Cum se calculează rata de descărcare a bateriei

Știind cât ar trebui să dureze o baterie vă poate ajuta să economisiți bani și energie. Rata de descărcare afectează durata de viață a unei baterii. Specificațiile și caracteristicile modului în care circuitele electrice cu surse de baterii lasă fluxul de curent sunt baza pentru crearea de echipamente electronice și electronice. Rata la care încărcarea circulă printr-un circuit depinde de cât de repede o sursă de baterie poate trimite curent prin acesta pe baza ratei de descărcare.

Puteți utiliza legea lui Peukert pentru a determina rata de descărcare a unei baterii. Legea lui Peukert este

in careHeste timpul de descărcare nominal în ore,Ceste capacitatea nominală a ratei de descărcare în amperi-ore (numită și clasificarea AH-amperi-oră),Eueste curentul de descărcare în amperi,keste constanta Peukert fără dimensiuni șiteste timpul efectiv de descărcare.

Timpul nominal de descărcare pentru o baterie este ceea ce producătorii de baterii au evaluat ca timp de descărcare pentru o baterie. Acest număr este de obicei dat cu numărul de ore la care s-a luat rata.

Constanta Peukert variază în general de la 1,1 la 1,3. Pentru bateriile de sticlă absorbantă (AGM), numărul este de obicei între 1,05 și 1,15. Poate varia de la 1,1 la 1,25 pentru bateriile cu gel și, în general, poate fi între 1,2 și 1,6 pentru bateriile inundate. BatteryStuff.com are un calculator pentru determinarea constantei Peukert. Dacă nu doriți să o utilizați, puteți face o estimare a constantei Peukert pe baza designului bateriei.

Pentru a utiliza calculatorul, trebuie să cunoașteți valoarea AH a bateriei, precum și valoarea orară la care a fost evaluată AH. Aveți nevoie de două seturi din aceste două evaluări. De asemenea, calculatorul ia în considerare temperaturile extreme la care funcționează bateria și vechimea bateriei. Calculatorul online vă spune apoi constanta Peukert pe baza acestor valori.

Calculatorul vă permite, de asemenea, să-i spuneți curentul atunci când este conectat la o sarcină electrică, astfel încât calculatorul să poată determinați capacitatea pentru sarcina electrică dată, precum și durata de funcționare pentru a menține un nivel de descărcare în siguranță la 50%. Având în vedere variabilele acestei ecuații, puteți rearanja ecuația pentru a obține

pentru a obține produsulAceastaca timp curent ori sau rata de descărcare. Acesta este noul rating AH pe care îl puteți calcula.

Rata de descărcare vă oferă punctul de plecare pentru determinarea capacității unei baterii necesare pentru funcționarea diferitelor dispozitive electrice. ProdusulAceastaeste taxaQ,în coulombi, eliberați de baterie. Inginerii preferă de obicei să utilizeze amp-ore pentru a măsura rata de descărcare folosind timpultîn ore și curentEuîn amperi.

Din aceasta, puteți înțelege capacitatea bateriei folosind valori precum watt-ore (Wh) care măsoară capacitatea bateriei sau descarcă energia în termeni de watt, o unitate de putere. Inginerii folosesc complotul Ragone pentru a evalua capacitatea de watt-oră a bateriilor din nichel și litiu. Graficele Ragone arată cum puterea de descărcare (în wați) scade pe măsură ce energia de descărcare (Wh) crește. Graficele arată această relație inversă între cele două variabile.

Aceste parcele vă permit să utilizați chimia bateriei pentru a măsura puterea și rata de descărcare a diferitelor tipuri de baterii, inclusiv fosfat de litiu-fier (LFP), oxid de magneziu de litiu (LMO) și nichel-mangan cobalt (NMC).

Ecuația curbei de descărcare a bateriei care stă la baza acestor grafice vă permite să determinați durata de funcționare a unei baterii găsind panta inversă a liniei. Acest lucru funcționează deoarece unitățile de watt-oră împărțite la watt vă oferă ore de rulare. Punând aceste concepte în formă de ecuație, puteți scrieE = C x V_mediepentru energieEîn wați-oră, capacitate în amp-oreCșiV_medietensiunea medie a descărcării.

