтобы использовать конденсатор вместо батареи?
• Будут ли какие-то преимущества использования конденсатора над батареей?
• Похоже, что в видео конденсаторы заряжаются до 14,1 В постоянного тока. Как долго конденсатор будет удерживать заряд (в общих чертах - я знаю, что это зависит от паразитной утечки, подаваемой на него от автомобиля в первую очередь)? Я предполагаю, что лучший вопрос, будет ли конденсатор удерживать достаточный заряд с течением времени, чтобы поддержать запуск транспортного средства ?

Да, можно завести автомобиль с конденсаторами Ultra. Эти колпачки не имеют срока службы, как у традиционных свинцово-кислотных батарей. Способность этих колпачков обеспечивать пусковой ток очень хорошая. Есть несколько препятствий:

• Крышки в настоящее время являются более дорогими, чем лучшие свинцово-кислотные батареи.
• Колпачки натянуты последовательно, чтобы получить номинальное напряжение 12 В, что хорошо, если вы используете 6 из них с номиналом 2,7 В каждый.
• Не используйте их на старых автомобилях с генератором и электромеханическим регулятором, потому что их напряжение просто не соответствует современным стандартам.
• Было бы целесообразно включить некоторую балансировочную электронику, чтобы напряжение на любой крышке было ниже 2,7 В.

Пока все это не так уж плохо, но я пока не сделал этого. Ультра колпачок имеет отличную плотность мощности, но плохую плотность энергии по сравнению со свинцовой кислотой. Это как сравнивать силу с выносливостью. Современные автомобили, которые имеют приличную систему зарядки, вероятно, будут иметь более высокий ток утечки, который происходит, когда ключ выключен. Другими словами, вы, скорее всего, обнаружите, что ваша машина не заводится, если ее не использовать пару недель. Однако быстро зарядить их очень просто.

Типичный «бустерный пакет» конденсаторов, как показано в этом видео, составляет 350 F (фарад)

Автомобильные аккумуляторы рассчитаны в Амперах (Ач), в пересчете на единицы:

1 фарад = 1 ампер-секунда на вольт

В часе 3600 секунд, поэтому при 12 Вольт:

1 Ач = 3600/12 = 300F

Даже у дешевого автомобильного аккумулятора около 60 А-ч ... емкость вашего конденсаторного буста примерно в 50 раз меньше, чем у аккумулятора!

Удачи в запуске автомобиля, если требуется больше секунды или двух, чтобы перевернуть двигатель ...

Как конденсатор может работать вместо автомобильного аккумулятора?

Едва :)

Как конденсатор работает в первую очередь?

Конденсатор работает, удерживая электрическое поле между электродами, в отличие от свинцово-кислотного элемента, который накапливает энергию в химических реакциях между электролитом и пластинами.

Есть ли какие-либо модификации, которые вы должны сделать, чтобы использовать конденсатор вместо батареи?

Аккумулятор отлично справляется со стабилизирующим напряжением, конденсатор просто держит любое напряжение, к которому он подключен. Это в основном очень маленькая батарея (с точки зрения емкости), но очень мощная (с точки зрения пикового тока). Если ваш автомобиль может жить с сильно меняющимся напряжением (или если вы поставили достаточно мощности, чтобы никогда не разряжаться ниже 80%), никаких изменений не требуется.

Будут ли какие-то преимущества использования конденсатора над батареей?

Вот почему мы этого не делаем.

Похоже, что в видео конденсаторы заряжаются до 14,1 В постоянного тока. Как долго конденсатор будет удерживать заряд (в общих чертах - я знаю, что это зависит от паразитной утечки, подаваемой на него от автомобиля в первую очередь)? Я предполагаю, что лучший вопрос, будет ли конденсатор удерживать достаточный заряд с течением времени, чтобы поддержать запуск транспортного средства?

Это просто вопрос установки достаточной емкости. Если центральный замок находится в режиме ожидания или саморазрядка опустошает его слишком низко, вам просто нужно больше их, чтобы они прослужили дольше.

Теперь позвольте мне объяснить, почему свинцово-кислотные клетки так хороши. Вы просто подключаете его к цепи - и все. Всякий раз, когда напряжение в цепи выше, чем заданное напряжение, обусловленное химией элемента, свинцово-кислотный элемент будет истощать его и накапливать энергию (когда он полностью зарядится, он просто рассеет его в виде тепла). Всякий раз, когда напряжение падает ниже, оно выделяет энергию. Он сохраняет напряжение более или менее там, где ему нравится, и поддерживает довольно стабильное напряжение почти на всей своей мощности. Таким образом, мы упаковываем их в батарейки (в смысле ряда), которые любят около 12В. Вы можете сказать, что свинцово-кислотный является саморегулирующимся.

