Kako izračunati stopnjo praznjenja baterije

Če veste, kako dolgo naj baterija zdrži, lahko prihranite denar in energijo. Hitrost praznjenja vpliva na življenjsko dobo baterije. Specifikacije in značilnosti, kako električni tokokrogi z viri baterij prepuščajo tok, so osnova za ustvarjanje elektronike in z njo povezane elektronske opreme. Hitrost, s katero naboj teče skozi vezje, je odvisna od tega, kako hitro lahko vir akumulatorja pošlje tok skozi njega glede na njegovo hitrost praznjenja.

Za določitev stopnje praznjenja baterije lahko uporabite Peukertov zakon. Peukertov zakon je

v kateriHje nazivni čas praznjenja v urah,Cje nazivna zmogljivost stopnje praznjenja v amp-urah (imenovana tudi AH amp-ura),jazje izpustni tok v amperih,kje Peukertova konstanta brez dimenzij intje dejanski čas praznjenja.

Nazivni čas praznjenja baterije je tisto, kar so proizvajalci baterij ocenili kot čas praznjenja baterije. Ta številka je ponavadi podana s številom ur, pri katerih je bila upoštevana stopnja.

Peukertova konstanta se običajno giblje od 1,1 do 1,3. Število baterij z absorbent Glass Mat (AGM) je običajno med 1,05 in 1,15. Pri gelskih baterijah lahko znaša od 1,1 do 1,25, pri poplavljenih baterijah pa na splošno od 1,2 do 1,6. BatteryStuff.com ima kalkulator za določanje Peukertove konstante. Če je ne želite uporabiti, lahko na podlagi zasnove vaše baterije naredite oceno Peukertove konstante.

Če želite uporabljati kalkulator, morate poznati oceno AH za baterijo in uro, v kateri je bila sprejeta ocena AH. Potrebujete dva sklopa teh dveh ocen. Kalkulator upošteva tudi ekstremne temperature, pri katerih deluje baterija, in starost baterije. Spletni kalkulator vam nato sporoči Peukertovo konstanto na podlagi teh vrednosti.

Kalkulator vam omogoča tudi določanje toka, ko je priključen na električno obremenitev, tako da kalkulator lahko določite zmogljivost za določeno električno obremenitev in čas delovanja, da bo nivo praznjenja varno 50%. Ob upoštevanju spremenljivk te enačbe lahko enačbo preuredite tako, da dobite

da dobite izdelekTokot trenutni čas ali čas praznjenja. To je nova ocena AH, ki jo lahko izračunate.

Hitrost praznjenja vam nudi izhodišče za določanje kapacitete baterije, potrebne za delovanje različnih električnih naprav. IzdelekToje nabojQ,v kulonih, ki jih oddaja baterija. Inženirji običajno raje uporabljajo amp-ure za merjenje stopnje praznjenja s časomtv urah in trenutnijazv ojačevalnikih.

Iz tega lahko razumete zmogljivost akumulatorja z vrednostmi, kot so vatne ure (Wh), ki merijo zmogljivost baterije ali energijo praznjenja v vatih, enoti moči. Inženirji uporabljajo ploskev Ragone za oceno zmogljivosti baterij iz niklja in litija v vatnih urah. Na grafikonih Ragone je prikazano, kako moč praznjenja (v vatih) pade, ko se energija praznjenja (Wh) poveča. Grafi kažejo to obratno razmerje med obema spremenljivkama.

Te ploskve vam omogočajo uporabo kemije baterij za merjenje moči in stopnje praznjenja različnih vrst baterije, vključno z litij-železovim fosfatom (LFP), litij-magnezijevim oksidom (LMO) in nikelj-manganovim kobaltom (NMC).

Enačba krivulje praznjenja akumulatorja, ki je podlaga za te grafikone, vam omogoča, da določite čas delovanja baterije tako, da poiščete inverzni naklon črte. To deluje, ker vam enote vatnih ur, deljene z vatom, zagotavljajo ure delovanja. Če te koncepte postavite v enačbo, lahko pišeteE = C x V_povprečnoza energijoEv vatnih urah, zmogljivost v amp urahCinV_povprečnopovprečna napetost praznjenja.