Watt-orele oferă o modalitate convenabilă de a converti de la energia descărcată la alte forme de energie, deoarece înmulțirea watt-orelor cu 3600 pentru a obține watt-secunde vă oferă energia în unități de jouli. Joule sunt frecvent utilizate în alte domenii ale fizicii și chimiei, cum ar fi energia termică și căldura pentru termodinamică sau energia luminii în fizica laserului.

Câteva alte măsurători diverse sunt utile alături de rata de descărcare. Inginerii măsoară, de asemenea, capacitatea de putere în unități deC, care este capacitatea de amp-oră împărțită la exact o oră. De asemenea, puteți converti direct din wați în amperi știind astaP = I x Vpentru puterePîn wați, curentEuîn amperi și tensiuneVîn volți pentru o baterie.

De exemplu, o baterie de 4 V cu o putere nominală de 2 amperi-oră are o capacitate de 2 Wh pe oră. Această măsurare înseamnă că puteți trage curentul la 2 amperi pentru o oră sau puteți trage un curent la un singur amplificator pentru doi ore. Relația dintre curent și timp depinde una de cealaltă, așa cum este dată de evaluarea amplificatorului.

Utilizarea unui calculator de descărcare a bateriei vă poate oferi o înțelegere mai profundă a modului în care diferite materiale ale bateriei afectează rata de descărcare. Bateriile carbon-zinc, alcaline și plumb-acid scad în general din eficiență atunci când se descarcă prea repede. Calculul ratei de descărcare vă permite să cuantificați acest lucru.

Descărcarea unei baterii vă oferă metode de calcul al altor valori, cum ar fi capacitatea și rata constantă de descărcare. Pentru o încărcare dată de o baterie, capacitatea bateriei (nu trebuie confundată cu capacitatea, așa cum am discutat mai devreme)Ceste dat deC = Q / Vpentru o tensiune dată V.Capacitatea, măsurată în farade, măsoară capacitatea bateriei de a stoca încărcarea.​

Un condensator aranjat în serie cu un rezistor vă poate permite să calculați produsul capacității și rezistenței circuitului care vă oferă constanta de timp τ ca τ = RC. Constanta de timp a acestui aranjament de circuit vă indică timpul necesar condensatorului pentru a consuma aproximativ 46,8% din încărcarea sa atunci când se descarcă printr-un circuit. Constanta de timp este, de asemenea, răspunsul circuitului la o intrare de tensiune constantă, astfel încât inginerii folosesc frecvent constanta de timp ca frecvență de întrerupere pentru un circuit

Când un condensator sau o baterie se încarcă sau se descarcă, puteți crea multe aplicații în ingineria electrică. Lanternele sau tuburile de lumină produc explozii intense de lumină albă pentru perioade scurte de timp de la un condensator electrolitic polarizat. Aceștia sunt condensatori care au un anod încărcat pozitiv care se oxidează prin formarea unui metal izolator ca mijloc de stocare și producere a sarcinii.

Lumina lămpii vine de la electrozii lămpii conectați la un condensator cu o cantitate mare de tensiune, astfel încât să poată fi folosiți pentru fotografierea cu bliț în camere. Acestea sunt realizate de obicei cu un transformator step up și un redresor. Gazul din aceste lămpi rezistă electricității, astfel încât lampa nu va conduce electricitatea până când descărcarea condensatorului.

În afară de bateriile simple, rata de descărcare se folosește în condensatoarele condiționatoarelor de putere. Aceste aparate de condiționare protejează aparatele electronice de supratensiuni în tensiune și curent, eliminând interferențele electromagnetice (EMI) și interferențele de radiofrecvență (RFI). Acestea fac acest lucru printr-un sistem de rezistență și condensator în care rata de încărcare și descărcare a condensatorului împiedică apariția vârfurilor de tensiune.