¿Condensador ganando voltaje con el tiempo?

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Recientemente compré dos condensadores 3300uf 100v y los conecté en paralelo. Los cargo hasta 100v y los descargo. Luego conecto un multímetro y noto que el voltaje sube muy lentamente, alrededor de 0,01 voltios cada 20-40 segundos. Entonces descargo los condensadores y el voltaje vuelve a cero. ¡Cuando me desperté esta mañana, revisé los condensadores y había subido a 5 voltios! Y puedo alimentar un LED con ellos. ¿Que esta pasando aqui?

Editar:

Gracias al comentario de Robert en una de las respuestas, creo que tiene razón. Esta es probablemente la absorción dieléctrica.

Erik
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¡GUAUU! Muy buena observación
slebetman

Respuestas:

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Lo que has observado se llama "absorción dieléctrica" ​​o "fenómeno de voltaje de recuperación".

Es causada por una especie de interia de los dipolos (iones) en el electrolito mientras se carga y descarga.

De wikipedia :

Absorción dieléctrica es el nombre dado al efecto por el cual un condensador, que ha sido cargado durante mucho tiempo, se descarga solo de forma incompleta cuando se descarga brevemente. Aunque un condensador ideal permanecería a cero voltios después de ser descargado, los condensadores reales desarrollarán un voltaje pequeño debido a la descarga dipolar retardada, un fenómeno que también se denomina relajación dieléctrica, "empapamiento" o "acción de la batería". Para algunos dieléctricos, como muchas películas de polímeros, el voltaje resultante puede ser inferior al 1–2% del voltaje original, pero puede ser de hasta el 15% para los condensadores electrolíticos.

Promover:

Cuando el condensador se descarga, la intensidad del campo eléctrico disminuye y la orientación común de los dipolos moleculares vuelve a un estado no dirigido en un proceso de relajación. Debido a la histéresis, en el punto cero del campo eléctrico, todavía se polariza un número de dipolos moleculares dependientes del material a lo largo de la dirección del campo sin que aparezca un voltaje medible en los terminales del condensador. Esto es como una remanencia eléctrica.

De una nota de Mouser

7 Voltaje de recuperación

Cuando un condensador se carga y descarga una vez con los dos terminales en cortocircuito y luego se dejan abiertos por un tiempo, el voltaje a través del condensador aumenta espontáneamente nuevamente. Esto se llama "fenómeno de voltaje de recuperación". El mecanismo de este fenómeno se puede interpretar de la siguiente manera:

Cuando se carga con un voltaje, el dieléctrico produce algunos cambios eléctricos dentro, y luego el interior del dieléctrico se electrifica con las polaridades opuestas (polarización dieléctrica). La polarización dieléctrica ocurre en ambas formas de proceder rápida y lentamente. Cuando se descarga un condensador cargado hasta que desaparece el voltaje a través del condensador, y luego se dejan abiertos los terminales, la polarización lenta se descargará dentro del condensador y aparecerá como voltaje de recuperación. (Fig. 28).

tratar de atrapar finalmente
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PROBLEMA DE SEGURIDAD: Los condensadores de alto voltaje, cuando están almacenados, deben tener un cable de cortocircuito instalado. De lo contrario, pueden elevarse a un voltaje peligroso durante horas / días, a partir de la recuperación de la carga que se había inyectado en el dieléctrico. (Los dieléctricos no son aislantes perfectos, solo son resistencias grandes). Este efecto es mayor siempre que el condensador se haya cargado a alto voltaje durante largos períodos. Los condensadores de alta tensión en el circuito deben tener "resistencias de purga" de alta tensión en paralelo, para eliminar el problema.
wbeaty
¿Dé dónde viene la energía? Seguramente no podemos construir una máquina de movimiento perpetuo con condensadores desconectados.
dotancohen
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Nota: no soy un físico. En un condensador, la energía se almacena orientando los dipolos a lo largo de un campo eléctrico. Energía en = alineación. Energía fuera = restaurar el desorden. Liberar esa energía se archiva relajando los dipolos. D / A aparece cuando se descarga rápidamente un condensador en poco tiempo. Según tengo entendido, algunos dipolos se relajan más lentamente que otros. Por lo tanto, proporcionan energía con cierto retraso de tiempo. Puede hacer otra pregunta centrada en la causa de D / A, ya sea aquí o en la pila de física. Ya hay una pregunta con respuesta allí
try-catch-finally
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@dotancohen: los condensadores son imperfectos, así es como. Pones 1J, en una descarga normal obtienes 0.9J de regreso, con esto puedes obtener 0.05J más. (Los números son solo una suposición).
TLW
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Circuito equivalente de absorción dieléctrica

