Емкость батареи это

Содержание

Емкость аккумулятора: в чем измеряется, что это такое, остаточная и резервная, как проверить

Емкость батареи это

Аккумуляторы в наше время — распространенные устройствами. Они используются в автомобилях, промышленности, быту и средствах коммуникации. Стоит внимательно осмотреться и можно увидеть рядом с десяток аккумуляторных элементов. Их приходится заряжать, обслуживать и менять. При этом важно знать напряжение и емкость каждой батареи.

Что такое емкость аккумулятора

Аккумуляторная батарея (АКБ) — устройство для многоразового накопления и расходования электрической энергии. Объем накапливаемой энергии и есть емкость аккумуляторной батареи. От чего зависит емкость АКБ? В первую очередь от площади гальванической пары.

Каждый аккумулятор имеет катодные и анодные пластины, создающие определенный электрический потенциал. Называются эти пластины гальванической парой, а аккумуляторы — гальванической батареей.

Чем больше площадь пластин гальванической пары, тем больше объем энергии. Для увеличения напряжения последовательно соединяют несколько гальванических пар. Получается батарея, рассчитанная на определенное напряжение.

При этом емкость аккумулятора тоже увеличивается за счет каждой добавленной пары.

Совершенствование технологии в производстве аккумуляторов позволяет добиваться повышения емкости при сохранении или даже уменьшении размеров АКБ. Например, за счет изменения толщины пластин в парах.

В основной состав применяемого материала добавляют различные компоненты для улучшения прочности конструкции катода и анода, устойчивости к химическим процессам.

Так, кальций постепенно вытесняет сурьму из свинцово-кислотных батарей.

Изменяют и технологию изготовления пластин. Вместо плоских появились сепараторные. Сепараторы стали заполнять пастами и намазками, состав которых тоже постоянно совершенствуется. Все это позволяет получать большую емкость, срок службы и в некоторых случаях более высокий потенциал пары.

Напряжение гальванической пары зависит от технологии, применяемой в накоплении энергии. Существует более 30 типов аккумуляторов, определяемых по применяемым материалам. Выше потенциал пары — выше электроемкость батареи. Серийно выпускаемые аккумуляторы по видам применяемых материалов чаще всего бывают:

Гальваническая параНапряжение пары, В
свинцово-кислотные, Pb2,1
никель-кадмиевые,  Ni-Cb1,2
никель-металл-гидридные,  Ni-MH1,2
литий-ионные,  Li-ion3,7
литий-полимерные,  Li-pol3,7
никель-цинковые,  Ni-Zn1,6

Потенциал между анодом и катодом появляется в условиях протекания химических процессов. А интенсивность большинства химических реакций зависит от температуры. Поэтому емкость аккумулятора зависит и от температуры.

Стандартной температурой, при которой принимается 100% емкость батареи, является 25 оС. Считается, что с изменением температуры на 1 градус емкость гальванической батареи меняется на 1%. С ростом температуры — в большую сторону, при ее снижении — в меньшую.

Этот эффект часто используют в зимнее время, когда АКБ снимают с машины и заносят в теплое помещение.

Единицы измерения емкости аккумулятора

В физике электрическая емкость определяется в Кулонах, где 1 Кл равен силе тока в 1 Ампер за 1 секунду. Следовательно, 1 ампер в час равен 3600 Кл или 3,6 кКл (килокулон). А измеряется электрическая емкость в Фарадах, где 1 Фарад равен 1 Кл/В.

Ведь при отдаче электроэнергии напряжение на клемах аккумулятора снижается. Разряжать полностью большинство аккумуляторов не рекомендуется.

Есть минимальный порог допустимого снижения напряжения гальванической пары, установленный для сохранения ее работоспособности на протяжении длительного времени.

Однако на практике объем энергии принято указывать в ампер-часах, где 1 Ач равен силе тока 1 А в течение часа. Это упрощает пользователям ориентироваться в выборе подходящей по емкости АКБ для своих нужд.

На автомобильных аккумуляторах она обозначается в ампер-часах (Ач). Если батарея имеет очень маленькую емкость, токи от которой измеряются миллиамперами, то она указывается в миллиампер-часах (мАч).

Аналогично указывается у батареек, не предназначенных для повторного заряда. В международной системе эти параметры обозначаются Ah и mAh.

Методы измерения емкости АКБ

Для измерения емкости в тех же единицах, в которых она указана, следует создать электрическую нагрузку с известной силой тока. Кроме того, нужно измерить время, в течение которого АКБ сможет питать нагрузку, пока напряжение на клеммах не снизится до минимального порога.

Минимальное допустимое напряжение устанавливается производителями в случае, когда снижение ниже этой величины может привести к необратимым процессам, в результате которых АКБ потеряет часть своей емкости после повторного заряда. При этом срок службы АКБ также может сократиться.

Для свинцово-кислотных АКБ с кальциевыми добавками типа Pb/Ca или Ca/Ca порог минимального напряжения составляет примерно 10,5 В. Точное значение производители указывают в паспорте на АКБ.

Для измерения силы тока используется амперметр. Поскольку под нагрузкой напряжение на клеммах снижается, сила тока тоже уменьшается, поэтому следует периодически — каждый час или чаще — фиксировать показания амперметра. Чтобы не превысить минимально допустимое напряжение, следует контролировать его показания вольтметром.

Важна также сила тока нагрузки. Чем больше ее значение, тем меньший объем энергии покажут измерения. Даже под нагрузкой в батарее проходят процессы, частично восстанавливающие ее заряд. Но скорость этих процессов конечная.

При малых токах АКБ будет успешнее восстанавливать свой заряд и сможет дольше питать нагрузку.

