Wie kann ich von 2 vollgeladenen Caps 500F/2,7V die Spannungen auf 5,4V
(USB) addieren, ohne die Kapazität 500F je Cap zu verringern? Wie bei
Akkus - 2 Stück in Reihe und die addierte Spannung bei gleichem Strom -
geht das leider nicht! Wenn ich 2 Stück 500F in Reihe schalte, habe ich
insgesamt nur noch 250F. Das will ich natürlich nicht.
Gibt es eine effiziente, kleine Schaltung, um die 2 Teilspannungen
zusammenzufügen und dabei die 2 Caps "elektrisch zu trennen"?
Dank im voraus und schönen Sonntag
Peter Schröpfer aus dem Erzgebirge
Peter Schröpfer schrieb:> Gibt es eine effiziente, kleine Schaltung
Physik kann man nicht mit einer Schaltung austricksen, bei Akkus geht
das genauso wenig, bei Akkus geht es genauso wenig, nur fällt es dir
doch nicht auf weil du auf die Ah statt auf F schaust.
Wie kann ich von 2 vollgeladenen Caps 500F/2,7V die Spannungen auf 5,4V
(USB) addieren, ohne die Kapazität 500F je Cap zu verringern? Wie bei
Akkus - 2 Stück in Reihe und die addierte Spannung bei gleichem Strom -
geht das leider nicht! Wenn ich 2 Stück 500F in Reihe schalte, habe ich
insgesamt nur noch 250F. Das will ich natürlich nicht.
Gibt es eine effiziente, kleine Schaltung, um die 2 Teilspannungen
zusammenzufügen und dabei die 2 Caps "elektrisch zu trennen"?
Dank im voraus und schönes WE
Peter Schröpfer aus dem Erzgebirge
Falls eigentlich Wechselspannung reinkommt
UND die Ausgangsseite Potentialfrei ist,
kannst Du eine Seite der Wechselspannung auf Masse legen und mit 2
Dioden an der anderen Seite einmal einen Kondensator auf +5V aufladen,
den anderen (mit C+ an die Masse der Wechselspannung) auf -5V
"entladen".
Dann hast Du 10V am Ausgang.
Es ging gerade ein Thread mit so einer Schaltung für Power-LEDs am
Fahrrad durch.
Planlos schrieb:> Die einfachste Schaltung besteht nur aus zwei Zusatz-Bauelementen, die> du parallel zu den Supercaps anbringst.>> Rate mal, welche das wären.
"freie Energie"-Sammler
Jeder deiner beiden Kondensatoren hat im geladenen Zustand die Energie:
E = U² x C / 2 = (2,7 V)² x 500 F / 2 = 1822,5 Ws
Beide zusammen haben 3645 Ws.
Bei einer Reihenschaltung halbiert sich die Kapazität, die Spannungen
addieren sich.
(5,4 V)² * 250 F / 2 = 3645 Ws
Die Gesamtenergie beider Kondensatoren bleibt gleich.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)
Aber nochmal ernsthaft:
bei einer bestimmten Spannung speichert ein Kondensator die Energie
E = 1/2*C*U^2
Man braucht den doppelten Strom um den Kondensator auf die doppelte
Spannung aufzuladen, daher steckt dann die vierfache Energie drin. Daher
klappt das Reihenschalten von 2 Kondensatoren nicht wie gedacht, die
Spannung verdoppelt sich, der Strom aber nicht, daher hat man dann nur
die halbe Kapazität.
HG schrieb:> Man braucht den doppelten Strom um den Kondensator auf die doppelte> Spannung aufzuladen…
Irgendwie braucht dieses ominöse »man« ziemlich viel, sogar Strom. Dem
Fachmann ist schon klar, was du meinst, aber technisch ist es wenig
sinnvoll. Eine Stromquelle ist an sich schon eine schräge Sache, wie
auch der ideale Kondensator. Blöderweise nimmt nämlich die Spannung am
Kondensator zu, womit es für eine reine Spannungsquelle zunehmend
(=exponentiell) schwerer wird, Ladung in den Kondensator zu bringen. Die
Stromquelle hingegen ließe die Spannung (exponentiell) ins Unermessliche
steigen.
