การรู้ว่าแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานเพียงใดสามารถช่วยให้คุณประหยัดเงินและพลังงานได้ อัตราการคายประจุมีผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ข้อมูลจำเพาะและคุณลักษณะของวงจรไฟฟ้าที่มีแหล่งแบตเตอรี่ให้กระแสไฟไหลเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กทรอนิกส์ อัตราที่ประจุไหลผ่านวงจรขึ้นอยู่กับว่าแหล่งจ่ายแบตเตอรี่สามารถส่งกระแสผ่านได้เร็วเพียงใดตามอัตราการคายประจุ
การคำนวณอัตราการคายประจุ
คุณสามารถใช้กฎของ Peukert เพื่อกำหนดอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ได้ กฎของเพอเคิร์ทคือ
t=H\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^k
ซึ่งในโฮคือระยะเวลาการคายประจุเป็นชั่วโมงคคือความจุพิกัดของอัตราการคายประจุในหน่วยแอมป์ชั่วโมง (เรียกอีกอย่างว่าอัตราแอมป์ชั่วโมงของ AH)ผมคือ กระแสดิสชาร์จในหน่วยแอมป์kคือค่าคงที่ Peukert ไม่มีมิติและtคือเวลาปล่อยจริง
เวลาคายประจุที่กำหนดสำหรับแบตเตอรี่คือสิ่งที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ได้ให้คะแนนว่าเป็นเวลาคายประจุสำหรับแบตเตอรี่ โดยปกติแล้ว ตัวเลขนี้จะระบุด้วยจำนวนชั่วโมงที่ใช้อัตราดังกล่าว
ค่าคงที่ Peukert โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1.1 ถึง 1.3 สำหรับแบตเตอรี่แผ่นกระจกดูดซับ (AGM) ตัวเลขมักจะอยู่ระหว่าง 1.05 ถึง 1.15 สามารถใช้ได้ตั้งแต่ 1.1 ถึง 1.25 สำหรับแบตเตอรี่เจล และโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.2 ถึง 1.6 สำหรับแบตเตอรี่ที่ถูกน้ำท่วม BatteryStuff.com มี
ในการใช้เครื่องคิดเลข คุณจำเป็นต้องทราบระดับ AH สำหรับแบตเตอรี่รวมถึงระดับชั่วโมงที่ใช้คะแนน AH คุณต้องมีการจัดเรตทั้งสองชุดสองชุด เครื่องคิดเลขยังคำนึงถึงอุณหภูมิที่สูงมากซึ่งแบตเตอรี่ทำงานและอายุของแบตเตอรี่ เครื่องคิดเลขออนไลน์จะบอกคุณค่าคงที่ Peukert ตามค่าเหล่านี้
เครื่องคิดเลขยังช่วยให้คุณบอกกระแสได้เมื่อเชื่อมต่อกับโหลดไฟฟ้า เพื่อให้เครื่องคิดเลขสามารถ กำหนดความจุสำหรับโหลดไฟฟ้าที่กำหนดตลอดจนรันไทม์เพื่อรักษาระดับการปลดปล่อยอย่างปลอดภัยที่ 50%. เมื่อคำนึงถึงตัวแปรของสมการนี้แล้ว คุณสามารถจัดเรียงสมการใหม่เพื่อให้ได้
มัน=C\bigg(\frac{C}{IH}\bigg)^{k-1}
เพื่อรับสินค้ามันเป็นเวลาปัจจุบันหรืออัตราการปลดปล่อย นี่คือระดับ AH ใหม่ที่คุณสามารถคำนวณได้
ทำความเข้าใจความจุของแบตเตอรี่
อัตราการคายประจุเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับกำหนดความจุของแบตเตอรี่ที่จำเป็นต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ สินค้ามันเป็นค่าใช้จ่ายถามในคูลอมบ์ ที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ วิศวกรมักต้องการใช้แอมป์ชั่วโมงเพื่อวัดอัตราการคายประจุโดยใช้เวลาtในชั่วโมงและปัจจุบันผมในแอมป์