Поэтому для определения емкости АКБ под нагрузкой в целях ее сравнения и оценки в равных условиях с другими элементами установлены рекомендованные величины тока нагрузки.

Аккумуляторы проверяют нагрузкой с током, равным 1/10 и 1/20 его емкости. Это еще называется 10-часовым разрядом и 20-часовым разрядами. В первом случае определяют работоспособность АКБ для запуска двигателей внутреннего сгорания.

Во втором случае — реальную полную емкость батареи. Она будет несколько выше, чем при 10-часовом разряде.

Перед началом измерения АКБ должен быть полностью заряжен и отстояться не менее 3 часов для выравнивания плотности заряда по всему объему аккумулятора.

По достижении минимального допустимого уровня напряжения нагрузку отключают. Полученные значения тока за каждый час складывают. Первое измерение тока при подключении нагрузки не учитывают.

Если измерения производились чаще 1 раза в час, то складывают среднее значение тока за каждый час. Полученная сумма даст емкость АКБ в ампер-часах.

Точность измерения зависит от точности определения силы тока.

Для удобства проведения измерений существуют специальные электронные счетчики, учитывающие величину тока и время нагрузки одновременно. Некоторые даже могут самостоятельно отключать нагрузку при установленном значении минимального напряжения. Точность измерения подобного счетчика — до 1%.

Резервная емкость АКБ

На автомобильных аккумуляторах производители наносят важные обозначения: напряжение батареи, емкость и максимальный пусковой ток, который батарея может выдать во время стартерного пуска при температуре -18 оС. С некоторых пор появился еще один показатель АКБ — резервная емкость батареи (RC, reserve capacity).

Под резервной емкостью АКБ понимают возможность полностью заряженной батареи питать бортовую сеть автомобиля во время его движения с неработающим генератором. Конечно, у каждого автомобиля своя нагрузка.

Поэтому для равной оценки АКБ принято считать, что в среднем нагрузка составляет 25 А.

Это работа системы зажигания, фар, дворников, топливного насоса и другого оборудования автомобиля, необходимого для безопасного движения в ночное время или дождливую погоду.

Изначально указание RC было ловким маркетинговым ходом тех производителей, чьи АКБ не могли соревноваться по пусковым токам со стартерными батареями, но зато имели хорошие тяговые характеристики. Но вскоре этот показатель стали вносить в технические характеристики почти все ведущие производители аккумуляторов. Особенно если они были вполне конкурентоспособными.

Измерить резервную емкость можно нагрузкой 25 А. Время, в течение которого батарея будет питать нагрузку до достижения 10,5 В, измеряется в минутах. Полученный результат и есть резервная емкость. Чем больше ампер-часов у батареи, тем большее значение будет иметь RC. Поэтому сравнивают RC у батарей с одинаковой емкостью.

Остаточная емкость АКБ

В течение всего срока эксплуатации АКБ подвергается многократным циклам разряда и заряда. При этом она испытывает недозаряд при коротких поездках и перезаряд при длительных. А в зимнее время при неудачных пусках — глубокий разряд.

К сожалению, большинство автомобилей не имеет специальных зарядных устройств (интеллектуальная зарядка батареи). Фактическая или остаточная емкость имеет прямую зависимость от режима эксплуатации. По этим причинам АКБ со временем теряют часть емкости, и каждого водителя интересует, какая остаточная электроемкость батареи.

Считается, что если она будет менее 50% от первоначальной, аккумулятор требуется заменить.

Существуют различные методики определения остаточной емкости: с формулами, применением специальных приборов, использованием таблиц. Их цель — сэкономить время расчета.

Это необходимо, когда в эксплуатации находится большое количество батарей.

На практике в домашних условиях проще провести измерение оставшейся емкости путем разряда АКБ под нагрузкой с током 1/20 от начальной емкости батареи в вышеуказанном порядке. Полученный результат и будет остаточной емкостью АКБ.

Как рассчитать время работы от аккумулятора

Для примерного расчета оставшегося времени работы батареи под постоянной нагрузкой, например, автомагнитолы или габаритных огней, необходимо знать ток нагрузки или ее мощность. Поскольку все аккумуляторы выдают постоянные напряжение и ток, то здесь применяются простые формулы. Сила тока определяется по формуле:

I = P / V,

где:

  • I — сила тока (А);
  • P — мощность нагрузки (Вт);
  • V — напряжение аккумулятора (В).

Время работы АКБ определяется по формуле:

T = Qфакт / I,

где:

  • T — время работы нагрузки от АКБ (час);
  • Qфакт — фактическая электроемкость АКБ в момент включения нагрузки (Ач);
  • I — ток нагрузки на АКБ (А).

Фактическую электроемкость АКБ в момент подключения нагрузки можно определить по формуле:

Qфакт = Qост * З% /100,

где:

  • Qфакт — фактически оставшаяся электроемкость (Ач);
  • Qост — остаточная электроемкость полностью заряженной батареи (Ач);
  • З% — уровень заряда в процентах (%);
  • 100 — перевод процентов в доли.

Уровень заряда (З%) можно определить из таблицы по величине напряжения на клеммах при температуре 25 оС.

Значение напряжения округлено до десятой доли для удобства запоминания. Снижение напряжения на 0,1 В соответствует снижению заряда на 10%.

Воспользовавшись формулами, можно рассчитать, за какое время 4 габаритных лампочки по 5 Вт разрядят батарею, имеющую остаточную электроемкость 45 Ач и напряжение в начале разряда 12,2 В.

Начальный ток разряда составит: 1,64 А = 20 Вт / 12,2 В.

Фактическая электроемкость аккумулятора будет: 22,5 Ач = 45 Ач * 50 % (из таблицы) / 100. Время разряда батареи составит: 13,7 часов = 22,5 Ач / 1,64 А. Это значит, что, оставив автомобиль вечером на стоянке с включенными габаритами, утром его вы не сможете его завести.