Für den realen Kondensator ist irgendwo Schluss, da er entweder einen
äquivalenten Serienwiderstand aufweist oder die Spannungsfestigkeit
überschritt wird. Bei modernen Kondensatoren wie
Mehrschicht-Keramik-Typen mit X7R als Dielektrikum werden sogar die
Leiterbahnen aufgrund des immens hohen Ladestroms zur ordentlichen
Induktivität mit satten Überschwingern vom doppelten der anliegenden
Versorgungsspannung.
Fazit: einen Kondensator zu laden ist nicht mal eben ein paar Elektronen
aus einem Reservoir auf die Platten zu sortieren.
Sonst fasse ich einfach die Vorredner zusammen: Reihenschaltung mit
doppelter Spannung erzwingt halbe Kapazität, damit die gespeicherte
Energie gleich bleibt. Außerdem gibts die beschriebene Ladungspumpe,
d.h. Eingangsspannung über zwei Kondensatoren mit Schaltelementen zu
verschiedenen Ausgangsspannungen wechseln: Invertierung, Verdopplung,
Halbierung…dafür aber keine Goldcaps verwenden, die halten die Lade- und
Entladeströme nicht aus, wenn konstant geschaufelt werden soll.
>Wie kann ich von 2 vollgeladenen Caps 500F/2,7V die Spannungen auf 5,4V>(USB) addieren, ohne die Kapazität 500F je Cap zu verringern? Wie bei>Akkus - 2 Stück in Reihe und die addierte Spannung bei gleichem Strom ->geht das leider nicht! Wenn ich 2 Stück 500F in Reihe schalte, habe ich>insgesamt nur noch 250F. Das will ich natürlich nicht.
Kapazität eines C ist was ganz anderes als Kapazität eines Akkus. Man
kann dies also nicht miteinander vegleichen.
Jens G. schrieb:> Kapazität eines C ist was ganz anderes als Kapazität eines Akkus. Man> kann dies also nicht miteinander vegleichen.
Naja, abgesehen vom unterschiedlichen Speichermechanismus eigentlich
schon. Nur rechnet beim Akku keiner mit einer Kapazität in Farad.
Lothar M. schrieb:> Naja, abgesehen vom unterschiedlichen Speichermechanismus eigentlich> schon. Nur rechnet beim Akku keiner mit einer Kapazität in Farad.
...und bei Kondensatoren rechnet keiner mit einer Kapazität in Coulomb.
...weil die Ladungsmenge der meisten Akkus alles andere als proportional
zur anliegenden Spannung ist. Darum ergibt eine Kapazitätsangabe in
Ladung/Spannung für Akkus maximal als differenzielle Kapazität einen
Sinn.
MfG, Arno
Arno schrieb:> ...weil die Ladungsmenge der meisten Akkus alles andere als proportional> zur anliegenden Spannung ist. Darum ergibt eine Kapazitätsangabe in> Ladung/Spannung für Akkus maximal als differenzielle Kapazität einen> Sinn.
Grundsätzlich können Akkus auch, im Gegensatz zu Kondensatoren, keine
elektrische Energie speichern. Sie nutzen nur einen speziellen chemi-
schen Effekt, um elektrische Energie neu zu erzeugen.
Peter Schröpfer schrieb:> Wie kann ich von 2 vollgeladenen Caps 500F/2,7V die Spannungen auf 5,4V> (USB) addieren, ohne die Kapazität 500F je Cap zu verringern?> Wenn ich 2 Stück 500F in Reihe schalte, habe ich> insgesamt nur noch 250F. Das will ich natürlich nicht.
Einfach die beiden Caps parallelschalten und einen Stepup auf 5,4V
dahinter.
Die Caps haben dann immer noch je 500F.
Die 500F pro Cap verringern sich nicht.
Zusammen hat man jetzt sogar 2 x 500F/2,7V = 1000F/2,7V!
Sie sind nur schneller leer.
Hallo,
herzlichen Dank für zahlreiche Antworten.
