Mengetahui berapa lama baterai harus bertahan dapat membantu Anda menghemat uang dan energi. Tingkat debit mempengaruhi masa pakai baterai. Spesifikasi dan fitur bagaimana rangkaian listrik dengan sumber baterai membiarkan arus mengalir adalah dasar untuk membuat elektronik dan peralatan terkait elektronik. Tingkat di mana muatan mengalir melalui sirkuit tergantung pada seberapa cepat sumber baterai dapat mengirim arus melaluinya berdasarkan tingkat pelepasannya.
Menghitung Tingkat Debit
Anda dapat menggunakan hukum Peukert untuk menentukan laju pengosongan baterai. Hukum Peukert adalah
t=H\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^k
di manaHadalah waktu pengosongan terukur dalam jam,Cadalah kapasitas pengenal laju pengosongan dalam amp-jam (juga disebut peringkat amp-jam AH),sayaadalah arus pelepasan dalam amp,kadalah konstanta Peukert tanpa dimensi danuntukadalah waktu pengosongan yang sebenarnya.
Waktu pengosongan terukur untuk baterai adalah apa yang telah dinilai oleh pabrikan baterai sebagai waktu pengosongan baterai. Angka ini biasanya diberikan dengan jumlah jam di mana tarif itu diambil.
Konstanta Peukert umumnya berkisar dari 1,1 hingga 1,3. Untuk baterai Absorbent Glass Mat (AGM), jumlahnya biasanya antara 1,05 dan 1,15. Ini dapat berkisar dari 1,1 hingga 1,25 untuk baterai gel, dan umumnya dapat menjadi 1,2 hingga 1,6 untuk baterai yang kebanjiran. BatteryStuff.com memiliki Kalkulator untuk menentukan konstanta Peukert. Jika Anda tidak ingin menggunakannya, Anda dapat membuat perkiraan konstanta Peukert berdasarkan desain baterai Anda.
Untuk menggunakan kalkulator, Anda perlu mengetahui peringkat AH untuk baterai serta peringkat jam di mana peringkat AH diambil. Anda membutuhkan dua set dari dua peringkat ini. Kalkulator juga memperhitungkan suhu ekstrim di mana baterai beroperasi dan usia baterai. Kalkulator online kemudian memberi tahu Anda konstanta Peukert berdasarkan nilai-nilai ini.
Kalkulator juga memungkinkan Anda memberi tahu arus saat terhubung ke beban listrik sehingga kalkulator dapat menentukan kapasitas untuk beban listrik yang diberikan serta runtime untuk menjaga tingkat debit aman pada 50%. Dengan mempertimbangkan variabel persamaan ini, Anda dapat mengatur ulang persamaan untuk mendapatkan equation
It=C\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^{k-1}
untuk mendapatkan produkSaya tsebagai waktu saat ini, atau tingkat debit. Ini adalah peringkat AH baru yang dapat Anda hitung.
Memahami Kapasitas Baterai
Tingkat debit memberi Anda titik awal untuk menentukan kapasitas baterai yang diperlukan untuk menjalankan berbagai perangkat listrik. ProdukSaya tadalah biayanyaT,dalam coulomb, dilepaskan oleh baterai. Insinyur biasanya lebih suka menggunakan amp-jam untuk mengukur tingkat debit menggunakan waktuuntukdalam jam dan saat inisayadalam ampli.
Dari sini, Anda dapat memahami kapasitas baterai menggunakan nilai seperti watt-jam (Wh) yang mengukur kapasitas baterai atau energi yang dikeluarkan dalam satuan watt, satuan daya. Insinyur menggunakan plot Ragone untuk mengevaluasi kapasitas watt-jam baterai yang terbuat dari nikel dan lithium. Plot Ragone menunjukkan bagaimana daya pelepasan (dalam watt) turun saat energi pelepasan (Wh) meningkat. Plot menunjukkan hubungan terbalik antara dua variabel.
Plot ini memungkinkan Anda menggunakan kimia baterai untuk mengukur tingkat daya dan debit dari berbagai jenis types baterai termasuk lithium-iron phosphate (LFP), lithium-magnanese oxide (LMO) dan nikel mangan kobalt (NMC).