А если температура утром будет около ноля, то разряд наступит еще быстрее.

Источник: https://Acums.ru/akkumulyatory/emkost-v-chem-izmeryaetsya-chto-eto-takoe-ostatochnaya-i-rezervnaya-kak-proverit

Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит

Емкость батареи это

Взглянув на маркировку любого современного аккумулятора, будь то литий-ионный аккумулятор сотового телефона или свинцово-кислотный аккумулятор от источника бесперебойного питания, – мы всегда сможем найти там сведения не только о номинальном напряжении данного источника питания, но и о его электрической емкости.

Обычно это цифры вроде: 2200 mAh (читается как 2200 миллиампер-часов), 4Ah (4 ампер-часа) и т. д.

Как видите, для измерения электрической емкости аккумулятора применяется внесистемная единица измерения — Ah (Ampere hour) – «ампер-час», а вовсе не «фарад» как для конденсаторов.

И часы здесь фигурируют отнюдь не просто так, а по той причине, что обычный аккумулятор, в отличие от обычного конденсатора, способен питать нагрузку буквально часами.

Если попытаться объяснить совсем просто, то емкость аккумулятора в ампер-часах — это численное выражение того, как долго данный аккумулятор сможет питать нагрузку с определенным током потребления.

Например, если аккумулятор с номинальным напряжением 12 вольт полностью заряжен, при том имеет емкость 4 Ah, то это значит, что нагрузку с током потребления в 0,4 ампера, с номинальным напряжением в 12 вольт, данный аккумулятор будет в состоянии питать на протяжении 10 часов, пока не наступит состояние, при котором дальнейший его разряд станет опасным для рабочих характеристик. А через нагрузку с током потребления в 1 ампер, этот же аккумулятор будет разряжаться 4 часа (теоретически разумеется).

Конечно, для каждого аккумулятора существует ограничение по максимально допустимому разрядному току, и чем выше будет разрядный ток — тем ниже окажется линейность разрядной характеристики, и тем быстрее аккумулятор будет садиться по сравнению с расчетным временем.

Минимально допустимое напряжение, до которого можно разряжать аккумулятор, также регламентируется и всегда указывается в документации на конкретный аккумулятор, как и максимальное безопасное напряжение, выше которого заряжать аккумулятор уже очень не желательно.

Так например типичное для литий-ионного аккумулятора на 3,7 вольт, предельно допустимое минимальное напряжение разряда составляет 2,75 вольт, а максимальное — 4,25 вольт. Если разрядить литиевый аккумулятор до менее чем 2,75 вольт, то аккумулятор начнет терять емкость, а если перезарядить его сверх меры — может взорваться.

Для свинцово-кислотного аккумулятора на 12 вольт, предельно безопасный минимум равен 9,6 вольт, а максимум, до которого можно заряжать, составляет 13 вольт и т. д.

Как видите, в сведениях о емкости (в ампер-часах) вольты не упоминаются вовсе. А между тем, если перевести часы в секунды, а затем величину емкости умножить на напряжение аккумулятора, то получим величину энергии заряда данного аккумулятора в джоулях:

Так или иначе, емкость исправного аккумулятора практически не зависит от напряжения на его клеммах в текущий момент.

А вот когда мы произносим «заряд аккумулятора», то имеем ввиду уже не емкость, а как раз то напряжение, до которого аккумулятор сейчас заряжен.

Если аккумулятор заряжен до номинального напряжения, то можно рассчитывать на ту емкость, которой аккумулятор в этот момент обладает. Если же аккумулятор разряжен, то его емкость уже не имеет значения.

При этом реальная емкость аккумулятора, как можно видеть по семейству разрядных характеристик, сильно зависит от величины тока разряда. 10-часовой разряд и 10-минутный разряд, например для свинцово-кислотного аккумулятора (см. рисунок выше), покажут разницу в емкости приблизительно вдвое!

Можно обнаружить даже более-менее точную математическую зависимость между разрядным током и временем разряда того или иного экземпляра аккумулятора.

Эту зависимость выявил немецкий ученый Пейкерт, и ввел так называемый «коэффициент Пейкерта» р, который, к примеру, для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов находится в районе 1,25. Чем выше ток разряда — тем меньше время разряда.

А константа в правой части уравнения — напрямую зависит он номинальной емкости аккумулятора.

При желании реальную емкость аккумулятора можно определить очень просто: зарядить полностью аккумулятор (до максимально разрешенного напряжения, которое указано в документации), а затем разрядить постоянным током (близким к 10-часовой разрядной характеристике из документации) до конечного напряжения разряда (которое также приведено в документации). Перемножить ток разряда и время разряда в часах — получится реальная емкость аккумулятора в ампер- или в миллиампер-часах. 

Смотрите также на нашем сайте:

  • Внутреннее сопротивление аккумулятора
  • Схемы соединения аккумуляторов
  • Как измерить емкость аккумулятора
  • Как рассчитать параметры зарядного устройства для аккумулятора

Андрей Повный, автор сайта Электрик Инфо – электротехника и электроника в простом и доступном изложении.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/electrikinfo/chto-takoe-emkost-akkumuliatora-i-ot-chego-ona-zavisit-5ba8dab22098b300aab5f6a8

В чём измеряется ёмкость аккумулятора: формула емкости

Емкость батареи это

Сегодня большинство устройств работает в автономном режиме при помощи аккумуляторов или батарей. Проводные постепенно уходят в прошлое. Аккумуляторные батареи используются в телефонах, ноутбуках, авто, фонарях и многих других приборах.

