Savoir combien de temps une batterie doit durer peut vous aider à économiser de l'argent et de l'énergie. Le taux de décharge affecte la durée de vie d'une batterie. Les spécifications et les caractéristiques de la façon dont les circuits électriques avec des sources de batterie laissent passer le courant sont la base de la création d'équipements électroniques et électroniques. La vitesse à laquelle la charge circule dans un circuit dépend de la vitesse à laquelle une source de batterie peut envoyer du courant à travers elle en fonction de son taux de décharge.
Calcul du taux de décharge
Vous pouvez utiliser la loi de Peukert pour déterminer le taux de décharge d'une batterie. La loi de Peukert est
t=H\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^k
dans lequelHest le temps de décharge nominal en heures,Cest la capacité nominale du débit de décharge en ampères-heures (également appelé AH ampères-heures),jeest le courant de décharge en ampères,kest la constante de Peukert sans dimensions ettest le temps de décharge réel.
Le temps de décharge nominal d'une batterie est ce que les fabricants de batteries ont évalué comme le temps de décharge d'une batterie. Ce nombre est généralement donné avec le nombre d'heures auxquelles le taux a été pris.
La constante de Peukert est généralement comprise entre 1,1 et 1,3. Pour les batteries Absorbent Glass Mat (AGM), le nombre est généralement compris entre 1,05 et 1,15. Il peut aller de 1,1 à 1,25 pour les batteries au gel, et il peut généralement être de 1,2 à 1,6 pour les batteries inondées. BatteryStuff.com a un calculatrice pour déterminer la constante de Peukert. Si vous ne souhaitez pas l'utiliser, vous pouvez faire une estimation de la constante de Peukert en fonction de la conception de votre batterie.
Pour utiliser la calculatrice, vous devez connaître la cote AH de la batterie ainsi que la cote horaire à laquelle la cote AH a été prise. Vous avez besoin de deux ensembles de ces deux cotes. Le calculateur tient également compte des températures extrêmes auxquelles la batterie fonctionne et de l'âge de la batterie. Le calculateur en ligne vous indique ensuite la constante de Peukert basée sur ces valeurs.
La calculatrice vous permet également de lui indiquer le courant lorsqu'elle est connectée à une charge électrique afin que la calculatrice puisse déterminer la capacité pour la charge électrique donnée ainsi que la durée de fonctionnement pour maintenir un niveau de décharge en toute sécurité à 50%. Avec les variables de cette équation à l'esprit, vous pouvez réorganiser l'équation pour obtenir
It=C\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^{k-1}
obtenir le produitIlcomme l'heure actuelle, ou le taux de décharge. C'est la nouvelle cote AH que vous pouvez calculer.
Comprendre la capacité de la batterie
Le taux de décharge vous fournit le point de départ pour déterminer la capacité d'une batterie nécessaire pour faire fonctionner divers appareils électriques. Le produitIlest la chargeQ,en coulombs, émis par la batterie. Les ingénieurs préfèrent généralement utiliser des ampères-heures pour mesurer le taux de décharge en utilisant le tempsten heures et courantjeen ampères.
À partir de là, vous pouvez comprendre la capacité de la batterie à l'aide de valeurs telles que les wattheures (Wh) qui mesurent la capacité de la batterie ou l'énergie de décharge en termes de watt, une unité de puissance. Les ingénieurs utilisent le tracé de Ragone pour évaluer la capacité en wattheures des batteries au nickel et au lithium. Les graphiques de Ragone montrent comment la puissance de décharge (en watts) diminue à mesure que l'énergie de décharge (Wh) augmente. Les graphiques montrent cette relation inverse entre les deux variables.
Ces tracés vous permettent d'utiliser la chimie de la batterie pour mesurer la puissance et le taux de décharge de différents types de batteries incluant lithium-phosphate de fer (LFP), lithium-oxyde de magnésium (LMO) et nickel-manganèse-cobalt (NMC).
