Jak zmierzyć pojemność baterii i przekonwertować farady na amperogodziny

Co i dlaczego mierzy się pojemność baterii

Ładunek Q, ponieważ ilość energii elektrycznej jest mierzona w kulombach (C), pojemność elektryczna kondensatorów C jest w faradach, mikrofaradach (mikrofaradach), ale pojemność baterii mierzone z jakiegoś powodu nie w faradach, ale w amperogodzinach (miliamperogodzinach).

Co to by znaczyło? Jeden amper jest wisiorkiem w ciągu jednej sekundy, wiemy z przebiegu fizyki, że jeśli ładunek elektryczny równy 1 wisiorkowi przechodzi przez przewodnik w ciągu 1 sekundy, wówczas prąd 1 ampera przepływa przez przewodnik.

A co to jest godzina amperowa? Za amperogodzinę (Ah) uważa się pojemność akumulatora, przy której zgodnie z danym prądem 1 ampera akumulator jest rozładowywany 1 godzinę przed minimalnym dopuszczalnym napięciem.

Na przykład do baterii litowo-jonowej rozmiar ramy 18650, o pojemności 3400 mAh, oznacza to, że akumulator o prądzie 340 mA może dać swój ładunek w 10 godzin, a akumulator samochodowy o pojemności 55 Ah rozładowuje się z około 12,8 do 10,8 woltów w ciągu 2 godzin przy prądzie rozładowania 27 5 A.

Jak zapewne wiesz, akumulatorów nie można rozładować do zera, aw rzeczywistości każdy typ akumulatora ma minimalne napięcie, które może rozładować akumulator bez szkody.

Na przykład ołowiowy akumulator samochodowy nie może być rozładowany poniżej 10,5 wolta, a akumulator litowy może być rozładowany nie mniej niż 2,75 wolta. Jeśli te tolerancje zostaną naruszone, żywotność baterii ulegnie wyczerpaniu znacznie szybciej niż byłoby to możliwe, gdyby przestrzegano zaleceń dotyczących minimalnego napięcia.

Tak więc pojemność akumulatora szacuje się na podstawie norm regulowanych dla różnych rodzajów akumulatorów: akumulatory samochodowe testuje się w 20-godzinnym cyklu rozładowania, a akumulatory litowe w 5-godzinnym. W pełni naładowany akumulator rozładowuje się wstępnie wybranym prądem I do minimalnego dopuszczalnego napięcia rozładowania, mierząc czas rozładowania T. Pod koniec eksperymentu, mnożąc prąd i zmierzony czas, uzyskuje się faktyczną pojemność akumulatora w amperogodzinach. Q = IT.

Najprostszy sposób na eksperymentalną ocenę znanego rodzaju pojemności baterii

Tak więc, aby zmierzyć pojemność akumulatora w prosty, ale skrupulatny sposób, bez uciekania się do użycia specjalnych urządzeń, można go w pełni naładować rozładować za pomocą rezystora o znanej dopuszczalnej wartości.

Na przykład dopuszczalne nieszkodliwe pełne napięcie rozładowania ogniwa litowego 18650 wynosi 2,75 wolta, a jego pełne napięcie ładowania wynosi 3,75 wolta. Pamiętaj, że takie akumulatory ładują nie więcej niż 4,35 V w specjalnych ładowarkach!

Załóżmy, że dostępna jest w pełni naładowana bateria. Wybierz średni prąd rozładowania 325 mA, weź rezystor nominalnie 10 Ohm, moc 2 W - z marginesem. Mierzymy napięcie początkowe na zaciskach akumulatora, powiedzmy, że wynosi dokładnie 3,75 wolta, i podłączamy rezystor do zacisków, jednocześnie wykrywając czas na zegarze. Następnie będziemy monitorować woltomierz - po ilu godzinach napięcie spadnie do poziomu 2,75 wolta.

Na przykład po 10 godzinach i 27 minutach napięcie na akumulatorze wynosiło 2,75 wolta, a na początku było 3,75 wolta, a to po rozładowaniu przez rezystor 10 omów. Tak więc pojemność można już oszacować z dobrą dokładnością: prąd rozruchowy 3,75 / 10 = 375 mA, prąd końcowy 2,75 / 10 = 275 mA, średni prąd (375 + 275) / 2 = 325 mA. Tak więc w ciągu 10,45 godzin akumulator dał średni prąd 0,325 A, dlatego pojemność wynosi Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Jest to prosty, ale niezawodny sposób mierzenia pojemności baterii.

Akumulator samochodowy

Aby zmierzyć pojemność akumulatora samochodowego, wygodnie jest użyć konwencjonalnej 60-watowej żarówki. Zapewni średni prąd 5 amperów.Lampa i woltomierz są podłączone do w pełni naładowanego akumulatora (do około 12,5–12,8 wolta), jednocześnie zwracając uwagę na czas. Kiedy napięcie spadnie do 10,8 wolta - wyłącz lampę i zapisz upływ czasu. Na przykład, jeśli minęło 9 godzin, rzeczywista pojemność tego akumulatora samochodowego wynosi Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konwertuj farady na amperogodziny

Bateria, w przeciwieństwie do kondensatora, ma bardzo dużą część nieliniowości na krzywej rozładowania. Ale nadal niektórzy miłośnicy eksperymentów próbują i im się to udaje, w niektórych aplikacjach wymieniają baterię superkondensatory.

1 amperogodzina to 3600 wisiorek. Załóżmy, że chcemy uzyskać zestaw kondensatorów o równoważnej charakterystyce rozładowania, choć w krótkiej sekcji, z akumulatorem 12 woltów o pojemności 55 amperogodzin. 55 amperów na godzinę to 55 * 3600 wisiorek.

Przyjmujemy zmianę napięcia z 13 na 11 woltów, a następnie od Q = C (U1-U2), a następnie C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Prawie 100 kilofaradów to równoważna pojemność elektryczna akumulatora samochodowego, jeśli jego charakterystyka rozładowania była taka sama jak na kondensatorze.

W Internecie jest wideo, w którym sześć nadprzewodników 3000 F każdy, każde 2,7 V połączone szeregowo, zastępuje akumulator rozruchowy samochodu. Okazuje się, że 500 F to około 16 V.

Oszacujmy, jaki prąd i jak długo może dać taki zestaw. Niech zakres roboczy zostanie ponownie przyjęty z 13 do 11 woltów. Jak długo mogę liczyć na prąd o wartości 200 A (z marginesem)? I = C (U1-U2) / t, następnie t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekund. Wystarczy, aby uruchomić silnik.

Zobacz także:Równoległe i szeregowe połączenie akumulatorów