Calculadora de autonomia de supercapacitores

Informe a capacitância efetiva, a tensão inicial, a tensão de corte, a potência da carga e, opcionalmente, a eficiência do conversor. O resultado apresenta a duração em segundos, minutos e horas, além da energia disponível no capacitor e da energia entregue após as perdas de conversão. Ela é útil para o dimensionamento inicial, a comparação de projetos e a verificação de que um banco proposto oferece tempo suficiente de continuidade.

Modele a faixa de tensão realmente aproveitável

Um supercapacitor não fornece a mesma energia útil apenas porque sua capacitância nominal permanece constante. A energia armazenada depende do quadrado da tensão; portanto, interessa a diferença entre a energia na tensão inicial e a energia restante no corte. A calculadora aplica metade da capacitância multiplicada pela diferença entre as tensões ao quadrado. O corte não precisa ser zero: ele deve representar a menor tensão de entrada na qual o conversor, controlador, relé ou outra carga protegida ainda funciona. Informe como tensão inicial a tensão do banco no começo do backup, considerando o limite normal de carga e qualquer redução aplicada. Use a capacitância efetiva do banco, e não a soma das especificações das células, a menos que ela corresponda ao arranjo série-paralelo real. Células em série reduzem a capacitância efetiva, enquanto tolerância, envelhecimento, temperatura, balanceamento e fuga reduzem o desempenho prático. Valores conservadores para tensão e capacitância, com um corte realista, produzem uma estimativa mais confiável do que presumir que todos os joules armazenados estão disponíveis.

Converta a energia útil em autonomia com potência constante

O cálculo pressupõe que o equipamento protegido consome potência de saída constante durante toda a descarga. Depois de encontrar a energia útil do capacitor em joules, a calculadora multiplica esse valor pela eficiência do conversor para estimar a energia entregue à carga e divide o resultado pela potência em watts. Como um watt equivale a um joule por segundo, o quociente é o tempo de backup em segundos, também exibido em minutos e horas. Informe a eficiência em formato decimal: por exemplo, 0.90 representa noventa por cento. Use 1 somente em um cálculo ideal, sem perdas de conversão. Para uma carga eletrônica regulada, a potência constante costuma ser uma aproximação inicial melhor que a corrente constante, pois a corrente de entrada aumenta quando a tensão cai. Se a carga for um resistor simples ou realmente consumir corrente constante, sua descarga segue outra equação e o resultado não deve ser considerado exato. Use a maior potência contínua plausível e contabilize separadamente partidas e transientes quando eles afetarem o intervalo necessário.

Interprete a estimativa e acrescente margem de engenharia

O resultado é uma estimativa analítica ideal, não uma garantia para um banco físico. A resistência série equivalente provoca uma queda imediata de tensão quando a carga é aplicada e pode fazer o sistema atingir o corte antes do previsto por um cálculo apenas de energia. Fiação, proteções, resistores de balanceamento, autodescarga, corrente de repouso e variações de eficiência também consomem energia. A tolerância e a degradação da capacitância podem ser relevantes ao longo da temperatura e da vida útil. Para projetar, calcule mais de um cenário: um caso nominal para comparação, outro com baixa capacitância e eficiência para a operação esperada e um caso desfavorável de queda de tensão que confirme se a carga permanece acima do corte ao ser conectada. Escolha um banco com margem deliberada sobre a duração exigida e valide o conjunto em carga e ambiente representativos. A energia útil retornada pertence ao lado do capacitor entre as duas tensões; a energia entregue inclui a eficiência informada. Essa separação deixa as premissas visíveis e permite reproduzir a decisão de dimensionamento.