Важнейшая техническая характеристика аккумулятора — емкость, определяющая промежуток времени, за который устройство может питать другие приборы с фиксированной амперной нагрузкой.

В сегодняшнем материале рассмотрено, как определить емкость АКБ, и в чем она измеряется.

Характеристики электрического аккумулятора

Аккумуляторные батареи электрического типа обладают следующими характеристиками:

  • емкость. Главный параметр, характеризующий АКБ. Обычно это электричество, по количеству равное 1 Кл при силе тока в 1 А за 1 сек. Но это принято, а не измерено. Часто думают, что емкость измеряется в ампер-часах, что не правда, ведь 1 А × ч = 3600 Кл — количество электричества;
  • плотность энергии. Это такое количество электроэнергии, которое приходится на единицу объема или веса аккумуляторной батареи;
  • самозаряд. Характеризует потерю АКБ своего заряда после полного цикла зарядки при его неиспользовании. Такой параметр различен для всех типов и марок батарей, но объединяет их то, что саморазряд силен в первые часы после подзарядки, а далее становится слабее;
  • температурные диапазон. У разных АКБ различный режим рабочих температур, но все их нужно беречь от прямых солнечных лучей, открытого огня, холода, воды и влаги. Не рекомендуется использовать батареи по назначению при температуре от −25 °С до 50 °С. Если зима слишком сурова, то аккумулятор снимают и хранят в теплом доме. Если нарушить температурный режим, то можно столкнуться с тем, что срок службы элемента значительно уменьшится, а сам он может рано выйти из строя;
  • тип элемента. Важная характеристика — тип используемых веществ. Наиболее популярными являются графен-полимерные, литий-ионные, литий-полимерные, литий-железно-сульфидные, литий-хлорные, свинцово-кислотные АКБ. Помимо них, есть также цинк-бромные, цинк-воздушные, ванадиевые, никель-металлогидридные и другие типы;
  • формы. Различаются элементы и по своим типоразмерам, а также способу применения.

Вам это будет интересно  Особенности системы уравненияПрофессиональный тестер для конденсаторов

В чем измеряется емкость аккумулятора

Определяется характеристика емкости в амперах для больших элементов и в миллиамперах для небольших батарей. Единица измерения четко дает понять, что емкость — сила постоянного электротока или заряд, умноженный на время (T), в течение которого АКБ может производить питание.

Есть неправильное мнение, что емкостные характеристики являются характеристиками энергетическими. Это в корне неверно, так как чем выше напряженность на клеммах АКБ, тем больше значение энергии, которое копится в нем. Емкость остается прежней.

Обратите внимание! Из физики: электрическая энергия считается в джоулях и получается из произведения напряжения на силу тока и на время.

Проверка конденсаторов мостовой схемой

Как правильно и чем измерять

Измерение емкости и других важных параметров может осуществляться различными приборами:

  • ручной замер до полного разряда и подсчет;
  • мультиметр (амперметр);
  • специализированные приборы.

Как с помощью мультиметров, так и с помощью спецсредств емкостные характеристики измеряются благодаря контрольному заряду АКБ.

Для этого устройство полностью заряжается, что проверяется замером напряжения и плотностью электролитов. После этого подключается нагрузка, мощность которой известна, и отмечается точное время начала разряда.

Когда напряжение падает до 50 % от изначального максимального, то нагрузка отключается и высчитывается емкость.

Важно! Разряжать аккумулятор полностью опасно.

Емкостная характеристика узнается с помощью мультиметра

Обычным лабораторным способом измерения является метод длительного и подконтрольного разрядов. Делается это следующим образом:

  1. Аккумулятор заряжают на 100 %.
  2. Разряжают подконтрольным малым током.
  3. Ведут учет времени, в течение которого АКБ полностью разрядится и перестанет питать конструкцию.

Считается характеристика стандартно: сила тока умножается на время, затраченное на его полный разряд. Сложность такого способа заключается в поддержании одного и того же значения тока на протяжении эксперимента.

В домашних условиях определить емкостные параметры можно методом полной разрядки аккумулятора при помощи постоянной нагрузки. Для этого используют автомобильные лампы или другие приборы, использующие практически одну и ту же величину тока все время.

Как измерить емкость автомобильного аккумулятора

Формула емкости

Как стало понятно, емкость — важнейшая характеристика аккумуляторов. Формула ее достаточно проста: Е (А × час) = I (А) × Т (час), где E — емкость, I — сила тока в амперах, а T — время в часах.

Формула

Таким образом, было рассказано, как определить емкость аккумуляторной батареи и что вообще это такое — емкостная характеристика элементов питания нагрузки. Как понятно из статьи, подсчитать ее легко и просто в домашних условиях, но только следует придерживаться определенных правил.

Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/v-chyom-izmeryaetsya-yomkost-akkumulyatora

Ёмкость аккумулятора — это количество накопленной им энергии?

Емкость батареи это

Нередко можно прочитать или услышать что ёмкость аккумулятора — это

Количество энергии, которую может отдавать батарея, при определенном напряжении, в определенный отрезок времени (зачастую берется обычный час). Измеряется в Амперах или Миллиамперах в час.

Или же определение может выглядеть так

Емкость — это максимальное количество электроэнергии, накапливаемое АКБ за полный цикл зарядки. Единицей измерения емкости является А·ч (ампер-час), для небольших батарей – мА·ч (миллиампер-час).
Ёмкость аккумулятора

Однако, ёмкость аккумулятора — это не энергия. И даже не ее количество. Например, вот как поясняется что такое энергия в википедии

Энергия (др.-греч.

ἐνέργεια — действие, деятельность, сила, мощь) — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. (Википедия)

Единицей измерения энергии является джоуль. Один джоуль — это работа (A), совершаемая силой (F) в один ньютон при перемещении (s) точки приложения силы в один метр:

1 Дж=1 Н⋅1 м.

