Аккумуляторные батареи для ИПБ — это аккумулятор, обеспечивающий постоянное питание и подачу напряжения, когда отключается питающая сеть. Емкость аккумуляторной батареи — это одна из ее самых важных технических особенностей. То есть возможное число электроэнергии, которое скапливается АКБ за цикл подзарядки. Далее рассмотрим способ расчета нужной емкости.

Как все знают, потребленная мощность рассчитывается в Вт, а аккумуляторная батарея для ибп с емкостью в А•ч. Чтобы выяснить емкость аккумуляторов для питания оборудования нужно осуществить определенный расчет. Нагрузка в 500 Вт нуждается в резервировании примерно за 3 ч. Для обыкновенного 12В аккумулятора, величина нужной емкости батареи рассчитывается по следующей формуле:

• Q= (P• t) / V• k
• Тут Q – это нужная емкость аккумулятора;
• P – нынешняя нагрузка;
• V – напряжение любой из аккумуляторных батарей;
• t – период резервирования.
• k – коэффициент применения емкости аккумулятора.

Коэффициент k вводится, потому что АКБ не полностью заряжается. Кроме того, сильное понижение заряда устройства, который следует после нескольких рабочих циклов зарядки и разрядки, становится причиной быстрой порчи батареи. Например, если только приобретенный аккумулятор разряжается на 30% от его всей емкости, затем сразу же осуществлять его зарядку, он может выдержать приблизительно 1000 таких циклов. В случаи уменьшения разряди до 70%, то число этих циклов понизится приблизительно в 200. В результате, выходит, что для питания этой нагрузки за указанный период необходимо:

Данное значение считается минимальной емкостью аккумулятора для конкретного варианта. В идеальном состоянии рекомендуется взять источник энергии с маленьким запасом. Это необходимо для того, чтобы из раза в раз не разряжать его. Таким образом, удастся сохранить рабочие данные батареи за более длительный промежуток времени.

То есть для того, чтобы решить поставленную задачу нужно купить аккумулятор емкостью не меньше 215 А•ч. Если использовать ИБП и вместе с ним генератор, то размер этого коэффициента лучше понизить до 0,4, так как в подобной связке батареи в основном используются для того, чтобы поддержать питание электроэнергии без перебоя, пока не заработает электростанция.

Емкость аккумулятора — что это такое?

1. Емкость аккумулятора – самая важная техническая характеристика аккумулятора

Емкость аккумулятора показывает, сколько времени аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. Обычно емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах, а для небольших аккумуляторов – в миллиампер-часах.

Сама единица измерения показывает, что емкость аккумулятора является произведением постоянного тока разряда аккумулятора (в амперах, иногда в миллиамперах) на время разряда (в часах):

Е [А * час] = I [А] х T [час]

2. Емкость аккумулятора и энергия

Вопреки расхожему мнению, емкость аккумулятора не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Ведь чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия. В самом деле, электрическая энергия равна произведению напряжения на ток и на время протекания тока:

 [Дж]= I [А] х U [В] х T [с]

Следовательно, энергия аккумулятора для ИБП равна произведению его емкости на номинальное напряжение:

W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]

3. Емкость и энергия аккумуляторной батареи

Если несколько аккумуляторов одной емкости соединены последовательно, то емкость получившейся аккумуляторной батареи равна емкости входящих в батарею аккумуляторов. А энергия аккумуляторной батарея является произведением энергии одного аккумулятора на число аккумуляторов.

4. Емкость аккумулятора и заряд (заряженность)

Иногда путают емкость аккумулятора и заряд (заряженность) аккумулятора.  Емкость показывает потенциал аккумулятора, то, сколько времени он сможет питать нагрузку, если будет полностью заряжен.

Можно провести аналогию со стаканом воды. Емкость (объем) стакана не изменяется в зависимости от того, полный он или пустой. Так и с аккумулятором – в заряженном и разряженном состоянии аккумулятор имеет одну и ту же емкость.

5. Какие еще бывают характеристики емкости свинцового аккумулятора?

Энергетическая емкость [Вт/элемент]

Характеристика аккумулятора, показывающая способность аккумулятора разряжаться в режиме постоянной мощности в течение определенного небольшого времени (обычно 15 минут). Эта характеристика распространена в США, но постепенно распространяется и среди производителей AGM аккумуляторов из других стран. Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его энергии в Вт/эл (15 мин) можно по формуле:

Е [А*час] = W [Вт/эл] / 4

Резервная емкость

Характеристика автомобильного аккумулятора, показывающая его способность питать электросистему движущегося автомобиля, если генератор автомобиля не работает. Измеряется в минутах разряда аккумулятора током 25 А. Распространена в США (reserve capacity). Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его резервной емкости в минутах можно по формуле:

Е [А*час] = T [мин] / 2

6. От чего зависит емкость аккумулятора?

Ток разряда

Обычно производитель назначает номинальной емкость свинцового аккумулятора для UPS при длительных (10, 20 или 100 часов) разрядах. Емкость аккумулятора при таких разрядах обозначается как С₁₀, С₂₀ или С₁₀₀. Мы можем рассчитать ток, протекающий через нагрузку при 20-часовом (например) разряде – I₂₀:

I₂₀ [А] = Е₂₀ [А*час] / 20[час]

Значит ли это, что при 15-минутном (1/4 часа) разряде ток будет равен Е₂₀ х 1/4 ? Нет, это не так. При 15-минутном разряде емкость свинцового аккумулятора обычно составляет чуть менее половины номинальной емкости. Поэтому и ток I_0.25 не превышает Е₂₀ х 2. Т.е. ток разряда и время разряда свинцового аккумулятора не пропорциональны друг другу.

 Зависимость времени разряда от тока разряда близка к степенной. Распространена, в частности, формула (закон) Пейкерта (Пекерта) – по имени немецкого ученого Peukert. Пейкерт установил, что:

I p * T = const

Здесь p – число Пейкерта – показатель степени, постоянный для данного аккумулятора или типа аккумуляторов. Формула Пейкерта действует и для современных герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов.

Для свинцовых аккумуляторов число Пейкерта обычно изменяется от 1.15 до 1.35. Величину константы в правой части уравнения можно определить по номинальной емкости аккумулятора. Тогда, после нескольких преобразований, получим формулу для емкости аккумулятора E при произвольном токе разряда I:

Е = Eн * (Iн / I)p-1

 Здесь Eн – номинальная емкость аккумулятора, а Iн – ток разряда, при котором задана номинальная емкость (обычно ток 20-часового или 10-часового разряда).

Конечное напряжение разряда

По мере разряда напряжение на аккумуляторе падает. При достижении конечного напряжения разряда аккумулятор отключают. Чем меньше конечное напряжение разряда, тем больше емкость аккумулятора. Производитель аккумулятора устанавливает минимальное допустимое конечное напряжение разряда (оно зависит от тока разряда). Если напряжение аккумулятора становится меньше этой величины (глубокий разряд), аккумулятор может выйти из строя.

Температура

При повышении температуры от 20° до 40°С емкость свинцового аккумулятора возрастает примерно на 5%. При уменьшении температуры от 20° до 0°С емкость гелевого аккумулятора уменьшается примерно на 15%. При уменьшении температуры еще на 20°, емкость аккумулятора падает еще на 25%.

Износ аккумулятора

Емкость свинцового аккумулятора в состоянии поставки может быть чуть больше или чуть меньше номинальной емкости. После нескольких циклов разряд-заряд или нескольких недель пребывания под «плавающим» зарядом (в буфере) емкость аккумулятора увеличивается. При дальнейшей эксплуатации или хранении аккумулятора емкость аккумулятора падает – аккумулятор изнашивается, стареет и в конце концов должен быть заменен новым аккумулятором.

7. Как проверить емкость свинцового аккумулятора?

Классическим методом проверки аккумулятора является контрольный разряд. Аккумулятор заряжают, а затем разряжают постоянным током, регистрируя время до конечного напряжения разряда. Дальше определяют остаточную емкость аккумулятора по формуле:

Е [А*час]= I [А] * T [час]

Ток разряда обычно выбирают таким, чтобы время разряда примерно соответствовало 10 или 20 часам (в зависимости от того, для какого времени разряда указана номинальная емкость аккумулятора). Теперь можно сравнить остаточную емкость аккумулятора с номинальной емкостью. Если остаточная емкость составляет менее 70-80% номинальной емкости, аккумулятор выводят из эксплуатации, потому что при таком износе, дальнейшее старение аккумулятора будет происходить очень быстро.

Для быстрого теста аккумуляторов сейчас существуют специальные приборы, которые позволяют проверить емкость аккумулятора за несколько секунд.

 Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!

Расчёт емкости аккумуляторов

Независимо от типа или варианта соединения, аккумуляторы имеют способность накапливать определённое количество электрической энергии, которая называется ёмкость аккумулятора. Расчёт потребляемой мощности обычно считаем в ваттах, а количество потребляемой энергии в киловатт-часах. Попробуем рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторов на конкретном примере.

