يمكن أن تساعد معرفة المدة التي يجب أن تدوم فيها البطارية في توفير المال والطاقة. يؤثر معدل التفريغ على عمر البطارية. تعتبر المواصفات والميزات الخاصة بكيفية سماح الدوائر الكهربائية بمصادر البطارية بتدفق التيار هي الأساس لإنشاء الإلكترونيات والمعدات ذات الصلة بالإلكترونيات. يعتمد المعدل الذي تتدفق به الشحنة عبر الدائرة على مدى السرعة التي يمكن لمصدر البطارية أن يرسل بها التيار بناءً على معدل تفريغه.
حساب معدل التفريغ
يمكنك استخدام قانون بيوكيرت لتحديد معدل تفريغ البطارية. قانون بيوكيرت هو
t = H \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ k
بحيثحهو وقت التفريغ المقدر بالساعات ،جهي السعة المقدرة لمعدل التفريغ بالساعات أمبير (وتسمى أيضًا تصنيف AH amp-hour) ،أناهو تيار التفريغ بالأمبير ،كهو ثابت بيوكيرت بدون أبعاد ورهو وقت التفريغ الفعلي.
وقت التفريغ المقدر للبطارية هو ما صنفته الشركات المصنعة للبطارية على أنه وقت تفريغ البطارية. عادة ما يتم إعطاء هذا الرقم بعدد الساعات التي تم أخذ المعدل فيها.
يتراوح ثابت بيوكيرت بشكل عام من 1.1 إلى 1.3. بالنسبة للبطاريات الزجاجية الماصة (AGM) ، يتراوح الرقم عادة بين 1.05 و 1.15. يمكن أن يتراوح من 1.1 إلى 1.25 لبطاريات الهلام ، ويمكن أن يتراوح عمومًا من 1.2 إلى 1.6 للبطاريات المغمورة. BatteryStuff.com لديه ملف
لاستخدام الآلة الحاسبة ، تحتاج إلى معرفة تصنيف AH للبطارية بالإضافة إلى تصنيف الساعة الذي تم عنده الحصول على تصنيف AH. أنت بحاجة إلى مجموعتين من هذين التصنيفين. تضع الآلة الحاسبة أيضًا في الحسبان درجات الحرارة القصوى التي تعمل عندها البطارية وعمر البطارية. تخبرك الآلة الحاسبة عبر الإنترنت بعد ذلك بثابت بيوكيرت بناءً على هذه القيم.
تتيح لك الحاسبة أيضًا إخبارها بالتيار عند توصيلها بحمل كهربائي حتى تتمكن الآلة الحاسبة من ذلك تحديد السعة للحمل الكهربائي المحدد بالإضافة إلى وقت التشغيل للحفاظ على مستوى التفريغ بأمان 50%. مع وضع متغيرات هذه المعادلة في الاعتبار ، يمكنك إعادة ترتيب المعادلة للحصول عليها
It = C \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ {k-1}
للحصول على المنتجهو - هيكالوقت الحالي ، أو معدل التفريغ. هذا هو تصنيف AH الجديد الذي يمكنك حسابه.
فهم قدرة البطارية
يوفر لك معدل التفريغ نقطة البداية لتحديد سعة البطارية اللازمة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة. المنتجهو - هيهي التهمةسفي كولوم ، تنبعث من البطارية. يفضل المهندسون عادةً استخدام أمبير-ساعة لقياس معدل التفريغ باستخدام الوقتربالساعات والحاليةأنافي الامبير.
من هذا ، يمكنك فهم سعة البطارية باستخدام قيم مثل watt-hour (Wh) التي تقيس سعة البطارية أو تفريغ الطاقة من حيث الواط ، وحدة الطاقة. يستخدم المهندسون مخطط راجون لتقييم قدرة البطاريات المصنوعة من النيكل والليثيوم بالواط / ساعة. تُظهر مخططات Ragone كيف تنخفض طاقة التفريغ (بالواط) مع زيادة طاقة التفريغ (Wh). تُظهر المخططات هذه العلاقة العكسية بين المتغيرين.
تتيح لك هذه المؤامرات استخدام كيمياء البطارية لقياس الطاقة ومعدل التفريغ لأنواع مختلفة من البطاريات بما في ذلك فوسفات الليثيوم والحديد (LFP) وأكسيد الليثيوم والمغننيز (LMO) وكوبالت النيكل والمنغنيز (NMC).
معادلة منحنى تفريغ البطارية
تتيح لك معادلة منحنى تفريغ البطارية التي تشكل أساس هذه المخططات تحديد وقت تشغيل البطارية من خلال إيجاد المنحدر العكسي للخط. يعمل هذا لأن وحدات الواط في الساعة مقسومة على واط تمنحك ساعات من وقت التشغيل. بوضع هذه المفاهيم في شكل معادلة ، يمكنك الكتابةE = C x Vمتوسطمن أجل الطاقةهبالواط / ساعة ، السعة بالأمبير / ساعةجوالخامسمتوسطمتوسط جهد التفريغ.