Для электротехники существует понятие электроэнергии. Электроэнергия выражается в киловатт часах. Количество энергии в джоулях можно пропорционально выразить в киловатт часах.

1 кВт⋅ч=3,6⋅105 Дж.

Иначе говоря, под количеством энергии батареи подразумевается, какой мощности прибор может получать питание от батареи.

Чтобы узнать количество электроэнергии, которое можно получить от аккумулятора, нужно его ёмкость (Q) умножить на номинальное напряжение (U). Например, имеется батарея 12 вольт с емкостью 10 ампер-часов.

Мы получим количество электроэнергии (12×10=120/1000) 0,12 кВт·ч. То есть, данная аккумуляторная батарея может теоретически питать электроприбор мощностью 120 ватт в течении 1 часа. 

А ёмкость — это количество электричества (электрический заряд), которое может взять или отдать батарея при определенном напряжении в определенный отрезок времени. Измеряется ёмкость в ампер-часах (А·ч). Для небольших батарей измерения производится в миллиампер-часах (мА·ч).

Количество электричества или электрический заряд — это произведение силы тока на время протекания тока.

Q= I×t

Где

Q — заряд, протекающий за время t через поперечное сечение проводника,

t — продолжительность протекания тока,

I — сила постоянного тока (не изменяющегося за время t),

Измеряется электрические заряды в кулонах. Один кулон равен электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника с током силой в 1 А за время 1 с.

При условии того, что ток разряда будет постоянным, ёмкость можно подсчитать по формуле

C=Iр×T,

где

C — ёмкость,

— ток разряда,

T — время разряда.

Аккумулятор — это один элемент питания. Он может использоваться как самостоятельный источник электроснабжения. Такой источник питания имеет собственный защитный корпус. А также, аккумуляторы могут соединятся друг с другом в аккумуляторную батарею.

Однако, некоторые аккумуляторы не имеют собственного корпуса. Они используются только для сборки аккумуляторных батарей. То есть, они не применяются как самостоятельный источник питания. В таком случае они называются элементами батареи.

Соединяться аккумуляторы могут последовательно или параллельно.

Если аккумуляторы соединены в батарею последовательно, то ёмкость батареи равна ёмкости одного аккумулятора. Если же аккумуляторы соединяются в батарею параллельно, то ёмкость батареи равна сумме емкостей аккумуляторов, из которых она состоит.

Чтобы рассчитать требуемую емкость аккумуляторов для питания той или иной техники, необходимо произвести некоторый пересчет. Для лучшего понимания рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется электроприбор мощностью 100 ватт.

Требуется, чтобы он работал в течении 2 часов. Величина накопленного заряда зависит не только от емкости батареи, но и от ее напряжения. Потому для расчета делим мощность оборудования на рабочее напряжение.

Для аккумулятора с номинальным напряжением 12 вольт величина необходимой емкости составит:

Q= (P· t) / V· k,

где Q – необходимая емкость аккумулятора (А·ч),

P – имеющаяся нагрузка (ватт),

V – напряжение каждой аккумуляторной батареи (вольт),

t – время работы (час),

k – коэффициент использования емкости аккумуляторов (То есть, количество электрической энергии, допустимой к использованию потребителями. Ведь аккумулятор нельзя разряжать полностью. Обычно коэффициент имеет числовое значение 0,7.)

Подставляем в эту формулу конкретные данные и получаем:

Q= (100×2)/12×0,7 = 23,8 А·ч 

Таким образом, мы получили минимальную емкость аккумулятора. Однако, в большинстве случаев следует рассчитывать емкость с небольшим резервом. К примеру, брать аккумулятор с запасом в двадцать процентов. Разумеется, в этом случае срок службы батареи увеличится. Потому для окончательного расчета нужно полученную величину ёмкости умножить на 1,2.

Q = 23,8×1,2 = 28,56 А·ч.

Емкость аккумуляторов на их корпусе

То есть, для работы электроприбора мощностью 100 ватт и рабочим напряжением 12 вольт в течении 2 часов нужен аккумулятор емкостью 28,56 А·ч. Разумеется, аккумулятор должен иметь тоже рабочее напряжение, что и электроприбор. А полученную ёмкость аккумулятора округляем в большую сторону.

Для вашего удобства подборка публикаций

Токоотдача аккумулятора

Преобразователь напряжения 12/220 вольт (инвертор)

Где в розетке плюс, а где минус?

страница

Спасибо за посещение канала, чтение заметки, упоминание в социальных сетях и других интернет— ресурсах, а также подписку, лайки, дизлайки и комментарии (Лайки и дизлайки можно ставить не регистрируясь и не заходя в аккаунт)

Источник: https://zen.yandex.com/media/ehlektroinform/emkost-akkumuliatora--eto-kolichestvo-nakoplennoi-im-energii-5f1f3bc3a6c12b12327ba543

Емкость аккумулятора: определение понятия, как ее посчитать

Емкость батареи это

Практически все устройства, работающие от электрического тока, оснащены аккумуляторными батареями. К ним можно отнести автомобили, ноутбуки, телефоны. Как правило, именно от емкости аккумулятора зависит время работы электрической техники. А сам объем также подвержен влиянию других параметров. Он может со временем уменьшаться при неправильном использовании устройства.

Что обозначает параметр

Характерным параметром для любой батарейки является его объем. Этот параметр обозначает количество времени, во время которого батарея может давать энергию подключенному устройству. Емкость измеряется в амперах, а обозначает этот показатель как ампер-час. Для совсем компактных АКБ обозначение идет в миллиамперах.