Предположим, что расход электрической энергии согласно показаниям счётчика равен 100 кВт.ч. Если, при использовании альтернативного источника энергии мы хотим иметь запас энергии, например, на 3 дня, то аккумуляторы должны будут обеспечить энергией в количестве 10 кВт.ч. Но, ёмкость аккумуляторов обозначается в ампер-часах. Необходимо перевести ампер-часы в киловатт-часы. Количество запасённой аккумулятором энергии зависит не только от ёмкости в ампер-часах, но и от напряжения аккумулятора. Для пересчёта умножаем суммарную ёмкость всех работающих аккумуляторов в ампер-часах, на рабочее напряжение аккумулятора (не путать с напряжением холостого хода заряженного аккумулятора). Предположим, что у нас имеется аккумулятор на рабочее напряжение 12 В и ёмкостью 100 А.ч. Тогда количество запасённой энергии у заряженного аккумулятора будет равно:

P = Q · V = 100 · 12 = 1200 Вт.ч = 1,2 кВт.ч

Такое количество энергии можно получить при полном разряде полностью заряженного аккумулятора. Но, аккумуляторы могут быть и не полностью заряженными. Кроме того, глубокий полный разряд после небольшого количества циклов заряд-разряд, быстро выведет аккумуляторы из строя. Например, обычный хороший аккумулятор при разряде на 30% его ёмкости и последующей сразу после разряда зарядке способен выдержать 1000 таких циклов. Если при разряде отбирать 70% ёмкости, то количество циклов уменьшится примерно до 200. Поэтому, при расчётах нужно вводить коэффициент, который учитывает глубину разряда. Тогда формула определения необходимой ёмкости будет иметь такой вид:

Где E – необходимая общая ёмкость аккумуляторов в А.ч.;

Q – количество энергии, которое можно получить от аккумуляторов в Вт.ч.;

V – напряжение каждого из аккумуляторов;

k – коэффициент использования ёмкости, учитывающий, какую часть энергии всех используемых аккумуляторов, можно реально использовать потребителям.

Коэффициент использования ёмкости, кроме того, что учитывает, какую часть ёмкости от аккумулятора мы намерены использовать, должен учитывать потери в преобразователе напряжения, если такой имеется, а также учитывать снижение ёмкости аккумулятора со временем и выбирается также с учётом режима работы. Если аккумулятор работает как резервный источник, например, в пожарной сигнализации или подобных устройствах, где очень редко могут быть циклы разряда, то такой аккумулятор можно разряжать практически полностью. У него потери ёмкости увеличиваются со временем по мере старения аккумулятора, а не от большого количества разрядов. Такой аккумулятор рекомендуется менять, когда его ёмкость уменьшится на 20%. Тогда для этого режима работы в формулу подставляем коэффициент 0,8.

Если аккумулятор работает в паре с ветряком, где часто применяются режимы разряда, то рекомендую при расчёте использовать меньшее значение этого коэффициента. При значении этого коэффициента 0,4., с учётом старения аккумулятора и небольших потерь, которые имеет импульсный преобразователь, разряд аккумуляторов составит примерно 50% от паспортной номинальной ёмкости.

При использовании нескольких аккумуляторов количество запасённой в них энергии не зависит от того, какое используется соединение аккумуляторов, последовательное, параллельное или смешанное. Поэтому в формулу определения необходимой ёмкости аккумуляторов, подставляем напряжение одного аккумулятора с учётом того, что в батарее необходимо использовать одинаковые по характеристикам аккумуляторы.

Разобравшись с теорией, можно определить необходимую ёмкость аккумуляторов по заданным параметрам. Для того, чтобы определить, какую ёмкость можно отобрать от аккумуляторов, чтобы получить электрическую энергию в количестве 10 кВт.ч. (10000 Вт.ч.), делим это количество энергии на рабочее напряжение каждого аккумулятора равное 12 В. В результате получаем, что надо отобрать 833 А.ч. от имеющейся ёмкости аккумуляторов. Если применить коэффициент использования ёмкости равный 0,4., учитывающий то обстоятельство, что недопустимо часто полностью разряжать кислотные аккумуляторы, то получаем значение необходимой установленной ёмкости аккумуляторов равное 2 083 А.ч.

Если нагрузка подключена непосредственно (без преобразователя) к одиночному аккумулятору и величина потребляемого тока не меняется, то время работы от аккумулятора можно определить в часах, разделив значение отбираемой ёмкости на потребляемый от аккумуляторов ток. При больших потребляемых токах реальная ёмкость аккумулятора будет меньше паспортной. Для ответственных потребителей необходима периодическая проверка емкости аккумуляторов.

определение понятия, как ее посчитать

Что обозначает параметр

Характерным параметром для любой батарейки является его объем. Этот параметр обозначает количество времени, во время которого батарея может давать энергию подключенному устройству. Емкость измеряется в амперах, а обозначает этот показатель как ампер-час. Для совсем компактных АКБ обозначение идет в миллиамперах.

Единица измерения емкости ничто иное как произведение тока, при котором разряжается АКБ, на временной промежуток потери накопленного заряда. Иными словами, батарея емкостью в 40 А/ч, способна отдавать 40 Ампер за час работы.

Связь параметра с энергией

Достаточно частое заблуждение в том, что объем АКБ считается показателем, который характеризует энергию накопленной батарейкой. Способность к накоплению заряда является зависимым напрямую от напряжения. Исходя из этого можно сделать вывод — чем большее напряжение батареи, тем больше она способна накопить количество энергозаряда. Электрическая энергия является перемножением тока при заряде, напряжении самой батареи и времени протекании тока. Выражается это все уравнением:

В приведенном примере используются такие обозначения, как:

• W – числовой показатель накопленной энергии, Джоуль;
• U – напряжение батареи, Ватт;
• I – значение постоянного тока, Ампер;
• Т — Время разряжения батареи, час.

А так как время разряда и постоянный ток дают объем аккумулятора, можно вывести другую формулу энергии:

Эта формула показывает, как связана энергия и объем АКБ. Если подключить последовательно несколько батареек с одинаковым значением объема, то числовое значение энергии представится как перемножение электроэнергии одного элемента помноженное на количество в связке.

Важно! Некоторые производители батарей не указывают емкость в амперах час, а показывают числовое значение запасаемой энергии в Ватт час.

Показатели, влияющие на емкость

Емкость аккумулятора не является одиночным показателем, который независим. На самом деле он прямо зависит от многих параметров АКБ. К ним можно отнести резервную, энергетическую емкость. Они прямо влияют на номинальное значение.

Энергетическая

Такой показатель АКБ, как энергетическая емкость измеряется в Вт/элементах. Этот параметр указывает на то, что аккумулятор способен отдавать заряд на протяжении некого периода времени с постоянной мощностью. Как правило, временной промежуток составляет 1/4 часа или менее. Такой параметр наиболее популярен за рубежом, но сейчас набирает известность и в России.

Для того, чтобы приблизительно рассчитать энергетическую емкость аккумулятора, которая измеряется в Ампер-час, обозначается как Вт/ч, нужно воспользоваться формулой:

В расчете емкости аккумулятора используются такие обозначения, как:

• Q – энергетическая емкость АКБ, получаемая в ходе расчётов;
• W – объем аккумулятора, Вт/ч.

По итогу получается простое разделение временного промежутка. При покупке аккумуляторов стоит смотреть на обозначения его энергетического объема.

Резервная

Также у АКБ есть еще один параметр, который характеризует его работоспособность. К ней относится резервный объем батареи. Как правило, такой параметр характерен для аккумуляторов автомобилей.

Эта характеристика говорит о том, что АКБ способно питать движущийся автомобиль, его устройства в то время, когда штатный генератор авто вышел из строя. Резервная измеряется во времени (минуты), за которое разряжается акум с током величиной 25 А.

Для вычисления номинальной емкости АКБ по известным показателям резервной используют следующую формулу:

В уравнении используются такие обозначения емкости:

• Q – номинальная;
• Т – резервная.

Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)

Довольно часто пользователи приравнивают такие показатели как объем батареи и ее заряд или заряженность. Это в корне неправильно и считается ошибочным заблуждением.

На самом деле емкость аккумулятора обозначит максимальное значение потенциала батареи. По-другому это говорит о том, что батарея способна накопить некоторое количественное значение энергии при заряжённом состоянии.

А вот заряд АКБ обозначает энергию, которая требуется для питания нагрузки. Из этого вытекает, что обозначения зарядов одной батареи бывает разным, и это подчиняется в первую очередь времени заряженности аккумулятора. А вот объем как в разряженном, так и в заряженном положении не изменяется.

Для лучшего понимания этих сравнений требуется представить бокал, наполненный жидкостью. Объем стакана есть емкость, а вот уже количество воды в нем — это заряд. Значит, что емкость АКБ никак не зависит от количества заряда в нем.

Факторы, влияющие на емкость

Также номинальная емкость может зависеть от других факторов. Например, о тока разряда, температуры эксплуатации, типичного устаревания, износа АКБ.

Ток разряда

Большинство показателей, которые указаны на корпусе батареи от производителя, вычисляются в ходе тестовых замеров. Например, ток разряда замеряют при стандартных временных промежутках как 10, 20 или 100 часов. На корпусе будет соответствующее обозначение объема Q10, 20 и 100, или тока разряда I10, 20 и 100.

И чтобы вычислить показатель тока, который протекает через нагрузку, необходимо просто разделить показатель на количество часов. Например, таким образом:

Но не стоит воспринимать это как пропорциональность тока разряда и времени. Они не являются пропорциональными величинами. Например, при разряжении батареи за 15 минут ток не будет равным произведению Q20 х 4.

Конечное напряжение разряда

При каждом цикле разряда напряжение на батареи падает, а когда числовое значение приблизится к конечной отметке, АКБ следует отключить. Как правило, аккумулятор при достижении этой границы просто перестает питать устройства.

И если аккумулятор способен продолжать питать устройство на достаточно низких показателях напряжения, то его объем, как правило, намного выше тех, которые отключаются на этой же отметке.

Важно! Если продолжать использовать батареи при конечном напряжении разряда, то произойдёт глубокий разряд батареи. Этого не следует допускать слишком часто так как такие условия способствуют износу батареи, конечному выводу из строя.

Износ аккумулятора

У каждой батарейки на корпусе стоит численное обозначение его номинальной емкости. Как правило, это обязательная метка от производителя. Но не всегда указанные значения соответствует действительным показателям. Аккумулятор может терять свой объем по некоторым причинам. Например, такой износ емкости аккумулятора характерен в таких случаях, как:

• Долгое хранение на складе;
• Активная эксплуатация;
• Неправильный заряд, а также разряд устройства.

