Ako merať kapacitu batérie a prevádzať farad na amp hodiny

Čo a prečo sa meria kapacita batérie

Náboj Q, ako množstvo elektriny, sa meria v coulombe (C), elektrická kapacita kondenzátorov C je v faradoch, mikfaradách (microfaradoch), ale kapacita batérie merané z nejakého dôvodu nie v farádach, ale v ampérhodinách (miliampérhodinách).

Čo by to znamenalo? Jeden ampér je prívesok v jednej sekunde, z fyziky vieme, že ak elektrický náboj rovnajúci sa 1 prívesku prechádza vodičom za 1 sekundu, potom prúdi prúd 1 ampér.

A čo je potom ampérová hodina? Ampérhodina (Ah) sa považuje za kapacitu batérie, pri ktorej sa podľa daného prúdu 1 ampér vybije batéria 1 hodinu pred minimálnym povoleným napätím.

Napríklad pre lítium-iónovú batériu veľkosť rámu 18650, s kapacitou 3400 mAh, to znamená, že batéria s prúdom 340 mA môže dať svoj náboj za 10 hodín a autobatéria s kapacitou 55 Ah vybije od asi 12,8 do 10,8 voltov za 2 hodiny pri vybíjacom prúde 27 5 A.

Ako pravdepodobne viete, batérie sa nemôžu vybiť na nulu a v skutočnosti má každý typ batérie minimálne napätie, ktoré môže vybiť batériu bez poškodenia.

Napríklad, olovená automobilová batéria nemôže byť vybitá na menej ako 10,5 voltov a lítiová batéria nemôže byť vybitá na menej ako 2,75 voltov. Ak sú tieto tolerancie porušené, životnosť batérie sa vyčerpá oveľa rýchlejšie, ako by to mohlo byť, keby boli dodržané odporúčania týkajúce sa minimálneho napätia.

Kapacita batérií sa teda odhaduje na základe regulovaných noriem pre rôzne typy batérií: autobatérie sa testujú pri 20 hodinovom vybíjacom cykle a lítiové batérie za 5 hodín. Plne nabitá batéria sa vybíja s vopred zvoleným prúdom I na minimálne povolené vybíjacie napätie, pričom sa meria doba vybíjania T. Na konci experimentu sa vynásobením prúdu a nameraného času získa skutočná kapacita batérie v ampérhodinách. Q = IT.

Najjednoduchší spôsob experimentálneho vyhodnotenia známeho typu kapacity batérie

Aby bolo možné merať kapacitu batérie jednoduchým, ale starostlivým spôsobom, bez použitia špeciálnych zariadení, je možné ju úplne nabiť pomocou odporu so známou prijateľnou hodnotou.

Napríklad prípustné neškodné plné vybíjacie napätie lítiového článku 18650 je 2,75 voltu a jeho plné nabíjacie napätie sa považuje za 3,75 voltu. Pamätajte, že takéto batérie sa v špeciálnych nabíjačkách nenabíjajú viac ako 4,35 V!

Predpokladajme, že je k dispozícii úplne nabitá batéria. Vyberte priemerný vybíjací prúd 325 mA odpor 10 Ohm, 2 W - s rezervou. Na batériových svorkách zmeráme počiatočné napätie, predpokladáme, že to bude presne 3,75 voltu, a pripojíme odpor na svorky, pričom súčasne zisťujeme čas na hodinách. Ďalej budeme monitorovať voltmeter - po tom, koľko hodín klesne napätie na úroveň 2,75 voltu.

Napríklad po 10 hodinách a 27 minútach sa napätie na batérii zvýšilo na 2,75 voltu a na začiatku to bolo 3,75 voltu, a to pri vybití cez 10 ohmový rezistor. Kapacita sa teda dá odhadnúť s dobrou presnosťou: počiatočný prúd 3,75 / 10 = 375 mA, konečný prúd 2,75 / 10 = 275 mA, priemerný prúd (375 + 275) / 2 = 325 mA. Takže do 10,45 hodín poskytla batéria priemerný prúd 0,325 A, preto kapacita je Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Je to hrubý, ale spoľahlivý spôsob merania kapacity batérie.

Batéria do auta

Na meranie kapacity autobatérie je vhodné použiť bežnú 60 W žiarovku. Poskytne priemerný prúd 5 ampérov.Lampa a voltmeter sú pripojené k plne nabitej batérii (až do približne 12,5–12,8 voltov), ​​pričom sa zaznamenáva čas. Keď napätie klesne na 10,8 voltu - vypnite lampu a zaznamenajte uplynutý čas. Napríklad, ak uplynulo 9 hodín, potom skutočná kapacita tejto autobatérie je Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Premeniť faradské na ampérové ​​hodiny

Batéria, na rozdiel od kondenzátora, má vo výbojovej krivke veľmi veľkú časť nelinearity. Stále sa však niektorí milovníci experimentov snažia, a v tom uspejú, v niektorých aplikáciách vymieňajú batériu superkondenzátory.

1 ampérhodina je 3600 prívesok. Predpokladajme, že chceme získať kondenzátorovú banku, ktorá má ekvivalentnú vybíjaciu charakteristiku, hoci v krátkej časti, s 12 V batériou s kapacitou 55 ampérhodín. 55 ampérov za hodinu je prívesok 55 * 3600.

Berieme zmenu napätia z 13 na 11 voltov, potom od Q = C (U1-U2), potom C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Takmer 100 kilofarád je ekvivalentná elektrická kapacita autobatérie, ak jej vybíjacia charakteristika bola rovnaká ako na kondenzátore.

Na internete je video, kde štartovacie batérie vozidla vymieňajú šesť supravodičov s výkonom 3000 F, z ktorých každý je zapojený do série 2,7 V. Ukazuje sa, že 500 F je asi 16 V.

Odhadujme, čo je aktuálne a ako dlho môže takéto zhromaždenie poskytnúť. Nechajte prevádzkový rozsah znova prijať od 13 do 11 voltov. Ako dlho môžem počítať s prúdom 200 A (s rezervou)? I = C (U1-U2) / t, potom t = C (U1-U2) / I = 500 x 2/200 = 5 sekúnd. Dostatok na naštartovanie motora.

Pozri tiež:Paralelné a sériové pripojenie batérií