Емкость аккумулятора.
Емкость аккумулятора — это техническая характеристика, показывающая тот период времени, в течении которого аккумулятор будет производить питание подключенной к нему нагрузки. Единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час, если же аккумулятор небольшой, то миллиампер-час. Определяется емкость аккумулятора по формуле, которая представляет собой произведение постоянного тока разряда аккумулятора (в амперах или миллиамперах) на время его заряда (в часах):
Е [А * час] = I [А] х T [час]
Какая емкость аккумулятора.
Какая емкость аккумулятора — это понятие, которое дает понять сколько времени аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. Энергию аккумулятора (которая может накапливаться в заряженном полностью аккумуляторе) полностью не характеризует емкость аккумулятора. Поэтому, чем напряжение аккумулятора больше, тем и энергия накопленная в нем будет больше. Электрическая энергия равна произведению напряжения на ток и время протекания тока:
[Дж]= I [А] х U [В] х T [с]
А энергия аккумулятора для ИБП равняется произведению емкости аккумулятора на его номинальное напряжение:
W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]
Емкость аккумулятора автомобиля.
Емкость аккумулятора автомобиля — этот показатель говорит о возможностях данного аккумулятора. Часто емкость аккумулятора путают с его зарядом (заряженностью). Емкость показывает только потенциал аккумулятора, то есть время которое он способен выполнять питание нагрузки при его полном заряде.
В качестве наглядного примера можно взять стакан воды. В зависимости от того полный стакан либо пустой, его емкость (объем) не изменяется. Аналогичная ситуация и с аккумулятором — емкость одна и та же как в заряженном, так и в разряженном состоянии аккумулятора.
Энергетическая емкость аккумулятора [Вт/элемент] — это характеристика аккумулятора показывающая его способность разряжаться в режиме постоянной мощности за определенный небольшой период времени (обычно 15 минут). Для измерения емкости аккумулятора в ампер-часах по его энергии в Вт/эл (15 мин) существует формула:
Резервная емкость аккумулятора является характеристикой автомобильного аккумулятора, которая показывает его способность производить питание электросистемы движущегося автомобиля при не работающем генераторе автомобиля. Единица измерения — минуты заряда аккумулятора током 25 А. Емкость аккумулятора (ампер-час) по его резервной емкости (минуты) можно приближенно оценить по формуле:
Величины, от которых зависит емкость аккумулятора:
Производители обычно назначают номинальной емкость свинцового аккумулятора для UPS при длительных разрядах (10,20, 100 часов). При таких разрядах емкость аккумулятора обозначается: С10, С20 и С100. Протекающий через нагрузку ток, например, при 20-часовом заряде — I20 можно рассчитать по формуле:
I20 [А] = Е20 [А*час] / 20[час]
2. Износ аккумулятора
В состоянии поставки емкость свинцового аккумулятора может быть немного меньше или больше его номинальной емкости. При выполнении несколько раз циклов разряд-заряд или после нескольких недель пребывания в буфере (под "плавающим" зарядом) емкость аккумулятора будет увеличиваться. Однако дальнейшая эксплуатация или хранение аккумулятора приводят к падению емкости аккумулятора, а сам аккумулятор стареет, изнашивается и значит потребуется замена аккумулятора на новый.
Измерение емкости аккумулятора.
Измерение емкости аккумулятора — этот процесс чаще всего выполняется методом контрольного разряда. Сначала производят его заряд, а потом постоянным током разряжают, при этом регистрируют время до конечного напряжения разряда. Затем по формуле определяется остаточная емкость аккумулятора:
Емкость аккумулятора — что это такое
Сегодня много портативных электроприборов, работающих независимо от электросети. И для их питания нужен аккумулятор – многоразовый источник тока, в корпусе которого происходят обратимые внутренние химические процессы. Аккумуляторные батареи стоят в автомобилях, смартфонах, колонках и другом оборудовании. Емкость аккумулятора – ключевой параметр, на который смотрят при выборе. От значения зависит, сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.
