Πώς να μετρήσετε την χωρητικότητα της μπαταρίας και να μετατρέψετε τις farads σε ώρες ενισχυτή

Τι και γιατί μετριέται η χωρητικότητα της μπαταρίας

Η φόρτιση Q, καθώς η ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος, μετριέται σε coulomb (C), η ηλεκτρική ισχύς των πυκνωτών C είναι σε φάρδους, microfarads (microfarads), αλλά χωρητικότητα της μπαταρίας που μετράται για κάποιο λόγο όχι σε φάρες, αλλά σε αμπέρ-ώρες (milliampere-ώρες).

Τι θα σήμαινε αυτό; Ένα αμπέρ είναι ένα κρεμαστό κόσμημα σε ένα δευτερόλεπτο, γνωρίζουμε από την πορεία της φυσικής ότι αν ένα ηλεκτρικό φορτίο ίσο με 1 μενταγιόν διέρχεται μέσω ενός αγωγού σε 1 δευτερόλεπτο, τότε ρέει ρεύμα 1 αμπέρ μέσω του αγωγού.

Και τότε τι είναι η ώρα των αμπέρ; Μια αμπέρ-ώρα (Ah) θεωρείται η χωρητικότητα της μπαταρίας στην οποία, σύμφωνα με ένα δεδομένο ρεύμα 1 ampere, η μπαταρία εκφορτίζεται 1 ώρα πριν από την ελάχιστη επιτρεπτή τάση.

Για παράδειγμα για μπαταρία ιόντων λιθίου το μέγεθος του πλαισίου 18650, με χωρητικότητα 3400 mAh, σημαίνει ότι μια μπαταρία με ρεύμα 340 mA μπορεί να δώσει τη φόρτιση σε 10 ώρες και μια μπαταρία αυτοκινήτου χωρητικότητας 55 Ah αποφορτίζεται από περίπου 12,8 σε 10,8 volts σε 2 ώρες με ρεύμα εκκένωσης 27 5 Α.

Όπως ίσως γνωρίζετε, οι μπαταρίες δεν μπορούν να αποφορτιστούν στο μηδέν, και στην πραγματικότητα, κάθε τύπος μπαταρίας έχει μια ελάχιστη τάση που επιτρέπεται να εκφορτίσει την μπαταρία χωρίς βλάβη.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία μολύβδου αυτοκινήτου δεν μπορεί να αποφορτιστεί κάτω από 10,5 volts, και μια μπαταρία λιθίου μπορεί να αποφορτιστεί όχι κάτω από 2,75 βολτ. Εάν παραβιαστούν αυτές οι ανοχές, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα εξαντληθεί πολύ ταχύτερα από ό, τι θα μπορούσε να γίνει εάν τηρηθούν οι συστάσεις σχετικά με την ελάχιστη τάση.

Έτσι, η χωρητικότητα της μπαταρίας εκτιμάται με βάση τους κανόνες που ρυθμίζονται για διάφορους τύπους μπαταριών: οι μπαταρίες αυτοκινήτων δοκιμάζονται σε κύκλους εκκένωσης 20 ωρών και οι μπαταρίες λιθίου σε 5 ώρες. Μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία αποφορτίζεται με ένα προεπιλεγμένο ρεύμα Ι στην ελάχιστη επιτρεπτή τάση εκφόρτισης, ενώ μετράει το χρόνο εκφόρτισης Τ. Στο τέλος του πειράματος, πολλαπλασιάζοντας τον τρέχοντα και τον μετρημένο χρόνο, αποκτάται η πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας σε αμπέρ-ώρες. Q = IT.

Ο απλούστερος τρόπος για την πειραματική αξιολόγηση ενός γνωστού τύπου χωρητικότητας της μπαταρίας

Επομένως, για να μετρηθεί η χωρητικότητα της μπαταρίας με έναν απλό αλλά ανθεκτικό τρόπο, χωρίς να καταφύγει στη χρήση ειδικών συσκευών, μπορεί να φορτιστεί πλήρως μέσω μιας αντίστασης γνωστής αποδεκτής διαβάθμισης.

Για παράδειγμα, η επιτρεπόμενη ακίνδυνη τάση πλήρους εκφόρτισης ενός στοιχείου λιθίου 18650 είναι 2,75 βολτ και η τάση πλήρους φόρτισης θεωρείται 3,75 βολτ. Θυμηθείτε ότι αυτές οι μπαταρίες δεν φορτίζουν περισσότερο από 4,35 βολτ σε ειδικούς φορτιστές!