توفر Watt-hour طريقة ملائمة للتحويل من طاقة التفريغ إلى أشكال أخرى من الطاقة لأن ضرب واط-ساعة في 3600 للحصول على واط-ثانية يمنحك الطاقة بوحدات الجول. كثيرا ما تستخدم الجول في مجالات أخرى من الفيزياء والكيمياء مثل الطاقة الحرارية والحرارة للديناميكا الحرارية أو طاقة الضوء في فيزياء الليزر.
بعض القياسات المتنوعة الأخرى مفيدة جنبًا إلى جنب مع معدل التفريغ. يقيس المهندسون أيضًا قدرة الطاقة بوحداتج، وهي سعة الأمبير في الساعة مقسومة على ساعة واحدة بالضبط. يمكنك أيضًا التحويل مباشرة من الواط إلى أمبير مع العلم بذلكP = أنا x الخامسعلى السلطةصبالواط الحاليأنافي الامبير والجهدالخامسفي فولت للبطارية.
على سبيل المثال ، بطارية 4 فولت ذات تصنيف 2 أمبير في الساعة لها قدرة 2 وات في الساعة. هذا القياس يعني أنه يمكنك سحب التيار عند 2 أمبير لمدة ساعة واحدة أو يمكنك سحب تيار على أمبير واحد لمدة ساعتين ساعات. تعتمد العلاقة بين الوقت الحالي والوقت على بعضهما البعض ، كما هو موضح في تصنيف أمبير ساعة.
حاسبة تفريغ البطارية
يمكن أن يمنحك استخدام حاسبة تفريغ البطارية فهمًا أعمق لكيفية تأثير مواد البطارية المختلفة على معدل التفريغ. تنخفض كفاءة بطاريات الكربون والزنك والقلوية وحمض الرصاص بشكل عام عندما يتم تفريغها بسرعة كبيرة. يتيح لك حساب معدل التفريغ تحديد ذلك.
يوفر لك تفريغ البطارية طرقًا لحساب القيم الأخرى مثل السعة وثابت معدل التفريغ. بالنسبة لشحنة معينة تنطلق من بطارية ، فإن سعة البطارية (يجب عدم الخلط بينها وبين السعة ، كما تمت مناقشته سابقًا)جاعطي من قبلC = س / فلجهد معين V.السعة ، المقاسة بالفاراد ، تقيس قدرة البطارية على تخزين الشحن.
يمكن أن يتيح لك المكثف المرتب في سلسلة مع المقاوم حساب ناتج السعة ومقاومة الدائرة التي تمنحك ثابت الوقت τ كـ τ = RC. يخبرك ثابت الوقت لترتيب الدائرة هذا بالوقت الذي يستغرقه المكثف لاستهلاك حوالي 46.8٪ من شحنته عند تفريغه عبر دائرة. ثابت الوقت هو أيضًا استجابة الدائرة لإدخال جهد ثابت ، لذلك يستخدم المهندسون في كثير من الأحيان ثابت الوقت كتردد قطع للدائرة
تطبيقات شحن وتفريغ المكثفات
عندما يتم شحن أو تفريغ مكثف أو بطارية ، يمكنك إنشاء العديد من التطبيقات في الهندسة الكهربائية. تنتج المصابيح الكاشفة أو الأنابيب الفلاش دفعات مكثفة من الضوء الأبيض لفترات قصيرة من مكثف التحليل الكهربائي المستقطب. هذه هي المكثفات التي تحتوي على أنود موجب الشحنة يتأكسد عن طريق تكوين معدن عازل كوسيلة لتخزين وإنتاج الشحنة.
يأتي ضوء المصباح من أقطاب المصباح المتصلة بمكثف بكمية كبيرة من الجهد بحيث يمكن استخدامها للتصوير الفوتوغرافي بالفلاش في الكاميرات. هذه عادة ما تكون مصنوعة من محول تصاعدي ومقوم. يقاوم الغاز الموجود في هذه المصابيح الكهرباء ، لذلك لن يقوم المصباح بتوصيل الكهرباء حتى يتم تفريغ المكثف.
بصرف النظر عن البطاريات المباشرة ، فإن معدل التفريغ يستخدم في مكثفات مكيفات الطاقة. تحمي هذه المكيفات الإلكترونيات من الارتفاع المفاجئ في الجهد والعمل الحالي من خلال القضاء على التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وتداخل التردد اللاسلكي (RFI). يفعلون ذلك من خلال نظام من المقاوم ومكثف حيث يمنع معدل شحن وتفريغ المكثف حدوث طفرات في الجهد.