1. Verschiedene Möglichkeiten der Stromspeicherung
Kondensatoren speichern elektrische Energie, Batterien speichern chemische Energie, die aus elektrischer Energie umgewandelt wurde. Kondensatoren sind rein physikalische, Batterien hingegen chemische Energie.
2. Die Geschwindigkeit und Häufigkeit des Ladens und Entladens sind unterschiedlich.
Da der Kondensator Ladung direkt speichert, ist die Lade- und Entladegeschwindigkeit sehr hoch. Im Allgemeinen dauert das vollständige Aufladen eines Kondensators mit großer Kapazität nur wenige Sekunden oder Minuten. Das Laden einer Batterie hingegen dauert in der Regel mehrere Stunden und ist stark temperaturabhängig. Dies wird auch durch die Art der chemischen Reaktion bestimmt. Kondensatoren müssen mindestens zehntausend- bis hundertmillionenmal geladen und entladen werden, Batterien hingegen in der Regel nur hundert- oder tausendmal.
3. Verschiedene Verwendungsmöglichkeiten
Kondensatoren können zur Kopplung, Entkopplung, Filterung, Phasenverschiebung, Resonanz und als Energiespeicherkomponenten für die sofortige Entladung großer Ströme verwendet werden. Die Batterie dient nur als Stromquelle, kann aber unter bestimmten Umständen auch eine gewisse Rolle bei der Spannungsstabilisierung und Filterung spielen.
4. Die Spannungseigenschaften sind unterschiedlich
Alle Batterien haben eine Nennspannung. Unterschiedliche Batteriespannungen werden durch unterschiedliche Elektrodenmaterialien bestimmt. Beispielsweise Blei-Säure-Batterien (2 V), Nickel-Metallhydrid (1,2 V), Lithium-Batterien (3,7 V) usw. Bei dieser Spannung lädt und entlädt sich die Batterie am längsten. Kondensatoren haben keine Spannungsanforderungen und können einen Spannungsbereich von 0 bis zu einer beliebigen Spannung haben (die auf dem Kondensator hochgestellte Spannungsfestigkeit ist ein Parameter für die sichere Verwendung des Kondensators und hat nichts mit den Eigenschaften des Kondensators zu tun).
Während des Entladevorgangs verharrt die Batterie unter Last hartnäckig in der Nähe der Nennspannung, bis sie diese schließlich nicht mehr halten kann und die Spannung zu sinken beginnt. Der Kondensator hat diese Verpflichtung nicht. Die Spannung sinkt mit dem Stromfluss vom Beginn der Entladung an weiter, sodass sie bei ausreichender Leistung auf ein „schreckliches“ Niveau gesunken ist.
5. Die Lade- und Entladekurven sind unterschiedlich
Die Lade- und Entladekurve des Kondensators ist sehr steil, und der Hauptteil des Lade- und Entladevorgangs kann augenblicklich abgeschlossen werden. Daher eignet er sich für schnelles Laden und Entladen mit hohem Strom und hoher Leistung. Diese steile Kurve ist für den Ladevorgang von Vorteil, da er schnell abgeschlossen werden kann. Beim Entladen wird sie jedoch zum Nachteil. Der schnelle Spannungsabfall erschwert den direkten Ersatz von Batterien durch Kondensatoren bei Stromversorgungen. Für den Einstieg in die Stromversorgung gibt es zwei Möglichkeiten. Eine besteht darin, Kondensatoren parallel zur Batterie zu verwenden, um von den jeweiligen Stärken und Schwächen zu lernen. Die andere besteht darin, mit dem DC/DC-Modul zusammenzuarbeiten, um die inhärenten Mängel der Kondensatorentladekurve auszugleichen, damit der Kondensator eine möglichst stabile Ausgangsspannung liefert.
6. Möglichkeit, Kondensatoren als Ersatz für Batterien zu verwenden
Kapazität C = q/ⅴ (wobei C die Kapazität, q die vom Kondensator geladene Elektrizitätsmenge und v die Potentialdifferenz zwischen den Platten ist). Das bedeutet, dass q/v bei der Bestimmung der Kapazität konstant ist. Im Vergleich mit einer Batterie kann q hier als Kapazität der Batterie verstanden werden.
Der Veranschaulichung halber verwenden wir keinen Eimer als Analogie. Die Kapazität C entspricht dem Durchmesser des Eimers, und das Wasser entspricht der elektrischen Größe q. Je größer der Durchmesser, desto mehr Wasser kann er natürlich aufnehmen. Aber wie viel kann er fassen? Das hängt auch von der Höhe des Eimers ab. Diese Höhe entspricht der am Kondensator angelegten Spannung. Daher kann man auch sagen: Wenn es keine obere Spannungsgrenze gibt, kann ein Farad-Kondensator die gesamte elektrische Energie der Welt speichern!
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Veröffentlichungszeit: 22. November 2023