Ας υποθέσουμε ότι είναι διαθέσιμη μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία. Επιλέξτε ένα μέσο ρεύμα εκκένωσης 325 mA, πάρτε αντίσταση ονομαστικό 10 Ohm, ισχύς 2 W - με περιθώριο. Μετρούμε την τάση εκκίνησης στους ακροδέκτες της μπαταρίας, ας πούμε ότι αποδειχθεί ότι είναι ακριβώς 3,75 βολτ και συνδέστε έναν αντιστάτη στα τερματικά, ενώ ταυτόχρονα ανιχνεύει το χρόνο στο ρολόι. Στη συνέχεια, θα παρακολουθήσουμε το βολτόμετρο - μετά από πόσες ώρες η τάση θα πέσει στο επίπεδο των 2,75 βολτ.

Για παράδειγμα, μετά από 10 ώρες 27 λεπτά, η τάση στη μπαταρία έγινε 2,75 βολτ, και στην αρχή ήταν 3,75 βολτ, και αυτό όταν εκφορτίζεται μέσω μιας αντίστασης 10 ohm. Έτσι, η χωρητικότητα μπορεί να εκτιμηθεί με καλή ακρίβεια: ρεύμα εκκίνησης 3,75 / 10 = 375 mA, τελικό ρεύμα 2,75 / 10 = 275 mA, μέσο ρεύμα (375 + 275) / 2 = 325 mA. Έτσι, μέσα σε 10.45 ώρες, η μπαταρία έδωσε ένα μέσο ρεύμα 0.325 Α, ως εκ τούτου, η χωρητικότητα είναι Q = 10.45 * 0.325 = 3400 mAh. Αυτός είναι ένας ακατέργαστος αλλά αξιόπιστος τρόπος μέτρησης της χωρητικότητας της μπαταρίας.

Μπαταρία αυτοκινήτου

Για να μετρήσετε την χωρητικότητα μιας μπαταρίας αυτοκινήτου, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε μια συμβατική λυχνία πυρακτώσεως 60 watt. Θα παρέχει ένα μέσο ρεύμα 5 αμπέρ.Μια λυχνία και ένα βολτόμετρο συνδέονται με μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία (μέχρι περίπου 12,5-12,8 volts), ενώ σημειώνουν χρόνο. Όταν η τάση πέσει στα 10,8 volt - απενεργοποιήστε τη λυχνία και καταγράψτε το χρόνο που έχει παρέλθει. Για παράδειγμα, αν έχουν περάσει 9 ώρες, τότε η πραγματική χωρητικότητα αυτής της μπαταρίας αυτοκινήτου είναι Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Μετατρέψτε τις φάρες σε ώρες αμπέρ

Μια μπαταρία, σε αντίθεση με έναν πυκνωτή, έχει ένα πολύ μεγάλο τμήμα μη γραμμικότητας στην καμπύλη εκφόρτισης. Ωστόσο, μερικοί πειραματικοί λάτρεις προσπαθούν, και το καταφέρνουν, σε ορισμένες εφαρμογές αντικαθιστούν την μπαταρία υπερκαταναλωτές.

1 ώρα αμπέρ είναι 3600 κρεμαστά. Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να έχουμε μια ισοδύναμη τράπεζα πυκνωτών σε χαρακτηριστικό αποφόρτισης, αν και σε σύντομο τμήμα, σε μια μπαταρία 12 volt με χωρητικότητα 55 ampere-hours. 55 αμπέρ ανά ώρα είναι 55 * 3600 κρεμαστό.

Λαμβάνουμε μια αλλαγή στην τάση από 13 σε 11 βολτ, τότε από Q = C (U1-U2), τότε C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Περίπου 100 kilofarads είναι η ισοδύναμη ηλεκτρική ισχύς μιας μπαταρίας αυτοκινήτου, στον πυκνωτή.

Υπάρχει ένα βίντεο στο Διαδίκτυο, όπου έξι υπεραγωγοί 3000 F έκαστος, κάθε 2.7 V συνδεδεμένοι εν σειρά, αντικαθιστούν την μπαταρία εκκίνησης του αυτοκινήτου. Αποδεικνύεται ότι το 500 F είναι περίπου 16 V.

Ας εκτιμήσουμε τι ρεύμα και για πόσο καιρό μπορεί να δώσει μια τέτοια διάταξη. Αφήστε ξανά την περιοχή λειτουργίας από 13 έως 11 βολτ. Πόσο καιρό μπορώ να υπολογίζω σε ένα ρεύμα 200 Α (με περιθώριο); I = C (U1-U2) / t, στη συνέχεια t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 δευτερόλεπτα. Αρκετά για να ξεκινήσει ο κινητήρας.

Δείτε επίσης:Παράλληλη και σειριακή σύνδεση μπαταριών