จากนี้ คุณสามารถเข้าใจความจุของแบตเตอรี่โดยใช้ค่าต่างๆ เช่น วัตต์-ชั่วโมง (Wh) ซึ่งวัดความจุของแบตเตอรี่หรือพลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปของวัตต์ หน่วยของพลังงาน วิศวกรใช้แผนภาพ Ragone เพื่อประเมินความจุวัตต์-ชั่วโมงของแบตเตอรี่ที่ทำจากนิกเกิลและลิเธียม แผนภาพ Ragone แสดงให้เห็นว่ากำลังการคายประจุ (ในหน่วยวัตต์) ลดลงอย่างไรเมื่อพลังงานการคายประจุ (Wh) เพิ่มขึ้น แผนภาพแสดงความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างตัวแปรทั้งสอง
แผนผังเหล่านี้ช่วยให้คุณใช้เคมีของแบตเตอรี่เพื่อวัดกำลังและอัตราการคายประจุของ .ชนิดต่างๆ แบตเตอรี่รวมถึงลิเธียม-ไอรอน ฟอสเฟต (LFP), ลิเธียม-แมกนานีสออกไซด์ (LMO) และนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ (เอ็นเอ็มซี).
สมการเส้นโค้งการคายประจุแบตเตอรี่
สมการเส้นโค้งการคายประจุแบตเตอรี่ที่รองรับแผนการเหล่านี้ทำให้คุณสามารถกำหนดรันไทม์ของแบตเตอรี่ได้โดยการหาความชันผกผันของเส้น วิธีนี้ได้ผลเพราะหน่วยวัตต์-ชั่วโมงหารด้วยวัตต์จะให้ชั่วโมงของรันไทม์กับคุณ เมื่อนำแนวคิดเหล่านี้มาอยู่ในรูปสมการ คุณสามารถเขียนE = C x Vเฉลี่ยเพื่อพลังงานอีในหน่วยวัตต์-ชั่วโมง ความจุในหน่วยแอมป์-ชั่วโมงคและวีเฉลี่ยแรงดันเฉลี่ยของการคายประจุ
วัตต์-ชั่วโมงเป็นวิธีที่สะดวกในการแปลงจากพลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นพลังงานรูปแบบอื่น เนื่องจากการคูณวัตต์-ชั่วโมงด้วย 3600 เพื่อให้ได้วัตต์-วินาทีจะให้พลังงานเป็นหน่วยจูล จูลมักใช้ในด้านอื่น ๆ ของฟิสิกส์และเคมี เช่น พลังงานความร้อนและความร้อนสำหรับเทอร์โมไดนามิกส์หรือพลังงานของแสงในฟิสิกส์เลเซอร์
การวัดอื่นๆ อีกสองสามอย่างมีประโยชน์ควบคู่ไปกับอัตราการคายประจุ วิศวกรยังวัดความสามารถด้านพลังงานในหน่วยของคซึ่งก็คือความจุแอมป์-ชั่วโมงหารด้วยหนึ่งชั่วโมงอย่างแม่นยำ คุณยังสามารถแปลงจากวัตต์เป็นแอมป์ได้โดยตรงโดยที่รู้ว่าP = ฉัน x Vเพื่ออำนาจพีหน่วยเป็นวัตต์ ปัจจุบันผมในแอมป์และแรงดันไฟฟ้าวีเป็นโวลต์สำหรับแบตเตอรี่
ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 4 V ที่มีอัตรา 2 แอมป์-ชั่วโมง มีความจุวัตต์-ชั่วโมงที่ 2 Wh การวัดนี้ หมายความว่าคุณสามารถวาดกระแสที่ 2 แอมป์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงหรือคุณสามารถวาดกระแสที่แอมป์เดียวสำหรับสอง ชั่วโมง ความสัมพันธ์ระหว่างปัจจุบันและเวลาขึ้นอยู่กับแต่ละอื่น ๆ ตามที่กำหนดโดยคะแนนแอมป์ชั่วโมง
เครื่องคำนวณการคายประจุแบตเตอรี่