Единица измерения емкости ничто иное как произведение тока, при котором разряжается АКБ, на временной промежуток потери накопленного заряда. Иными словами, батарея емкостью в 40 А/ч, способна отдавать 40 Ампер за час работы.

Связь параметра с энергией

Достаточно частое заблуждение в том, что объем АКБ считается показателем, который характеризует энергию накопленной батарейкой. Способность к накоплению заряда является зависимым напрямую от напряжения.

Исходя из этого можно сделать вывод — чем большее напряжение батареи, тем больше она способна накопить количество энергозаряда. Электрическая энергия является перемножением тока при заряде, напряжении самой батареи и времени протекании тока.

Выражается это все уравнением:

В приведенном примере используются такие обозначения, как:

  • W – числовой показатель накопленной энергии, Джоуль;
  • U – напряжение батареи, Ватт;
  • I – значение постоянного тока, Ампер;
  • Т — Время разряжения батареи, час.

А так как время разряда и постоянный ток дают объем аккумулятора, можно вывести другую формулу энергии:

Эта формула показывает, как связана энергия и объем АКБ. Если подключить последовательно несколько батареек с одинаковым значением объема, то числовое значение энергии представится как перемножение электроэнергии одного элемента помноженное на количество в связке.

Важно! Некоторые производители батарей не указывают емкость в амперах час, а показывают числовое значение запасаемой энергии в Ватт час.

Показатели, влияющие на емкость

Емкость аккумулятора не является одиночным показателем, который независим. На самом деле он прямо зависит от многих параметров АКБ. К ним можно отнести резервную, энергетическую емкость. Они прямо влияют на номинальное значение.

Энергетическая

Такой показатель АКБ, как энергетическая емкость измеряется в Вт/элементах. Этот параметр указывает на то, что аккумулятор способен отдавать заряд на протяжении некого периода времени с постоянной мощностью. Как правило, временной промежуток составляет 1/4 часа или менее. Такой параметр наиболее популярен за рубежом, но сейчас набирает известность и в России.

Для того, чтобы приблизительно рассчитать энергетическую емкость аккумулятора, которая измеряется в Ампер-час, обозначается как Вт/ч, нужно воспользоваться формулой:

В расчете емкости аккумулятора используются такие обозначения, как:

  • Q – энергетическая емкость АКБ, получаемая в ходе расчётов;
  • W – объем аккумулятора, Вт/ч.

По итогу получается простое разделение временного промежутка. При покупке аккумуляторов стоит смотреть на обозначения его энергетического объема.

Резервная

Также у АКБ есть еще один параметр, который характеризует его работоспособность. К ней относится резервный объем батареи. Как правило, такой параметр характерен для аккумуляторов автомобилей.

Эта характеристика говорит о том, что АКБ способно питать движущийся автомобиль, его устройства в то время, когда штатный генератор авто вышел из строя. Резервная измеряется во времени (минуты), за которое разряжается акум с током величиной 25 А.

Для вычисления номинальной емкости АКБ по известным показателям резервной используют следующую формулу:

В уравнении используются такие обозначения емкости:

  • Q – номинальная;
  • Т – резервная.

Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)

Довольно часто пользователи приравнивают такие показатели как объем батареи и ее заряд или заряженность. Это в корне неправильно и считается ошибочным заблуждением.

На самом деле емкость аккумулятора обозначит максимальное значение потенциала батареи. По-другому это говорит о том, что батарея способна накопить некоторое количественное значение энергии при заряжённом состоянии.

А вот заряд АКБ обозначает энергию, которая требуется для питания нагрузки. Из этого вытекает, что обозначения зарядов одной батареи бывает разным, и это подчиняется в первую очередь времени заряженности аккумулятора. А вот объем как в разряженном, так и в заряженном положении не изменяется.

Для лучшего понимания этих сравнений требуется представить бокал, наполненный жидкостью. Объем стакана есть емкость, а вот уже количество воды в нем — это заряд. Значит, что емкость АКБ никак не зависит от количества заряда в нем.

Факторы, влияющие на емкость

Также номинальная емкость может зависеть от других факторов. Например, о тока разряда, температуры эксплуатации, типичного устаревания, износа АКБ.

Ток разряда

Большинство показателей, которые указаны на корпусе батареи от производителя, вычисляются в ходе тестовых замеров. Например, ток разряда замеряют при стандартных временных промежутках как 10, 20 или 100 часов. На корпусе будет соответствующее обозначение объема Q10, 20 и 100, или тока разряда I10, 20 и 100.

И чтобы вычислить показатель тока, который протекает через нагрузку, необходимо просто разделить показатель на количество часов. Например, таким образом:

Но не стоит воспринимать это как пропорциональность тока разряда и времени. Они не являются пропорциональными величинами. Например, при разряжении батареи за 15 минут ток не будет равным произведению Q20 х 4.

Конечное напряжение разряда

При каждом цикле разряда напряжение на батареи падает, а когда числовое значение приблизится к конечной отметке, АКБ следует отключить. Как правило, аккумулятор при достижении этой границы просто перестает питать устройства.

И если аккумулятор способен продолжать питать устройство на достаточно низких показателях напряжения, то его объем, как правило, намного выше тех, которые отключаются на этой же отметке.

Важно! Если продолжать использовать батареи при конечном напряжении разряда, то произойдёт глубокий разряд батареи. Этого не следует допускать слишком часто так как такие условия способствуют износу батареи, конечному выводу из строя.

Износ аккумулятора

У каждой батарейки на корпусе стоит численное обозначение его номинальной емкости. Как правило, это обязательная метка от производителя. Но не всегда указанные значения соответствует действительным показателям. Аккумулятор может терять свой объем по некоторым причинам. Например, такой износ емкости аккумулятора характерен в таких случаях, как:

  • Долгое хранение на складе;
  • Активная эксплуатация;
  • Неправильный заряд, а также разряд устройства.

