Cum se măsoară capacitatea bateriei și se convertesc faradele în ore de amp

Ce și de ce se măsoară capacitatea bateriei

Sarcina Q, ca cantitate de electricitate, este măsurată în coulomb (C), capacitatea electrică a condensatorilor C este în faraduri, microfaraduri (microfaraduri), dar capacitatea bateriei măsurat din anumite motive nu în faraduri, ci în ampere-ore (miliampere-ore).

Ce ar însemna asta? Un amperiu este un pandantiv într-o secundă, știm, de la cursul fizicii, că, dacă o sarcină electrică egală cu 1 pandantiv trece printr-un conductor în 1 secundă, atunci un conductor de 1 amperi trece prin conductor.

Și atunci ce este ora ampere? Este considerată o ampere-oră (Ah) ca fiind capacitatea bateriei la care, în funcție de un curent dat de 1 amperi, bateria este descărcată cu 1 oră înainte de tensiunea minimă admisă.

De exemplu pentru baterii cu ioni de litiu dimensiune cadru 18650, cu o capacitate de 3400 mAh, aceasta înseamnă că o baterie cu un curent de 340 mA își poate încărca în 10 ore, iar o baterie auto cu o capacitate de 55 Ah se descarcă de la aproximativ 12,8 la 10,8 volți în 2 ore la un curent de descărcare de 27 5 A.

După cum probabil știți, bateriile nu pot fi descărcate până la zero și, în realitate, fiecare tip de baterie are o tensiune minimă care este permisă descărcarea bateriei fără daune.

De exemplu, o baterie auto cu plumb nu poate fi descărcată sub 10,5 volți și o baterie cu litiu poate fi descărcată nu mai puțin de 2,75 volți. Dacă aceste toleranțe sunt încălcate, durata de viață a bateriei se va descărca mult mai repede decât s-ar putea face dacă s-ar respecta recomandările privind tensiunea minimă.

Astfel, capacitatea bateriei este estimată pe baza normelor reglementate pentru diferite tipuri de baterii: bateriile auto sunt testate pe un ciclu de descărcare de 20 de ore, iar bateriile cu litiu pe 5 ore. O baterie complet încărcată este descărcată cu un curent I preselecționat la tensiunea de descărcare minimă admisă, măsurând timpul de descărcare T. La sfârșitul experimentului, înmulțind curentul și timpul măsurat, se obține capacitatea reală a bateriei în amperi-ore. Q = IT.

Cel mai simplu mod de a evalua experimental un tip cunoscut de capacitate a bateriei

Așadar, pentru a măsura capacitatea bateriei într-un mod simplu, dar dureros, fără a apela la utilizarea dispozitivelor speciale, aceasta poate fi încărcată complet descărcată printr-un rezistor cu un grad acceptabil cunoscut.

De exemplu, tensiunea de descărcare completă inofensivă admisă a unei celule de litiu 18650 este de 2,75 volți, iar tensiunea completă de încărcare a acesteia este de 3,75 volți. Nu uitați că astfel de baterii nu încarcă cel mult 4,35 volți în încărcătoarele speciale!

Să presupunem că este disponibilă o baterie complet încărcată. Alegeți un curent mediu de descărcare de 325 mA, luați rezistor 10 Ohm, 2 W - cu o marjă. Măsurăm tensiunea de pornire la bornele bateriei, să zicem că se dovedește a fi exact 3,75 volți și atașăm o rezistență la terminale, detectând simultan ora la ceas. În continuare, vom monitoriza voltmetrul - după câte ore tensiunea va scădea la nivelul de 2,75 volți.

De exemplu, după 10 ore 27 minute, tensiunea pe baterie a devenit 2,75 volți, iar la pornire a fost 3,75 volți, iar aceasta când a fost descărcată printr-un rezistor de 10 ohmi. Deci, capacitatea poate fi deja estimată cu o precizie bună: curent de pornire 3,75 / 10 = 375 mA, curent final 2,75 / 10 = 275 mA, curent mediu (375 + 275) / 2 = 325 mA. Deci, în termen de 10.45 ore, bateria a dat un curent mediu de 0.325 A, prin urmare, capacitatea este Q = 10.45 * 0.325 = 3400 mAh. Acesta este un mod brut, dar sigur, de a măsura capacitatea bateriei.

Baterie auto

Pentru a măsura capacitatea unei baterii auto, este convenabil să folosiți o lampă cu incandescență convențională de 60 de wați. Acesta va oferi un curent mediu de 5 amperi.O lampă și un voltmetru sunt conectate la o baterie complet încărcată (până la aproximativ 12,5–12,8 volți), în timp ce notează timpul. Când tensiunea scade la 10,8 volți - opriți lampa și înregistrați timpul scurs. De exemplu, dacă au trecut 9 ore, atunci capacitatea reală a acestei baterii auto este Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Convertiți faradele în ore ampere

O baterie, spre deosebire de un condensator, are o porțiune foarte mare de neliniaritate în curba de descărcare. Dar totuși, unii iubitori de experiment încearcă și reușesc în el, în unele aplicații înlocuiesc bateria supercapacitori.

1 ampere oră este 3600 pandantiv. Să presupunem că dorim să obținem o bancă de condensatori care este echivalentă în caracteristica de descărcare, deși într-o secțiune scurtă, la o baterie de 12 volți cu o capacitate de 55 amperi-ore. 55 amperi pe oră este un pandantiv de 55 * 3600.

Luăm o schimbare de tensiune de la 13 la 11 volți, apoi de la Q = C (U1-U2), atunci C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Aproape 100 kilofaradi este capacitatea electrică echivalentă a unei baterii auto, dacă caracteristica de descărcare a acesteia a fost aceeași ca la condensator.

Pe Internet există un videoclip în care șase superconductori de 3000 F fiecare, conectat în serie la fiecare 2,7 V, înlocuiesc bateria de pornire a mașinii. Se dovedește că 500 F este de aproximativ 16 V.

Să estimăm ce curent și pentru cât timp poate oferi o astfel de adunare. Să se adopte din nou domeniul de operare de la 13 la 11 volți. Cât timp pot conta pe un curent de 200 A (cu o marjă)? I = C (U1-U2) / t, apoi t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 secunde. Suficient pentru a porni motorul.

Vezi și:Conexiune paralelă și serială a bateriilor