Знанието колко дълго трябва да издържи батерията може да ви помогне да спестите пари и енергия. Скоростта на разреждане влияе на живота на батерията. Спецификациите и характеристиките на начина, по който електрическите вериги с източници на батерии пропускат ток са основата за създаване на електроника и свързано с електрониката оборудване. Скоростта, с която зарядът преминава през верига, зависи от това колко бързо източникът на батерията може да изпрати ток през нея въз основа на степента на разреждане.
Изчисляване на степента на разреждане
Можете да използвате закона на Peukert, за да определите степента на разреждане на батерията. Законът на Peukert е
t = H \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ k
в койтоНе номиналното време за разреждане в часове,° Се номиналният капацитет на скоростта на разреждане в ампер-часове (наричан още AH ампер-час),Азе разрядният ток в усилватели,ке константата на Peukert без размери иTе действителното време за разреждане.
Номиналното време за разреждане на батерията е това, което производителите на батериите са оценили като време на разреждане на батерията. Този брой обикновено се дава с броя часове, в които е взета тарифата.
Константата на Peukert обикновено варира от 1,1 до 1,3. За батериите с абсорбиращ стъклен мат (AGM) броят обикновено е между 1,05 и 1,15. Той може да варира от 1,1 до 1,25 за гел батерии и обикновено може да бъде 1,2 до 1,6 за наводнени батерии. BatteryStuff.com има калкулатор за определяне на константата на Peukert. Ако не искате да го използвате, можете да направите оценка на константата на Peukert въз основа на дизайна на вашата батерия.
За да използвате калкулатора, трябва да знаете рейтинга на AH за батерията, както и часовия рейтинг, при който е взет рейтинга на AH. Необходими са ви два комплекта от тези две оценки. Калкулаторът отчита и екстремните температури, при които работи батерията, и възрастта на батерията. След това онлайн калкулаторът ви казва константата на Peukert въз основа на тези стойности.
Калкулаторът също ви позволява да му кажете тока, когато е свързан към електрически товар, така че калкулаторът да може определете капацитета за дадено електрическо натоварване, както и времето на работа, за да поддържате нивото на разреждане безопасно при 50%. Имайки предвид променливите на това уравнение, можете да пренаредите уравнението, за да го получите
То = C \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ {k-1}
за да получите продуктаТокато текущо време, или скоростта на разреждане. Това е новата оценка на AH, която можете да изчислите.
Разбиране на капацитета на батерията
Скоростта на разреждане ви дава начална точка за определяне на капацитета на батерията, необходима за работа на различни електрически устройства. ПродуктътТое таксатаQ,в кулони, отделяни от батерията. Инженерите обикновено предпочитат да използват усилватели за измерване на скоростта на разреждане, като използват времетоTв часове и текущиАзв усилватели.
От това можете да разберете капацитета на батерията, като използвате стойности като ват-часове (Wh), които измерват капацитета на батерията или енергията на разреждане по отношение на ват, единица мощност. Инженерите използват парцела на Ragone, за да оценят ват-часовия капацитет на батериите, изработени от никел и литий. Графиките на Ragone показват как мощността на разреждане (във ватове) пада, когато енергията на разреждане (Wh) се увеличава. Графиките показват тази обратна връзка между двете променливи.
Тези графики ви позволяват да използвате химията на батерията за измерване на мощността и скоростта на разреждане на различни видове батерии, включително литиево-железен фосфат (LFP), литиево-магнезиев оксид (LMO) и никел-манганов кобалт (NMC).
Уравнение на кривата на разреждане на батерията
Уравнението за кривата на разреждане на батерията, което лежи в основата на тези графики, ви позволява да определите времето на работа на батерията, като намерите обратния наклон на линията. Това работи, защото единиците ват-час, разделени на ват, ви дават часове на работа. Поставяйки тези понятия под формата на уравнение, можете да пишетеE = C x Vсрза енергияЕвъв ват-часове, капацитет в ампер-часове° СиVсрсредно напрежение на разряда.
Ват-часовете осигуряват удобен начин за преобразуване от енергия на разряд в други форми на енергия, тъй като умножаването на ват-часовете с 3600, за да получите ват-секунди, ви дава енергията в джаули. Джаулите често се използват в други области на физиката и химията като топлинна енергия и топлина за термодинамика или енергия на светлината в лазерната физика.
Няколко други различни измервания са полезни заедно със скоростта на разреждане. Инженерите също измерват мощността в единици от° С, което е капацитетът на усилвателния час, разделен на точно един час. Можете също да конвертирате директно от ватове в усилватели, знаейки товаP = I x Vза властPвъв ватове, токАзв усилватели и напрежениеVвъв волта за батерия.
Например, 4 V батерия с мощност от 2 амперчаса има мощност от 2 вата. Това измерване означава, че можете да изтеглите ток при 2 ампера за един час или можете да изтеглите ток на един усилвател за двама часа. Връзката между тока и времето зависи едно от друго, както е дадено от рейтинга на усилвателя.
Калкулатор за разреждане на батерията
Използването на калкулатор за разреждане на батерията може да ви даде по-задълбочено разбиране за това как различните материали на батерията влияят върху скоростта на разреждане. Въглеродно-цинковите, алкалните и оловно-киселинните батерии обикновено намаляват ефективността, когато се изтощават твърде бързо. Изчисляването на скоростта на разреждане ви позволява да определите количествено това.
Разрядът на батерията ви предоставя методи за изчисляване на други стойности като капацитет и константа на скоростта на разреждане. За дадено зареждане, отделено от батерия, капацитетът на батерията (да не се бърка с капацитета, както беше обсъдено по-рано)° Ссе дава отC = Q / Vза дадено напрежение V.Капацитетът, измерен във фарад, измерва способността на батерията да съхранява заряд.
Кондензатор, подреден последователно с резистор, може да ви позволи да изчислите произведението на капацитета и съпротивлението на веригата, което ви дава времевата константа τ като τ = RC. Константата на времето на тази схема на схемата ви казва времето, необходимо на кондензатора да изразходва около 46,8% от заряда си, когато се разрежда през верига. Константата на времето е и реакцията на веригата на постоянно напрежение, така че инженерите често използват постоянната на времето като честота на прекъсване за верига
Приложения за зареждане и разреждане на кондензатори
Когато кондензатор или батерия се зарежда или разрежда, можете да създадете много приложения в електротехниката. Фенерчетата или светкавичните тръби произвеждат интензивни изблици на бяла светлина за кратки периоди от време от поляризиран електролитен кондензатор. Това са кондензатори, които имат положително зареден анод, който се окислява, образувайки изолационен метал като средство за съхранение и производство на заряд.
Светлината на лампата идва от електродите на лампата, свързани към кондензатор с голямо количество напрежение, така че те могат да се използват за светкавична фотография в камери. Те обикновено се изработват с усилващ трансформатор и токоизправител. Газът в тези лампи се съпротивлява на електричеството, така че лампата няма да провежда електричество, докато кондензаторът се разреди.
Освен обикновените батерии, степента на разреждане намира приложение в кондензаторите на балсами. Тези климатици предпазват електрониката от скокове в напрежението и работата на тока, като елиминират електромагнитните смущения (EMI) и радиочестотните смущения (RFI). Те правят това чрез система от резистор и кондензатор, при които скоростта на зареждане и разреждане на кондензатора предотвратява появата на скокове на напрежението.