Hvordan måle batterikapasitet og konvertere farads til amp-timer

Hva og hvorfor batterikapasitet måles

Ladning Q, som elektrisitetsmengde, måles i coulomb (C), den elektriske kapasiteten til kondensatorer C er i farader, mikrofarader (mikrofarader), men batterikapasitet målt av en eller annen grunn ikke i farader, men i amperetimer (milliampere-timer).

Hva ville det bety? Én ampere er et anheng på ett sekund, vi vet fra fysikkens forløp at hvis en elektrisk ladning lik 1 anheng passerer gjennom en leder på 1 sekund, så strømmer en strøm på 1 ampere gjennom lederen.

Og hva er da ampere time? En amperetime (Ah) anses å være batterikapasiteten hvor batteriet, i henhold til en gitt strøm på 1 ampere, blir utladet 1 time før minste tillatte spenning.

For eksempel for litiumionbatteri rammestørrelse 18650, med en kapasitet på 3400 mAh, betyr dette at et batteri med en strøm på 340 mA kan gi sin ladning på 10 timer, og et bilbatteri med en kapasitet på 55 Ah utlader fra omtrent 12,8 til 10,8 volt på 2 timer ved en utladningsstrøm på 27 5 A.

Som du sikkert vet, kan ikke batterier tømmes til null, og i virkeligheten har hver type batteri en minste spenning som tillates å tømme batteriet uten skade.

For eksempel kan et blybatteri ikke tømmes lavere enn 10,5 volt, og et litiumbatteri kan ikke tømmes mindre enn 2,75 volt. Hvis disse toleransene brytes, vil batteriets levetid bli tømt mye raskere enn det kan være hvis anbefalingene angående minstespenning ble overholdt.

Dermed estimeres batterikapasiteten ut fra de regulerte normene for forskjellige typer batterier: bilbatterier testes på en 20 timers utladningssyklus, og litiumbatterier på en 5 timers en. Et fulladet batteri blir utladet med en forhåndsvalgt strøm I til den minste tillatte utladningsspenning, mens du måler utladningstiden T. På slutten av eksperimentet, multipliserer strømmen og den målte tiden, oppnås den faktiske batterikapasiteten i ampertimer. Q = DET.

Den enkleste måten å eksperimentelt evaluere en kjent type batterikapasitet

For å måle batteriets kapasitet på en enkel, men møysommelig måte, uten å bruke spesielle enheter, kan det lades ut gjennom en motstand med en kjent akseptabel karakter.

For eksempel er den tillatte ufarlige hele utladningsspenningen for en litiumcelle med størrelse 18650 2,75 volt, og spenningen for dens fulde ladning blir antatt å være 3,75 volt. Husk at slike batterier ikke lader mer enn 4,35 volt i spesialladere!

Anta at et fulladet batteri er tilgjengelig. Velg en gjennomsnittlig utladningsstrøm på 325 mA, ta motstand nominell 10 Ohm, kraft 2 W - med margin. Vi måler startspenningen ved batteripolene, la oss si at det viser seg å være nøyaktig 3,75 volt, og fester en motstand til terminalene, samtidig som vi oppdager klokka. Deretter overvåker vi voltmeteret - etter hvor mange timer spenningen vil falle til nivået på 2,75 volt.

For eksempel, etter 10 timer og 27 minutter, ble spenningen på batteriet 2,75 volt, og i starten var det 3,75 volt, og dette når det ble tappet ut gjennom en 10 ohm-motstand. Så kapasiteten kan allerede estimeres med god nøyaktighet: startstrøm 3,75 / 10 = 375 mA, sluttstrøm 2,75 / 10 = 275 mA, gjennomsnittlig strøm (375 + 275) / 2 = 325 mA. Så innen 10.45 timer ga batteriet en gjennomsnittlig strøm på 0,325 A, derfor er kapasiteten Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Dette er en rå, men pålitelig måte å måle batterikapasitet.

Bilbatteri

For å måle kapasiteten til et bilbatteri er det praktisk å bruke en konvensjonell glødelampe på 60 watt. Det vil gi en gjennomsnittlig strøm på 5 ampere.En lampe og et voltmeter er koblet til et fulladet batteri (opptil ca. 12,5–12,8 volt), mens du legger merke til tiden. Når spenningen synker til 10,8 volt - slå av lampen og registrer den forløpte tiden. Hvis det for eksempel har gått 9 timer, er den faktiske kapasiteten til dette bilbatteriet Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konverter farads til ampertimer

Et batteri, i motsetning til en kondensator, har en veldig stor del av ikke-linearitet i utladningskurven. Men likevel prøver noen eksperimentelskere, og de lykkes med det, i noen applikasjoner bytter du ut batteriet supercapacitors.

1 ampere time er 3600 anheng. Anta at vi ønsker å få en kondensatorbank som tilsvarer utladningskarakteristikk, om enn i en kort seksjon, til et 12 volt batteri med en kapasitet på 55 ampere timer. 55 ampere per time er 55 * 3600 anheng.

Vi tar en endring i spenning fra 13 til 11 volt, siden Q = C (U1-U2), da C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Nesten 100 kilofarader er den tilsvarende elektriske kapasiteten til et bilbatteri hvis utladningskarakteristikken var den samme som ved kondensatoren.

Det er en video på Internett der seks superledere på 3000 F hver, hver 2,7 V tilkoblet i serie, bytter bilens startbatteri. Det viser seg at 500 F er omtrent 16 V.

La oss estimere hvilken strøm og hvor lang tid en slik samling kan gi. La driftsområdet bli adoptert fra 13 til 11 volt. Hvor lenge kan jeg stole på en strøm på 200 A (med margin)? I = C (U1-U2) / t, deretter t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekunder. Nok til å starte motoren.

Se også:Parallell og seriell tilkobling av batterier