Знание того, сколько времени должно хватить на батарею, может помочь вам сэкономить деньги и энергию. Скорость разряда влияет на срок службы батареи. Технические характеристики и особенности того, как электрические цепи с аккумуляторными источниками пропускают ток, являются основой для создания электроники и оборудования, связанного с электроникой. Скорость, с которой заряд проходит через цепь, зависит от того, как быстро источник батареи может передавать ток через нее, в зависимости от скорости разряда.
Расчет скорости разряда
Вы можете использовать закон Пейкерта, чтобы определить скорость разряда батареи. Закон Пейкерта
t = H \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ k
в которомЧАСноминальное время разряда в часах,C- номинальная емкость при скорости разряда в ампер-часах (также называемая рейтингом AH в ампер-часах),яток разряда в амперах,k- постоянная Пойкерта без размерностей итфактическое время разряда.
Номинальное время разряда батареи - это то, что производители батарей называют временем разряда батареи. Это число обычно указывается вместе с количеством часов, в которые рассчитывалась ставка.
Константа Пейкерта обычно находится в диапазоне от 1,1 до 1,3. Для батарей с абсорбирующим стеклянным матом (AGM) это число обычно составляет от 1,05 до 1,15. Он может варьироваться от 1,1 до 1,25 для гелевых аккумуляторов и обычно от 1,2 до 1,6 для залитых аккумуляторов. BatteryStuff.com имеет калькулятор для определения постоянной Пейкерта. Если вы не хотите его использовать, вы можете оценить константу Пойкерта на основе конструкции вашей батареи.
Чтобы использовать калькулятор, вам необходимо знать рейтинг AH для батареи, а также количество часов, в которое было взято значение AH. Вам понадобится два набора этих двух рейтингов. Калькулятор также учитывает экстремальные температуры, при которых работает аккумулятор, и возраст аккумулятора. Затем онлайн-калькулятор рассчитает постоянную Пейкерта на основе этих значений.
Калькулятор также позволяет определить ток при подключении к электрической нагрузке, чтобы калькулятор мог определить емкость для данной электрической нагрузки, а также время работы, чтобы безопасно поддерживать уровень разряда на 50%. Имея в виду переменные этого уравнения, вы можете изменить уравнение, чтобы получить
Это = C \ bigg (\ frac {C} {IH} \ bigg) ^ {k-1}
получить продуктЭтокак текущее время или скорость разряда. Это новый рейтинг AH, который вы можете рассчитать.
Понимание емкости аккумулятора
Скорость разряда дает вам отправную точку для определения емкости аккумулятора, необходимой для работы различных электрических устройств. ПродуктЭтоэто зарядQ,в кулонах, выделяемых батареей. Инженеры обычно предпочитают использовать ампер-часы для измерения скорости разряда с учетом времени.тв часах и текущемяв амперах.
Исходя из этого, вы можете понять емкость аккумулятора, используя такие значения, как ватт-часы (Втч), которые измеряют емкость аккумулятора или энергию разряда в ваттах, единицу мощности. Инженеры используют график Рагона для оценки емкости никелевых и литиевых батарей в ватт-часах. Графики Рагона показывают, как мощность разряда (в ваттах) падает с увеличением энергии разряда (Втч). Графики показывают эту обратную зависимость между двумя переменными.
Эти графики позволяют использовать химический состав батареи для измерения мощности и скорости разряда различных типов батареи, включая фосфат лития-железа (LFP), оксид лития-магнана (LMO) и никель-марганец-кобальт (NMC).
Уравнение кривой разряда батареи
Уравнение кривой разряда батареи, лежащее в основе этих графиков, позволяет определить время работы батареи, найдя обратный наклон линии. Это работает, потому что единицы ватт-часа, разделенные на ватт, дают вам часы работы. Представив эти концепции в форме уравнения, вы можете написатьE = C x Vв среднемдля энергииEв ватт-часах, емкость в ампер-часахCа такжеVв среднемсреднее напряжение разряда.
Ватт-часы обеспечивают удобный способ преобразования энергии разряда в другие формы энергии, потому что умножение ватт-часов на 3600 для получения ватт-секунд дает энергию в джоулях. Джоули часто используются в других областях физики и химии, таких как тепловая энергия и тепло для термодинамики или энергия света в лазерной физике.
Наряду со скоростью разряда полезны несколько других измерений. Инженеры также измеряют мощность в единицахC, который представляет собой емкость в ампер-часах, деленную точно на один час. Вы также можете напрямую преобразовывать ватты в амперы, зная, чтоP = I x Vдля властипв ваттах, токяв амперах и напряженииVв вольтах для аккумулятора.
Например, батарея на 4 В с номинальной мощностью 2 ампер-часа имеет емкость 2 Вт-ч в ватт-часах. Это измерение означает, что вы можете потреблять ток на 2 ампера в течение одного часа или вы можете потреблять ток на одном усилителе на двоих часы. Соотношение между током и временем зависит друг от друга, что определяется номиналом ампер-часов.
Калькулятор разряда батареи
Использование калькулятора разряда батареи может дать вам более глубокое представление о том, как различные материалы батареи влияют на скорость разряда. Углеродно-цинковые, щелочные и свинцово-кислотные батареи обычно снижают эффективность, если они разряжаются слишком быстро. Расчет скорости разряда позволяет вам это количественно оценить.
Разряд батареи предоставляет вам методы расчета других значений, таких как емкость и константа скорости разряда. Для заданного заряда, выделяемого батареей, емкость батареи (не путать с емкостью, как обсуждалось ранее)Cдан кем-тоC = Q / Vдля заданного напряжения V.Емкость, измеряемая в фарадах, измеряет способность аккумулятора накапливать заряд..
Конденсатор, соединенный последовательно с резистором, позволяет рассчитать произведение емкости и сопротивления цепи, которое дает постоянную времени τ как τ = RC. Постоянная времени этой схемы показывает время, за которое конденсатор потребляет около 46,8% своего заряда при разрядке через цепь. Постоянная времени также является реакцией схемы на постоянное входное напряжение, поэтому инженеры часто используют постоянную времени в качестве частоты среза для схемы.
Приложения для зарядки и разрядки конденсаторов
Когда конденсатор или батарея заряжается или разряжается, вы можете найти множество приложений в электротехнике. Лампы-вспышки или импульсные лампы излучают интенсивные вспышки белого света в течение коротких периодов времени от поляризованного электролитического конденсатора. Это конденсаторы с положительно заряженным анодом, который окисляется, образуя металлический изолятор как средство хранения и производства заряда.
Свет лампы исходит от электродов лампы, подключенных к конденсатору с большим напряжением, поэтому их можно использовать для фотосъемки со вспышкой в камерах. Обычно они состоят из повышающего трансформатора и выпрямителя. Газ в этих лампах сопротивляется электричеству, поэтому лампа не будет проводить электричество, пока не разрядится конденсатор.
Помимо простых батарей, скорость разряда находит применение в конденсаторах стабилизаторов мощности. Эти кондиционеры защищают электронику от скачков напряжения и тока, устраняя электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI). Они делают это через систему резистора и конденсатора, в которой скорость зарядки и разрядки конденсатора предотвращает скачки напряжения.
