Jak obliczyć szybkość rozładowania baterii?

Wiedza o tym, jak długo powinna wystarczyć bateria, może pomóc Ci zaoszczędzić pieniądze i energię. Szybkość rozładowania wpływa na żywotność baterii. Specyfikacje i cechy przepuszczania prądu przez obwody elektryczne ze źródłami bateryjnymi są podstawą do tworzenia elektroniki i urządzeń pokrewnych. Szybkość, z jaką ładunek przepływa przez obwód, zależy od tego, jak szybko źródło akumulatora może przesyłać przez niego prąd w oparciu o szybkość rozładowania.

Możesz użyć prawa Peukerta do określenia szybkości rozładowania baterii. Prawo Peukerta to

w którymHto znamionowy czas rozładowania w godzinach,doto znamionowa pojemność rozładowania w amperogodzinach (zwana również amperogodziną AH),jajest prąd rozładowania w amperach,kjest stałą Peukerta bez wymiarów itto rzeczywisty czas rozładowania.

Znamionowy czas rozładowania baterii jest tym, co producenci baterii ocenili jako czas rozładowania baterii. Liczba ta jest zwykle podawana z liczbą godzin, w których została podjęta stawka.

Stała Peukerta na ogół waha się od 1,1 do 1,3. W przypadku akumulatorów z absorbentem szklanym (AGM) liczba ta wynosi zwykle od 1,05 do 1,15. Może wynosić od 1,1 do 1,25 w przypadku akumulatorów żelowych i generalnie od 1,2 do 1,6 w przypadku zalanych akumulatorów. BatteryStuff.com ma kalkulator do wyznaczania stałej Peukerta. Jeśli nie chcesz go używać, możesz oszacować stałą Peukerta na podstawie projektu baterii.

Aby korzystać z kalkulatora, musisz znać ocenę AH dla baterii, a także ocenę godzinową, w której wykonano ocenę AH. Potrzebujesz dwóch zestawów tych dwóch ocen. Kalkulator uwzględnia również ekstremalne temperatury, w których działa bateria oraz wiek baterii. Kalkulator online podaje stałą Peukerta na podstawie tych wartości.

Kalkulator pozwala również określić prąd po podłączeniu do obciążenia elektrycznego, dzięki czemu kalkulator może: określić pojemność dla danego obciążenia elektrycznego, a także czas pracy, aby bezpiecznie utrzymać poziom rozładowania na 50%. Mając na uwadze zmienne tego równania, możesz zmienić kolejność równania, aby uzyskać

aby otrzymać produktTojako aktualny czas lub szybkość rozładowania. Jest to nowa ocena AH, którą możesz obliczyć.

Szybkość rozładowania stanowi punkt wyjścia do określenia pojemności akumulatora niezbędnej do zasilania różnych urządzeń elektrycznych. ProduktTojest opłata?P,w kulombach, wydzielanych przez baterię. Inżynierowie zazwyczaj wolą używać amperogodzin do pomiaru szybkości rozładowania za pomocą czasutw godzinach i prądjaw amperach.

Na tej podstawie możesz zrozumieć pojemność baterii, używając wartości takich jak watogodziny (Wh), które mierzą pojemność baterii lub energię rozładowania w watach, jednostce mocy. Inżynierowie wykorzystują wykres Ragone do oceny pojemności watogodzinnej akumulatorów wykonanych z niklu i litu. Wykresy Ragone pokazują, jak moc rozładowania (w watach) spada wraz ze wzrostem energii rozładowania (Wh). Wykresy pokazują tę odwrotną zależność między dwiema zmiennymi.

Te wykresy pozwalają wykorzystać chemię baterii do pomiaru mocy i szybkości rozładowania różnych typów baterie zawierające fosforan litowo-żelazowy (LFP), tlenek litowo-magnezowy (LMO) i niklowo-manganowo-kobaltowy (NMC).