Даже простая эксплуатация приводит к устареванию батареи. Аккумуляторам свойственно терять свою емкость из-за разрушения внутренних пластин. По этой причине АКБ уже не может вобрать заявленное количество энергии, длительно обеспечивать питание устройств.

Температура

Использование аккумулятора необходимо производить в рекомендуемом диапазоне температур. Но, как правило, часто такие параметры игнорируются по причине невозможности им следовать. Например, нередко на морозе активно пользуются смартфонами и объем от этого падает.

Температура прямо влияет на показатель емкости АКБ. При повышении температуры со стандартных 20 до 40 градусов приведет к повышению номинальной на целых 5 %. А вот понижение до 0 приведет к уменьшению показателя на 15 %. При эксплуатации АКБ при минусовых температурах уменьшает показатель на 25 и больше.

Совет! При использовании аккумулятора при минусовых температурах следует учитывать падение емкости, возможные отклонения в корректности работы устройства.

Как проверить емкость аккумулятора

Довольная частая практика производить измерение параметра объема аккумулятора при покупке устройства бывшего в употреблении. Также некоторые измеряют совершенно новые батареи. Это не обязательно совершать, но полученные данные помогут корректно определить состояние работоспособности АКБ.

Популярный метод измерение — это способ контрольного разряда. Его можно называть классическим, часто применимым. Контрольный разряд — это процедура заключается в полном заряде батарее и последующим разряде при помощи постоянного тока. Во время процедуры засекают промежуток, за который АКБ потеряет заряд. После чего достаточно вставить полученные цифры в стандартную формулу по расчёту емкости аккумулятора:

В формуле используются обозначения:

• Q – емкость батареи;
• I – ток, используемый для разряда;
• Т — время, которое аккумулятор тратит чтобы полностью разрядится.

Важно! Для того, чтобы получить максимально точный результат требуется подобрать показательно постоянного тока таким образом, чтобы общее время для полного разряда составило от 8 до 20 часов.

После расчёта требуется сравнить вычисленное числовое обозначение с указанными цифрами от производителя. Если номинальный показатель аккумулятора больше реального на 60-65 % и более, то АКБ следует заменить. Такое сильное отклонение говорит о том, что батарея сильно изношена и дальнейшая ее эксплуатация приведет к быстрому выходу их строя.

Внимание! Если отклонения в числовых значениях около 30 %, а аккумулятор новый, то такое может говорить о том, что АКБ долго не использовался по назначению. В случае недолгой эксплуатации АКБ такой исход случается при глубоком разряде.

Казалось бы, что метод измерения достаточно прост. Но и у него есть свои недостатки. Среди них числятся:

• Необходимость прервать использования батареи на длительный срок;
• Замирение показателей происходит длительный период;
• Точность расчёта зависит от постоянного наблюдения.

Производители в курсе таких манипуляций и их сложности, именно поэтому многие устройства имеют возможность производит самостоятельную диагносту. Процедура происходит быстро, достаточно несколько секунд, чтобы узнать о состоянии аккумулятор. Но на данный момент технология не совершенна и полученные результаты могут быть далекими от реальности.

Как вычислить емкость, требуемую для питания устройства

Чтобы выяснить требуемый минимальный порог емкости для того или иного устройства, нужно использовать формулу:

В формуле расчёта емкости используются такие обозначения, как:

• Q – требуемая емкость батареи, Ам*ч;
• Р – данная нагрузка, Вт;
• V – напряжение АКБ;
• Т – время, на протяжении которого необходимо питать устройство в часах;
• К – коэффициент, обозначающий разрешимо потребления энергии устройством.

Применение коэффициента при расчете необходимо для того, чтобы учесть возможность неполной разрядки батареи. Например, если давать устройству разряжать аккумулятор на 30 % и после этого сразу же заряжать, то это позволит пережить устройству более 1000 циклов. Но использовать треть возможностей не удобно, так как придется постоянно производить подзарядку. Если установить коэффициент 0.7, то батарейка будет разряжаться до 70%.

Например,  в наличие есть нагрузка около 500 Вт, которую необходимо резервировать около трех часов. Для стандартной 12 Вт батарейки получится следующий расчёт емкости аккумулятора:

Таким образом можно получить минимальный порог значения параметра для аккумулятора. Но стоит взять с запасом, процентов на 20.

Важно! Не стоит брать аккумуляторы с излишне большим объемом, это может негативно сказаться на устройстве, которое питается батареей.

Емкость аккумулятора — это характерный показатель качества и работоспособности батареи, она зависит от многих параметров. На него следует ориентироваться при приобретении АКБ для различных устройств. Чем больше этот параметр батареи, тем большее количество времени он сможет обеспечивать энергией устройство.

Расчет реальной емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки

Для указания номинальной емкости производители используют расчет выдаваемого аккумулятором тока в течении стандартного времени (если не указано значение этого времени в спецификациях, то оно обычно равно 20 часам для больших аккумуляторов). То есть, если в маркировке аккумулятора указано, что его емкость равна 100А*ч, то это означает, что он может питать нагрузку током 5А в течение 20 часов.

Все бы было хорошо, но имеется одна не очень приятная закономерность: чем больше нагрузка на аккумулятор, тем меньше процент отдаваемой емкости (аккумулятор 100А*ч может выдавать ток 100А не в течении 1 часа, а в течение намного меньшего времени – очень может быть, и 30 минут).

Причина этого явления связана с тем, что внутри аккумулятора ток течет благодаря ионной проводимости. Если ионная проводимость электролита достаточно высока и не несет особого значения, то процесс переноса ионов внутри пластин аккумулятора и преодоление ими фазового раздела поверхность электрода/электролит происходит достаточно медленно. То есть при быстром разряде какая-то часть ионов не успевает выйти из электрода в электролит (или войти из электролита в электрод) за время разряда, что ограничивает выдаваемую аккумулятором емкость.

Математическая модель этого процесса была описана в 1897 году Пекертом (Peukert). Он эмпирически установил, что отношение между разрядным током I и временем разряда аккумулятора T (от полностью заряженного к полностью разряженному) представляет собой константное отношение, и может быть описано формулой:

C_p = Iⁿ * T

где C_p – емкость Пекерта (константное отношение для данного аккумулятора), а n – экспонента Пекерта. Экспонента Пекерта всегда больше единицы, чем больше n, тем меньше способность аккумулятора отдавать полную емкость при повышенной нагрузке. Наименьшее значение экспоненты Пекерта имеют литий-железные, литий-марганцевые, литий-полимерные и свинцово-кислотные аккумуляторы с электродами рулонного типа. Одно из самых больших значений n у недорогих тяговых свинцово-кислотных батарей.

Экспонента Пекерта обычно расчитывается на основании измерения времени полного разряда (T₁ и T₂) для двух разных токов(I₁ и I₂). Для приблизительных расчетов можно использовать таблицы или графики разрядки, предоставляемые производителем аккумулятора. Так как C_p – константа, мы можем записать такое уравнение:

C_p = I₁ⁿ * T₁ = I₂ⁿ * T₂

преобразуя выражение, получаем формулу расчета экспоненты Пекерта:

n = log(T₂/T₁)/log(I₁/I₂)

Основываясь на знании значений экспоненты Пекерта и емкости Пекерта можно рассчитывать время работы аккумулятора при определенной нагрузке:

T = C_p/Iⁿ

Существующие продвинутые мониторы состояния батарей (в составе системы управления батареей, BMS) в своих расчетах, скорее всего, используют данные уравнения. Однако, все не так просто: обычно потребляемый ток меняется во времени, бывают длительные перерывы в работе аккумулятора, а также константные значения емкости и экспоненты Пекерта меняются в процессе работы аккумулятора (и их приходится время от времени пересчитывать для получения реальных показаний монитора). Это особенно ярко видно на примере «цифрового эффекта памяти» в литий-ионных батареях для ноутбуков – при эксплуатации в условиях частичного заряда/разряда отмечается постепенное уменьшение времени работы от аккумуляторной батареи, из-за несоответствия оставшейся емкости, рассчитанной системой управления батареей, реальной. Эффект «цифровой памяти» нивелируется полным зарядом с последующим полным разрядом аккумулятора раз в 30-50 циклов (ноутбуки необходимо разряжать при входе в настройки BIOS, после отключения из-за разряда аккумулятора сразу же зарядить).

Описанная выше система мониторинга достаточно сложна, и многие производители BMS, возможно, довольствуются измерением скорости падения вольтажа на аккумуляторе в процессе разряда. Для систем с примерно постоянной во времени нагрузкой эти BMS должны давать достаточно точные результаты, и, в то же время, могут усиливать эффект «цифровой памяти» при неравномерном потреблении тока.

Я так много описывал феномен уменьшения емкости батареи при разряде большими токами, что чуть было не упустил вопрос, который задал бы мне пытливый читатель: «А куда девается та емкость, которая не была отдана аккумулятором?» Ответ простой: «Остается в аккумуляторе…» То есть, если батарея 100А*ч полностью разрядилась под нагрузкой 50А за час, то и при заряде она потребит около 50А*ч. Если батарея 100А*ч, полностью разряженная током 50А за час, постоит несколько часов, то постепенно восстановится утраченная емкость (за счет диффузии ионов в электродах аккумулятора), и из нее можно будет извлечь еще немного ампер-часов.

Этот эффект обычно используют владельцы электромобилей с недорогими тяговыми свинцово-кислотными аккумуляторами – когда аккумулятор сильно разряжен, а надо проехать еще приличное расстояние, электромобиль останавливают на обочине и ждут какое-то количество времени, пока не восстановится емкость батареи (время достаточно приличное, чтобы на практике усвоить основы философии дзен-буддизма). После совмещения приятного с полезным, можно двигаться дальше до следующей вынужденной стоянки, пока не исчерпается реальная емкость батареи. Эта же причина стоит во главе того факта, что гольф-кары, с их низкой скоростью, могут проехать намного большее расстояние, чем электромобиль с аккумулятором подобной емкости, но едущий с большей скоростью (при езде в реальных условиях также сильно влияет возрастание сопротивления воздуха движению при больших скоростях). То есть, если хочется осваивать дзен-буддизм во время езды в электромобиле на дальние расстояния, то ехать придеться тихо, чтобы дальше быть.

