Sådan måles batterikapacitet og konverterer farads til amp-timer

Hvad og hvorfor batterikapacitet måles

Ladning Q, som mængden af ​​elektricitet, måles i coulomb (C), den elektriske kapacitet af kondensatorer C er i farads, microfarads (microfarads), men batterikapacitet målt af en eller anden grund ikke i farader, men i ampere-timer (milliampere-timer).

Hvad ville det betyde? Én ampere er et vedhæng på et sekund, vi ved fra fysikens forløb, at hvis en elektrisk ladning lig med 1 vedhæng passerer gennem en leder på 1 sekund, flyder en strøm på 1 ampere gennem lederen.

Og hvad er da ampere time? En ampere-time (Ah) anses for at være batterikapaciteten, hvor batteriet ifølge en given strøm på 1 ampere er afladet 1 time før den mindste tilladte spænding.

For eksempel til litiumionbatteri rammestørrelse 18650, med en kapacitet på 3400 mAh, betyder det, at et batteri med en strøm på 340 mA kan give sin opladning på 10 timer, og et bilbatteri med en kapacitet på 55 Ah udladninger fra ca. 12,8 til 10,8 volt på 2 timer ved en udladningsstrøm på 27 5 A.

Som du sandsynligvis ved, kan batterier ikke tømmes til nul, og i virkeligheden har hver type batteri en mindste spænding, som er tilladt at aflade batteriet uden skade.

For eksempel kan et blybilbatteri ikke aflades under 10,5 volt, og et lithiumbatteri kan aflades ikke mindre end 2,75 volt. Hvis disse tolerancer overtrædes, vil batteriets levetid blive udtømt meget hurtigere, end det kunne være, hvis anbefalingerne om minimumsspænding blev overholdt.

Således estimeres batterikapaciteten baseret på de regulerede normer for forskellige typer batterier: bilbatterier testes ved en 20 timers afladningscyklus og lithiumbatterier på en 5 timers en. Et fuldt opladet batteri aflades med en forudvalgt strøm I til den mindste tilladte udladningsspænding, mens man måler afladningstiden T. Ved afslutningen af ​​eksperimentet, multiplicerer strømmen og den målte tid, opnås den faktiske batterikapacitet i amperetimer. Q = IT.

Den enkleste måde at eksperimentelt evaluere en kendt type batterikapacitet

Så for at måle batteriets kapacitet på en enkel, men omhyggelig måde, uden at ty til brugen af ​​specielle enheder, kan det lades fuldt ud gennem en modstand med en kendt acceptabel klassificering.

For eksempel er den tilladte ufarlige fulde udladningsspænding for en 18650 lithiumcelle 2,75 volt, og dens fulde ladningsspænding anses for at være 3,75 volt. Husk, at sådanne batterier ikke oplader mere end 4,35 volt i specielle opladere!

Antag, at et fuldt opladet batteri er tilgængeligt. Vælg en gennemsnitlig udladningsstrøm på 325 mA, tag modstand nominel 10 Ohm, magt 2 W - med en margen. Vi måler startspænding ved batteripolerne, antager, at det viser sig at være nøjagtigt 3,75 volt, og forbinde en modstand til klemmerne, mens vi samtidig registrerer tiden på uret. Dernæst overvåger vi voltmeteret - efter hvor mange timer spændingen falder til niveauet 2,75 volt.

For eksempel, efter 10 timer og 27 minutter, blev spændingen på batteriet 2,75 volt, og i starten var det 3,75 volt, og dette, når det blev afladet gennem en 10 ohm-modstand. Så kapaciteten kan allerede estimeres med god nøjagtighed: startstrøm 3,75 / 10 = 375 mA, slutstrøm 2,75 / 10 = 275 mA, gennemsnitlig strøm (375 + 275) / 2 = 325 mA. Så inden 10.45 timer gav batteriet en gennemsnitlig strøm på 0,325 A, derfor er kapaciteten Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Dette er en rå, men pålidelig måde at måle batterikapacitet på.

Bilbatteri

For at måle kapaciteten på et bilbatteri er det praktisk at bruge en konventionel 60-watt glødelampe. Det giver en gennemsnitlig strøm på 5 ampere.En lampe og et voltmeter er tilsluttet et fuldt opladet batteri (op til ca. 12,5–12,8 volt), mens man bemærker tid. Når spændingen falder til 10,8 volt - sluk lampen og registrer den forløbne tid. Hvis der for eksempel er gået 9 timer, er dette bilbatteriets reelle kapacitet Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konverter farads til ampertimer

Et batteri, i modsætning til en kondensator, har en meget stor del af ikke-linearitet i udledningskurven. Men stadig, nogle eksperimentelskere forsøger, og det lykkes dem med det, i nogle applikationer udskifter batteriet superkapacitanser.

1 ampertime er 3600 vedhæng. Antag, at vi ønsker at få en kondensatorbank, der svarer til udladningskarakteristik, omend i et kort afsnit, til et 12 volt batteri med en kapacitet på 55 ampere-timer. 55 ampere i timen er 55 * 3600 vedhæng.

Vi tager en ændring i spænding fra 13 til 11 volt, da siden Q = C (U1-U2), så er C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Næsten 100 kilofarader er den ækvivalente elektriske kapacitet for et bilbatteri, hvis dens udladningskarakteristik var den samme som ved kondensatoren.

Der er en video på Internettet, hvor seks superledere på 3000 F hver, hver 2,7 V tilsluttet i serie, udskifter bilens startbatteri. Det viser sig, at 500 F er omkring 16 V.

Lad os estimere, hvad strøm og hvor lang tid en sådan samling kan give. Lad driftsområdet vedtages igen fra 13 til 11 volt. Hvor længe kan jeg regne med en strøm på 200 A (med en margen)? I = C (U1-U2) / t, derefter t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekunder. Nok til at starte motoren.

Se også:Parallel og seriel tilslutning af batterier