Équation de la courbe de décharge de la batterie
L'équation de la courbe de décharge de la batterie qui sous-tend ces tracés vous permet de déterminer l'autonomie d'une batterie en trouvant la pente inverse de la ligne. Cela fonctionne parce que les unités de watt-heure divisées par le watt vous donnent des heures d'autonomie. En mettant ces concepts sous forme d'équation, vous pouvez écrireE = C x Vmoypour l'énergieEen wattheures, capacité en ampères-heuresCetVmoytension moyenne de la décharge.
Les watts-heures offrent un moyen pratique de convertir l'énergie de décharge en d'autres formes d'énergie, car en multipliant les watts-heures par 3600 pour obtenir des watts-secondes, vous obtenez l'énergie en unités de joules. Les joules sont fréquemment utilisés dans d'autres domaines de la physique et de la chimie tels que l'énergie thermique et la chaleur pour la thermodynamique ou l'énergie de la lumière en physique des lasers.
Quelques autres mesures diverses sont utiles en plus du taux de décharge. Les ingénieurs mesurent également la capacité de puissance en unités deC, qui est la capacité en ampères-heures divisée par exactement une heure. Vous pouvez également convertir directement des watts en amplis sachant queP = I x VPour le pouvoirPen watts, courantjeen ampères et en tensionVen volts pour une batterie.
Par exemple, une batterie de 4 V avec une puissance nominale de 2 ampères-heures a une capacité en watts-heures de 2 Wh. Cette mesure signifie que vous pouvez tirer le courant à 2 ampères pendant une heure ou vous pouvez tirer un courant à un seul ampère pendant deux les heures. La relation entre le courant et l'heure dépendent toutes les deux l'une de l'autre, comme le donne l'ampère-heure.
Calculateur de décharge de batterie
L'utilisation d'un calculateur de décharge de batterie peut vous permettre de mieux comprendre comment différents matériaux de batterie affectent le taux de décharge. Les batteries carbone-zinc, alcalines et plomb-acide perdent généralement leur efficacité lorsqu'elles se déchargent trop rapidement. Le calcul du débit de décharge vous permet de le quantifier.
La décharge d'une batterie vous fournit des méthodes de calcul d'autres valeurs telles que la capacité et la constante de taux de décharge. Pour une charge donnée émise par une batterie, la capacité de la batterie (à ne pas confondre avec la capacité, comme discuté précédemment)Cest donné parC = Q/Vpour une tension donnée V.La capacité, mesurée en farads, mesure la capacité de la batterie à stocker la charge.
Un condensateur disposé en série avec une résistance peut vous permettre de calculer le produit de la capacité et de la résistance du circuit qui vous donne la constante de temps τ comme τ = RC. La constante de temps de cette disposition de circuit vous indique le temps qu'il faut au condensateur pour consommer environ 46,8 % de sa charge lorsqu'il se décharge à travers un circuit. La constante de temps est également la réponse du circuit à une entrée de tension constante, de sorte que les ingénieurs utilisent fréquemment la constante de temps comme fréquence de coupure pour un circuit
Applications de charge et de décharge de condensateur
Lorsqu'un condensateur ou une batterie se charge ou se décharge, vous pouvez créer de nombreuses applications en génie électrique. Les lampes flash ou les tubes flash produisent des éclats intenses de lumière blanche pendant de courtes périodes de temps à partir d'un condensateur électrolytique polarisé. Ce sont des condensateurs qui ont une anode chargée positivement qui s'oxyde en formant un métal isolant comme moyen de stockage et de production de charge.
La lumière de la lampe provient des électrodes de la lampe connectées à un condensateur avec une grande quantité de tension afin qu'elles puissent être utilisées pour la photographie au flash dans les appareils photo. Ceux-ci sont généralement fabriqués avec un transformateur élévateur et un redresseur. Le gaz de ces lampes résiste à l'électricité de sorte que la lampe ne conduit pas l'électricité jusqu'à ce que le condensateur se décharge.
Mis à part les batteries simples, le taux de décharge trouve une utilisation dans les condensateurs des conditionneurs d'alimentation. Ces conditionneurs protègent l'électronique contre les surtensions et les travaux de courant en éliminant les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences radioélectriques (RFI). Ils le font grâce à un système de résistance et de condensateur dans lequel le taux de charge et de décharge du condensateur empêche les pointes de tension de se produire.