Надеюсь, эта информация была полезной читателю, и будет полезной в будущем. Знание закономерности зависимости емкости аккумулятора от тока разряда позволяет планировать необходимую емкость и тип аккумуляторов на борту электромобиля (или другого автономного мощного потребителя электричества). В настоящее время штудитую JavaScript, и, надеюсь, скоро на нашем горячо любимом сайте появится калькулятор батарей, благо в программировании я не новичок… Да, пора прощаться… Заходите еще!!!

Copyright © Дмитрий Спицын, 2007.

Расчет реальной емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки

Зарядка АКБ с использованием стабилизатора тока

Стабилизатор тока для зарядки аккумуляторапредставляет собой устройство с безтранформаторной схемой с конденсаторами. Этот прибор позволяет заряжать стабильным током 130мА одновременно до 4 АКБ. Ток можно уменьшить до 65мА, если удалить 1 конденсатор.

При использовании стабилизатора напряжения можно одновременно заряжать до 4 АКБ

Аккумуляторы необходимо подключать параллельно размещению стабилитронов в схеме, соблюдая при этом полярность. Именно стабилитроны позволяют одновременно без переключателя производить зарядку 4 батарей, за счет того, что во время зарядки он находится в закрытом положении, а когда АКБ отсутствует в ячейке – стабилитрон открывается, что способствует пропусканию тока.

Аккумуляторные батареи подключаются к стабилизатору тока непосредственно перед его включением в сеть

При его эксплуатации следует быть предельно внимательным, потому что его выходные клеммы связаны с сетью, а одно неосторожное движение может привести к поражению электрическим током

Виды зарядных устройств

Для достижения полной зарядки аккумуляторных батарей необходимо использовать специальное оборудование. Так схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора представляет собой простой преобразователь электроэнергии, обеспечивающий на выходе постоянное напряжение тока. Для большего удобства используются дополнительные датчики и специальные алгоритмы зарядки. Такие приборы могут требовать ручной настройки или работать в автоматическом режиме, самостоятельно определяя характеристики акб.

https://youtube.com/watch?v=NtyMNbsod7A

https://youtube.com/watch?v=NtyMNbsod7A

Определить, как зарядить аккумулятор способен каждый водитель, а использовать можно любое зарядное устройство, выбор которого зависит от собственных предпочтений. Первым признаком нехватки заряда может стать горящая лампочка на приборной панели, что потребует принятия более решительных мер. Полный цикл зарядки длится несколько часов и эти работы удобнее проводить в помещении. Все зарядные приборы независимо от настроек имеют обязательную защиту от неправильного подключения клем и перегрева.

А сколько нужно заряжать аккумуляторные батарейки после приобретения

При покупке нового прибора зарядка осуществлена наполовину, а потому первые три раза необходимо полностью разрядить устройство, до полного его отключения, а потом зарядить на полную мощность около 12 часов, следуя вложенной инструкции от производителя. Полностью аккумулятор заряжается за 3- 4 часа, а в последующее время идет подзарядка медленным током до полного предела. После трех полноценных циклов перезарядки прибор входит в рабочий режим, и нет необходимости ждать его полного разряда или заряда.

Онлайн-расчет времени зарядки батареи на нашем сайте поможет очень быстро получить необходимый результат, который подскажет каждому пользователю сколько надо заряжать аккумуляторные батарейки, дабы они функционировали бесперебойно долгое время.

Современные смартфоны крайне активно расходуют энергию аккумулятора, если сравнивать их с обычными кнопочными телефонами. Почему? Главным источником потребления питания является экран — чем он больше, чем выше его разрешение, тем выше и расход энергии. И это лишь основной источник, а есть еще масса дополнительных. Соответственно, заряжать смартфон приходится обычно 1 раз в день или два дня. Сколько именно он должен заряжаться?

Вы должны понимать, что точного ответа на этот вопрос не существует, поскольку все зависит, во-первых, от модели устройства, которое вы собираетесь зарядить, а во-вторых, от ситуации, в которой приходится заряжать гаджет. Что это значит? Значит это то, что в зависимости от способа зарядки гаджет может заряжаться разное время. Так, если вы используете фирменное зарядное устройство и заряжаете смартфон от сети, он может заряжаться, скажем, 3 часа при полной разрядке до 100%. Если это делать от USB-порта компьютера, указанную цифру можно умножить на 1,5-2, а все потому, что технология USB выдает только определенную силу тока, чем ограничивает скорость зарядки устройства.

Если говорить в целом, полная зарядка смартфона от сети длится, в среднем, 1,5-3 часа. Соответственно, если у смартфона аккумулятор емкостью 1500 мАч, он наверняка зарядится намного быстрее, нежели смартфон с емкостью аккумулятора 3000 мАч.

Хотите более конкретный пример? Давайте возьмем iPhone нескольких поколений.

Вот что у нас получилось:

iPhone 5SE, 6, 6S: 2 часа 10 минут

iPhone 6 Plus, 6S Plus: 3 часа 40 минут

iPhone 7: 2 часа 20 минут

iPhone 7 Plus: 3 часа 40 минут

Выше указано примерное среднее время зарядки iPhone от 0 до 100%, однако еще раз напомним, что эти данные — лишь примерные и могут различаться.

Стоит также рассказать про функцию быстрой зарядки, которая все чаще используется на смартфонах. Суть такова: смартфон с поддержкой функции быстрой зарядки способен принимать более высокое напряжение и силу тока, в результате чего скорость зарядки резко возрастает.

Увы, функция быстрой зарядки работает только на начальном этапе, после чего сила тока резко снижается — функция позволяет быстро зарядить смартфон примерно до 40-50%, в дальнейшем устройство заряжается как обычно. Это сделано для того, чтобы аккумулятор не вышел из строя. Если на вашем смартфоне есть такая функция, общее время зарядки сокращается примерно в полтора раза.

Что касается привычных кнопочных телефонов, емкость их аккумулятора составляет в среднем 500-1000 мАч. Разумеется, заряжается такой аккумулятор быстрее (может хватить одного часа или даже меньше времени), а разряжается — куда медленнее, чем на смартфоне, ведь небольшой экран не требует высоких энергозатрат.

Если говорить о телефонах с аккумулятором на 3000 мАч, а такие имеются в продаже, заряжать их придется дольше, примерно как смартфоны, зато в режиме ожидания они могут месяцами не разряжаться!

А сколько должен заряжаться новый смартфон? Не дольше, чем любой другой смартфон. Об этом мы рассказали в другой статье.

Емкость

Емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах (мАч или mAh) и обычно явным образом указана на упаковке и/или на корпусе. Более емкие аккумуляторы крупнее и дороже и подходят для зарядки нескольких устройств. Но что означают числа 2000 или 13000 и как определить необходимый и достаточный минимум, чтобы вписаться в бюджет?

Для начала не забывайте, что КПД аккумулятора — не 100%, а 80–90%, остальное теряется при передаче или преобразуется в тепло. (То же касается аккумулятора самого устройства.) Заряжая смартфон через power bank, вы в любом случае потеряете энергию. Чтобы гарантированно зарядить iPhone X с батареей емкостью 2716 мАч, вам потребуется аккумулятор с маркировкой не менее, чем в 3000 мАч. Но как произвести более точный расчет?

Посмотрим на параметры устройств. Обычно батарея телефона или планшета имеет напряжение 3,7 В, такое же напряжение и у батареи аккумулятора. Преобразователь аккумулятора повышает его до стандартного значения 5 В, а когда ток поступает в телефон, напряжение снова уменьшается встроенным преобразователем до 3,7 В. Полезная емкость в процессе зарядки зависит здесь только от общего КПД обоих преобразователей.

Сколько времени заряжать аккумуляторные батарейки

Невозможно правильно зарядить аккумуляторные источники тока, не понимая, как рассчитывается время заряда.

И сделать это можно двумя путями:

1. Воспользовавшись нашим онлайн-калькулятором.2. Произвести самостоятельный расчет, воспользовавшись формулой.

Сколько времени заряжать аккумуляторные батарейки

Продолжительность подзарядки можно определить путем деления емкости батарейки на ток зарядного устройства

При этом важно учесть коэффициенты преобразования электроэнергии в тепло, коэффициенты рассеивания энергии, принимающие значения от 1,2 до 1,6

Коэффициент заряда можно брать из расчета соотношения тока заряда к емкости аккумулятора. Чем больше эта разница, тем больший коэффициент следует использовать.

Особенности формулы

Вышеуказанная формула:

время заряда = (емкость аккумулятора / ток зарядки) * коэффициент

целесообразна при выполнении следующих условий:

1. Продолжительность заряда батарей находится в пределах 4-20 часов, не более и не менее того.

Если время зарядки меньше 4 часов: полноценное зарядное устройство, подающее аналогичные токи, обязано автоматически прекратить подачу электротока. После этого аккумулятор можно извлечь и использовать.

Если время зарядки больше 20 часов: нет смысла беспокоиться о вреде для батареек. Столь малые зарядные токи не причинят вреда аккумуляторам.

Более того, в маломощных зарядных устройствах батарейка может находиться практически целую неделю! (6-7 полных суток без видимого ущерба для аккумулятора).

2. Емкость аккумуляторной батарейки — указана на упаковке, на корпусе, в прилагаемой документации, в инструкции, на корпусе элемента питания. Единицы измерения — mAh (миллиампер-часы, ампер-часы).

3. Ток зарядки — указан на корпусе, в инструкции, в документации, выставляется в ручном режиме, отражается на дисплее (если есть) зарядного устройства. Единицы измерения — mA (миллиамперы, амперы).

