Kondenzátorok és akkumulátorok - mi a különbség?

Úgy tűnik, hogy az akkumulátorok és a kondenzátorok lényegében ugyanazt csinálják – mindkettő tárolja az elektromos energiát, majd továbbítja a terhelésnek. Úgy tűnik, bizonyos esetekben a kondenzátor általában úgy viselkedik, mint egy kis kapacitású akkumulátor, pl. különböző konverterek kimeneti áramköreiben.

De milyen gyakran mondhatjuk, hogy az akkumulátor úgy viselkedik, mint egy kondenzátor? Egyáltalán nem. Az akkumulátor fő feladata a legtöbb alkalmazásban az elektromos energia hosszú távú kémiai formában történő felhalmozása és tárolása, megtartása, hogy aztán gyorsan vagy lassan, azonnal vagy többször is terhelésre tudja adni. A kondenzátor fő feladata néhány hasonló körülmény között az elektromos energia rövid ideig történő tárolása és a szükséges áramerősségű terhelésre történő átvitele.

Ez azt jelenti, hogy a tipikus kondenzátoros alkalmazásoknál jellemzően nincs szükség arra, hogy az energiát addig tartsa, amíg az akkumulátorok gyakran igényelnek. Az akkumulátor és a kondenzátor közötti különbségek lényege mindkettő készülékében, valamint működési elveiben rejlik.Bár kívülről egy ismeretlen szemlélő számára úgy tűnhet, hogy ezeket ugyanúgy kell elhelyezni.

Kondenzátor (a latin condensatio - "felhalmozódás" szóból) a legegyszerűbb formájában - jelentős területű vezetőképes lemezpár, amelyet dielektrikum választ el.

A lemezek között elhelyezkedő dielektrikum elektromos mező formájában képes elektromos energiát felhalmozni: ha külső forrás segítségével EMF keletkezik a lemezeken lehetséges különbség, akkor a lemezek közötti dielektrikum polarizálódik, mert a lemezeken lévő töltések elektromos terükkel a dielektrikumon belüli kötött töltésekre hatnak, és ezek az elektromos dipólusok (a dielektrikumon belüli kötött töltéspárok) úgy vannak orientálva, hogy megpróbálják kompenzálni teljes töltésükkel. elektromos mező, az a töltésmező, amely külső EMF-forrás miatt van jelen a lemezeken.

Ha most a lemezekről származó EMF külső forrása ki van kapcsolva, akkor a dielektrikum polarizációja megmarad - a kondenzátor egy ideig feltöltve marad (a dielektrikum minőségétől és jellemzőitől függően).

A polarizált (töltött) dielektrikum elektromos tere hatására az elektronok elmozdulhatnak egy vezetőben, ha lezárják a lemezeket. Ily módon a kondenzátor gyorsan át tudja adni a dielektrikumban tárolt energiát a terhelésnek.

A kondenzátor kapacitása annál nagyobb a lemezek területe és annál nagyobb a dielektrikum dielektromos állandója. Ugyanezek a paraméterek vonatkoznak arra a maximális áramerősségre, amelyet a kondenzátor töltés vagy kisütés közben fogadhat vagy adhat.

Akkumulátor (lat. acumulo gyűjteni, felhalmozni) teljesen máshogy működik, mint a kondenzátor.Működésének elve már nem a dielektrikum polarizációjában, hanem az elektrolitban és az elektródákon (katódon és anódokon) végbemenő reverzibilis kémiai folyamatokban rejlik.

Például egy lítium-ion akkumulátor töltése során az elektródákra helyezett töltőből származó külső EMF hatására a lítiumionok beágyazódnak az anód grafitrácsába (rézlemezre), majd kisütve vissza az alumínium katód (pl. kobalt-oxidból).Linkek keletkeznek. A lítium akkumulátor elektromos kapacitása annál nagyobb, minél több lítium-ion ágyazódik be az elektródákba a töltés során, és minél több lítium-ion távozik a kisülés során.

A kondenzátorral ellentétben itt van néhány árnyalat: ha a lítium akkumulátor túl gyorsan töltődik, akkor az ionoknak egyszerűen nincs idejük beágyazni az elektródákba, és fém lítium áramkörök képződnek, ami hozzájárulhat a rövidzárlathoz. És ha túl gyorsan lemeríti az akkumulátort, a katód gyorsan összeomlik, és az akkumulátor használhatatlanná válik. Az akkumulátor megköveteli a töltés során a polaritás szigorú betartását, valamint a töltő- és kisütési áramok értékeinek ellenőrzését.