Politechnika Warszawska

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Lab. Napędów Elektrycznych

Ćwiczenie nr 3: Ultrakondensatory

28.10.2013

1. Marta Położyńska

2. Kamil Paprocki

3. Kamil Parciak

4. Paweł Włodarczyk

5. Hubert Woźniak

6. Piotr Niemczyk

7. Jarosław Romanowski

8. Adam Płoszyński

9. Adam Łuba

10. Piotr Rakoski

11. Karol Piwowarczyk

12. Arkadiusz Marchewka

    Ultrakondensatory (zwane również superkondensatorami) stanowią rodzaj kondensatora elektrolitycznego, który z uwagi na sposób konstrukcji wykazuje niezwykle dużą pojemność elektryczną (rzędu kilku tysięcy faradów) w porównaniu do klasycznych kondensatorów elektrolitycznych dużej pojemności. Największą zaletą ultrakondensatorów jest bardzo krótki czas ładowania w porównaniu z innymi urządzeniami do przechowywania energii (np. akumulatorami). Mają one również niewielkie rozmiary, mogą magazynować znacznie więcej energii niż kondensatory konwencjonalne i uwalniać ją znacznie szybciej niż akumulatory. Dlatego też, ultrakondensatory są coraz częściej stosowane równolegle z innymi źródłami energii, np. ogniwami paliwowymi, w celu krótkotrwałego dostarczania mocy szczytowej, co pozwala na znaczne zmniejszenie rozmiarów całego układu.

    .

Cel i przebieg ćwiczenia:

Podczas ćwiczenia badaliśmy zestaw 10 szeregowo połączonych kondensatorów o pojemności C=650 [F] każdy. Przy prądzie ładowania I=10.3 [A], czas ich ładowania wynosił ok. 2 min. Natomiast czas rozładowania wynosił ok. 45 s przy prądzie rozładowania I=50 [A].

Naszym zadaniem, dzięki otrzymanym pomiarom, jest wykreślić charakterystyki napięcia i natężenia w funkcji czasu a to następnie pozwoli nam po jej zróżniczkowaniu określić funkcję pojemności w funkcji napięcia.

Wyniki pomiarów:

t [s]	I [A]	U [V]
0	10.3	4.57
10	10.3	6.6
20	10.3	8.4
30	10.3	10.13
40	10.3	11.77
50	10.3	13.41
60	10.3	14.93
70	10.3	16.45
80	10.3	17.93
90	10.3	19.44
100	10.3	20.86
110	10.3	22.3
120	10.3	23.76
130	10.3	25.08
140	10.3	26.47

Prąd i napięcie w funkcji czasu:

Pojemność w funkcji napięcia:

Wnioski:

Z powyższych zależności wynika, iż w superkondensatorach otrzymujemy bardzo wysoką pojemność (rzędu 50–80 [F]) w porównaniu do klasycznych kondensatorów (rzędu części Faradów).

Superkondensatory są bardzo dobrym źródłem zasilania dla niskich pojemności i małych zakresów prądowych, gdzie wymagania szybkości są ważniejszą sprawą. Dzięki temu świetnie sprawdzą jako moduły rozruchowe dla silników maszyn roboczych, gdzie ważna jest szybkość poboru prądu.

Ze względu na swoje możliwości bardzo szybkiego ładowania świetnie sprawdzają się do magazynowania energii odzyskiwanej podczas hamowania.

Nie mniej ważnymi aspektami są trwałość (ponad 10 lat, nawet do 2 mln cykli pracy) i wysoka sprawność (~95%) superkondensatorów.