Come misurare la capacità della batteria e convertire i farad in ore amp

Cosa e perché viene misurata la capacità della batteria

La carica Q, come la quantità di elettricità, viene misurata in coulomb (C), la capacità elettrica dei condensatori C è in farad, microfarad (microfarad), ma capacità della batteria misurato per qualche motivo non in farad, ma in ampere-ore (milliampere-ore).

Cosa significherebbe? Un ampere è un pendente in un secondo, sappiamo dal corso della fisica che se una carica elettrica pari a 1 pendente passa attraverso un conduttore in 1 secondo, allora una corrente di 1 ampere scorre attraverso il conduttore.

E poi cos'è ora ampere? Un'ampere-ora (Ah) è considerata la capacità della batteria alla quale, secondo una data corrente di 1 ampere, la batteria viene scaricata 1 ora prima della tensione minima consentita.

Per esempio per batteria agli ioni di litio dimensione del telaio 18650, con una capacità di 3400 mAh, ciò significa che una batteria con una corrente di 340 mA può fornire la sua carica in 10 ore e una batteria per auto con una capacità di 55 Ah si scarica da circa 12,8 a 10,8 volt in 2 ore con una corrente di scarica di 27 5 A.

Come probabilmente saprai, le batterie non possono essere scaricate a zero e, in realtà, ogni tipo di batteria ha una tensione minima che consente di scaricare la batteria senza danni.

Ad esempio, una batteria per auto al piombo non può essere scaricata al di sotto di 10,5 volt e una batteria al litio non può essere scaricata al di sotto di 2,75 volt. Se queste tolleranze vengono violate, la durata della batteria si esaurirà molto più velocemente di quanto potrebbe essere se si osservassero le raccomandazioni relative alla tensione minima.

Pertanto, la capacità della batteria viene stimata in base alle norme regolamentate per vari tipi di batterie: le batterie per auto vengono testate su un ciclo di scarica di 20 ore e le batterie al litio su una di 5 ore. Una batteria completamente carica viene scaricata con una corrente I preselezionata alla tensione di scarica minima consentita, misurando al contempo il tempo di scarica T. Alla fine dell'esperimento, moltiplicando la corrente e il tempo misurato, si ottiene la capacità effettiva della batteria in ampere-ore. Q = IT.

Il modo più semplice per valutare sperimentalmente un tipo noto di capacità della batteria

Quindi, per misurare la capacità della batteria nel modo più semplice ma accurato, senza ricorrere all'uso di dispositivi speciali, può essere caricata completamente attraverso un resistore di un valore accettabile noto.

Ad esempio, la tensione di scarica completa innocua ammissibile di una cella al litio di dimensioni 18650 è 2,75 volt e la tensione della sua carica completa è pari a 3,75 volt. Ricorda che tali batterie non caricano più di 4,35 volt in caricabatterie speciali!

Supponiamo che sia disponibile una batteria completamente carica. Scegli una corrente di scarica media di 325 mA, prendi resistore nominale 10 Ohm, potenza 2 W - con un margine. Misuriamo la tensione di avviamento ai terminali della batteria, supponiamo che risulti essere esattamente 3,75 volt e colleghiamo una resistenza ai terminali, rilevando contemporaneamente l'ora sull'orologio. Successivamente, monitoreremo il voltmetro - dopo quante ore la tensione scenderà al livello di 2,75 volt.

Ad esempio, dopo 10 ore e 27 minuti, la tensione sulla batteria è diventata 2,75 volt e all'inizio era 3,75 volt, e questo quando scaricato attraverso un resistore da 10 ohm. Pertanto, la capacità può già essere stimata con buona precisione: corrente di avviamento 3,75 / 10 = 375 mA, corrente finale 2,75 / 10 = 275 mA, corrente media (375 + 275) / 2 = 325 mA. Pertanto, entro 10,45 ore, la batteria ha fornito una corrente media di 0,325 A, pertanto la capacità è Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Questo è un modo grezzo ma affidabile per misurare la capacità della batteria.

Batteria per auto

Per misurare la capacità di una batteria dell'auto, è conveniente utilizzare una lampada a incandescenza da 60 watt convenzionale. Fornirà una corrente media di 5 ampere.Una lampada e un voltmetro sono collegati a una batteria completamente carica (fino a circa 12,5-12,8 volt), pur rilevando il tempo. Quando la tensione scende a 10,8 volt, spegnere la lampada e registrare il tempo trascorso. Ad esempio, se sono trascorse 9 ore, la capacità reale di questa batteria per auto è Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Converti farad in ampere ore

Una batteria, a differenza di un condensatore, ha una porzione molto grande di non linearità nella curva di scarica. Tuttavia, alcuni amanti degli esperimenti ci provano e ci riescono, in alcune applicazioni sostituiscono la batteria supercondensatori.

1 ampere ora è pendente 3600. Supponiamo di voler ottenere un banco di condensatori equivalente nelle caratteristiche di scarica, anche se in una breve sezione, a una batteria da 12 volt con una capacità di 55 ampere-ora. 55 ampere all'ora è pendente 55 * 3600.

Prendiamo una variazione di tensione da 13 a 11 volt, quindi da Q = C (U1-U2), quindi C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Quasi 100 kilofarad sono la capacità elettrica equivalente di una batteria per auto se le sue caratteristiche di scarica erano le stesse di al condensatore.

C'è un video su Internet in cui sei superconduttori da 3000 F ciascuno, ciascuno da 2,7 V collegati in serie, sostituiscono la batteria di avviamento dell'auto. Si scopre che 500 F è di circa 16 V.

Stimiamo quale corrente e per quanto tempo può dare un simile assemblaggio. Lascia che il range operativo venga nuovamente adottato da 13 a 11 volt. Quanto posso contare su una corrente di 200 A (con un margine)? I = C (U1-U2) / t, quindi t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 secondi. Abbastanza per avviare il motore.

Vedi anche:Collegamento parallelo e seriale delle batterie