Примеры определения времени

Дано:Емкость аккумуляторной батарейки — 1000 мАчТок зарядного устройства — 150 мАчКоэффициент — 1,2-1,6 (1,4 средний)Время зарядки – (1000/150)*1,4 = 9,3 часов (9 часов 15-20 минут).

Это и будет СРЕДНЕЕ время зарядки, т.к. мы брали средний коэффициент — 1,4 (аналогичное значение стоит в онлайн-калькуляторе)!

При этом скорость дозарядки аккумулятора может изменяться в зависимости от:

• температуры;
• химического состава батарей;
• начального заряда, хранящегося в аккумуляторе.

Число циклов

Стоит помнить, что при каждой подзарядке аккумуляторной батарейки ухудшается ее рабочий ресурс. Так, для никель-кадмиевых аккумуляторов допускается не более 1000-1500 циклов «разряд/зарядов».

Для современных элементов питания эту цифру пытаются повысить, доводя ее до 4000 циклов.И если новенькая аккумуляторная батарейка прошла 3-4 раза полный «тренировочный» курс, то считают, что она вышла на рабочие характеристики, которые будут сохраняться на протяжении всего срока эксплуатации.

О том, как правильно использовать батарейки-аккумуляторы, о мерах предосторожности и прочих хитростях можно узнать:

Время жизни среднестатистической аккумуляторной батарейки составляет 3 года.

Зарядка АКБ при стабильном напряжении

Уровень заряда, в случае использования этого метода, зависит непосредственно от напряжения, которое в состоянии обеспечить ЗУ. Например, если самое большое напряжение на выходе ЗУ составляет 14,4В, то при непрерывном заряде на протяжении суток, АКБ зарядится максимум на 85%, при этом значении напряжения в 15В – до 90%, при 16В – до 97%. Полной зарядки можно достичь только при использовании ЗУ с напряжением на выходе 16,4 В.

Полная зарядка АКБ при постоянном напряжении требует не менее 24 часов

Этот способ позволяет заряжать АКБ автоматически, в наблюдении за процессом здесь нет необходимости. Окончание зарядки определяется по напряжению на выводах АКБ, оно должно равняться напряжению на выходе ЗУ плюс 0,1В. Но для 95% заряда, если зарядка выполняется при помощи ЗУ с выходящим напряжением 14,4В, потребуется больше 24 часов.

Как зарядить аккумулятор, время зарядки аккумулятора, ток зарядки аккумулятора

Как зарядить аккумулятор, как рассчитать время зарядки аккумулятора,  какой нужен ток для зарядки аккумулятора.

Аккумуляторы используются повсеместно в различных устройствах и часто поднимается вопрос о том как их заряжать.

И если в таких устройствах как телефоны, смартфоны и тому подобное этот вопрос решается довольно просто, то это только благодаря тому, что в них весь процесс зарядки контролируется специальной микросхемой, от вас минимум вмешательства.

Но всё же существует много устройств где применяются аккумуляторы, которые нужно заряжать отдельно и самостоятельно.

Лучше всего для этого  приобрести специальное зарядное устройство, но даже это приобретение нужно делать грамотно, конечно если вы хотите, чтобы ваши аккумуляторы заряжались быстрее, служили много циклов «заряд – разряд» и заряжались полностью, это необходимо чтобы ваше устройство работало дольше без подзарядки.

В принципе, для зарядки аккумуляторов можно использовать даже простой блок питания постоянного тока с подходящими для вашего аккумулятора параметрами, а именно напряжением и током.

Какие ещё  важно знать параметры чтобы правильно заряжать аккумуляторы?

• Выходное напряжение блока питания (зарядного устройства)
• Выходной ток блока питания (зарядного устройства)
• Время заряда. (рассчитывается по формуле)
• Емкость аккумулятора
• Тип аккумулятора

Это то, что нужно знать, чтобы правильно выбрать зарядное устройство и качественно заряжать аккумуляторы.

Давайте во всём разберёмся.

Как рассчитать время и какой нужен ток для зарядки аккумулятора

Начнём с типов аккумуляторов они бывают кислотные и «другие» под словом другие я имею в виду  никель-кадмиевые, никель- металл-гидридные, литий-ионные и тому подобное  по этим технологиям делают всем известные пальчиковые аккумуляторы  разных размеров и назначений. А также и аккумуляторы для наших гаджетов.

Свинцово кислотный аккумулятор

Никель металл гидридные аккумуляторы

Электротехнический справочник рекомендует для заряда кислотных аккумуляторов выбирать зарядный ток 10%-15% от ёмкости аккумулятора. Например если мы имеем  кислотный аккумулятор от фонарика ёмкостью 4,5 А (ампера) и напряжением 6 Вольт то для его заряда понадобится источник питания способный выдать ток 450-500 мА (миллиампера) и напряжением 6 – 7 вольт.

Для «Других» аккумуляторов рекомендуемый зарядный ток можно увеличить в пределах до 20% -25% от ёмкости аккумулятора. Напряжение также должно соответствовать напряжению аккумуляторов.

Но, впрочем если вы приобретаете зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов то о напряжении можно не беспокоится, обращаем внимание лишь на зарядный ток выдаваемый этой зарядкой. Чем он больше будет соответствовать емкости аккумуляторов которые вы будете  заряжать (20 -25% от емкости аккумуляторов) тем быстрее и качественнее будет происходить процесс зарядки

Чем он больше будет соответствовать емкости аккумуляторов которые вы будете  заряжать (20 -25% от емкости аккумуляторов) тем быстрее и качественнее будет происходить процесс зарядки.

И так с типами аккумуляторов и рекомендуемыми значениями зарядного тока для них разобрались.

Давайте рассчитаем время заряда.

Время заряда рассчитывается по формуле:  T=1,4×C÷I

• Где Т – время в часах
• С – ёмкость аккумулятора в миллиамперах
• I – ток заряда в миллиамперах
• 1,4 — постоянная величина.

Так если вернуться к вышеприведённым параметрам аккумулятора 4,5 А и зарядном токе устройства 0,5 А.

То  получается следующее: 4500÷500=9      9×1,4=12,6  ответ: время заряда аккумулятора 12,6 часов.

Как видите ничего сложного нет. Зная ёмкость аккумулятора, а она написана на его корпусе, подбираем к нему зарядное устройство подходящее по току. Рассчитываем по формуле время заряда аккумулятора и действуем.

Впрочем если вы не хотите всем этим заниматься то приобретайте «Интеллектуальное» зарядное устройство, оно само определит наилучший режим заряда для каждого из аккумуляторов, сбалансирует их, сообщит о   неисправности в аккумуляторе и отключится после полной зарядки.  А некоторые виды зарядных устройств имеют ещё один большой плюс, они могут заряжать аккумуляторы гораздо быстрее за счёт цикличной подачи энергии на аккумулятор по особому алгоритму.  Но и стоят такие устройства  гораздо дороже.

Тип аккумулятора и безопасность использования

Во внешних зарядных устройствах используются, как правило, литий-ионные (самые известные из них — цилиндрические 18650) и литий-полимерные аккумуляторы. Это современные высокотехнологичные батареи, которые обладают рядом преимуществ.

• Высокая емкость.
• Отсутствие эффекта памяти.
• Широкий диапазон рабочих температур.

Литий-ионные батареи производят на автоматических линиях, и в целом они надежнее литий-полимерных, которые часто собирают вручную и у которых меньше количество циклов зарядки-разрядки. Литий-полимерные аккумуляторы, впрочем, обладают большей емкостью, могут быть ультратонкими и выпускаются в различных формах.

Даже исправные и качественные литиевые аккумуляторы плохо переносят высокие (свыше 40 ºС) температуры, поэтому их не рекомендуют помещать под прямые солнечные лучи или оставлять в автомобиле на залитой солнцем стоянке.

Но хуже всего дела обстоят с некачественными батареями. Устаревшие элементы питания сильнее нагреваются и могут вызвать пожар. Некачественные платы и контроллеры вызывают сбои в работе устройства, что опять же приводит к пожарам, а порой и к взрывам. Старайтесь, чтобы ваше желание сэкономить на покупке не повлекло за собой трагических последствий.

Зарядка аккумулятора импульсным током

Импульсная зарядка – это применение ЗУ с непостоянным током либо напряжением, т.е. их величины увеличиваются и уменьшаются с определенным интервалом. Импульсный ток подразделяется на ассиметричный и пульсирующий.

При зарядке на ассиметричном токе в каждом цикле происходит изменение его полярности. Но электрический заряд больше при прямой полярности, нежели при обратной (соотношение заряда к разряду 10/1, а продолжительности их импульсов 1/2). Благодаря этому и заряжается АКБ.

Пульсирующий ток заряжает батарею за счет изменения своей величины, а полярность при этом остается неизменной.

Расчет времени зарядки аккумулятора автомобиля зарядным устройством

Аккумуляторы настолько плотно вошли в нашу жизнь, что мы их используем каждый день в мобильных телефонах, беспроводных устройствах, фонарях и прочем. Кроме того, люди часто переводят устройства, которые работают от пальчиковых батареек на перезаряжаемые. Также в районах с нестабильной подачей электричества часто устанавливают системы бесперебойного электроснабжения.

Системы бесперебойного электроснабжения в простейшем виде состоят из:

• зарядного устройства;
• аккумуляторных батарей;
• инвертора;

Если система питается от альтернативных источников энергии, например, от солнечной батареи или ветряка – для зарядки АКБ устанавливают специализированный контроллер

И в этом случае важно рассчитать время их зарядки, чтобы подобрать источники питания оптимальной мощности в пределах доступности альтернативной энергии по времени

Водителям также приходится заряжать аккумуляторы автомобиля, особенно часто в холодное время года, если они изношены.