Конденсатор, с другой стороны, гораздо проще. Он просто удерживает любое напряжение, которое вы подаете на него, и когда он достигает вашего напряжения, он останавливается. Затем, когда вы начинаете разряжаться, он падает. Потому что напряжение конденсатора в значительной степени пропорционально заряду внутри. Грубо говоря, половина разряжена = половина напряжения. Это абсолютный кошмар, если вы хотите использовать конденсатор в качестве основного источника питания, потому что вам нужно либо работать на любом напряжении от макс. До почти 0, либо установить какой-либо преобразователь питания, который будет повышать напряжение, чтобы поддерживать его на стабильном уровне.

Если вы хотите сэкономить на гоночном автомобиле, просто установите наименьшую батарею, которая будет поддерживать работу двигателя. Вы можете заряжать его перед каждой гонкой, поэтому он может быть в несколько раз меньше, чем в дорожной машине. // edit: Если ваш гоночный автомобиль имеет классическую систему зажигания, его можно заменить магнитом, который в конечном итоге устраняет необходимость в любой батарее после запуска двигателя. Посмотрите на поршневые двигатели самолетов, они используют магниты из-за надежности. И они тоже довольно легкие :)

Я инженер, так что ...

Краткий ответ: это зависит.

Более длинный ответ?

Ну, есть несколько действительно важных вещей, отсутствующих в приведенных выше ответах.

-> Как конденсатор может работать вместо автомобильного аккумулятора?

Первое, что я здесь заметил, это то, что все предполагают, что конденсаторы используются только для запуска автомобиля. Автомобильный аккумулятор служит 3 основным целям. Запуск автомобиля (высокий ток, короткая продолжительность), запуск оборудования внутри автомобиля во время его работы (как правило, низкий ток, но также требуется очень низкий КПД, потому что генератор берет на себя большую часть его работы и использует батарею в основном в качестве дополнительного регулятора) и, наконец, сохранение «пассивных» (например, необязательных для управления автомобилем) систем, таких как часы и фонари, работающие при выключенном двигателе (низкий ток, длительная работа).

Конденсатор хорош для первых двух, но действительно отстой для третьего (и часто самого важного). Вы когда-нибудь выключали двигатель и нуждались в освещении внутри или снаружи? Как насчет того, чтобы включить автомобиль, и все ли сохраненные каналы на вашем радио были выключены, а часы были неправильными, или другие настройки, которые вы установили, внезапно не работают из-за замены батарей? Major PIA.

-> Как конденсатор работает в первую очередь?

Конденсатор работает, когда диэлектрик (вещество, которое изолирует / предотвращает поток электронов) расположен между двумя электродами (проводами какого-либо типа). По мере того, как электрический потенциал (число электронов, «притягивающихся» к нужным протонам на другой стороне) растет, емкость возрастает до предела устройства (его «емкости»), затем он либо перестает работать, либо, что более вероятно, взрывается как липосакция. Думайте об этом как о кувшине с водой на вершине водного фонтана ... вы можете положить очень много, прежде чем он переполнится, но его очень быстро и легко наполнить, когда он опустится или опустеет, и его можно очень быстро опорожнить. ,

И все забыли упомянуть утечку. Все устройства накопления энергии (батарея, конденсатор, разъяренная жена, что угодно) пропускают энергию, которая первоначально сохранена. Некоторая более быстрая утечка (сердитая жена), некоторая более медленная утечка (батарея). Можно ожидать, что свинцово-кислотная батарея будет держать заряд БЕЗ РИСУНКА ВСЕ в течение нескольких недель или месяцев в лучшем случае. Конденсатор не будет работать так долго, в лучшем случае, несколько дней или недель. Жена просто уходит, так что это почти ноль, но тогда она чужая проблема, так что не беспокойтесь.

Утечка в конденсаторе - результат того, что электроны "мигрируют" через диэлектрик. Неважно, насколько хорош диэлектрик, он все же не ИДЕАЛЬНЫЙ изолятор, поэтому он будет протекать.

Последние 40-50 лет работы над суперконденсаторами сводились к тому, чтобы сделать этот диэлектрик почти идеальным и понять, что мы можем работать с поверхностью позже. Но, точно так же, как прямой кусок провода все еще представляет НЕКОТОРОЕ сопротивление (и, следовательно, нагревается), то же самое верно и для конденсатора в обратном направлении. Вы хотите, чтобы диэлектрик был почти нулевым по толщине, имел максимальную площадь поверхности и имел бесконечное сопротивление. Но как только расстояние уменьшается до четных нанометров (не говоря уже о фемптометрах - 1/1000 / 1/1000 нанометра, что, вероятно, требуется для настоящего суперконденсатора), физика начинает сходить с ума. Квантовое туннелирование становится все более сложным. Чтобы дать вам представление, один протон водорода составляет около 1,7 фм ... и электрон НАМНОГО меньше, чем это.

Таким образом, этот вопрос и его подробный ответ намного сложнее, чем кажется на первый взгляд.