Hogyan mérhető az akkumulátor kapacitása és hogyan konvertálható a fáradokat amperórákra

Mit és miért mérnek az akkumulátor kapacitása?

A Q töltést mint a villamosenergia mennyiségét coulombban (C) mérjük, a C kondenzátorok elektromos kapacitása faradokban, microfarads (microfarads), de akkumulátor kapacitása valamilyen okból nem faradokban, hanem amperórákban (milliamper órákban) mérve.

Mit jelent ez? Az egyik amper egy másodperc alatt függő, a fizika folyamán tudjuk, hogy ha 1 medálnak megfelelő elektromos töltés halad át a vezetőn 1 másodpercen belül, akkor 1 amper áram áramlik át a vezetőn.

És akkor mi az amperóra? Az amperórát (Ah) az akkumulátor kapacitásának kell tekinteni, amelyen az adott 1 amper áram szerint az akkumulátor 1 órával a legkisebb megengedett feszültség előtt lemerül.

Például lítium-ion akkumulátorhoz 18650 méretű keret, 3400 mAh kapacitással, ez azt jelenti, hogy egy 340 mA áramú akkumulátor 10 órán belül meg tudja tölteni, és egy 55 Ah kapacitású akkumulátor kb. 5 A.

Mint valószínűleg tudod, az akkumulátorok nem tölthetők le nullára, és a valóságban az egyes akkumulátorok típusa minimális feszültséggel rendelkezik, amely megengedheti, hogy az akkumulátor károsodás nélkül kiürüljön.

Például egy ólom-autó akkumulátora nem tölthető le 10,5 V-nál alacsonyabb hőmérsékleten, és a lítium-elem nem lehet alacsonyabb, mint 2,75 V. Ha ezeket a tűréseket megsértik, az akkumulátor élettartama sokkal gyorsabban merül le, mint ami a minimális feszültségre vonatkozó ajánlások betartása esetén lenne.

Ezért az akkumulátor kapacitását a különféle típusú akkumulátorokra vonatkozó szabályozott normák alapján becsüljük meg: az autóakkumulátorokat 20 órás kiszerelési cikluson, a lítium akkumulátorokat 5 órás akkumulátoron teszteljük. A teljesen feltöltött akkumulátort egy előre kiválasztott I árammal ürítik a minimálisan megengedhető kisülési feszültségig, miközben megmérik a T kisülési időt. A kísérlet végén, szorozva az áramot és a mért időt, megkapjuk az akkumulátor tényleges kapacitását amperórákban. Q = IT.

Az ismert típusú akkumulátor kapacitás legegyszerűbb módja a kísérleti értékelésnek

Tehát az akkumulátor kapacitásának legegyszerűbb, de gondos módon történő mérésére, anélkül, hogy speciális eszközöket kellene igénybe venni, teljesen feltölthető egy ismert elfogadható névleges ellenálláson keresztül.

Például egy 18650 lítiumcellának megengedett ártalmatlan teljes kisülési feszültsége 2,75 volt, teljes töltési feszültségének 3,75 voltnak kell tekinteni. Ne felejtse el, hogy az ilyen akkumulátorok legfeljebb 4,35 V-ot tölthetnek fel speciális töltőkben!

Tegyük fel, hogy rendelkezésre áll egy teljesen feltöltött akkumulátor. Válasszon 325 mA átlagos kisülési áramot ellenállás 10 Ohm, 2 W - tartalékkal. Megmérjük a kezdőfeszültséget az akkumulátor kivezetésein, mondjuk, hogy pontosan 3,75 volt, és csatolunk egy ellenállást a kivezetésekhez, miközben egyidejűleg felismerjük az időt az órán. Ezután megfigyeljük a voltmérőt - hány óra múlva csökken a feszültség 2,75 voltra.

Például 10 óra 27 perc elteltével az akkumulátor feszültsége 2,75 volt volt, és elején 3,75 volt volt, és ez egy 10 ohmos ellenálláson keresztül történt. Tehát a kapacitást már jó pontossággal meg lehet becsülni: kezdőáram 3,75 / 10 = 375 mA, végső áram 2,75 / 10 = 275 mA, átlagos áram (375 + 275) / 2 = 325 mA. Tehát 10,45 órán belül az akkumulátor átlagos árama 0,325 A, tehát a kapacitás Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Ez egy durva, de megbízható módszer az akkumulátor kapacitásának mérésére.

Autó akkumulátor

Az autóakkumulátor kapacitásának mérésére kényelmes a hagyományos 60 wattos izzólámpa használata. Átlagos áramerőssége 5 amper.Az izzót és a voltmérőt egy teljesen feltöltött akkumulátorhoz (kb. 12,5–122 voltig) csatlakoztatják, miközben az időt is figyelembe veszik. Amikor a feszültség 10,8 voltra csökken - kapcsolja ki a lámpát és rögzítse az eltelt időt. Például, ha 9 óra telt el, akkor az autó akkumulátorának tényleges kapacitása Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konvertálja a fáragokat amperórákra

Az akkumulátor - a kondenzátorral ellentétben - a kisülésgörbében nagyon nagy a nemlinearitásának. Ennek ellenére néhány kísérlet szerelmese próbálkozik, és sikerrel is jár, néhány alkalmazásban cserélje ki az akkumulátort rok.

1 amperóra 3600 medál. Tegyük fel, hogy olyan kis kondenzátor-bankot akarunk szerezni, amely kisülési jellemzőkkel egyenértékű, bár rövid szakaszban, egy 12 voltos akkumulátorral, amelynek kapacitása 55 amperóra. 55 amper óránként 55 * 3600 medál.

A feszültség változását 13-ról 11 V-ra vesszük, mivel Q = C (U1-U2), akkor C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Majdnem 100 kilofarads ekvivalens elektromos kapacitása van egy autóakkumulátornak, ha annak kisülési jellemzői megegyeznek a a kondenzátoron.

Van egy videó az interneten, ahol hat 3000 F-os szupravezető, mindegyik 2,7 V-os sorozatban csatlakoztatva, cseréli az autó indító elemét. Kiderül, hogy 500 F körülbelül 16 V.

Becsüljük meg, hogy az aktuális és mennyi ideig adhat egy ilyen összeszerelés. A működési tartományt újra kell venni 13 és 11 V között. Meddig számíthatok egy 200 A-es áramra (tartalékkal)? I = C (U1-U2) / t, majd t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 másodperc. Elég a motor elindításához.

Lásd még:Az elemek párhuzamos és soros csatlakoztatása