Во всех перечисленных случаях удобно использовать «умные» зарядки, которые отключат её от питания при достижении нужного уровня заряда, а также выберут ток в соответствии с типом аккумулятора. Но как рассчитать, сколько нужно заряжаться АКБ? Для этого достаточно с помощью нашего онлайн калькулятора выполнить расчет времени зарядки аккумулятора:

Что выполнить расчет вручную, вам необходимо:

1. Узнать ёмкость аккумулятора.
2. Разделить её на 10.
3. Умножить полученный результат на коэффициент, учитывающий КПД ЗУ и характеристики батареи – обычно он в пределах 1,2-1,6.

В результате вы получите время зарядки АКБ. Ток рекомендуется подбирать в 10 раз ниже емкости батарей. Но часто это не обеспечивает быстрого заряда, если вам нужно сделать это, вы можете узнать время заряда произвольным током.

Наш онлайн калькулятор выдаст результат в пару кликов

Но если вы хотите рассчитать время зарядки самостоятельно, обратите внимание на формулу:. t=k*(C/I)

t=k*(C/I)

Хронический недо- или перезаряд аккумуляторов значительно сокращает их срок службы в плоть до взрыва, такой исход вероятен при неверно подобранном токе и времени. Поэтому предварительно проверяйте данные для каждой конкретной ситуации, а также учитывайте информацию из даташитов на изделия.

Время зарядки аккумулятора сколько и как рассчитать

Аккумуляторы предпочтительнее обычных батареек длительным сроком эксплуатации. Привлекательными для потребителя делает их не только время работы, но и возможность повторного применения. Делать это нужно по определенным правилам, строго соблюдая продолжительность зарядки АКБ. Только при таком условии пользоваться устройством можно будет долго. Рассмотрим, как рассчитать время зарядки аккумулятора.

Алгоритм зарядки АКБ

Чтобы батарея после покупки прослужила как можно дольше, нужно строго соблюдать правила их эксплуатации:

Перед использованием новых АКБ нужно «потренировать» их. Тренировка заключается в том, что их надо сначала зарядить до конца, а затем полностью разрядить. Этот процесс называется формовкой. Главная хитрость состоит в его непрерывности. Нельзя вытащить батарею, которую недавно поставили заряжаться, из розетки и включить в другую. Такую процедуру нужно повторить до 4 раз. Правильная формовка увеличивает срок службы и емкость батареек. Это действие особенно актуально для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов.

При дальнейшем использовании батареек заряжать их рекомендуется после того, когда те полностью сели. В противном случае ощутимо уменьшиться их емкость, и прослужат они недолго.

Если в помещении слишком жарко (больше 50°С) или очень холодно (меньше 5°С), заряжать пальчиковые аккумуляторы и другие аналогичные устройства нельзя

Оптимальная температура воздуха для этой процедуры составляет 20-25°С.

Важно не превышать положенное время заряда аккумулятора. Для заряжаемых батарей это приведет к ускоренному выходу из строя

Если же по какой-то причине за положенное время АКБ не восстановилась, то продолжать процесс бессмысленно. Нужно искать причину неполадки. Проблема может быть как с ней самой, так и с зарядным устройством.

Нужно понимать, что не создали пока вечного аккумулятора. Каждый из них рассчитан на определенный срок эксплуатации. Грамотное использование и соблюдение определенных правил может максимально продлить жизнь устройства.

Сколько длится заряд?

Время зарядки любого аккумулятора можно посчитать самостоятельно.

Его значение находят путем деления емкости батареи на ток ее заряда и умножения полученного значение на определенный коэффициент. Значение этого коэффициента варьирует от 1,2 до 1,6 и зависит от вида АКБ. Обычно в расчет для определения времени заряда аккумулятора принимается усредненный показатель, равный 1,4.

Если к АКБ прилагается инструкция, то в ней точно указано, сколько по времени ей понадобится для восстановления. Когда инструкции нет, то это не помеха.

Можно не задумываться над тем, сколько времени должна продолжаться зарядка АКБ, а приравнять его к 10-12 часам. В качестве альтернативного варианта можно оставить ее на всю ночь, этого будет достаточно в большинстве случаев. Когда батарея зарядится, она станет слегка теплой. После этого ее можно снова использовать.

В инструкции к устройству может отсутствовать информация о том, сколько должна продолжаться зарядка конкретной модели батарейки. Если при этом использование среднего значения кажется пользователю ненадежным, а рассчитывать по специальной формуле нет желания, можно определить необходимый промежуток, рассмотрев специальную таблицу. Найти ее не сложно в интернете или печатных источниках. Значения в таблице составлены с учетом определенных показателей, таких как емкость элемента и его тип, пиковый и максимальный ток. Например, АКБ 2500 мА/ч может зарядиться за 10-12 часов в стандартном режиме. Для таких распространенных батареек как GP емкостью 2700 мА/ч это время увеличится до 26 часов.

Альтернативой таблицам может стать онлайн-калькулятор.

Практически любые рассчитанные сведения, как по таблице, так и в онлайн-калькуляторе, могут немного отличаться от практических (не более чем на 20%). На фактическое значение влияют разные факторы, например, качество батареи, температура воздуха в помещении, где она находится, соблюдения правил форматирования.

Зарядка током постоянной силы

При таком способе сила тока выступает как постоянная, а рассчитать средний ток зарядки аккумулятора можно следующим образом:

• для кислотных АКБ – емкость аккумулятора согласно паспорту разделить на 10;
• для щелочных – разделить на 4.

Кислотные АКБ для авто являются более чувствительными к условиям эксплуатации и режимам в процессе зарядки, а также такие АКБ являются наиболее распространенным видом. Ток зарядки аккумулятора на автомобиле подбирается в соотношении общей его емкости произведенной на 0,1. Т.е. если эта емкость составляет 60А/ч, то ток устанавливается 6А.

Для зарядки аккумулятора мотоцикла, емкостью 6А/ч, достаточно тока 0,6 Ампер. Такой ток может дать портативное зарядное устройство импульсного типа «Аида УП-12».

При зарядке АКБ постоянным током нужно контролировать температуру и плотность электролита а также напряжение на АКБ

При этом способе нужно контролировать температуру электролита, его плотность и напряжение аккумулятора. О том, что АКБ зарядился полностью, свидетельствует неизменное напряжение и плотность электролита, а также бурное выделение газов. Но за процессом нужен периодический контроль (хотя бы каждый час), так как для качественной зарядки ток необходимо регулировать и не пропустить газовыделение в период окончания зарядки.

Чтобы увеличить уровень заряда АКБ, ток, при увеличении напряжения до 14,4В, должен быть уменьшен вдвое. Зарядка аккумулятора малым токомпродолжается до тех пор, пока не начнется выделение газов.

Правила обслуживания аккумулятора

Основным предназначением аккумулятора в транспортном средстве является запуск автомобильного двигателя. Помимо этого, аккумуляторная батарея становится аварийным источником питания, если из строя выходит генератор. Существуют требования к эксплуатации и обслуживанию аккумуляторов, которые должен знать каждый владелец машины.

Рекомендуется не снимать аккумулятор с автомобилей, у которых двигатель включен. Это в некоторых случаях может повредить целостность генератора. Перед тем как снять АКБ, параллельно ей нужно включить лампу накаливания на 12 В. В этом случае цепь не разомкнется и генератор не сработает сам на себя. Большая часть аккумуляторов, которые выпускаются в настоящее время, являются кислотно-свинцовым, применяется в них вариант двойной сульфации.

Подобная технология существует с 1858 года, применяется в первозданном виде и сегодня. Правда, в последнее время выпускаются в большей степени аккумуляторы для автомобилей, имеющие иммобилизованный электролит. Они способны работать во всех пространственных положениях. Состоит аккумулятор из контейнера, в котором есть шесть раздельных секций. В каждой секции происходит самостоятельная выработка энергии, а так как есть пластины, идет процесс электролиза. Масса аккумуляторной батареи составляет 16-17 килограммов, в нее включены: электролит, свинцовые пластины, а также дополнительные соединения.

Как работает аккумулятор? Принцип его работы весьма прост. На аноде есть оксид свинца темно-коричневого цвета. На катоде — губчатый серый свинец, внутри — раствор серной кислоты (электролит). В ходе химической реакции происходит образование сульфата цинка, выделение энергии. Для того чтобы обслуживать аккумулятор, особых действий предпринимать не нужно.

Существует четыре основных варианта аккумуляторных батарей, а именно:

• обслуживаемые;
• необслуживаемые;
• гибридные;
• малообслуживаемые.

Поговорим обо всех разновидностях чуть подробнее, так как все они в некоторой степени используются в быту и в технике.

1. Обслуживаемые аккумуляторы производят в небольшом количестве, чаще они встречаются в узкоспециализированных отраслях. Они имеют высокую стоимость, неустойчивы к перепадам температур. То есть при низких температурах они могут самопроизвольно разряжаться.
2. Малообслуживаемые аккумуляторы распространены широко, цена их варьируется в большом диапазоне, они надежны и прочны.
3. Необслуживаемые аккумуляторы подходят тем, кто не хочет тратить усилий для ухода за аккумулятором.
4. Гибридные аккумуляторы имеют большую цену, встречаются редко. Зарядку аккумуляторов лучше доверить профессионалам.

Для того чтобы процесс зарядки аккумуляторной батареи был безопасным, желательно проводить подобные мероприятия вне жилого помещения. Дело в том, что при зарядке выделяются пары водорода, которые могут воспламениться. Поэтому категорически запрещена зарядка АКБ вблизи открытых источников огня.

Емкость аккумулятора — обзор

20.2.3 Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время зарядки, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разрядки обратимым образом . Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U _{cut_off} , достигнутом в момент t _{cut_off} .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C _d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как

(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)

Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения U _{cut_off} .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C _d = I · t _d , где t _d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.

Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольких циклов заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. можно было бы компенсировать испытанием большего количества батарей.

Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:

(20.6a) Cd = K · I1 − n

, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t _d вместо емкости:

(20.6b) td = K · I − n

Когда экспериментальные данные t _d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пейкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO ₂ и Pb в PbSO ₄ , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.

Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.

Уравнение (20.6b) может использоваться для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I ₂₀ (или I _20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C ₂₀ (C _20h ).

Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C _n . Определение C _n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость свинцово-кислотных аккумуляторов для запуска, освещения и зажигания обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C _20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C _n /10 час. Более высокие токи, такие как C _n /1 ч, обозначаются как 1 C, C _{n 900 10/30 мин как 2 C, C n 900 10/15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.}

Калькулятор емкости аккумулятора

Если вы хотите преобразовать ампер-часы в ватт-часы или найти коэффициент заряда аккумулятора, попробуйте этот калькулятор емкости аккумулятора. Это удобный инструмент, который поможет вам понять, сколько энергии хранится в батарее вашего смартфона или дрона. Кроме того, он предоставляет вам пошаговые инструкции по расчету ампер-часов и ватт-часов, так что вы тоже сможете выполнить все эти вычисления самостоятельно!

Хотите знать, как долго ваше электрическое устройство будет работать от этой батареи? Посмотрите калькулятор времени автономной работы!

Что такое аккумулятор в ампер-часах?

Основная функция батареи — накапливать энергию.Обычно мы измеряем эту энергию в ватт-часах, что соответствует одному ватту мощности, выдерживаемой в течение одного часа.

Если мы хотим подсчитать, сколько энергии — то есть, другими словами, сколько ватт-часов — хранится в батарее, вам нужна информация об электрическом заряде в батарее. Это значение обычно выражается в ампер-часов, — ампер (единиц электрического тока), умноженных на часы (единицы времени).

Формула емкости аккумулятора

Как вы помните из нашей статьи о законе Ома, мощность P электрического устройства равна напряжению В , умноженному на ток I :

P = V * I

Поскольку энергия E — это мощность P , умноженная на время T , все, что нам нужно сделать, чтобы найти энергию, запасенную в батарее, — это умножить обе части уравнения на время:

E = V * I * T

Надеюсь, вы помните, что ампер-часы являются мерой электрического заряда Q (емкость аккумулятора).Следовательно, окончательный вариант формулы емкости аккумулятора выглядит так:

E = V * Q

где

• E — энергия, запасенная в батарее, выраженная в ватт-часах;
• В — напряжение аккумуляторной батареи;
• Q — емкость аккумулятора, измеренная в ампер-часах.

Как рассчитать ампер-часы?

Предположим, вы хотите узнать емкость аккумулятора, зная его напряжение и запасенную в нем энергию.

1. Запишите напряжение. В этом примере мы возьмем стандартную батарею на 12 В.

2. Выберите количество энергии, хранящейся в батарее. Допустим, это 26,4 Втч.

3. Введите эти числа в соответствующие поля калькулятора ампер-часов батареи. Он использует формулу, упомянутую выше:

E = V * Q

Q = E / V = ​​26,4 / 12 = 2,2 Ач

4. Емкость аккумулятора равна 2.2 Ач.

Калькулятор емкости аккумулятора: расширенный режим

Если вы откроете расширенный режим этого калькулятора емкости батареи, вы сможете вычислить три других параметра батареи.

1. C-скорость аккумулятора. C-rate используется для описания скорости зарядки и разрядки аккумулятора. Например, аккумулятору 1С требуется один час при 100 А для нагрузки 100 Ач. Батареи 2C потребуется всего полчаса, чтобы зарядить 100 Ач, а батарее 0,5C — два часа.

2. Ток разряда. Это ток I , используемый для зарядки или разрядки аккумулятора. Он связан с C-ставкой следующим уравнением:
   I = C-rate * Q

3. Время работы на полную мощность. Это просто время t , необходимое для полной зарядки или разрядки аккумулятора при использовании разрядного тока, измеряемое в минутах. Вы можете рассчитать это как t = 1 / C .

Емкость аккумулятора | PVEducation

«Емкость батареи» — это мера (обычно в ампер-часах) заряда, накопленного в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в батарее. Емкость аккумулятора представляет собой максимальное количество энергии, которое может быть извлечено из аккумулятора при определенных условиях. Однако фактические возможности аккумулирования энергии аккумулятора могут значительно отличаться от «номинальной» номинальной емкости, поскольку емкость аккумулятора сильно зависит от возраста и прошлой истории аккумулятора, режимов зарядки или разрядки аккумулятора и температуры.

Единицы емкости аккумулятора: Ампер-часы

Энергия, запасенная в батарее, называемая емкостью батареи, измеряется в ватт-часах (Втч), киловатт-часах (кВтч) или ампер-часах (Ач). Наиболее распространенной мерой емкости батареи является Ач, определяемая как количество часов, в течение которых батарея может обеспечивать ток, равный скорости разряда при номинальном напряжении батареи. Единица измерения в ампер-часах обычно используется при работе с аккумуляторными системами, так как напряжение аккумулятора будет меняться в течение цикла зарядки или разрядки.Емкость Втч может быть приблизительно равна емкости Ач путем умножения емкости АН на номинальное (или, если известно, среднее по времени) напряжение батареи. Более точный подход учитывает изменение напряжения путем интегрирования емкости AH x V (t) за время цикла зарядки. Например, 12-вольтовая батарея емкостью 500 Ач позволяет хранить энергию примерно 100 Ач x 12 В = 1200 Втч или 1,2 кВтч. Однако из-за большого влияния скорости зарядки или температуры для практического или точного анализа производители аккумуляторов предоставляют дополнительную информацию об изменении емкости аккумулятора.

Влияние скорости зарядки и разрядки на емкость

Скорость зарядки / разрядки влияет на номинальную емкость аккумулятора. Если батарея разряжается очень быстро (т. Е. Большой ток разряда), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи, уменьшается, и емкость батареи ниже. Это связано с тем, что компоненты, необходимые для возникновения реакции, не обязательно имеют достаточно времени, чтобы переместиться в свои необходимые положения. Только часть всех реагентов превращается в другие формы, и поэтому доступная энергия снижается.В качестве альтернативы, если батарея разряжается очень медленно с использованием низкого тока, из батареи может быть извлечено больше энергии и емкость батареи выше. Следовательно, емкость аккумулятора должна включать скорость зарядки / разрядки. Обычный способ определения емкости батареи — это указать емкость батареи как функцию времени, которое требуется для полной разрядки батареи (обратите внимание, что на практике батарея часто не может быть полностью разряжена).

Температура

Температура батареи также влияет на энергию, которая может быть извлечена из нее.При более высоких температурах емкость аккумулятора обычно выше, чем при более низких температурах. Однако намеренное повышение температуры батареи не является эффективным методом увеличения емкости батареи, так как это также сокращает срок службы батареи.

Возраст и история батареи

Возраст и история батареи сильно влияют на ее емкость. Даже если следовать спецификациям производителя в отношении DOD, емкость аккумулятора будет оставаться на уровне номинальной емкости или приближаться к нему в течение ограниченного числа циклов зарядки / разрядки.История батареи оказывает дополнительное влияние на емкость, так как если батарея была взята ниже ее максимального DOD, то емкость батареи может быть преждевременно уменьшена, и номинальное количество циклов заряда / разряда может быть недоступно.

Как определить AH 12-вольтовой батареи

Существуют различные типы батарей, предназначенные для выполнения определенных функций в зависимости от емкости и скорости разряда данной батареи. Батареи оцениваются на основе этих функций, при этом рейтинговые системы различаются в зависимости от задачи, которую аккумулятор должен выполнять.Ампер-часы или ампер-часы (АЧ) используются для выражения того, как долго батарея может работать при разряде заданного количества энергии, и используются для оценки аккумуляторов, предназначенных для обеспечения низкого тока в течение длительного периода времени. Если вы хотите определить AH-рейтинг батареи, изначально не рассчитанной в ампер-часах, вы можете сделать это дома с помощью мультиметра и нескольких часов мониторинга.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Батареи оцениваются в измерениях в зависимости от задач, которые они должны выполнять.Например, батареи с номиналом в ампер-часах (AH, также называемые ампер-часами) предназначены для обеспечения низкого тока в течение длительного периода. Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, используйте мультиметр. Подключите базовый резистор к клеммам батареи, затем контролируйте разряд с течением времени, пока напряжение не упадет до 12 вольт. Затем вы можете использовать измерение тока батареи для расчета рейтинга AH.

Подготовка батареи

Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, еще не рассчитанной в ампер-часах, сначала убедитесь, что батарея полностью заряжена.Если аккумулятор не новый, его следует зарядить с помощью зарядного устройства, а затем оставить на несколько часов для устранения поверхностного заряда. С помощью мультиметра измерьте напряжение на двух выводах батареи. Полностью заряженный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор должен иметь напряжение на выводах не менее 12,6 В. Если это так, аккумулятор готов к тестированию.

Проверка разрядки

Подключите резистор примерно 1 Ом и 200 Вт к клеммам аккумулятора.Во время тестирования ваш мультиметр должен отображать ток около 12 ампер, но если это не так, обратите внимание на отображаемый ток. Чтобы рассчитать рейтинг AH вашей батареи, вам нужно будет определить, сколько времени требуется, чтобы батарея разрядилась примерно до 50 процентов емкости. Для этого контролируйте напряжение один раз в час в течение следующих нескольких часов, делая заметки на протяжении всего процесса.

Напряжение должно снижаться примерно на 0,1 В каждые два часа. Если уменьшение происходит быстрее, сопротивление, обеспечиваемое вашим резистором, слишком мало, а ваш ток слишком высок, чтобы обеспечить правильную оценку.Вам нужно будет подключить резистор большего размера, чтобы повторить процедуру проверки. Напряжение аккумулятора должно упасть примерно до 12 вольт примерно через 10 часов. Обратите внимание на точное количество часов, и вы сможете рассчитать рейтинг AH батареи.

