Com es mesura la capacitat de la bateria i es converteixen els farads en hores ampli

Què i per què es mesura la capacitat de la bateria

La càrrega Q, com a quantitat d’electricitat, es mesura en coulomb (C), la capacitat elèctrica dels condensadors C es troba en farads, microfarads (microfarads), però capacitat de la bateria es mesura per alguna raó no en els farads, sinó en els amperi-hores (mil·límpere-hores).

Què significaria això? Un amperi és un penjoll en un segon, sabem des del curs de la física que si una càrrega elèctrica igual a un penjoll passa per un conductor en 1 segon, aleshores una corrent d’amperi flueix pel conductor.

I llavors, què és l’amperi hora? Es considera que la capacitat de la bateria es considera una ampere-hora (Ah) a la qual, segons un corrent determinat d’1 amperi, la bateria es descarrega 1 hora abans de la tensió mínima admissible.

Per exemple per a bateries d’ió de liti mida del bastidor 18650, amb una capacitat de 3400 mAh, això significa que una bateria amb un corrent de 340 mA pot donar la seva càrrega en 10 hores, i una bateria del cotxe amb una capacitat de 55 Ah descarrega d’uns 12,8 a 10,8 volts en 2 hores amb un corrent de descàrrega de 27. 5 A.

Com probablement sabeu, les bateries no es poden descarregar a zero i, en realitat, cada tipus de bateria té una tensió mínima que es permet descarregar la bateria sense fer mal.

Per exemple, una bateria de plom no es pot descarregar inferior a 10,5 volts i una bateria de liti no es pot descarregar com a mínim de 2,75 volts. Si es trenquen aquestes toleràncies, la vida de la bateria s’esgotarà molt més ràpidament del que podria ser si s’observessin les recomanacions sobre la tensió mínima.

Així, la capacitat de la bateria s’estima basant-se en les normes regulades per a diversos tipus de bateries: les bateries del cotxe es proven en un cicle de descàrrega de 20 hores i les bateries de liti en un de 5 hores. Una bateria completament carregada es descarrega amb una corrent preseleccionada I fins a la tensió de descàrrega mínima admissible, mentre es mesura el temps de descàrrega T. Al final de l’experiment, multiplicant el corrent i el temps mesurat, s’obté la capacitat real de la bateria en amperi-hores. P = IT.

La manera més senzilla d’avaluar experimentalment un tipus conegut de capacitat de la bateria

De manera que, per mesurar la capacitat de la bateria de la manera més senzilla però acurada, sense recórrer a l’ús de dispositius especials, es pot carregar completament mitjançant una resistència de qualificació acceptable coneguda.

Per exemple, la tensió de descàrrega completa inofensiva permesa per a una cel·la de liti de 18650 és de 2,75 volts i el seu voltatge de càrrega completa és de 3,75 volts. Recordeu que aquestes bateries no carreguen més de 4,35 volts en carregadors especials.

Suposem que hi ha disponible una bateria totalment carregada. Trieu un corrent de descàrrega mitjana de 325 mA, triga resistor 10 Ohm, 2 W - amb marge. Mesurem el voltatge d’inici als terminals de la bateria, diguem que resulta exactament de 3.75 volts i connectem una resistència als terminals, detectant alhora l’hora del rellotge. A continuació, controlarem el voltímetre: després de quantes hores la tensió baixarà fins al nivell de 2,75 volts.

Per exemple, després de 10 hores 27 minuts, la tensió a la bateria es va convertir en 2,75 volts, i al principi va ser de 3,75 volts, i això quan es va descarregar mitjançant una resistència de 10 ohms. Així doncs, la capacitat ja es pot calcular amb una bona precisió: corrent inicial 3,75 / 10 = 375 mA, corrent final 2,75 / 10 = 275 mA, corrent mitjà (375 + 275) / 2 = 325 mA. Així, en les 10.45 hores, la bateria donava un corrent mitjà de 0.325 A, per tant, la capacitat és Q = 10.45 * 0.325 = 3400 mAh. Es tracta d’una manera crua però fiable de mesurar la capacitat de la bateria.

Bateria del cotxe

Per mesurar la capacitat d’una bateria del cotxe, és convenient utilitzar una làmpada incandescent convencional de 60 watts. Proporcionarà un corrent mitjà de 5 amperis.Una làmpada i un voltímetre estan connectats a una bateria totalment carregada (fins a uns 12,5–12,8 volts), sense deixar de banda el temps. Quan la tensió baixa a 10,8 volts, apagueu la làmpada i enregistreu el temps transcorregut. Per exemple, si han passat 9 hores, la capacitat real d'aquesta bateria del cotxe és Q = 9 * 5 = 45 Ah.

Converteix els farads a hores superiors

Una bateria, a diferència d’un condensador, té una part molt gran de no-linealitat en la corba de descàrrega. Però tot i així, alguns amants dels experiments ho intenten, i ho aconsegueixen, en algunes aplicacions substitueixen la bateria supercondensadors.

1 hora ampere és 3600 penjolls. Suposem que volem aconseguir un banc de condensadors equivalent a la característica de descàrrega, encara que en una secció curta, a una bateria de 12 volts amb una capacitat de 55 amperi-hores. 55 amperis per hora és un penjoll de 55 * 3600.

Prenem un canvi de tensió de 13 a 11 volts, doncs des de Q = C (U1-U2), aleshores C = 55 * 3600/2 = 99000 F. Gairebé 100 quilofarads és la capacitat elèctrica equivalent d’una bateria del cotxe si la seva característica de descàrrega fos la mateixa que al condensador

Hi ha un vídeo a Internet on sis superconductors de 3000 F cadascun, de 2,7 V connectats en sèrie, substitueixen la bateria d'arrencada del cotxe. Resulta que 500 F són uns 16 V.

Calculem quina actualitat i durant el temps que pot donar un muntatge com aquest. Tornem a adoptar el rang de funcionament de 13 a 11 volts. Quant de temps puc comptar amb un corrent de 200 A (amb un marge)? I = C (U1-U2) / t, llavors t = C (U1-U2) / I = 500 * 2/200 = 5 segons. Suficient per engegar el motor.

Vegeu tambéConnexió en paral·lel i en sèrie de bateries