Hoe batterijcapaciteit te meten en farads om te rekenen naar amp-uren

Wat en waarom de batterijcapaciteit wordt gemeten

Charge Q, zoals de hoeveelheid elektriciteit, wordt gemeten in coulomb (C), de elektrische capaciteit van condensatoren C bevindt zich in farads, microfarads (microfarads), maar batterij capaciteit om een ​​of andere reden gemeten niet in farads, maar in ampère-uren (milliampère-uren).

Wat zou dat betekenen? Eén ampère is een pendel in één seconde, we weten uit de natuurkunde dat als een elektrische lading gelijk aan 1 pendel in 1 seconde door een geleider stroomt, er een stroom van 1 ampère door de geleider stroomt.

En wat is dan ampère uur? Een ampère-uur (Ah) wordt beschouwd als de batterijcapaciteit waarbij, volgens een gegeven stroom van 1 ampère, de batterij 1 uur vóór de minimaal toelaatbare spanning wordt ontladen.

Bijvoorbeeld voor lithium-ionbatterij framemaat 18650, met een capaciteit van 3400 mAh, betekent dit dat een batterij met een stroom van 340 mA in 10 uur kan worden opgeladen, en een autobatterij met een capaciteit van 55 Ah ontlaadt in ongeveer 2 uur van ongeveer 12,8 tot 10,8 volt bij een ontlaadstroom van 27 5 A.

Zoals u waarschijnlijk weet, kunnen batterijen niet tot nul worden ontladen, en in werkelijkheid heeft elk type batterij een minimale spanning waarmee de batterij zonder schade kan worden ontladen.

Een loodaccu kan bijvoorbeeld niet lager dan 10,5 volt worden ontladen en een lithiumaccu kan niet lager dan 2,75 volt worden ontladen. Als deze toleranties worden overschreden, raakt de batterij veel sneller leeg dan wanneer de aanbevelingen met betrekking tot de minimale spanning zouden worden opgevolgd.

De batterijcapaciteit wordt dus geschat op basis van de gereguleerde normen voor verschillende soorten batterijen: autoaccu's worden getest op een ontladingscyclus van 20 uur en lithiumbatterijen op een duur van 5 uur. Een volledig opgeladen batterij wordt ontladen met een vooraf geselecteerde stroom I tot de minimaal toelaatbare ontladingsspanning, terwijl de ontladingstijd T wordt gemeten. Aan het einde van het experiment, vermenigvuldigd met de stroom en de gemeten tijd, wordt de werkelijke batterijcapaciteit in ampère-uren verkregen. Q = IT.

De eenvoudigste manier om een ​​bekend type batterijcapaciteit experimenteel te evalueren

Dus, om de batterijcapaciteit op de meest eenvoudige maar zorgvuldige manier te meten, zonder gebruik te maken van speciale apparaten, kan deze volledig worden opgeladen via een weerstand met een bekende acceptabele rating.

De toelaatbare onschadelijke volledige ontladingsspanning van een lithiumcel met een grootte van 18650 is bijvoorbeeld 2,75 volt en de spanning van zijn volledige lading wordt geacht 3,75 volt te zijn. Vergeet niet dat dergelijke batterijen niet meer dan 4,35 volt laden in speciale laders!

Stel dat een volledig opgeladen batterij beschikbaar is. Kies een gemiddelde ontlaadstroom van 325 mA, neem weerstand 10 Ohm, 2 W - met een marge. We meten de startspanning op de accupolen, veronderstellen dat het exact 3,75 volt blijkt te zijn en verbinden een weerstand met de terminals, terwijl we tegelijkertijd de tijd op de klok detecteren. Vervolgens zullen we de voltmeter controleren - na hoeveel uur zal de spanning dalen tot het niveau van 2,75 volt.

Na 10 uur en 27 minuten bijvoorbeeld werd de spanning op de batterij 2,75 volt, en bij het begin was dit 3,75 volt, en dit bij ontlading via een weerstand van 10 ohm. De capaciteit kan dus al met een goede nauwkeurigheid worden geschat: startstroom 3,75 / 10 = 375 mA, eindstroom 2,75 / 10 = 275 mA, gemiddelde stroom (375 + 275) / 2 = 325 mA. Dus binnen 10.45 uur gaf de batterij een gemiddelde stroom van 0.325 A, daarom is de capaciteit Q = 10.45 * 0.325 = 3400 mAh. Dit is een ruwe maar betrouwbare manier om de batterijcapaciteit te meten.

Auto batterij

Om de capaciteit van een autobatterij te meten, is het handig om een ​​conventionele gloeilamp van 60 watt te gebruiken. Het levert een gemiddelde stroom van 5 ampère.Een lamp en een voltmeter zijn aangesloten op een volledig opgeladen batterij (tot ongeveer 12,5 - 12,8 volt), terwijl ze de tijd noteren. Wanneer de spanning daalt tot 10,8 volt - schakel de lamp uit en noteer de verstreken tijd. Als er bijvoorbeeld 9 uur zijn verstreken, is de werkelijke capaciteit van deze autobatterij Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Converteer farads naar ampère-uren

Een batterij heeft, in tegenstelling tot een condensator, een zeer groot gedeelte van niet-lineariteit in de ontladingscurve. Maar toch proberen sommige experimentliefhebbers, en ze slagen erin, in sommige toepassingen de batterij te vervangen supercondensatoren.

1 ampère uur is 3600 hanger. Stel dat we een condensatorbank willen hebben die equivalent is in ontladingskarakteristiek, zij het in een kort gedeelte, met een 12 volt batterij met een capaciteit van 55 ampère-uren. 55 ampère per uur is 55 * 3600 hanger.

We nemen een verandering in spanning van 13 naar 11 volt, en sinds Q = C (U1-U2), dan C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Bijna 100 kilofarad is het equivalent elektrisch vermogen van een autobatterij als de ontladingskarakteristiek hetzelfde zou zijn als bij de condensator.

Er is een video op internet waar zes supergeleiders van 3000 F elk, elk 2,7 V in serie geschakeld, de startaccu van de auto vervangen. Het blijkt dat 500 F ongeveer 16 V is.

Laten we inschatten welke stroom en hoelang een dergelijke vergadering kan geven. Laat het werkbereik opnieuw worden aangenomen van 13 tot 11 volt. Hoe lang kan ik rekenen op een stroom van 200 A (met een marge)? I = C (U1-U2) / t, vervolgens t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 seconden. Genoeg om de motor te starten.

Zie ook:Parallelle en seriële aansluiting van batterijen