Hur man mäter batterikapacitet och konverterar farads till amptimmar

Vad och varför batterikapacitet mäts

Laddning Q, som elmängd, mäts i coulomb (C), den elektriska kapaciteten för kondensatorer C är i farader, mikrofarader (mikrofarader), men batterikapacitet uppmätt av någon anledning inte i farader, utan i ampertimmar (milliampere-timmar).

Vad skulle det betyda? En ampere är ett hänge på en sekund, vi vet från fysikens gång att om en elektrisk laddning lika med 1 hänge passerar genom en ledare på 1 sekund, så strömmar en ström på 1 ampere genom ledaren.

Och vad är nu ampertimmet? En ampertimma (Ah) anses vara batterikapaciteten vid vilken, enligt en given ström på 1 ampere, batteriet laddas ut 1 timme före den tillåtna minsta spänningen.

Till exempel för litiumjonbatteri ramstorlek 18650, med en kapacitet av 3400 mAh, betyder detta att ett batteri med en ström på 340 mA kan ge sin laddning på 10 timmar, och ett bilbatteri med en kapacitet på 55 Ah urladdning från cirka 12,8 till 10,8 volt på 2 timmar vid en urladdningsström på 27 5 A.

Som du förmodligen vet kan batterier inte laddas ur till noll, och i verkligheten har varje batteritype en minimispänning som får ladda ur batteriet utan skada.

Till exempel kan ett blybatteri inte urladdas under 10,5 volt, och ett litiumbatteri kan laddas ur inte mindre än 2,75 volt. Om dessa toleranser bryts kommer batteriets livslängd att tappas mycket snabbare än det kan vara om rekommendationerna om minimispänning följdes.

Således uppskattas batterikapaciteten baserat på reglerade normer för olika typer av batterier: bilbatterier testas på en 20 timmars urladdningscykel och litiumbatterier på en 5 timmars en. Ett fulladdat batteri urladdas med en i förväg vald ström I till den minimalt tillåtna urladdningsspänningen, medan man mäter urladdningstiden T. Vid experimentets slut, multiplicerar strömmen och den uppmätta tiden, erhålls den faktiska batterikapaciteten i ampertimmar. Q = IT.

Det enklaste sättet att experimentellt utvärdera en känd typ av batterikapacitet

Så för att mäta batterikapaciteten på det enklaste men noggranna sättet, utan att ta till användning av specialenheter, kan det laddas fullständigt genom ett motstånd med en känd acceptabel klassificering.

Exempelvis är den tillåtna ofarliga hela urladdningsspänningen för en litiumcell i storlek 18650 2,75 volt, och spänningen för dess fulla laddning anses vara 3,75 volt. Kom ihåg att sådana batterier inte laddar mer än 4,35 volt i specialladdare!

Anta att ett fulladdat batteri är tillgängligt. Välj en genomsnittlig urladdningsström på 325 mA, ta resistor nominell 10 Ohm, effekt 2 W - med en marginal. Vi mäter startspänningen vid batteriterminalerna, antar att det visar sig vara exakt 3,75 volt och ansluter ett motstånd till terminalerna, samtidigt som vi upptäcker klockans tid. Därefter övervakar vi voltmetern - efter hur många timmar spänningen kommer att sjunka till nivån 2,75 volt.

Till exempel, efter 10 timmar och 27 minuter, blev spänningen på batteriet 2,75 volt, och i början var den 3,75 volt, och detta när den laddades ut genom ett 10 ohm-motstånd. Så kapaciteten kan redan uppskattas med god noggrannhet: startström 3,75 / 10 = 375 mA, slutström 2,75 / 10 = 275 mA, medelström (375 + 275) / 2 = 325 mA. Så inom 10.45 timmar gav batteriet en genomsnittlig ström på 0,325 A, därför är kapaciteten Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Detta är ett grovt men tillförlitligt sätt att mäta batterikapacitet.

Bilbatteri

För att mäta bilbatteriets kapacitet är det bekvämt att använda en konventionell glödlampa på 60 watt. Det ger en genomsnittlig ström på 5 ampère.En lampa och en voltmeter är anslutna till ett fulladdat batteri (upp till cirka 12,5–12,8 volt) medan man noterar tiden. När spänningen sjunker till 10,8 volt - stäng av lampan och registrera den förflutna tiden. Om det till exempel har gått 9 timmar är bilbatteriets verkliga kapacitet Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konvertera farads till ampertimmar

Till skillnad från en kondensator har ett batteri en mycket stor del av icke-linearitet i urladdningskurvan. Men ändå, några experimentälskare försöker, och de lyckas med det, i vissa applikationer byter batteriet ut superkondensatorer.

1 ampere timme är 3600 hänge. Anta att vi vill få en kondensatorbank som motsvarar urladdningskarakteristik, om än i en kort sektion, till ett 12 volt batteri med en kapacitet på 55 ampere timmar. 55 ampere per timme är en 55 * 3600 hänge.

Vi tar en spänningsförändring från 13 till 11 volt, sedan sedan Q = C (U1-U2), då C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Nästan 100 kilofarader är motsvarande elektrisk kapacitet för ett bilbatteri om dess urladdningskarakteristik var densamma som vid kondensatorn.

Det finns en video på Internet där sex superledare på 3000 F vardera, varje 2,7 V anslutna i serie, byter bilens startbatteri. Det visar sig att 500 F är ungefär 16 V.

Låt oss uppskatta vilken ström och hur länge en sådan samling kan ge. Låt driftsområdet antas igen från 13 till 11 volt. Hur länge kan jag räkna med en ström på 200 A (med marginal)? I = C (U1-U2) / t, sedan t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekunder. Tillräckligt för att starta motorn.

Se även:Parallell och seriell anslutning av batterier