การใช้เครื่องคำนวณการคายประจุแบตเตอรี่จะช่วยให้คุณเข้าใจลึกซึ้งขึ้นว่าวัสดุแบตเตอรี่ต่างๆ ส่งผลต่ออัตราการคายประจุอย่างไร โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่คาร์บอน-สังกะสี อัลคาไลน์ และตะกั่วกรดจะลดประสิทธิภาพลงเมื่อคายประจุเร็วเกินไป การคำนวณอัตราการปลดปล่อยช่วยให้คุณสามารถหาปริมาณได้
การคายประจุของแบตเตอรี่ช่วยให้คุณมีวิธีการคำนวณค่าอื่นๆ เช่น ค่าความจุและค่าคงที่อัตราการคายประจุ สำหรับค่าใช้จ่ายที่กำหนดโดยแบตเตอรี่ความจุของแบตเตอรี่ (เพื่อไม่ให้สับสนกับความจุตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้)คมอบให้โดยC = Q/Vสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด V.ความจุที่วัดเป็นฟารัด วัดความสามารถของแบตเตอรี่ในการจัดเก็บประจุ.
ตัวเก็บประจุที่จัดเรียงเป็นอนุกรมพร้อมตัวต้านทานช่วยให้คุณคำนวณผลคูณของความจุและความต้านทานของวงจรที่ให้ค่าคงที่เวลา τ เป็น τ = RC ค่าคงที่เวลาของการจัดเรียงวงจรนี้จะบอกคุณถึงเวลาที่ตัวเก็บประจุใช้ประมาณ 46.8% ของประจุเมื่อคายประจุผ่านวงจร ค่าคงที่เวลายังเป็นการตอบสนองของวงจรต่ออินพุตแรงดันคงที่ ดังนั้นวิศวกรจึงมักใช้ค่าคงที่เวลาเป็นความถี่คัทออฟสำหรับวงจร
แอปพลิเคชั่นการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ
เมื่อตัวเก็บประจุหรือแบตเตอรี่ชาร์จหรือคายประจุ คุณสามารถสร้างแอปพลิเคชั่นมากมายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า หลอดแฟลชหรือหลอดแฟลชจะทำให้เกิดการระเบิดของแสงสีขาวที่รุนแรงในช่วงเวลาสั้นๆ จากตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์ เหล่านี้เป็นตัวเก็บประจุที่มีขั้วบวกที่มีประจุบวกซึ่งออกซิไดซ์โดยสร้างโลหะฉนวนเป็นวิธีการจัดเก็บและผลิตประจุ
แสงของหลอดไฟมาจากขั้วไฟฟ้าของหลอดไฟที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง จึงสามารถใช้สำหรับการถ่ายภาพด้วยแฟลชในกล้องได้ โดยทั่วไปจะทำด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปอัพและวงจรเรียงกระแส ก๊าซในหลอดเหล่านี้จะต้านทานไฟฟ้า ดังนั้นหลอดไฟจะไม่นำไฟฟ้าจนกว่าตัวเก็บประจุจะคายประจุ
นอกเหนือจากแบตเตอรี่ธรรมดาแล้ว อัตราการคายประจุยังพบการใช้งานในตัวเก็บประจุของเครื่องปรับอากาศอีกด้วย สารปรับสภาพเหล่านี้ปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากแรงดันไฟกระชากและการทำงานของกระแสไฟฟ้าโดยการกำจัดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และการรบกวนความถี่วิทยุ (RFI) พวกเขาทำเช่นนี้ผ่านระบบของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุซึ่งอัตราการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุจะป้องกันไม่ให้แรงดันไฟกระชากเกิดขึ้น