Даже простая эксплуатация приводит к устареванию батареи. Аккумуляторам свойственно терять свою емкость из-за разрушения внутренних пластин. По этой причине АКБ уже не может вобрать заявленное количество энергии, длительно обеспечивать питание устройств.

Температура

Использование аккумулятора необходимо производить в рекомендуемом диапазоне температур. Но, как правило, часто такие параметры игнорируются по причине невозможности им следовать. Например, нередко на морозе активно пользуются смартфонами и объем от этого падает.

Температура прямо влияет на показатель емкости АКБ. При повышении температуры со стандартных 20 до 40 градусов приведет к повышению номинальной на целых 5 %. А вот понижение до 0 приведет к уменьшению показателя на 15 %. При эксплуатации АКБ при минусовых температурах уменьшает показатель на 25 и больше.

Совет! При использовании аккумулятора при минусовых температурах следует учитывать падение емкости, возможные отклонения в корректности работы устройства.

Как проверить емкость аккумулятора

Довольная частая практика производить измерение параметра объема аккумулятора при покупке устройства бывшего в употреблении. Также некоторые измеряют совершенно новые батареи. Это не обязательно совершать, но полученные данные помогут корректно определить состояние работоспособности АКБ.

Популярный метод измерение — это способ контрольного разряда. Его можно называть классическим, часто применимым.

Контрольный разряд — это процедура заключается в полном заряде батарее и последующим разряде при помощи постоянного тока. Во время процедуры засекают промежуток, за который АКБ потеряет заряд.

После чего достаточно вставить полученные цифры в стандартную формулу по расчёту емкости аккумулятора:

В формуле используются обозначения:

  • Q – емкость батареи;
  • I – ток, используемый для разряда;
  • Т — время, которое аккумулятор тратит чтобы полностью разрядится.

Важно! Для того, чтобы получить максимально точный результат требуется подобрать показательно постоянного тока таким образом, чтобы общее время для полного разряда составило от 8 до 20 часов.

После расчёта требуется сравнить вычисленное числовое обозначение с указанными цифрами от производителя. Если номинальный показатель аккумулятора больше реального на 60-65 % и более, то АКБ следует заменить. Такое сильное отклонение говорит о том, что батарея сильно изношена и дальнейшая ее эксплуатация приведет к быстрому выходу их строя.

Внимание! Если отклонения в числовых значениях около 30 %, а аккумулятор новый, то такое может говорить о том, что АКБ долго не использовался по назначению. В случае недолгой эксплуатации АКБ такой исход случается при глубоком разряде.

Казалось бы, что метод измерения достаточно прост. Но и у него есть свои недостатки. Среди них числятся:

  • Необходимость прервать использования батареи на длительный срок;
  • Замирение показателей происходит длительный период;
  • Точность расчёта зависит от постоянного наблюдения.

Производители в курсе таких манипуляций и их сложности, именно поэтому многие устройства имеют возможность производит самостоятельную диагносту. Процедура происходит быстро, достаточно несколько секунд, чтобы узнать о состоянии аккумулятор. Но на данный момент технология не совершенна и полученные результаты могут быть далекими от реальности.

Как вычислить емкость, требуемую для питания устройства

Чтобы выяснить требуемый минимальный порог емкости для того или иного устройства, нужно использовать формулу:

В формуле расчёта емкости используются такие обозначения, как:

  • Q – требуемая емкость батареи, Ам*ч;
  • Р – данная нагрузка, Вт;
  • V – напряжение АКБ;
  • Т – время, на протяжении которого необходимо питать устройство в часах;
  • К – коэффициент, обозначающий разрешимо потребления энергии устройством.

Применение коэффициента при расчете необходимо для того, чтобы учесть возможность неполной разрядки батареи.

Например, если давать устройству разряжать аккумулятор на 30 % и после этого сразу же заряжать, то это позволит пережить устройству более 1000 циклов.

Но использовать треть возможностей не удобно, так как придется постоянно производить подзарядку. Если установить коэффициент 0.7, то батарейка будет разряжаться до 70%.

Например,  в наличие есть нагрузка около 500 Вт, которую необходимо резервировать около трех часов. Для стандартной 12 Вт батарейки получится следующий расчёт емкости аккумулятора:

Таким образом можно получить минимальный порог значения параметра для аккумулятора. Но стоит взять с запасом, процентов на 20.

Важно! Не стоит брать аккумуляторы с излишне большим объемом, это может негативно сказаться на устройстве, которое питается батареей.

Емкость аккумулятора — это характерный показатель качества и работоспособности батареи, она зависит от многих параметров. На него следует ориентироваться при приобретении АКБ для различных устройств. Чем больше этот параметр батареи, тем большее количество времени он сможет обеспечивать энергией устройство.

Источник: https://BatteryZone.ru/accumulator/emkost-akkumuljatora

Все о емкости батареи

Емкость батареи это

› Технические данные ›

10.05.2019

Что такое емкость?

Первичные источники – батарейки, как и вторичные — аккумуляторы, характеризуются несколькими основными параметрами, которые определяют длительность и качество их работы в технических устройствах.

Одним из определяющих параметров является емкость.

Это величина количественная, которая показывает сколько электрической энергии можно получить от работы элемента под током разряда в течении некоторого времени.

В чем измеряется емкость батареи?

В Международной системе единиц (СИ) единица измерения принята в кулонах. 1 Кл = 1А*с – количество электрической энергии при токе 1 А за 1 с.

            Практически используют внесистемную единицу 1А*ч = 3600Кл, т. е мы имеем не емкость, а электрический заряд или количество электричества.

