إلى جانب البطاريات القياسية الملحية والقلوية والقابلة لإعادة الشحن، توجد أيضًا بطاريات المكثفات. تُستخدم هذه البطاريات في العديد من الأجهزة، وغالبًا ما تُستخدم لتخزين الطاقة الإضافية. وهي أجهزة كهربائية موثوقة وبسيطة.
بنية وخصائص بنوك المكثفات
يتطلب التصنيع استخدام عدة مكثفات، يتم توصيلها على التوالي. تتوفر هذه المكونات اللاسلكية بقدرات وفولتيات مختلفة.
ما هو بنك المكثفات؟ هذه عبارة عن مكثفات متصلة ببعضها البعض. ويمكن أن يكون توصيلها على التوالي أو على التوازي أو مزيج من الاثنين.
ما هو المكثف؟
هو في الأساس مكون يتألف من لوحين موصلين يفصل بينهما مادة عازلة. يقوم هذا الجهاز بتخزين الطاقة ثم إطلاقها. علاوة على ذلك، تتم هذه العملية بسرعة فائقة. فإذا قمت بشحن مكثف سعته 1000 ميكروفاراد بجهد 25 فولت ووصلت به مصباح LED، فسوف يحترق في غضون 5 إلى 10 ثوانٍ فقط.
أظهرت التجارب أن مجالًا كهربائيًا يتولد حول الموصلات عند شحنها. وتزداد الشحنة نتيجةً لزيادة السعة الكهربائية وارتفاع الجهد. وتزداد السعة الكهربائية نتيجةً لزيادة حجم الموصلات المكونة للمكثف، كما تزداد أيضًا إذا كانت الموصلات متقاربة جدًا.
يوجد بين الموصلات مادة عازلة، عادةً ما تكون ورقًا أو غشاءً رقيقًا أو حتى هواءً. جميع هذه المواد غير موصلة للكهرباء عمليًا. يجب اختيار المادة العازلة بعناية فائقة، إذ يجب أن توفر عزلًا موثوقًا به عند التيارات العالية، حتى لو كان سمكها يتراوح بين 10 و15 ميكرونًا فقط.
تعتمد جودة العازل على نفاذيته، أو قدرته على تخزين الشحنة. على سبيل المثال، تبلغ نفاذية الورق 3.54، بينما تتراوح نفاذية الفيلم بين 2.5 و2.7.
صيغ مفيدة
يتم تحديد عدد المكثفات المطلوبة وقدرتها بناءً على القدرة التفاعلية.
صيغة لتحديد سعة البطارية.
إذا قمت بتوصيل المكثفات على شكل مثلث بسيط بدلاً من شكل نجمة، فستحتاج إلى إنفاق كمية أقل بكثير من هذه الأجزاء.
- حدد نوع لوحة المفاتيح.
- حدد كيف ستتصل.
ينبغي استخدام مكثفات من نفس النوع.
يتم تحديد عدد المكثفات المطلوبة وفقًا للصيغ التالية:
تتعرض بنوك المكثفات، كغيرها من مكونات الدوائر الكهربائية، لارتفاع درجة الحرارة نتيجة فقد الطاقة. ويعتمد معدل التسخين على الجهد وتردده، بالإضافة إلى سعة المكثف. ولا يقتصر الأمر على ذلك، بل يلعب العازل الكهربائي دورًا أيضًا. وتُحدد خسائره باستخدام معامل الفقد (tanϬ)، بالإضافة إلى الخسائر النوعية في المكثف (واط/كيلو فولت أمبير تفاعلي).
تتراوح الخسائر المذكورة أعلاه من 0.5 إلى 4 واط/كيلو فولت أمبير تفاعلي.
تُستخدم مكثفات جيب التمام لتعويض القدرة التفاعلية. تعمل هذه المكثفات بتردد 50 هرتز، وتتراوح قدرتها بين 10 و100 كيلو فولت أمبير تفاعلي.
كما ذُكر سابقاً، تتكون مجموعة المكثفات من لوحين بينهما طبقة عازلة. ويُغلف الهيكل بأكمله بغلاف من الألومنيوم. تبرز عدة أطراف من السطح. عادةً ما يكون هناك مكثفان، ولكن تتوفر أيضاً مكثفات ثلاثية الطور بثلاثة أطراف.
بما أن نطاق جهد البطارية يتراوح بين 230 فولت و10.5 كيلوفولت، فمن السهل نسبيًا تركيب بطارية لشبكات 380 فولت. مع ذلك، يمكن تجاوز هذا الحد بسهولة عند الضرورة. تتميز البطارية بقدرة تحمل جيدة للأحمال الزائدة لكل من التيار والجهد.
بنك المكثفات هو بنك مكثفات مزود بأجهزة الحماية والتحكم والتبديل.
تُسبب بنوك المكثفات غير المنظمة تأثيرًا سلبيًا في التحكم، وهذا يُعدّ أحد عيوبها الأساسية. فعندما ينخفض الجهد المُزوّد، تنخفض الطاقة أيضًا، ويجب زيادتها تبعًا لظروف التشغيل.