  • 100V a 5V C1V1 = C2V2 antes = después de la descarga después de mucho tiempo
  • Tapa principal C1 = 3300uF en V1 = 100V y V2 = 5V
  • por lo tanto C2 = C1 * V1 / V2 = 66 mF equiv. absorción dieléctrica Capacitancia
  • ".01 voltios cada 20-40 segundos" o 10mV / 20s = dV / dt, por lo tanto, el aumento de voltaje en C2 a 100V y C1 a 0V
  • La descarga en C2 a V1 = 100V debido a la serie ESR2 en la tapa de absorción, C2
    • Ignorando la fuga R por ahora,
    • V2 / ESR2 = Ic2 = Ic1 = C1 * dV1 / dt o
    • ESR2 = V1 / C1 * dt / dV1 = 100V / 66mF * 20s / 10mV = 3MΩ

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Nota para los E-Caps antiguos, cada valor de componente en el circuito equivalente se puede estimar mediante varias pruebas. Su prueba estima el ESR2 * C2 = T2 = 180ks C2 / C1 = 20 con la relación absorción / límite.

Notas laterales de la cama

  • Si dV / dt era de 10mV / 30s, ¿podemos estimar la cantidad mínima de sueño que tuvo?
    • Si se alcanza un tiempo de carga del 60% de 5V a una velocidad de 10mV / 30s, esto tomaría 5V / 10mV * 30s = 15ks = 4.17 h sin conocer el dV / dt en la tasa de la mañana, solo podemos suponer que fue mucho más bajo, como 2T o 3T que significa 8 ho 12 h de sueño o la ESR2 reducida durante la noche.

Se sabe que los valores de fuga paralela R se reducen con el envejecimiento y el acondicionamiento de las tapas E grandes y viejas que usan una serie R grande elevará los valores de fuga R hacia los valores originales en muchos casos. Esta es una práctica segura cuando se trata de grandes casquillos de baja ESR para evitar cortocircuitos entre capas.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Diferentes explicaciones posibles:

  • Electricidad estática: es perfectamente normal que haya una diferencia potencial entre el suelo y, por ejemplo, las nubes. Eso puede equivaler a una gran cantidad de V / m en "aire libre", pero con muy poca carga detrás, es decir. tratando de medir eso es prácticamente imposible. Sin embargo, si tiene dos electrodos estirados a través de ese gradiente, es probable que pueda cargar sus tapas.
  • Recolección de RF: todo actúa como una antena. Ahora, eso no importa porque la inducción de RF es, por definición, CA y se cancelará sola, pero si tiene alguna interfaz de conductor oxidado / salado / ..., puede actuar como un diodo accidental. Ver: primeras radios de cristal.
  • Carga residual: no conozco bien sus límites, pero tal vez sea químicamente correcto suponer que acortarlos no elimina toda la energía almacenada dentro, sino solo lo que es accesible rápidamente. En ese caso, si dejaras las tapas en corto por más tiempo, este efecto no tendría lugar.
Marcus Müller
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En realidad, la historia de absorción dieléctrica está bien, pero es compleja. Para resumirlo: el campo eléctrico deforma la estructura de la molécula al igual que un paño grueso y suave se vuelve un hoyuelo cuando lo presiona con la mano. Para cuando el hoyuelo desaparece y la tela se eleva un poco más contra la gravedad.

Las deformaciones moleculares en el electrolito y la capa de aislamiento se invierten gradualmente y las partículas iónicas regresan a sus lugares originales. Eso significa una nueva electricidad, porque se cambia la distribución de carga.

usuario287001
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NO. DA es causado por el movimiento real de electrones en el dieléctrico (a veces llamado carga espacial). La fuerza eléctrica es muy fuerte y la cantidad de electrones involucrados es pequeña. Esto ha sido estudiado hasta la muerte. iequalscdvdt.com/miscellaneous.html
Robert Endl
@RobertEndl La estructura molecular se debe a los electrones y sus posibles estados. Solo los electrones mantienen el material unido. Muchos de ellos tienen órbitas sueltas, pero definitivamente existen algunos límites porque este no es un conductor. No hay contradicción. La carga espacial = aquellos electrones en la estructura molecular que tienen muchas posibilidades de variación en cómo toman sus lugares en todos los estados posibles.
user287001
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Su multímetro está cargando los condensadores.

dannyf
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No asumiría que ese es el caso de las mediciones de voltaje. Para la medición de resistencia, sí.
Marcus Müller
Dudo que sea el multímetro porque los dejé sentados durante la noche con el multímetro desconectado
Erik
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Creo que acabas de descubrir la absorción dieléctrica. Búscalo.
Robert Endl
@RobertEndl Leyendo sobre eso, probablemente tengas razón. ¡Gracias!
Erik