Конденсатор набирает напряжение со временем?

Недавно я купил два конденсатора 3300 мкФ 100 В и соединил их параллельно. Заряжаю до 100В и разряжаю. Затем я подключаю мультиметр и замечаю, что напряжение растет очень медленно, примерно на 0,01 вольта каждые 20-40 секунд. Поэтому я разряжаю конденсаторы, и напряжение возвращается к нулю. Когда я проснулся этим утром, я проверил конденсаторы, и они поднялись до 5 вольт! И я могу привести в действие светодиод с ними. Что здесь происходит?

Редактировать:

Благодаря комментарию Роберта в одном из ответов, я думаю, что он прав. Вероятно, это диэлектрическое поглощение.

ВОТ ЭТО ДА! Действительно хорошее наблюдение

Ответы (5)

То, что вы наблюдали, называется «диэлектрическое поглощение» или «явление восстанавливающегося напряжения».

Это вызвано тем, что диполи (ионы) находятся в электролите при зарядке и разрядке.

Из википедии :

Диэлектрической абсорбцией называется явление, при котором конденсатор, заряжаемый в течение длительного времени, при кратковременной разрядке разряжается не полностью. Хотя идеальный конденсатор после разрядки останется при нуле вольт, реальные конденсаторы будут развивать небольшое напряжение из-за задержанной во времени дипольной разрядки, явления, которое также называется диэлектрической релаксацией, «насыщением» или «действием батареи». Для некоторых диэлектриков, таких как многие полимерные пленки, результирующее напряжение может составлять менее 1–2 % от исходного напряжения, но для электролитических конденсаторов оно может достигать 15 %.

Дальше:

При разрядке конденсатора напряженность электрического поля уменьшается, а общая ориентация молекулярных диполей возвращается в ненаправленное состояние в процессе релаксации. Из-за гистерезиса в нулевой точке электрического поля зависящее от материала количество молекулярных диполей все еще поляризовано вдоль направления поля без появления измеряемого напряжения на клеммах конденсатора. Это как электрическая остаточная намагниченность.

Из заметки Мышелова

7 Восстанавливающее напряжение

Когда конденсатор один раз заряжается и разряжается с замыканием накоротко обеих клемм, а затем оставляет клеммы на некоторое время разомкнутыми, напряжение на конденсаторе снова самопроизвольно возрастает. Это называется «феноменом восстановления напряжения». Механизм этого явления можно интерпретировать следующим образом:

При зарядке напряжением диэлектрик производит некоторые электрические изменения внутри, а затем внутренняя часть диэлектрика электризуется с противоположной полярностью (диэлектрическая поляризация). Диэлектрическая поляризация происходит как быстро, так и медленно. Когда заряженный конденсатор был разряжен до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не исчезнет, ​​а затем оставлены клеммы открытыми, медленная поляризация будет разряжаться внутри конденсатора и проявляться как восстанавливающееся напряжение. (рис. 28).

ВОПРОС БЕЗОПАСНОСТИ: Высоковольтные конденсаторы при хранении должны быть снабжены закорачивающим проводом. В противном случае они могут подняться до опасного напряжения в течение нескольких часов/дней из-за восстановления заряда, введенного в диэлектрик. (Диэлектрики не являются идеальными изоляторами, это просто большие резисторы.) Этот эффект усиливается всякий раз, когда конденсатор заряжался до высокого напряжения в течение длительного времени. Конденсаторы высокого напряжения в цепи должны иметь параллельные высоковольтные резисторы, чтобы устранить проблему.
Откуда берется энергия? Конечно, мы не можем построить вечный двигатель с отключенными конденсаторами.
Примечание: я не физик. В конденсаторе энергия накапливается за счет ориентации диполей вдоль электрического поля. Энергия = выравнивание. Исчезновение энергии = восстановление беспорядка. Высвобождение этой энергии архивируется путем расслабления диполей. D/A появляется при быстрой разрядке конденсатора за короткое время. Насколько я понимаю, это происходит из-за того, что некоторые диполи расслабляются медленнее, чем другие. Таким образом, они обеспечивают энергию с некоторой временной задержкой. Вы можете задать другой вопрос, сосредоточив внимание на причине D/A - либо здесь, либо в физическом стеке. Там уже есть вопрос с ответом
@dotancohen - Конденсаторы несовершенны, вот как. Вы вкладываете 1 Дж, при обычном разряде вы получаете обратно 0,9 Дж, при этом вы можете получить на 0,05 Дж больше. (Цифры только предположение).