Емкость АКБ — это параметр, показывающий сколько энергии сможет отдавать источник тока за отрезок времени.
Что такое емкость аккумулятора
Емкость — это общий объем накопленной энергии.
АКБ – устройство, способное многоразово накапливать и расходовать электрическую энергию. Общий объем накопленной энергии – это емкость. Зависеть параметр может от разных факторов, но немалую роль играет площадь гальванической пары.
Каждая аккумуляторная батарея в своей конструкции имеет пластины (катод и анод), посредством которых создается электрический потенциал. Пластины именуют гальванической парой, а сам аккумулятор – гальванической батареей. Энергоемкость элемента питания напрямую зависит от площади пластин.
Технологии на месте не стоят, и сейчас есть небольшие по размерам аккумуляторы, с емкостью выше, чем несколько лет назад. Удельный вес электролита тоже падает. Этого удалось добиться, в том числе, изменив толщину пластин в парах. В структуру катода и анода добавляются компоненты, повышающие прочность и устойчивость. Именно поэтому в свинцово-кислотных батареях чаще встречается кальций, а не сурьма.
Пластины тоже делают по новой технологии. Раньше были плоские, сейчас – сепараторные. Это разделители, заполняемые пастами и смазками. Составы вспомогательных средств обновляются, а вместе с ними повышается энергоемкость и срок службы АКБ.
Гальванические пары по-разному накапливают энергию. Доступно больше 30 типов аккумуляторных батарей, где у каждой свои материалы. От значения потенциала пары зависит емкость. Так, наиболее выносливые литий-полимерные и литий-ионные элементы.
Для появления потенциала между анодом и катодом должна образоваться химическая реакция. А на ее интенсивность во многом влияет температура. И тут второй момент – емкость АКБ зависит также от значения температуры. 100% энергоемкость обеспечивается при +25°. Когда температура меняется на 1°, вместе с нею на 1% и емкость. При нагреве – повышается, на морозе – падает. Именно поэтому зимой, когда ставят автомобиль на стоянку, батарея извлекается и уносится в теплое место.
Единицы измерения
Если отталкиваться от физики, электроемкость определяется в Кулонах (1 Кл = 1 Ампер в секунду). А измеряется в Фарадах, т.к. при отдаче тока напряжение на контактах батареи падает. Большая часть аккумуляторов не терпят, когда их доводят до глубокого разряда. Есть порог, ниже которого опускать напряжение не стоит, что позволяет продлить срок службы устройства.
В жизни емкость источников питания указывается в ампер-часах, чтобы потребителям было проще подобрать необходимую батарею. Так принято для автомобильных устройств. Если емкость невысокая, измеряемая миллиамперами, то обозначаться она будет как миллиампер-часы (мАч).
Впрочем, встречаются измерения в виде Ватт часы.
Как проверить емкость
От уровня емкости зависит плотность электролитов, определяемая таким прибором, как ареометр. На только что купленных элементах питания на корпусе пишутся основные параметры, но их реально вычислить и самому.
Наиболее простой способ проверить емкость аккумулятора – воспользоваться тестером типа Кулон. Это прибор, с помощью которого можно определить энергоемкость и параметр напряжения батареи. Тестер в работе не сложен, на манипуляции уходит немного времени и сил, а полученные в домашних условиях результаты близки к реальным. Кулон просто подсоединяют к клеммам АКБ.
Тестер Кулон для проверки емкости.
Измерить эти параметры можно и другими способами, которых достаточно. Чаще всего используют прибор – мультиметр. Способ хоть не дает 100% информации, она приближена к действительности. Перед началом проверки полностью заряжают аккумулятор, соединенный с потребителем (хватит лампы 60 Вт). Далее на цепь подают напряжение. Если в течение двух минут лампочка не гаснет, то смотрят на показания тестера. Когда показания упадут ниже стандартного напряжения АКБ, значит, она разряжается. После замеряют время, за которое полностью израсходовалась энергия, берут значение тока нагрузки потребителя, и перемножают. Число, которое получится – энергоемкость аккумулятора.
