Ինչո՞ւ չենք կարող մարտկոցների փոխարեն օգտագործել մեծ կոնդենսատորներ։

Կոնդենսատորներն ունեն մի շարք հիանալի հատկություններ։ Օրինակ՝ դրանք էներգիան կուտակում են որպես էլեկտրական լիցք, այլ ոչ թե քիմիական էներգիա։ Սա սովորաբար թույլ է տալիս գրեթե ակնթարթային լիցքավորման ժամանակներ և շատ բարձր գագաթնակետային ելքային հոսանքներ։ Դրանք կարող են դիմանալ հարյուր հազարավոր լիցքավորման-լիցքաթափման ցիկլերի, ի տարբերություն լրիվ ցիկլով մարտկոցների հարյուրավոր ցիկլերի։ Ուրեմն ո՞րն է խնդիրը։

Մարտկոցը երկար օգտագործման ընթացքում ապահովում է բավականին հաստատուն լարում: Կախված սարքից՝ կարող եք ունենալ աշխատանքի հետ կապված խնդիրներ, որոնք մոտենում են սպառմանը: Օրինակ՝ սմարթֆոնները անցնում են էներգախնայողության ռեժիմի: Դա ոչ միայն դրանց մի փոքր ավելի երկար աշխատանքը պահպանելու, այլև առանց նախազգուշացման ակնթարթային անջատումները կանխելու համար է:

Ինչպես տեսնում եք, լարումը նվազում է, երբ մարտկոցը գրեթե սպառվում է։ Ձեր հեռախոսում կա հզորության փոխակերպման մի շղթա, որը ընդհանուր հզորության կառավարման մի մասն է, որը փոխակերպում է մարտկոցի ոչ այնքան հաստատուն հզորությունը շատ խիստ կարգավորվող համակարգի հզորության (հավանաբար տարբեր լարումների մի խումբ)։ Նկատի ունեցեք, որ այստեղ կա կարևոր կապ՝ հզորություն = հոսանք * լարում։ Այսպիսով, նույն հզորությունը պահպանելու համար, լարման անկման հետ մեկտեղ, իմ շղթան պետք է ավելի շատ հոսանք սպառի։

Յուրաքանչյուր մարտկոց ունի փոքր ներքին դիմադրություն, և մեկ այլ կապի պատճառով, որը կոչվում է Օմի օրենք, դուք գիտեք, որ մարտկոցում որոշակի լարման անկում կլինի։ Նկարում պատկերված է Vout=V0−r∗I, որտեղ I-ն հոսանքի արժեքն է։ Այսպիսով, երբ իմ V0-ն նվազում է, և իմ էներգիայի կառավարման սխեման ստիպված է ավելի շատ հոսանք սպառել նույն հզորությունը մատակարարելու համար, մարտկոցի ելքային լարումն ավելի արագ է ընկնում։ Սա սահմանափակում է մարտկոցի առավելագույն հոսանքի ելքը, և դա նաև նշանակում է, որ դրանք բավականին արագ են ընկնում, երբ սպառման եզրին են։

Սակայն կոնդենսատորի ելքային լարումը, գագաթնակետային հոսանքը և ընդհանուր հզորությունը ժամանակի ընթացքում էքսպոնենցիալ կերպով նվազում են։ Կոնդենսատորն ունի մեկ առավելություն. այն կուտակում է էլեկտրական լիցք, այլ ոչ թե էլեկտրական լիցքը վերածում է քիմիական լիցքի, ինչպես մարտկոցում է, ուստի, չնայած ներքին դիմադրություն կա, այն փոքր է և սովորաբար կարող է անտեսվել։ Կոնդենսատորները կարող են կարճ ժամանակով ապահովել շատ, շատ բարձր հոսանքներ։

Բայց ինչ-որ բան սնուցելու համար դրանք խնդրահարույց են։ Հիշե՛ք իմ ցանկությունը՝ պահպանել իմ էներգիայի կառավարման համակարգի մեջ մտնող հաստատուն հզորություն, և այդ հզորությունը = հոսանքը * լարումը։ Քանի որ մեր լարումը արագորեն նվազում է, մենք ստիպված ենք այն փոխհատուցել արագ աճող հոսանքով՝ նույն հզորությունը մատակարարելու համար։ Շատ բարձր հոսանքները հանգեցնում են շատ ավելի թանկ շղթայի, ավելի մեծ հզորության փոխակերպման բաղադրիչների, ավելի մեծ հզորության կորստի շղթայի տախտակներում և այլն… նույն հիմնական խնդիրն ունի մարտկոցը վերջում, միայն թե սա սկսում է տեղի ունենալ կոնդենսատորի օգտակար էներգիայի պահպանման ժամկետի շատ վաղ փուլում։ Եվ երբ կոնդենսատորը սպառվում է, գագաթնակետային հոսանքը, չնայած դեռևս համեմատաբար բարձր է, նույնպես նվազում է։