Mein Anliegen ist, voll geladene Caps 500F/2,7V - wahrscheinlich 6 Stück
- so zusammen zu schalten, daß für den Verbraucher 5,4V (USB)
bereitgestellt werden. Wie kann ich das am sinnvollsten realisieren?
Für sachliche Antworten dankt im voraus
Peter Schröpfer aus Sachsen
Peter Schröpfer schrieb:> so zusammen zu schalten, daß für den Verbraucher 5,4V (USB)> bereitgestellt werden. Wie kann ich das am sinnvollsten realisieren?
Alle parallelschalten, 2.7V & 3000F .
Step-Up dahinter.
Darauf achten, dass der Step-Up mit möglichst geringen
Eingangsspannungen klarkommt.
In Serie auf 5.4V schalten ist schlecht.
Da nutzt du nur den kleinen Spannungshub 5.4V .. 5.0V aus, und
verschwendest den Großteil der verfügbaren Kapazität.
@Peter Schröpfer (Gast)
>Mein Anliegen ist, voll geladene Caps 500F/2,7V - wahrscheinlich 6 Stück>- so zusammen zu schalten, daß für den Verbraucher 5,4V (USB)>bereitgestellt werden. Wie kann ich das am sinnvollsten realisieren?
Dann musst du schlicht und ergreifend je 2 Kondensatoren in Reihe
schalten und das Ganze 3x parallel. Macht in Summe 750F/5,5V. Um diese
aber zu laden, braucht man bei 1A schon satte 3750s, mehr als 1h!! Dein
USB liefert aber keine 1A und Kurzschluß mag er auch nicht. Mit einem
Vorwiderstand von 10 Ohm zu Begrenzung auf 0,5A dauert es dann ~37.500s,
das ist fast ein halber Tag. Ob das alles so sinnvoll ist? Ein kleiner
NiMH Akku mit 200mAh bringt mindestens ebensoviel Leistung für den
Verbraucher und kann DEUTLICH einfacher geladen werden und ist kleiner
und billiger . . .
Wie kann man nur über ein so banales Thema so viel schreiben?
Nur weil der TO die Sache mit dem Farad nicht verstanden hat, ist das
kein Grund, hier jede Menge Schlangenöl zu versprühen.
@TO: Schalte die in Serie und gut ist. Du verschwendest dabei keine
Energie.
Timmy schrieb:> @TO: Schalte die in Serie und gut ist. Du verschwendest dabei keine> Energie.
doch sogar sehr viel.
Kondensatoren speichern nur viel Energie, wenn man die Spannung von 0
bis 2.7V auch ausnutzen kann. Ohne Schaltregler geht das nicht. Und wenn
er vermeiden will das er Step UP und Step Down machen muss, dann bringt
in Reihe schalten wenig.
Peter Schröpfer schrieb:> Mein Anliegen ist, voll geladene Caps 500F/2,7V - wahrscheinlich 6 Stück> - so zusammen zu schalten, daß für den Verbraucher 5,4V (USB)> bereitgestellt werden. Wie kann ich das am sinnvollsten realisieren?
Du weißt schon, dass beim Entladen der Kondensatoren die Spannung linear
abnimmt (bei Konstantstrom)?
In welchem Spannungsbereich arbeitet denn der Verbraucher? Je kleiner
dieser Bereich ist um so weniger der gespeicherten Energie kannst Du
dann nutzen. Um das zu verbessern, brauchst Du noch einen Schaltregler -
oder gleich einen Akku ;-))
@ Planlos:
Vielen Dank für den Tip. Ich hatte nach Deinem Beitrag von 16:42 Uhr
meine Entscheidung für Deinen Vorschlag schon getroffen und habe einen
Step-Up 0,9V-5V auf 5V/600mA bestellt. So, jetzt teste ich mal diese
Variante.
@ Falk Brunner
Die Ladeenergie kommt vom Solarpanel oder Kurbelgenerator. Wirklich
wirtschaftlich ist das natürlich nicht, aber es geht um "alternative
Energie", Bastelspaß und Freude! Kosten spare ich dabei nicht, wie bei
fast allen Hobbys!
Liebe Grüße an Alle!
Peter
