¿Cuánta corriente consume un condensador cuando se carga?

Estoy usando un condensador grande para amortiguar el requisito de carga de un solenoide (configuración operada con energía solar / batería, con patadas solenoides algunas veces al día). Alguien mencionó que si uso un condensador lo suficientemente grande, necesito colocar una resistencia en serie para moderar la "carga capacitiva" (un término que descubrí más adelante tiene poco que ver con esta situación).

Entonces, ¿cuánta corriente (teóricamente) dibuja una tapa electrolítica de 3300uF en un circuito de 12V cuando se energiza por primera vez? (Me doy cuenta de que el valor disminuye con el tiempo a medida que se carga el límite).

capacitor current

— kolosy
fuente

Tiene 2 componentes, cuando se enciende inicialmente, existe una corriente de entrada, que depende de la ESR de su límite y dV / dT de encendido. Después de ese evento transitorio, el condensador se carga lentamente. La constante de tiempo de carga será RC, la cantidad de resistencia en serie que utilizará según la cual variará. Podemos asumir el tiempo 5RC para cargar completamente el condensador. que yo sepa, Q = CV, solo es importante la carga, la corriente varía según la resistencia de la serie inicialmente, a medida que el capacitor se aproxima al estado de carga completa, la corriente disminuye lentamente, cuando el capacitor se carga por completo, la corriente será cero. Cargo compañero

— usuario19579

La corriente cuando se carga un condensador no se basa en el voltaje (como con una carga resistiva); en cambio, se basa en la tasa de cambio de voltaje a lo largo del tiempo, o ΔV / Δt (o dV / dt).

La fórmula para encontrar la corriente mientras se carga un condensador es:

I = C \frac{d V}{d t}

$I = C\frac{dV}{dt}$

El problema es que esto no tiene en cuenta la resistencia interna (o una resistencia de limitación de corriente en serie si incluye una) o si el condensador ya tiene alguna carga.

Debe tener en cuenta la carga continuamente cambiante que se aplica al condensador. En otras palabras, al principio, parece un cortocircuito a su fuente de alimentación (salvo la resistencia, nuevamente). Por lo tanto, cualquier corriente máxima que pueda manejar su fuente de alimentación es la corriente máxima teórica. A medida que el condensador se carga, esta corriente disminuye exponencialmente, hasta que el condensador alcanza la carga máxima Q.

La fórmula para esto es:

I = \frac{V_{b}}{R} e^{- t / R C}

$I = \frac{V_b}{R}e^{-t/RC}$

$V_b$

Digamos que no usa una resistencia limitadora de corriente y su fuente de alimentación tiene una resistencia interna de 4Ω:

I = \frac{12}{4} e^{- 0 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0/0.0132}$

En el tiempo 0 s, la corriente es 3A. Si calculamos, digamos, 1 ms después:

I = \frac{12}{4} e^{- 0.001 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0.001/0.0132}$

Ahora la corriente es ~ 1 A.

Entonces, ¿cuánto tiempo llevará cargar el condensador? Si toma la constante de tiempo, RC (el 0.0132 en el exponente) como un valor en segundos , hay una regla general de que un condensador se cargará en 5 veces esta duración:

5 \cdot 0.0132 = 0.066 s

$5\cdot0.0132 = 0.066s$

La corriente inicial (o la corriente durante alguna parte de esta duración) se conoce como la corriente de entrada . Es posible que desee reducirlo agregando una resistencia limitadora de corriente en serie para proteger su fuente de alimentación.

— JYelton
fuente

Esto es útil, gracias. ¿Cómo dimensiono la resistencia? ¿Debo usar la fórmula I = 12 / R e ^ (- t / RC) y elegir una corriente objetivo?

— kolosy

Debería elegir un valor que ponga algún límite superior en la corriente inicial , algo que su circuito y fuente de alimentación puedan manejar de manera segura. Hay otras formas de limitar la corriente de entrada, algunas de las cuales pueden o no aplicarse a su dispositivo. Mire a su alrededor en el sitio aquí, hay algunas preguntas sobre eso.

— JYelton

La corriente INICIAL es Vb / R, donde Vb es la tensión de alimentación y R es la resistencia en serie (incluida la ESR del condensador, que generalmente será pequeña). En cualquier instante dado, la corriente instantánea viene dada por (Vb - Vc) / R, donde Vb y R son como arriba, y Vc es el voltaje ya cargado en el capacitor. Para obtener la historia completa, debes resolver la ecuación diferencial, que es de donde proviene el factor exponencial.

— John R. Strohm

@ John Gracias por la aclaración, editaré en consecuencia.

— JYelton

@MisforMary Recomiendo publicar una nueva pregunta y hacer referencia a esta. Luego puede proporcionar detalles sobre cómo está midiendo y calculando. Sería más probable que ayudara que un intercambio de comentarios aquí. :)

— JYelton