Kā izmērīt akumulatora ietilpību un pārveidot fāzes ampēros

Ko un kāpēc mēra akumulatora kapacitāte

Lādiņu Q kā elektrības daudzumu mēra kulonā (C), kondensatoru C elektriskā jauda ir fāzēs, mikrofaradēs (mikrofaradēs), bet akumulatora ietilpība kādu iemeslu dēļ mēra nevis fāzēs, bet ampēru stundās (miliamperes stundās).

Ko tas nozīmētu? Viens ampērs ir kulons vienā sekundē, no fizikas kursa mēs zinām, ka, ja elektriskais lādiņš, kas vienāds ar 1 kulonu, 1 sekundē iziet caur vadītāju, tad caur vadītāju plūst 1 ampēru strāva.

Un kas tad ir ampēra stunda? Par ampēru stundu (Ah) tiek uzskatīta akumulatora kapacitāte, pie kuras saskaņā ar doto strāvu 1 ampēru akumulators tiek izlādēts 1 stundu pirms minimālā pieļaujamā sprieguma.

Piemēram litija jonu akumulatoram rāmja izmērs 18650, ar ietilpību 3400 mAh, tas nozīmē, ka akumulators ar strāvu 340 mA var uzlādēt 10 stundās, bet automašīnas akumulators ar jaudu 55 Ah izlādējas no aptuveni 12,8 līdz 10,8 voltiem 2 stundās ar izlādes strāvu 27 5 A.

Kā jūs droši vien zināt, akumulatorus nevar izlādēt līdz nullei, un patiesībā katram akumulatora tipam ir minimālais spriegums, kam ir atļauts izlādēt akumulatoru bez kaitējuma.

Piemēram, svina automašīnas akumulatoru nevar izlādēt zemāk par 10,5 voltiem, bet litija akumulatoru - vismaz 2,75 voltus. Ja šīs pielaides tiek pārkāptas, akumulatora darbības laiks tiks iztērēts daudz ātrāk, nekā tas varētu būt, ja tiktu ievēroti ieteikumi par minimālo spriegumu.

Tādējādi akumulatora ietilpība tiek aprēķināta, pamatojoties uz regulētajām normām dažādu veidu akumulatoriem: automašīnu akumulatorus testē 20 stundu izlādes ciklā, bet litija baterijas - 5 stundu akumulatoros. Pilnībā uzlādētu akumulatoru izlādē ar iepriekš izvēlētu strāvu I līdz minimālajam pieļaujamajam izlādes spriegumam, vienlaikus izmērot izlādes laiku T. Eksperimenta beigās, reizinot strāvu un izmērīto laiku, iegūst faktisko akumulatora ietilpību ampēru stundās. Q = IT.

Vienkāršākais veids, kā eksperimentāli novērtēt zināma veida akumulatora ietilpību

Tātad, lai izmērītu akumulatora ietilpību visvienkāršākajā, bet rūpīgajā veidā, neizmantojot īpašas ierīces, to var pilnībā uzlādēt, izmantojot rezistoru, kam ir zināms pieņemamais vērtējums.

Piemēram, 18650 izmēra litija elementa pieļaujamais nekaitīgais pilnīgas izlādes spriegums ir 2,75 volti, un tā pilnās uzlādes spriegums tiek uzskatīts par 3,75 voltiem. Atcerieties, ka šādas baterijas speciālajos lādētājos uzlādē ne vairāk kā 4,35 voltus!

Pieņemsim, ka ir pieejams pilnībā uzlādēts akumulators. Izvēlieties vidējo izlādes strāvu 325 mA, ņemiet rezistors 10 omi, 2 W - ar rezervi. Mēs izmērām sākuma spriegumu akumulatora spailēs, pieņemsim, ka tas izrādās precīzi 3,75 volti, un savienojam pretestību ar spailēm, vienlaikus detektējot laiku uz pulksteņa. Tālāk mēs uzraudzīsim voltmetru - pēc cik stundām spriegums nokritīsies līdz 2,75 voltu līmenim.

Piemēram, pēc 10 stundām 27 minūtēm akumulatora spriegums kļuva 2,75 volti, un sākumā tas bija 3,75 volti, un tas izlādējās caur 10 omu rezistoru. Tātad jaudu jau var novērtēt ar labu precizitāti: sākuma strāva 3,75 / 10 = 375 mA, gala strāva 2,75 / 10 = 275 mA, vidējā strāva (375 + 275) / 2 = 325 mA. Tātad 10.45 stundu laikā akumulators deva vidējo strāvu 0,325 A, tāpēc jauda ir Q = 10,45 * 0,325 = 3400 mAh. Tas ir neapstrādāts, bet uzticams akumulatora jaudas mērīšanas veids.

Automašīnas akumulators

Lai izmērītu automašīnas akumulatora ietilpību, ir ērti izmantot parasto 60 vatu kvēlspuldzi. Tas nodrošinās vidējo strāvu 5 ampēros.Lukturis un voltmetrs ir savienots ar pilnībā uzlādētu akumulatoru (līdz aptuveni 12,5–122 voltiem), vienlaikus atzīmējot laiku. Kad spriegums pazeminās līdz 10,8 voltiem - izslēdziet lampu un reģistrējiet pagājušo laiku. Piemēram, ja ir pagājušas 9 stundas, tad šīs automašīnas akumulatora reālā ietilpība ir Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Konvertēt faradas uz ampēru stundām

Akumulatoram, atšķirībā no kondensatora, izlādes līknē ir ļoti liela nelinearitāte. Bet tomēr daži eksperimentu cienītāji mēģina un viņiem tas izdodas, dažās lietojumprogrammās nomainiet akumulatoru superkondensatori.

1 ampēru stunda ir 3600 kulonu. Pieņemsim, ka mēs vēlamies iegūt kondensatoru banku, kas ir līdzvērtīga izlādes raksturlielumiem, kaut arī īsā sadaļā, 12 voltu akumulatoram ar jaudu 55 ampēru stundas. 55 ampēri stundā ir 55 * 3600 kulons.

Mēs ņemam sprieguma izmaiņas no 13 līdz 11 voltiem, pēc tam, kad Q = C (U1-U2), tad C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Gandrīz 100 kilofaradu ir ekvivalenta automašīnas akumulatora elektriskā jauda, ​​ja tā izlādes raksturlielumi ir tādi paši kā pie kondensatora.

Internetā ir redzams video, kurā seši supravadītāji katrs ir 3000 F, katrs pa 2,7 V pieslēgts virknē, aizvieto automašīnas startera akumulatoru. Izrādās, ka 500 F ir aptuveni 16 V.

Novērtēsim, kādu strāvu un cik ilgu laiku šāda montāža var dot. Darbības diapazonu atkal pieņem no 13 līdz 11 voltiem. Cik ilgi es varu rēķināties ar strāvu 200 A (ar rezervi)? I = C (U1-U2) / t, tad t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 sekundes. Pietiek, lai iedarbinātu motoru.

Skatīt arī:Bateriju paralēlais un seriālais savienojums