Persamaan Kurva Pelepasan Baterai
Persamaan kurva pengosongan baterai yang mendasari plot ini memungkinkan Anda menentukan waktu kerja baterai dengan menemukan kemiringan garis terbalik. Ini berfungsi karena satuan watt-jam dibagi watt memberi Anda jam runtime. Menempatkan konsep-konsep ini dalam bentuk persamaan, Anda dapat menulisE = C x Vrata-ratauntuk energiEdalam watt-jam, kapasitas dalam amp-jamCdanVrata-ratategangan rata-rata pelepasan.
Watt-jam menyediakan cara mudah untuk mengkonversi dari energi pelepasan ke bentuk energi lain karena mengalikan watt-jam dengan 3600 untuk mendapatkan watt-detik memberi Anda energi dalam satuan joule. Joule sering digunakan di bidang fisika dan kimia lainnya seperti energi panas dan panas untuk termodinamika atau energi cahaya dalam fisika laser.
Beberapa pengukuran lain-lain sangat membantu di samping tingkat debit. Insinyur juga mengukur kemampuan daya dalam satuanC, yang merupakan kapasitas amp-jam dibagi dengan tepat satu jam. Anda juga dapat mengkonversi langsung dari watt ke amp mengetahui bahwa knowingP = I x Vuntuk kekuatanPdalam watt, arussayadalam amp dan teganganVdalam volt untuk baterai.
Misalnya, baterai 4 V dengan rating 2 amp-jam memiliki kapasitas watt-jam 2 Wh. Pengukuran ini berarti Anda dapat menarik arus pada 2 amp selama satu jam atau Anda dapat menarik arus pada satu amp untuk dua jam. Hubungan antara arus dan waktu keduanya bergantung satu sama lain, seperti yang diberikan oleh peringkat amp-jam.
Kalkulator Pelepasan Baterai Battery
Menggunakan kalkulator pengosongan baterai dapat memberi Anda pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana bahan baterai yang berbeda memengaruhi laju pengosongan. Baterai karbon-seng, alkali, dan asam timbal umumnya menurun efisiensinya jika baterainya terlalu cepat habis. Menghitung tingkat debit memungkinkan Anda mengukur ini.
Pengosongan baterai memberi Anda metode penghitungan nilai lain seperti kapasitansi dan konstanta laju pengosongan. Untuk muatan yang diberikan oleh baterai, kapasitansi baterai (jangan bingung dengan kapasitas, seperti yang dibahas sebelumnya)Cdiberikan olehC = Q/Vuntuk tegangan tertentu V.Kapasitansi, diukur dalam farad, mengukur kemampuan baterai untuk menyimpan muatan.
Kapasitor yang disusun seri dengan resistor dapat memungkinkan Anda menghitung produk kapasitansi dan resistansi dari rangkaian yang memberi Anda konstanta waktu τ sebagai = RC. Konstanta waktu dari susunan rangkaian ini memberi tahu Anda waktu yang diperlukan kapasitor untuk mengkonsumsi sekitar 46,8% dari muatannya saat pengosongan melalui rangkaian. Konstanta waktu juga merupakan respons rangkaian terhadap input tegangan konstan sehingga para insinyur sering menggunakan konstanta waktu sebagai frekuensi cutoff untuk suatu rangkaian
Aplikasi Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Saat kapasitor atau baterai terisi atau kosong, Anda dapat membuat banyak aplikasi dalam teknik elektro. Flashlamps atau flashtubes menghasilkan semburan cahaya putih yang intens untuk waktu yang singkat dari kapasitor elektrolitik terpolarisasi. Ini adalah kapasitor yang memiliki anoda bermuatan positif yang teroksidasi dengan membentuk logam isolator sebagai sarana untuk menyimpan dan menghasilkan muatan.
Cahaya lampu berasal dari elektroda lampu yang dihubungkan dengan kapasitor dengan tegangan yang besar sehingga dapat digunakan untuk fotografi flash pada kamera. Ini biasanya dibuat dengan transformator step up dan penyearah. Gas dalam lampu ini menahan listrik sehingga lampu tidak akan menghantarkan listrik sampai kapasitor habis.
Selain baterai langsung, tingkat pelepasan digunakan dalam kapasitor pengkondisi daya. Kondisioner ini melindungi elektronik dari lonjakan tegangan dan arus kerja dengan menghilangkan interferensi elektromagnetik (EMI) dan interferensi frekuensi radio (RFI). Mereka melakukan ini melalui sistem resistor dan kapasitor di mana laju pengisian dan pengosongan kapasitor mencegah lonjakan tegangan terjadi.