С помощью мультиметра можно узнать емкость любой АКБ, но этот способ требует свободного времени.
Резервную
На корпуса источников питания производители наносят разные обозначения: напряжение, энергоемкость, максимальный пусковой ток, выдаваемый в условиях мороза до -18° и т.д. На новых моделях встречается еще одна надпись – RC (reserve capacity). Что это может значить для потребителя – что машина может двигаться с неработающим генератором, когда полностью заряженный аккумулятор запитывает бортовую сеть. Естественно, нагрузка у каждой модели своя, но среднепринятая – 25 А (работающее зажигание, фары, дворники и прочее).
Ранее пометка RC на корпусе была больше маркетинговым трюком. Производитель понимал, что его устройство имеет меньшие пусковые токи, чем у стартерных аналогов, зато отличается тяговыми характеристиками. Впоследствии параметр резервной емкости стали указывать все компании.
Померить можно подав нагрузку в 25 А. Отрезок времени, за который АКБ будет подпитывать нагрузку до уровня в 10.5 В, засекают в минутах. Достаточно посмотреть на результат – это и будет резервная емкость.
Остаточную
Таблицы для определения остаточной емкости.
Батарея в ходе эксплуатации постоянно получает и теряет заряд. Но выезжая в короткие поездки, она недополучает заряд, а в длинные – перезаряжается. Зимой, при минусовой температуре, она и вовсе может уйти в глубокий разряд. У автомобилистов редко имеются интеллектуальные зарядные устройства, которые бы отслеживали рабочие параметры элемента питания. Реальный уровень емкости, который еще называют остаточным, напрямую зависит от условий эксплуатации батареи. И чем она старше, тем ближе время замены. Принято, что если остаточная энергоемкость меньше 50% от изначального уровня – пора менять.
Замерить можно разными способами и методиками, воспользоваться формулами, таблицами, тестерами. В быту удобно сделать так – разрядить аккумулятор нагрузкой с током в 1/20 от изначальной энергоемкости, как в методе выше. Результат и будет означать остаточную емкость.
Емкость при последовательном и параллельном соединении АКБ
Есть устройства, требующие повышенных значений тока и напряжения, которые не обеспечивают стандартные элементы питания. В таких ситуациях соединяют аккумуляторы, и связки бывают разные.
Доступно три схемы:
- последовательное соединение – суммируется напряжение аккумуляторов;
- параллельное – суммируется емкость;
- комбинированное – повышается энергоемкость и напряжение.
В сборке используют батареи, изготовленные по одной технологии. Например, не получится «связать» Li-Ion и Ni-Mh АКБ.
Если при последовательном соединении использовать батареи разной емкости, то у той, которая менее емкая, повысится внутреннее сопротивление. Напряжение начнет сильнее падать на других «банках», и наиболее слабый элемент быстро потеряет заряд.
При параллельном соединении требуется, чтобы элементы питания были одинаковы по напряжению. Допустим, если объединить батарею с высоким напряжением и малой энергоемкостью с батареей более емкой, но меньшим напряжением – «слабая» АКБ замкнет.
Взяв внешний элемент питания в количестве нескольких штук, причем одной фирмы, нельзя быть уверенным, что сборка окажется сбалансированной. Номинальный параметр емкости и напряжения при последовательном и параллельном соединении меняется, а значит «слабые» батареи быстрее износятся.
Энергоемкость АКБ – важная характеристика, на которую смотрят, подыскивая замену. На корпусах устройств написаны все рабочие параметры, но это номинальные значения. Измерить текущие, то есть реальные, можно и самому, для чего в большинстве случаев достаточно вооружиться мультиметром. Но если тестирования выполняются регулярно, стоит потратиться на специальный тестер, с которым на проверку будет уходить несколько секунд.
Что такое энергоемкость аккумулятора
Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.
В чем измеряется емкость АКБ?
