Cómo medir la capacidad de la batería y convertir los faradios a amperios hora

Qué y por qué se mide la capacidad de la batería

La carga Q, como la cantidad de electricidad, se mide en coulomb (C), la capacidad eléctrica de los condensadores C está en faradios, microfaradios (microfaradios), pero capacidad de la batería medido por alguna razón, no en faradios, sino en amperios-hora (miliamperios-hora).

¿Qué significaría eso? Un amperio es un colgante en un segundo, sabemos por el curso de la física que si una carga eléctrica igual a 1 colgante pasa a través de un conductor en 1 segundo, entonces una corriente de 1 amperio fluye a través del conductor.

¿Y entonces qué es la hora de amperios? Se considera que un amperio-hora (Ah) es la capacidad de la batería a la cual, de acuerdo con una corriente dada de 1 amperio, la batería se descarga 1 hora antes del voltaje mínimo permitido.

Por ejemplo para batería de iones de litio tamaño de cuadro 18650, con una capacidad de 3400 mAh, esto significa que una batería con una corriente de 340 mA puede cargarse en 10 horas, y una batería de automóvil con una capacidad de 55 Ah descarga de aproximadamente 12.8 a 10.8 voltios en 2 horas con una corriente de descarga de 27 5 A.

Como probablemente sepa, las baterías no se pueden descargar a cero y, en realidad, cada tipo de batería tiene un voltaje mínimo que permite descargar la batería sin daños.

Por ejemplo, una batería de plomo para automóvil no se puede descargar a menos de 10.5 voltios, y una batería de litio se puede descargar a no menos de 2.75 voltios. Si se violan estas tolerancias, la duración de la batería se agotará mucho más rápido de lo que podría ser si se observaran las recomendaciones con respecto al voltaje mínimo.

Por lo tanto, la capacidad de la batería se estima en base a las normas reguladas para varios tipos de baterías: las baterías de los automóviles se prueban con un ciclo de descarga de 20 horas y las baterías de litio con una de 5 horas. Una batería completamente cargada se descarga con una corriente preseleccionada I al voltaje de descarga mínimo permitido, mientras se mide el tiempo de descarga T. Al final del experimento, multiplicando la corriente y el tiempo medido, se obtiene la capacidad real de la batería en amperios-hora. Q = TI.

La forma más simple de evaluar experimentalmente un tipo conocido de capacidad de batería

Por lo tanto, para medir la capacidad de la batería de una manera simple pero minuciosa, sin recurrir al uso de dispositivos especiales, se puede cargar completamente descargada a través de una resistencia de una clasificación aceptable conocida.

Por ejemplo, el voltaje de descarga total inofensivo permisible de una celda de litio 18650 es de 2.75 voltios, y su voltaje de carga completa se toma como 3.75 voltios. ¡Recuerde que tales baterías no cargan más de 4.35 voltios en cargadores especiales!

Supongamos que hay disponible una batería completamente cargada. Elija una corriente de descarga promedio de 325 mA, tome resistencia 10 ohmios nominales, potencia 2 W - con un margen. Medimos el voltaje de arranque en los terminales de la batería, digamos que resulta ser exactamente 3.75 voltios, y conectamos una resistencia a los terminales, mientras detectamos simultáneamente la hora en el reloj. A continuación, controlaremos el voltímetro, después de cuántas horas el voltaje caerá al nivel de 2,75 voltios.

Por ejemplo, después de 10 horas y 27 minutos, el voltaje en la batería se convirtió en 2,75 voltios, y al principio fue de 3,75 voltios, y esto cuando se descargó a través de una resistencia de 10 ohmios. Entonces, la capacidad ya se puede estimar con buena precisión: corriente de arranque 3.75 / 10 = 375 mA, corriente final 2.75 / 10 = 275 mA, corriente promedio (375 + 275) / 2 = 325 mA. Entonces, en 10.45 horas, la batería dio una corriente promedio de 0.325 A, por lo tanto, la capacidad es Q = 10.45 * 0.325 = 3400 mAh. Esta es una forma cruda pero confiable de medir la capacidad de la batería.

Batería del coche

Para medir la capacidad de una batería de automóvil, es conveniente usar una lámpara incandescente convencional de 60 vatios. Proporcionará una corriente promedio de 5 amperios.Una lámpara y un voltímetro están conectados a una batería completamente cargada (hasta aproximadamente 12.5–12.8 voltios), mientras se observa el tiempo. Cuando el voltaje caiga a 10.8 voltios, apague la lámpara y registre el tiempo transcurrido. Por ejemplo, si han pasado 9 horas, la capacidad real de la batería de este automóvil es Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Convertir faradios a amperios horas

Una batería, a diferencia de un condensador, tiene una porción muy grande de no linealidad en la curva de descarga. Pero aún así, algunos amantes de los experimentos lo intentan, y lo logran, en algunas aplicaciones reemplazan la batería supercondensadores.

1 amperio hora es 3600 colgante. Supongamos que queremos obtener un banco de condensadores que sea equivalente en la característica de descarga, aunque sea en una sección corta, a una batería de 12 voltios con una capacidad de 55 amperios-hora. 55 amperios por hora es 55 * 3600 colgante.

Tomamos un cambio de voltaje de 13 a 11 voltios, luego desde Q = C (U1-U2), luego C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Casi 100 kilofaradios es la capacidad eléctrica equivalente de una batería de automóvil si su característica de descarga fuera la misma que en el condensador

Hay un video en Internet donde seis superconductores de 3000 F cada uno, cada uno de 2.7 V conectado en serie, reemplazan la batería de arranque del automóvil. Resulta que 500 F es aproximadamente 16 V.

Calculemos qué corriente y por cuánto tiempo puede dar un ensamblado de este tipo. Deje que el rango operativo se adopte nuevamente de 13 a 11 voltios. ¿Cuánto tiempo puedo contar con una corriente de 200 A (con un margen)? I = C (U1-U2) / t, luego t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 segundos. Suficiente para arrancar el motor.

Ver también:Conexión en serie y paralela de baterías.