Эквивалентная схема диэлектрического поглощения

  • от 100 В до 5 В C1V1=C2V2 до = после разряда после длительного времени
  • Главный конденсатор C1 = 3300 мкФ при V1 = 100 В и V2 = 5 В
  • поэтому C2 = C1 * V1/V2= 66 мФ экв. диэлектрическое поглощение Емкость
  • «0,01 вольт каждые 20-40 секунд» или 10 мВ/20 с = dV/dt, таким образом, повышение напряжения на C2 при 100 В и C1 при 0 В
  • Разряд на С2 при V1=100В из-за серии ESR2 на абсорбере, С2
    • Игнорируя утечку R на данный момент,
    • V2/ESR2 = Ic2 = Ic1 = C1 * dV1/dt или
    • ESR2 = V1/C1 * dt/dV1 = 100 В/66 мФ * 20 с/10 мВ = 3 МОм

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Обратите внимание, что для старых E-Caps значение каждого компонента в эквивалентной схеме можно оценить с помощью различных тестов. Ваш тест оценивает ESR2 * C2 = T2 = 180 кс C2 / C1 = 20 с соотношением поглощения / емкости.

Примечания к кровати

  • если dV/dt составляет 10 мВ/30 с, можем ли мы оценить минимальное количество сна, которое у вас было?
    • если 60% времени зарядки 5 В достигается при скорости 10 мВ / 30 с, это займет 5 В / 10 мВ * 30 с = 15 кс = 4,17 ч, не зная dV / dt в утренней скорости, мы можем только предположить, что она была намного ниже, например, 2T или 3T означает 8-часовой или 12-часовой сон или снижение СОЭ2 в течение ночи.

Известно, что значения R параллельной утечки уменьшаются по мере старения, а кондиционирование старых больших крышек E с использованием большой серии R во многих случаях повышает значения R утечки до исходных значений. Это безопасная практика при работе со старыми большими конденсаторами с низким ESR для предотвращения межслойных коротких замыканий.

Различные возможные объяснения:

  • Статическое электричество: совершенно нормально, что существует разность потенциалов между землей и, например, облаками. Это может составлять довольно много В/м в «свободном воздухе», но с очень небольшим зарядом позади него, т.е. пытаться измерить это практически невозможно. Однако, если у вас есть два электрода, растянутых по этому градиенту, вы, вероятно, сможете зарядить свои кепки.
  • Сбор радиочастот: Все действует как антенна. Теперь это не имеет значения, потому что радиочастотная индукция по определению является переменным током и самоуничтожится, но если у вас есть какой-то ржавый / соленый / ... проводник, это может действовать как случайный диод. См.: ранние кристаллические радиоприемники.
  • Остаточный заряд: я не очень хорошо знаю ваши конденсаторы, но, может быть, с химической точки зрения правильно предположить, что их короткое замыкание не устраняет всю энергию, хранящуюся внутри, а только то, что быстро доступно. В этом случае, если бы вы позволили колпачкам закорачиваться дольше, этого эффекта не произошло бы.

На самом деле история с диэлектрическим поглощением неплоха, но сложна. Короче говоря: электрическое поле деформирует структуру молекулы так же, как на толстой и мягкой ткани появляется ямочка, когда вы нажимаете на нее рукой. К тому времени, когда эта ямочка исчезает, ткань снова немного приподнимается против силы тяжести.

Молекулярные деформации в электролите и изоляционном слое постепенно обращаются вспять, и ионные частицы возвращаются на свои исходные места. Это означает новое электричество, потому что изменилось распределение заряда.

НЕТ. DA вызван реальным движением электронов в диэлектрике (иногда называемым пространственным зарядом). Электрическая сила очень велика, а число вовлеченных электронов невелико. Это было изучено до смерти. iequalscdvdt.com/miscellaneous.html
@RobertEndl Молекулярная структура обусловлена ​​электронами и их возможными состояниями. Только электроны удерживают материал вместе. Многие из них имеют свободные орбиты, но определенно существуют некоторые ограничения, потому что это не проводник. Нет никакого противоречия. Объемный заряд = те электроны в молекулярной структуре, которые имеют множество возможностей варьирования того, как они занимают свои места во всех возможных состояниях.

Ваш мультиметр заряжает конденсаторы.

Я бы не предположил, что это относится к измерениям напряжения. Для измерения сопротивления, да.
Я сомневаюсь, что это мультиметр, потому что я оставил их на ночь без подключения мультиметра.
Я думаю, вы только что открыли диэлектрическое поглощение. Поищи это.
@RobertEndl Читая об этом, вы, вероятно, правы. Спасибо!