В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения.
Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии.
Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.
Перевод емкости из А·ч в Вт·ч
Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ:
Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч.
Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах:
Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.
О напряжении
Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.
Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда
От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее.
Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования.
В чём и как измеряется емкость аккумулятора?
Аккумулятор — источник тока многоразового действия, работающий за счет обратимых внутренних химических процессов. Аккумуляторные батареи используются для автономного электропитания разнообразного оборудования. При выборе аккумулятора для автомобиля, другой техники или электроники, в первую очередь обращают внимание на емкость аккумулятора — ключевой параметр устройства. Важно не путать его с зарядом или заряженностью.
Что такое емкость аккумулятора и как ее измеряют
Выражаемая в ампер-часах (А·ч), емкость батареи говорит о времени, которое она может питать автономной энергией подключенное к ней оборудование в рамках одного заряда. Для маленьких аккумуляторов, от которых работает электроника, используется другая единица для отображения емкости — мА·ч (миллиампер-час). Иначе говоря, аккумуляторная емкость — это тот максимальный объем энергии, который он может накопить за один полный цикл зарядки.
Емкость аккумулятора — это то, в чем измеряется ее потенциал, но не заряд. Можно произвести сравнение с бутылкой для воды — независимо от того, наполнена она жидкостью или нет, ее объем не меняется. В данном случае емкость правильно сравнивать с объемом: она не меняется независимо от того, полностью заряжен или разряжен аккумулятор. Эта цифра в большинстве случаев указана на батарее, например, на наклейке автомобильного аккумулятора пишется рядом с величиной пускового тока.
Пример: автомобильный аккумулятор емкостью 60 А·ч говорит о том, что он может работать в течение часа с нагрузкой 60 Ампер и номинальным напряжением 12,7 Вольт (классическое напряжение для большинства батарей, устанавливаемых в машины).
Если вам необходим источник автономной энергии для некоторого оборудования, то как точно рассчитать емкость аккумулятора, подходящего для этой задачи, самостоятельно? Для этого вам необходимо знать несколько переменных:
- критичная нагрузка, измеряемая в Ваттах (обозначение — P);
- время, которое батарея должна питать электрооборудование (t);
- напряжение каждого аккумулятора (V, измеряется в Вольтах)
- коэффициент использования емкости батареи: 1 — использование на 100%, 0,5 — на 50% и т. д. (обозначение — k).
Буквой Q обозначается необходимая емкость. Чтобы ее рассчитать, используйте формулу:
Наглядно: при использовании стандартного аккумулятора 12 В, необходимой работы в течение 5 часов, критичной нагрузке 500 Вт и максимальном разряде батареи до 80%
Q= (500·5) / (12·0,8) = 260,4 А·ч
Это минимальная емкость аккумулятора для поставленной задачи, а также суммарная емкость 12-вольтовых аккумуляторов. Но, в любом случае, лучше приобретать источник энергии с небольшим запасом емкости, например, на 20% больше. Тогда он реже будет разряжаться в ноль и аккумулятор дольше «проживет».
Мы разобрались, что такое емкость аккумулятора и как ее рассчитать, но иногда, надпись на нем может врать или отсутствовать. Или нужно сравнить паспортные данные и реальную картину. Как измерить емкость батарейки в таком случае? В идеале для этого нужно провести процедуру контрольного разряда. Суть проста: нужно пополнить заряд батареи на 100%, используя зарядное устройство с подходящими характеристиками, а после полностью разрядить постоянным током, замерив потраченное на разрядку время. Далее, используется формула:
где I – это постоянный ток разряда, измеряемый в Амперах, а T – время разряда в часах. Например, измерение емкости полностью заряженного аккумулятора, проработавшего 22 с половиной часа с постоянным током 3,6 А дает цифру 81 А·ч. Но это не значит, что та же батарея проработает больше 2 часов с током 36 А: увеличение тока ведет к уменьшению времени разряда. На него влияют и другие факторы, например, температура электролита.