Расчет AH

Как только ваша батарея разрядится примерно до половины емкости, вы можете рассчитать номинальную емкость батареи в ампер-часах с помощью простого уравнения. Умножьте ток батареи (измеренный через резистор) на время, необходимое для снижения напряжения до 12 В, чтобы определить номинал для половинного заряда.Умножьте это число на два, чтобы узнать истинный рейтинг AH вашего аккумулятора. Например, если ток вашей батареи составлял 12 ампер, а напряжение достигло 12 вольт ровно через 10 часов, то емкость батареи составляет 12 x 10 x 2 = или всего 240 Ач.

Как рассчитать скорость разряда батареи

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Знание того, сколько времени должна хватить батарея, поможет сэкономить деньги и энергию. k

, где H — номинальное время разряда в часах, C — номинальная емкость. скорости разряда в ампер-часах (также называемой рейтингом AH в ампер-часах), I — ток разряда в амперах, k — постоянная Пейкерта без размеров и t — это фактическое время разряда.

Номинальное время разряда батареи — это то, что производители батарей называют временем разряда батареи. Это число обычно указывается вместе с количеством часов, в которые рассчитывалась ставка.

Константа Пойкерта обычно находится в диапазоне от 1,1 до 1,3. Для батарей с абсорбирующим стеклянным матом (AGM) это число обычно составляет от 1,05 до 1,15. Он может варьироваться от 1,1 до 1,25 для гелевых аккумуляторов и обычно от 1,2 до 1,6 для залитых аккумуляторов. На BatteryStuff.com есть калькулятор для определения постоянной Пейкерта.Если вы не хотите его использовать, вы можете оценить константу Пойкерта на основе конструкции вашей батареи.

Чтобы использовать калькулятор, вам необходимо знать рейтинг AH для батареи, а также время в часах, в которое было взято значение AH. Вам понадобится два набора этих двух рейтингов. Калькулятор также учитывает экстремальные температуры, при которых работает аккумулятор, и возраст аккумулятора. Затем онлайн-калькулятор вычислит постоянную Пейкерта на основе этих значений.

Калькулятор также позволяет вам определить ток при подключении к электрической нагрузке, чтобы калькулятор мог определить емкость для данной электрической нагрузки, а также время работы, чтобы безопасно поддерживать уровень разряда на уровне 50%.{k-1}

^{, чтобы получить продукт Это как текущее время или скорость разряда. Это новый рейтинг AH, который вы можете рассчитать.}

Емкость аккумулятора

Скорость разряда дает вам отправную точку для определения емкости аккумулятора, необходимой для работы различных электрических устройств. Продукт It — это заряд Q, в кулонах, выделяемый аккумулятором. Инженеры обычно предпочитают использовать ампер-часы для измерения скорости разряда, используя время t в часах и ток I в амперах.

Отсюда вы можете понять емкость аккумулятора, используя такие значения, как ватт-часы (Втч), которые измеряют емкость аккумулятора или энергию разряда в ваттах, единицах мощности. Инженеры используют график Рагона для оценки емкости никелевых и литиевых батарей в ватт-часах. Графики Рагона показывают, как мощность разряда (в ваттах) падает с увеличением энергии разряда (Втч). Графики показывают эту обратную зависимость между двумя переменными.

Эти графики позволяют использовать химию батареи для измерения мощности и скорости разряда различных типов батарей, включая фосфат лития-железа (LFP), оксид лития-магнана (LMO) и никель-марганец-кобальт (NMC).

Уравнение кривой разряда батареи

Уравнение кривой разряда батареи, лежащее в основе этих графиков, позволяет определить время работы батареи, найдя обратный наклон линии. Это работает, потому что единицы ватт-часа, разделенные на ватт, дают вам часы работы. Представив эти концепции в форме уравнения, вы можете написать E = C x V _avg для энергии E в ватт-часах, емкость в ампер-часах C и V _avg среднее напряжение разряда.

Ватт-часов обеспечивает удобный способ преобразования энергии разряда в другие формы энергии, поскольку умножение ватт-часов на 3600 для получения ватт-секунд дает энергию в джоулях. Джоули часто используются в других областях физики и химии, таких как тепловая энергия и тепло для термодинамики или энергия света в лазерной физике.

Наряду со скоростью разряда полезны несколько других измерений. Инженеры также измеряют мощность в единицах C , что представляет собой емкость в ампер-часах, деленную точно на один час.Вы также можете напрямую преобразовать ватты в амперы, зная, что P = I x V для мощности P в ваттах, тока I в амперах и напряжения В в вольтах для батареи. .

Например, батарея на 4 В с номиналом 2 ампер-часа имеет емкость 2 Вт-ч в ватт-часах. Это измерение означает, что вы можете потреблять ток при 2 ампера в течение одного часа или вы можете потреблять ток при одном усилителе в течение двух часов. Соотношение между током и временем зависит друг от друга, что определяется номиналом ампер-часов.

Калькулятор разряда батареи

Использование калькулятора разряда батареи может дать вам более глубокое понимание того, как различные материалы батареи влияют на скорость разряда. Углеродно-цинковые, щелочные и свинцово-кислотные батареи обычно снижают эффективность, если они разряжаются слишком быстро. Расчет скорости разряда позволяет вам это количественно оценить.

Разряд батареи предоставляет вам методы расчета других величин, таких как емкость и константа скорости разряда.Для заданного заряда, выделяемого батареей, емкость батареи (не путать с емкостью, как обсуждалось ранее) C определяется как C = Q / V для данного напряжения V. Емкость, измеряемая в фарадах, измеряет способность батареи накапливать заряд .

Конденсатор, включенный последовательно с резистором, позволяет вычислить произведение емкости и сопротивления цепи, которое дает постоянную времени τ как τ = RC.Постоянная времени в этой схеме показывает время, которое требуется конденсатору, чтобы потреблять около 46,8% своего заряда при разрядке через цепь. Постоянная времени также является реакцией схемы на постоянное входное напряжение, поэтому инженеры часто используют постоянную времени в качестве частоты среза для схемы

Приложения для зарядки и разрядки конденсаторов

Когда конденсатор или аккумулятор заряжается или разряжается, вы можете создать многие приложения в электротехнике.Лампы-вспышки или лампы-вспышки излучают интенсивные вспышки белого света в течение коротких периодов времени от поляризованного электролитического конденсатора. Это конденсаторы с положительно заряженным анодом, который окисляется, образуя металлический изолятор как средство хранения и производства заряда.

Свет лампы исходит от электродов лампы, подключенных к конденсатору с большим напряжением, поэтому их можно использовать для фотосъемки со вспышкой в ​​фотоаппаратах. Обычно они состоят из повышающего трансформатора и выпрямителя.Газ в этих лампах сопротивляется электричеству, поэтому лампа не будет проводить электричество, пока не разрядится конденсатор.

Помимо простых батарей, скорость разряда находит применение в конденсаторах стабилизаторов питания. Эти кондиционеры защищают электронику от скачков напряжения и тока, устраняя электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI). Они делают это через систему резистора и конденсатора, в которой скорость зарядки и разрядки конденсатора предотвращает скачки напряжения.

Подбор 12 В аккумуляторной батареи к нагрузке

Вам нужна батарея на 12 В для вашего приложения, но вы не знаете, какого размера? Этот калькулятор разработан, чтобы помочь вам найти аккумулятор глубокого разряда при постоянной нагрузке, а не для запуска или запуска. Если вы знаете, сколько энергии требуется вашему приложению для работы и сколько времени вы хотели бы его запустить, мы порекомендуем батарею на 12 В с безопасным количеством Ач (ампер-часов), которое обеспечит вам необходимое время работы.

Выберите аккумулятор

Прохождение

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 3 марта 2020 г. в 13:31

Рейтинг этой статьи 4.9 из 5

Как рассчитать емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора — это количество энергии, хранящейся в аккумуляторе.Он сообщает вам, сколько энергии может обеспечить вам аккумулятор и в течение какого времени. Звучит расплывчато? Позвольте мне пояснить дальше.

У каждой батареи есть предел максимальной мощности, который может быть получен от нее в любой момент времени. Он предоставляется производителем как часть спецификации аккумулятора. Емкость аккумулятора говорит нам, как долго он может отдавать энергию при максимальном пределе мощности. Математически это можно определить так:

Емкость = Мощность X Продолжительность

Это означает, что если мы потребляем меньше энергии, батарея прослужит дольше.Теперь мы знаем из предыдущего поста, что мощность рассчитывается в киловаттах (кВт). Итак, мощность измеряется в кВтч (киловатт-час).

Само определение батареи говорит о том, что она преобразует химическую энергию в электрическую. Емкость аккумулятора также измеряется количеством электроэнергии, израсходованной им за определенный период времени. Вы знаете, что электричество измеряется в амперах. Таким образом, емкость аккумулятора также измеряется в ампер-часах (Ач). Здесь

Мощность = Электричество X Продолжительность

ампер-час — это более часто используемая единица измерения емкости аккумулятора.

Для обеспечения единообразия для всех производителей емкость батареи, указанная производителями, является номинальной емкостью батареи. По сути, емкость показывает, сколько ампер электроэнергии может вырабатывать аккумулятор за 20 часов. Итак, если у вас есть аккумулятор на 100 Ач, он обеспечит вас электричеством 5 А в течение 20 часов.

Емкость аккумулятора не остается постоянной. Он изменяется со временем из-за таких факторов, как саморазряд, цикл заряда / перезарядки (в случае аккумуляторных батарей), температура, коррозия, хранение и т. Д.

Статьи по теме:

Закон Пойкерта: на сколько прослужит моя батарея

5 причин отказа батареи

Резервная мощность

Определение ампер, вольт, ватт и омов