Równanie krzywej rozładowania akumulatora, które leży u podstaw tych wykresów, pozwala określić czas pracy akumulatora poprzez znalezienie odwrotnego nachylenia linii. Działa to, ponieważ jednostki watogodzin podzielone przez waty dają godziny pracy. Umieszczając te pojęcia w formie równania, możesz napisaćE = C x V_średnina energięmiw watogodzinach, pojemność w amperogodzinachdoiV_średniśrednie napięcie rozładowania.

Watogodziny zapewniają wygodny sposób zamiany energii wyładowania na inne formy energii, ponieważ pomnożenie watogodzin przez 3600 w celu uzyskania watosekund daje energię w dżulach. Dżule są często używane w innych dziedzinach fizyki i chemii, takich jak energia cieplna i ciepło w termodynamice lub energia światła w fizyce laserowej.

Kilka innych różnych pomiarów jest pomocnych oprócz szybkości rozładowania. Inżynierowie mierzą również zdolność zasilania w jednostkachdo, czyli pojemność w amperogodzinach podzielona przez dokładnie jedną godzinę. Możesz także konwertować bezpośrednio z watów na ampery, wiedząc o tymP = I x Vdla mocyPw watach, prądjaw amperach i napięciuVw woltach dla baterii.

Na przykład akumulator 4 V o wartości 2 amperogodzin ma pojemność 2 Wh w watogodzinach. Ten pomiar oznacza, że ​​możesz pobierać prąd przy 2 amperach przez godzinę lub możesz pobierać prąd przy jednym amperach przez dwie godziny. Zależność między prądem a czasem zależy od siebie nawzajem, jak podaje amperogodzina.

Korzystanie z kalkulatora rozładowania baterii pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób różne materiały baterii wpływają na szybkość rozładowania. Akumulatory węglowo-cynkowe, alkaliczne i kwasowo-ołowiowe generalnie zmniejszają wydajność, gdy rozładowują się zbyt szybko. Obliczenie szybkości rozładowania pozwala to określić ilościowo.

Rozładowanie baterii zapewnia metody obliczania innych wartości, takich jak pojemność i stała szybkości rozładowania. Dla danego ładunku oddanego przez akumulator, pojemność akumulatora (nie mylić z pojemnością, o czym była mowa wcześniej)dojest dany przezC = Q/Vdla danego napięcia V.Pojemność, mierzona w faradach, mierzy zdolność akumulatora do przechowywania ładunku.​

Kondensator połączony szeregowo z rezystorem pozwala obliczyć iloczyn pojemności i rezystancji obwodu, który daje stałą czasową τ jako τ = RC. Stała czasowa tego układu obwodów informuje, ile czasu zajmuje kondensatorowi zużywanie około 46,8% ładunku podczas rozładowywania przez obwód. Stała czasowa jest również odpowiedzią obwodu na stałe napięcie wejściowe, więc inżynierowie często używają stałej czasowej jako częstotliwości odcięcia obwodu

Gdy kondensator lub akumulator ładuje się lub rozładowuje, można stworzyć wiele zastosowań w elektrotechnice. Lampy błyskowe lub lampy błyskowe wytwarzają intensywne rozbłyski białego światła przez krótki czas ze spolaryzowanego kondensatora elektrolitycznego. Są to kondensatory, które mają dodatnio naładowaną anodę, która utlenia się tworząc metal izolacyjny jako środek do przechowywania i wytwarzania ładunku.

Światło lampy pochodzi z elektrod lampy podłączonych do kondensatora o dużym napięciu, dzięki czemu można je wykorzystać do fotografowania z lampą błyskową w aparatach. Są one zwykle wykonane z transformatora podwyższającego i prostownika. Gaz w tych lampach opiera się elektryczności, więc lampa nie będzie przewodzić prądu, dopóki kondensator się nie rozładuje.

Oprócz prostych akumulatorów szybkość rozładowania znajduje zastosowanie w kondensatorach kondycjonerów sieciowych. Kondycjonery te chronią elektronikę przed skokami napięcia i prądu, eliminując zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) i zakłócenia o częstotliwości radiowej (RFI). Robią to poprzez układ rezystora i kondensatora, w którym szybkość ładowania i rozładowywania kondensatora zapobiega występowaniu skoków napięcia.