Как обозначается емкость батареи?

При расчетах принято буквенное обозначение – C б, мА*ч. Физически это означает электрический заряд при токе 1 А в течение часа.

Как рассчитать емкость батареи?

(Определить, узнать)

            Для расчета используем простую формулу:

C б = I н * t, где:

  • C б – емкость батареи, мА*ч;
  • I н – ток нагрузки, мА;
  • t – время работы, ч.

            На вторичных источниках эта величина указана на корпусе или упаковке в виде числового значения. Например: 900 мА*ч или 550 мА*ч. Чем больше величина этого значения, тем дольше будет работать прибор с данным источником питания от зарядки до зарядки.

            Для первичных источников питания, которые не подлежат повторной зарядке, это значение считается принятым:

Обозначение (маркировка)Вид батареиC б, мА*ч
AAR6, солевая (1)LR6, щелочная (2)FR6, литиевая (3)1100 – 3500
AAAR03, (1)LR03, (2)FR03, (3)540 – 1300
BLR12, (2)8350
CR14, (1)LR14, (2)3800 – 8000
DR20, (1)LR20, (2)8000 – 19500
NR1, (1)LR1, (2)1000
1/2AAR14250, (1)250
R10R10, (1)1800

Из таблицы наглядно видно, какая емкость у обычных батареек, это значение не указывается на корпусе или упаковке, как у аккумуляторов. Но показатель очень важен с точки зрения длительности работы элемента в техническом приборе или устройстве.

Как измерить емкость?

Для примера можно взять любую аккумуляторную батарею либо прибор, хорошо подойдет сотовый телефон. При помощи тестера проведем замер тока нагрузки. Далее нужно полностью разрядить аккумулятор и поставить на зарядку. Замерить время до его полной зарядки, посчитать по формуле:

C б  = I н * t.

            Если ток потребления 1,15 А или 1150 мА, время зарядки составило 3 часа, то в итоге получаем:

C б = 1150*3 = 3450 мА*ч.

Как измерить емкость батарейки мультиметром?

Величину C б в числовом выражении измерить мультиметром фактически не получится. Однако можно измерить один показатель, в данном случае, ток нагрузки I н и подставляя в формулу – I н * t, после проведения зарядки батареи за определенный промежуток времени — t, произвести расчеты значения C б.

Как увеличить емкость батареи?

Для того, чтобы увеличить это значение, нужно знать от чего зависит емкость батареи:

  • Типа элемента — солевой, щелочной или литиевый.
  • Температурного режима эксплуатации — одни батарейки (солевые) не рассчитаны на отрицательные температуры, другие (литиевые) при морозе работают лучше. Перегрев также негативно влияет на работу источников питания.
  • Целостности корпуса элемента — деформация отрицательно влияет на химическую реакцию внутри устройства, разгерметизация и протечка электролита делает ее полностью не пригодной.

            Существует способ, как повысить емкость батареи, например аккумуляторной. Для этого ее нужно «раскачать», т. е разрядить полностью и снова зарядить. Так проделать несколько раз.

            Можно воспользоваться «народным» методом, однако не имеющим подтверждений с научной точки зрения. Требуется положить батарейку в морозильную камеру холодильника на ночное время. Показатель C б немного вырастет, но существенного увеличения, к сожалению, не получится.

            Если в приборе (планшете, телефоне) есть возможность включения экономичного режима или экономии энергопотребления, то его можно включить, тем самым мы снижаем нагрузку, увеличиваем время работы, и как бы увеличиваем емкость источника питания.

Как соединить батарейки чтобы увеличить суммарную емкость?

Для достижения поставленной цели по увеличению технических характеристик источника питания при работе прибора либо устройства есть варианты различного соединения элементов электрической цепи.

            Существует два метода или схемы подключения:

  1. Последовательное соединение.
  2. Параллельное соединение.

            Емкость батареи при последовательном и параллельном соединении будет разная. Первый способ даст увеличение только суммарного напряжения, а второй — увеличит суммарную C б во столько раз, сколько будет взято элементов в схеме:

C∑ = C1 + C2

            Прежде чем приступить к эксперименту, нужно взять два аккумуляторных источника питания с одинаковой степенью износа и зарядки, два диода. Для параллельного соединения минусы батарей нужно соединить вместе, а плюс одной к аноду одного диода, плюс другой к аноду другого.

Катоды диодов также надо соединить между собой. Включить нагрузку минусом в точку соединения отрицательных клемм элементов, плюсом в месте соединения диодных катодов. Такая схема соединения увеличит C б в два раза. Собирать такую цепь без диодов нельзя, т. к.

элементы питания разрядятся один через другого.

Выводы

  1. Электроемкость батареи важнейший показатель количества электрической энергии и продолжительности ее работы, выраженные в числовых значениях. Ее можно определить, подсчитать, увеличить используя различные методы.

  2. Емкость батареи (объем) может быть различной как для первичных источников, так и для вторичных, но вторые можно повторно заряжать с помощью ЗУ (зарядных устройств).

  3. Емкость батарейки зависит от типа элемента, химической реакции, внешних условий, тока нагрузки, срока годности и способа эксплуатации. При нарушении правил использования можно быстро испортить батарейку, а при грамотном подходе время ее использования можно значительно продлить.

  4. Батарейки или аккумуляторы, изготовленные известными производителями, как правило, хорошо зарекомендовали себя на потребительском рынке, тем, что гарантируют заявленные технические характеристики и качественную бесперебойную службу в устройствах длительное время.

Batareykaa.ru

Все о емкости батареи Ссылка на основную публикацию

Источник: https://batareykaa.ru/vse-o-emkosti-batarei/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.