Jak změřit kapacitu baterie a převést farad na amp hodiny

Co a proč se měří kapacita baterie

Náboj Q, jako množství elektřiny, se měří v coulombu (C), elektrická kapacita kondenzátorů C je v faradech, mikfaradách (microfaradech), ale kapacita baterie měřeno z nějakého důvodu ne ve farádách, ale v ampérhodinách (miliampérhodinách).

Co by to znamenalo? Jeden ampér je přívěsek v jedné vteřině, z fyziky víme, že pokud elektrický náboj rovnající se 1 přívěsku prochází dirigentem za 1 sekundu, potom dirigentem protéká proud 1 ampér.

A co je tedy ampérhodina? Ampérhodina (Ah) je považována za kapacitu baterie, při které je podle daného proudu 1 ampér vybitá baterie 1 hodinu před minimálním povoleným napětím.

Například pro lithium-iontovou baterii velikost rámu 18650, s kapacitou 3400 mAh, to znamená, že baterie s proudem 340 mA může dát svůj náboj za 10 hodin a autobaterie s kapacitou 55 Ah se vybije z přibližně 12,8 na 10,8 voltů za 2 hodiny při vybíjecím proudu 27 5 A.

Jak asi víte, baterie nemohou být vybity na nulu a ve skutečnosti má každý typ baterie minimální napětí, které může vybít baterii bez poškození.

Například olověná autobaterie nemůže být vybita na méně než 10,5 voltů a lithiová baterie nemůže být vybita na méně než 2,75 voltů. Pokud dojde k porušení těchto tolerancí, bude životnost baterie vyčerpána mnohem rychleji, než by bylo možné, kdyby byla dodržena doporučení týkající se minimálního napětí.

Kapacita baterií se tedy odhaduje na základě regulovaných norem pro různé typy baterií: autobaterie se testují při 20hodinovém vybíjecím cyklu a lithiové baterie po 5hodinovém. Plně nabitá baterie se vybíjí předem zvoleným proudem I na minimální přípustné vybíjecí napětí, zatímco se měří doba vybití T. Na konci experimentu, vynásobením proudu a změřeného času, se získá skutečná kapacita baterie v ampérhodinách. Q = IT.

Nejjednodušší způsob experimentálního vyhodnocení známého typu kapacity baterie

Aby bylo možné měřit kapacitu baterie jednoduchým, ale pečlivým způsobem, aniž by bylo nutné používat speciální zařízení, lze ji plně nabít pomocí rezistoru o známé přijatelné hodnotě.

Například přípustné neškodné plné vybíjecí napětí lithiového článku 18650 je 2,75 voltu a jeho plné nabíjecí napětí je 3,75 voltu. Pamatujte, že takové baterie nenabíjejí ve speciálních nabíječkách více než 4,35 V!

Předpokládejme, že je k dispozici plně nabitá baterie. Vyberte průměrný vybíjecí proud 325 mA odpor 10 Ohm, 2 W - s okrajem. Měříme startovací napětí na bateriových terminálech, předpokládáme, že to bude přesně 3,75 V, a připojíme odpor ke svorkám a současně zjišťujeme čas na hodinách. Dále budeme monitorovat voltmetr - po kolika hodinách klesne napětí na úroveň 2,75 V.

Například po 10 hodinách 27 minutách se napětí na baterii stalo 2,75 voltů a na začátku to bylo 3,75 voltů, a to při vybití přes odpor 10 ohmů. Kapacita tedy může být odhadnuta s dobrou přesností: spouštěcí proud 3,75 / 10 = 375 mA, konečný proud 2,75 / 10 = 275 mA, průměrný proud (375 + 275) / 2 = 325 mA. Takže během 10,45 hodin poskytla baterie průměrný proud 0,325 A, proto je kapacita Q = 10,45 * 0,335 = 3400 mAh. Jedná se o hrubý, ale spolehlivý způsob měření kapacity baterie.

Autobaterie

Pro měření kapacity autobaterie je vhodné použít konvenční 60 W žárovku. Poskytne průměrný proud 5 ampérů.Lampa a voltmetr jsou připojeny k plně nabité baterii (až asi 12,5–12,8 voltů), přičemž se zaznamenává čas. Když napětí klesne na 10,8 voltů - vypněte lampu a zaznamenejte uplynulý čas. Pokud například uplynulo 9 hodin, pak je skutečná kapacita této autobaterie Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Převést farad na ampér hodin

Baterie, na rozdíl od kondenzátoru, má ve výbojové křivce velmi velkou část nelinearity. Ale přesto, někteří milovníci experimentu to zkusí a v tom uspějí, v některých aplikacích vymění baterii superkondenzátory.

1 ampérhodina je přívěsek 3600. Předpokládejme, že chceme získat kondenzátorovou banku, která má ekvivalentní vybíjecí charakteristiku, byť v krátké části, s 12 V baterií s kapacitou 55 ampérhodin. 55 ampér za hodinu je přívěsek 55 * 3600.

Změníme napětí od 13 do 11 voltů, poté od Q = C (U1-U2), potom C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Téměř 100 kilofarad je ekvivalentní elektrický výkon autobaterie, pokud byla jeho vybíjecí charakteristika stejná jako na kondenzátoru.

Na internetu je video, kde šest supravodičů o 3000 F každý, každý 2,7 V zapojený do série, vymění startovací baterii automobilu. Ukazuje se, že 500 F je asi 16 V.

Odhadujme, co je aktuální a na jak dlouho může takové shromáždění dát. Nechte provozní rozsah znovu přijmout od 13 do 11 voltů. Jak dlouho mohu počítat s proudem 200 A (s rozpětím)? I = C (U1-U2) / t, poté t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekund. Dost na nastartování motoru.

Viz také:Paralelní a sériové připojení baterií