Vatne ure zagotavljajo priročen način za pretvorbo energije iz praznjenja v druge oblike energije, saj množenje vatnih ur s 3600, da dobite vatne sekunde, daje energijo v enotah džula. Jouli se pogosto uporabljajo na drugih področjih fizike in kemije, kot sta toplotna energija in toplota za termodinamiko ali energija svetlobe v laserski fiziki.

Nekaj ​​drugih raznovrstnih meritev je koristnih poleg stopnje praznjenja. Inženirji merijo tudi zmogljivost moči v enotahC, kar je amp-urna zmogljivost, deljena z natančno eno uro. To lahko tudi pretvorite neposredno iz vatov v ojačevalceP = I x Vza močPv vatih, tokjazv amperih in napetostiVv voltih za baterijo.

Na primer, 4 V baterija z nazivno močjo 2 amp na uro ima zmogljivost vatnih ur 2 Wh. Ta meritev pomeni, da lahko eno uro privzamete tok pri 2 amperih ali pa v dveh ojačevalcih pri enem ojačevalniku ure. Odnos med trenutkom in časom je odvisen drug od drugega, kot je določeno z oceno amp-ur.

Uporaba kalkulatorja praznjenja akumulatorja vam omogoča globlje razumevanje, kako različni materiali akumulatorja vplivajo na stopnjo praznjenja. Ogljikovo-cinkove, alkalne in svinčeve baterije običajno zmanjšajo učinkovitost, ko se prehitro izpraznijo. Izračun stopnje praznjenja vam omogoča, da to količinsko določite.

Izpraznitev baterije vam omogoča metode za izračun drugih vrednosti, kot sta kapacitivnost in konstanta hitrosti praznjenja. Za dano polnjenje, ki ga oddaja baterija, kapacitivnost baterije (ne smemo je zamenjati z zmogljivostjo, kot smo že omenili)Cje podano zC = Q / Vza dano napetost V.Kapaciteta, merjena s faradami, meri sposobnost akumulatorja za shranjevanje napolnjenosti.​

Kondenzator, zaporedno razporejen z uporom, vam omogoča izračun zmnožka kapacitivnosti in upora vezja, ki vam daje časovno konstanto τ kot τ = RC. Časovna konstanta te ureditve vezja pove, koliko časa kondenzator porabi približno 46,8% svojega naboja pri praznjenju skozi vezje. Časovna konstanta je tudi odziv vezja na vhod konstantne napetosti, zato inženirji pogosto uporabljajo časovno konstanto kot mejno frekvenco za vezje

Ko se kondenzator ali baterija napolni ali izprazni, lahko ustvarite veliko aplikacij v elektrotehniki. Bliskavice ali bliskovne cevi iz polariziranega elektrolitskega kondenzatorja za kratek čas proizvajajo močne izbruhe bele svetlobe. To so kondenzatorji, ki imajo pozitivno nabito anodo, ki oksidira z oblikovanjem izolacijske kovine kot sredstva za shranjevanje in ustvarjanje naboja.

Svetloba žarnice prihaja iz elektrod žarnice, priključenih na kondenzator z veliko napetostjo, zato jih lahko uporabimo za fotografiranje z bliskavico v fotoaparatih. Ti so običajno narejeni s povečevalnim transformatorjem in usmernikom. Plin v teh žarnicah se upira elektriki, zato žarnica ne bo oddajala električne energije, dokler se kondenzator ne izprazni.

Poleg preprostih baterij se hitrost praznjenja uporablja tudi v kondenzatorjih močnostnih naprav. Te naprave ščitijo elektroniko pred prenapetostnimi napetostmi in tokom z odpravljanjem elektromagnetnih motenj (EMI) in radiofrekvenčnih motenj (RFI). To storijo prek sistema upora in kondenzatorja, pri katerih hitrost polnjenja in praznjenja kondenzatorja preprečuje, da bi prišlo do napetostnih skokov.