Wenn Sie wissen, wie lange eine Batterie halten sollte, können Sie Geld und Energie sparen. Die Entladerate beeinflusst die Lebensdauer einer Batterie. Spezifikationen und Merkmale, wie Stromkreise mit Batteriequellen Strom fließen lassen, sind die Grundlage für die Herstellung von Elektronik und elektronikbezogenen Geräten. Die Geschwindigkeit, mit der Ladung durch einen Stromkreis fließt, hängt davon ab, wie schnell eine Batteriequelle basierend auf ihrer Entladerate Strom durch sie senden kann.
Berechnung der Entladungsrate
Sie können das Gesetz von Peukert verwenden, um die Entladerate einer Batterie zu bestimmen. Peukerts Gesetz ist
t=H\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^k
in welchemHist die Nennentladezeit in Stunden,Cist die Nennkapazität der Entladungsrate in Amperestunden (auch als AH-Amperestundenbewertung bezeichnet),ichist der Entladestrom in Ampere,kist die Peukert-Konstante ohne Dimensionen undtist die tatsächliche Entladezeit.
Die Nennentladezeit einer Batterie ist das, was die Batteriehersteller als Entladezeit einer Batterie angegeben haben. Diese Zahl wird normalerweise mit der Anzahl der Stunden angegeben, zu denen der Tarif genommen wurde.
Die Peukert-Konstante liegt im Allgemeinen im Bereich von 1,1 bis 1,3. Bei Absorbent Glass Mat (AGM)-Batterien liegt die Anzahl normalerweise zwischen 1,05 und 1,15. Sie kann für Gelbatterien von 1,1 bis 1,25 reichen und für geflutete Batterien im Allgemeinen 1,2 bis 1,6 betragen. BatteryStuff.com hat ein Taschenrechner zur Bestimmung der Peukert-Konstante. Wenn Sie es nicht verwenden möchten, können Sie die Peukert-Konstante basierend auf dem Design Ihrer Batterie abschätzen.
Um den Rechner verwenden zu können, müssen Sie die AH-Zahl der Batterie sowie die Stundenzahl kennen, bei der die AH-Zahl gemessen wurde. Sie benötigen zwei Sätze dieser beiden Bewertungen. Der Rechner berücksichtigt auch extreme Temperaturen, bei denen der Akku betrieben wird, und das Alter des Akkus. Der Online-Rechner gibt Ihnen dann die Peukert-Konstante basierend auf diesen Werten an.
Mit dem Taschenrechner können Sie auch den Strom angeben, wenn er an eine elektrische Last angeschlossen ist, damit der Taschenrechner Bestimmen Sie die Kapazität für die gegebene elektrische Last sowie die Laufzeit, um einen Entladepegel sicher auf. zu halten 50%. Unter Berücksichtigung der Variablen dieser Gleichung können Sie die Gleichung neu anordnen, um zu erhalten
It=C\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^{k-1}
um das Produkt zu bekommenEsals aktuelle Uhrzeit oder die Entladerate. Dies ist die neue AH-Bewertung, die Sie berechnen können.
Batteriekapazität verstehen
Die Entladerate bietet Ihnen den Ausgangspunkt, um die Kapazität einer Batterie zu bestimmen, die für den Betrieb verschiedener elektrischer Geräte erforderlich ist. Das ProduktEsist die gebührF,in Coulomb, abgegeben von der Batterie. Ingenieure bevorzugen normalerweise Amperestunden, um die Entladungsrate anhand der Zeit zu messen ratetin Stunden und aktuellichbei Ampere.
Daraus können Sie die Batteriekapazität anhand von Werten wie Wattstunden (Wh) verstehen, die die Kapazität der Batterie oder die Entladeenergie in Watt, einer Leistungseinheit, messen. Ingenieure verwenden das Ragone-Diagramm, um die Wattstundenkapazität von Batterien aus Nickel und Lithium zu bewerten. Die Ragone-Diagramme zeigen, wie die Entladungsleistung (in Watt) mit zunehmender Entladungsenergie (Wh) abfällt. Die Diagramme zeigen diese inverse Beziehung zwischen den beiden Variablen.
Mit diesen Diagrammen können Sie die Batteriechemie verwenden, um die Leistung und Entladerate verschiedener Arten von zu messen Batterien einschließlich Lithium-Eisenphosphat (LFP), Lithium-Magnan-Oxid (LMO) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC).