Մյուս խնդիրն այն է, որ ժամանակակից ուլտրակոնդենսատորները շատ ավելի ցածր տեսակարար էներգիա ունեն, քան մարտկոցները: Շուկայում առկա լավագույն ուլտրակոնդենսատորները արտադրում են 8-10 Վտժ/կգ, մեծ մասը՝ մոտ 5 Վտժ/կգ: Լավագույն լիթիում-իոնային մարտկոցները արտադրում են մոտ 200 Վտժ/կգ, շատ բանաձևեր կարող են հասնել ավելի քան 100 Վտժ/կգ: Այսպիսով, ուլտրակոնդենսատորներ օգտագործելու համար ձեզ անհրաժեշտ է մոտ 20 անգամ ավելի մեծ քաշ: Բայց հնարավոր է՝ ավելի շատ, քանի որ լիցքաթափման որոշակի պահի, կախված կիրառությունից, լարումը կնվազի չափազանց ցածր՝ օգտագործելի չլինելու համար, թողնելով էներգիան չօգտագործված: Բացի այդ, ի տարբերություն ավելի ավանդական կոնդենսատորների, ուլտրակոնդենսատորները նույնպես ունեն համեմատաբար բարձր ներքին դիմադրություն: Այսպիսով, դրանք պարտադիր չէ, որ կարողանան ապահովել լարման հոսանքի փոխարինումը:

Այնուհետև կա ինքնալիցքաթափում. որքան արագ է «արտահոսքը» էներգիայի պահեստավորման սարքից: Միակ NiMh մարտկոցները ամուր են, բայց ինքնալիցքաթափումը կազմում է ամսական մինչև 20-30%: Լիթիում-իոնային մարտկոցները նվազեցնում են այս ցուցանիշը մինչև <2% ամսական՝ կախված կոնկրետ լիթիում-իոնային տեխնոլոգիայից, որոշ համակարգերում՝ գուցե 3%՝ կախված մարտկոցի մոնիթորինգի ծանրաբեռնվածությունից: Այսօրվա ուլտրակոնդենսատորները առաջին ամսվա ընթացքում կորցնում են իրենց լիցքը մինչև 50%: Դա կարող է նշանակություն չունենալ ամեն օր լիցքավորվող սարքի համար, բայց դա բացարձակապես սահմանափակում է կապսուլների և մարտկոցների օգտագործման դեպքերը, առնվազն մինչև ավելի լավ դիզայնների ստեղծումը:

Եվ քանի որ ձեզ այդքան շատ մարտկոցներ են անհրաժեշտ, ուլտրակապացիտորների ներկայիս արժեքը կարող է լինել մարտկոցների արժեքից 6-20 անգամ ավելի։ Եթե ձեր կիրառմանը անհրաժեշտ է շատ փոքր հզորություն, մասնավորապես շատ կարճ, բարձր հոսանքի ալիքների դեպքում, ուլտրակապիչը կարող է լինել տարբերակ։ Հակառակ դեպքում, այն մոտ ապագայում մարտկոցի փոխարինող չի լինի։

Բարձր հոսանքի կիրառությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաները, դեռևս օգտակար դիտարկման տարբերակ չէ որպես առանձին տարբերակ։ Չնայած ուլտրակապսուլներն ու մարտկոցները օգտագործող համակարգերը կարող են գրավիչ լինել, քանի որ դրանց տարբերությունները շատ լրացնում են միմյանց, կապսուլայի բարձր հոսանքի փոխանցումը և երկարակեցությունը մարտկոցի բարձր տեսակարար էներգիայի/էներգետիկ խտության համեմատությամբ։ Եվ կա մեծ աշխատանք, որը կատարվում է շատ ավելի լավ ուլտրակապսուլիչներ, ինչպես նաև շատ ավելի լավ մարտկոցներ ստեղծելու համար։ Այսպիսով, գուցե մի օր ուլտրակապսուլը ստանձնի մարտկոցի բնորոշ գործառույթներից ավելին։

Հոդվածը վերցված է՝ https://qr.ae/pCacU0