Gleichung für die Batterieentladungskurve
Die diesen Diagrammen zugrunde liegende Gleichung für die Batterieentladungskurve ermöglicht es Ihnen, die Laufzeit einer Batterie zu bestimmen, indem Sie die inverse Steigung der Linie ermitteln. Dies funktioniert, weil die Einheiten Wattstunde geteilt durch Watt Ihnen Stunden der Laufzeit ergeben. Wenn Sie diese Konzepte in Gleichungsform bringen, können Sie schreibenE = C x Vdurchschnittlichfür EnergieEin Wattstunden, Kapazität in AmperestundenCundVdurchschnittlichmittlere Spannung der Entladung.
Wattstunden bieten eine bequeme Möglichkeit, von Entladungsenergie in andere Energieformen umzuwandeln, da die Multiplikation der Wattstunden mit 3600 Wattsekunden die Energie in Einheiten von Joule ergibt. Joules werden häufig in anderen Bereichen der Physik und Chemie verwendet, wie zum Beispiel thermische Energie und Wärme für die Thermodynamik oder die Energie des Lichts in der Laserphysik.
Neben der Entladungsrate sind einige andere verschiedene Messungen hilfreich. Ingenieure messen auch die Leistungsfähigkeit in Einheiten vonC, das ist die Amperestundenkapazität geteilt durch genau eine Stunde. Sie können auch direkt von Watt in Ampere umrechnen, wenn Sie wissen, dassP = I x Vfür die MachtPin Watt, Stromichin Ampere und SpannungVin Volt für eine Batterie.
Ein 4 V-Akku mit einer Nennleistung von 2 Amperestunden hat beispielsweise eine Wattstundenkapazität von 2 Wh. Diese Messung bedeutet, dass Sie den Strom für eine Stunde mit 2 Ampere ziehen können oder Sie können für zwei Stunden einen Strom mit einem einzigen Ampere ziehen Std. Die Beziehung zwischen Strom und Zeit hängen beide voneinander ab, wie durch die Amperestundenzahl angegeben.
Batterieentladungsrechner
Die Verwendung eines Batterieentladerechners kann Ihnen ein tieferes Verständnis dafür vermitteln, wie sich verschiedene Batteriematerialien auf die Entladerate auswirken. Kohle-Zink-, Alkali- und Blei-Säure-Batterien verlieren im Allgemeinen an Effizienz, wenn sie zu schnell entladen werden. Durch Berechnung der Abflussrate können Sie dies quantifizieren.
Die Entladung einer Batterie bietet Ihnen Methoden zur Berechnung anderer Werte wie der Kapazität und der Entladeratenkonstante. Für eine gegebene Ladung, die von einer Batterie abgegeben wird, die Kapazität der Batterie (nicht zu verwechseln mit der Kapazität, wie bereits erwähnt)Cwird gegeben vonC = Q/Vfür eine gegebene Spannung V.Die in Farad gemessene Kapazität misst die Fähigkeit der Batterie, Ladung zu speichern.
Mit einem Kondensator in Reihe mit einem Widerstand können Sie das Produkt aus Kapazität und Widerstand der Schaltung berechnen, das Ihnen die Zeitkonstante τ als τ = RC liefert. Die Zeitkonstante dieser Schaltungsanordnung gibt an, wie lange es dauert, bis der Kondensator beim Entladen über einen Stromkreis etwa 46,8 % seiner Ladung verbraucht. Die Zeitkonstante ist auch die Reaktion der Schaltung auf einen konstanten Spannungseingang, daher verwenden Ingenieure die Zeitkonstante häufig als Grenzfrequenz für eine Schaltung
Anwendungen zum Laden und Entladen von Kondensatoren
Wenn ein Kondensator oder eine Batterie geladen oder entladen wird, können Sie viele Anwendungen in der Elektrotechnik erstellen. Blitzlampen oder Blitzröhren erzeugen aus einem polarisierten Elektrolytkondensator für kurze Zeit intensive weiße Lichtimpulse. Dies sind Kondensatoren mit einer positiv geladenen Anode, die oxidiert, indem sie ein Isolatormetall bildet, um Ladung zu speichern und zu erzeugen.
Das Licht der Lampe kommt von den Elektroden der Lampe, die mit einem Kondensator mit hoher Spannung verbunden sind, so dass sie für die Blitzfotografie in Kameras verwendet werden können. Diese werden typischerweise mit einem Aufwärtstransformator und einem Gleichrichter hergestellt. Das Gas in diesen Lampen widersteht dem Strom, so dass die Lampe keinen Strom leitet, bis sich der Kondensator entlädt.
Abgesehen von einfachen Batterien findet die Entladerate Verwendung in Kondensatoren von Power Conditionern. Diese Conditioner schützen die Elektronik vor Spannungs- und Stromstößen, indem sie elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) eliminieren. Sie tun dies durch ein System aus einem Widerstand und einem Kondensator, bei dem die Lade- und Entladerate des Kondensators das Auftreten von Spannungsspitzen verhindert.