Расчет емкости аккумуляторной батареи
При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи (АКБ).
Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми правилами.
емкость, которую должна выдавать АКБ, рассчитывается исходя из количества электроэнергии в Вт*ч, потребляемого от АКБ в режиме разряда.
Допустим емкость 1 АКБ 100 АЧ, и вольтаж 12 В. Соответственно полная емкость составит 100 АЧ *12 В=1200 Вт*ч. Беда в том, что если разрядить такой АКБ на 100% он выйдет из строя. Поэтому нужно оставлять 30% емкости. Соответствено 100 АЧ * 12 В * 0.7=840 Вт*ч
Если батарей несколько — то количество энергии в них складывается.
в общем случае нужно руководствоваться следующими параметрами: допустимая глубина разряда не должна превышать 30-40% для герметичных необслуживаемых батарей, и не более 50% для стартерных батарей. При циклических режимах работы аккумулятора нужно применять гелевые аккумуляторы или специальные аккумуляторы с жидким электролитом. При буферном режиме работы (т.е. если основное время аккумуляторы находятся в заряженном состоянии и иногда, при пропадании электрической сети, отдают свою энергию) можно применять аккумуляторы AGM. Необходимо учитывать, что степень заряда аккумулятора не зависит жестко от его напряжения. При быстром разряде большими токами допускается более низкое конечное напряжение батарей (до 9,8В), а если аккумулятор разряжается малым током длительное время, то он может быть разряжен на 100% даже при напряжении на нем более 11,5В.
емкость АКБ понижается с понижением температуры Гелевые аккумуляторы меньше теряют емкость при понижении температуры, AGM и стартерные обычно имеют емкость в 2 раза ниже номинальной уже при 0°C и при дальнейшем понижении температуры их полезная емкость резко падает.
срок службы АБ понижается при увеличении температуры окружающей среды выше 25 °C.
Иногда, информация о том до какого напряжения проседает АКБ при разряде разными токами указывает производитель в пасспорте на аккумулятор.
Предположим, что нам нужно обеспечить работу прибора мощностью 2000 Вт в течении 5 часов — т.е. его потребление будет 10000Вт*ч. и для этого мы хотим использовать аккумуляторы на рабочее напряжение 12В и емкостью 100 АЧ.
Давайте рассчитаем сколько таких АКБ нам потребуется.
Количество запасенной энергии у заряженного аккумулятора будет равно:
P=RxV=100Ачx12В=1200 Вт.ч
Такое количество энергии можно получить при полном разряде полностью заряженного аккумулятора. Но, аккумуляторы могут быть и не полностью заряженными. Кроме того, глубокий полный разряд после небольшого количества циклов заряд-разряд, быстро выведет аккумуляторы из строя. Например, обычный хороший аккумулятор при разряде на 30 % его емкости и последующей сразу после разряда зарядке способен выдержать 1000 таких циклов. Если при разряде отобрать 70% емкости, то количество циклов уменьшится примерно до 200. Поэтому, при расчетах нужно вводить коэффициент, который учитывает глубину разряда.
Извлекаемое количество энергии в АКБ равно
P=RxVxk
P=100Ачx12Вx0.7
Соответственно, для определения емкости нужно количество потребляемой энергии разделить на напряжение аккумулятора умноженное на коэффициент емкости.
Тогда формула определения необходимой емкости будет иметь такой вид:
E=Q / (V x k)
Где Е — необходимая общая емкость аккумуляторов в Ач;
Q- количество энергии, которую нужно получить от аккумуляторов в Вт.ч;
V-напряжение каждого из аккумуляторов;
k-коэффициент использования емкости, учитывающий, какую часть энергии всех используемых аккумуляторов можно реально использовать потребителям.
Разобравшись с теорией, можно определить необходимую емкость аккумуляторов по заданным параметрам.
Для того чтобы определить, какую емкость можно отобрать от аккумуляторов, чтобы получить электрическую энергию в количестве 10000 Вт. ч, делим это количество энергии на рабочее напряжение каждого аккумулятора равное 12В. В результате получаем, что надо отобрать 833 А.ч от имеющейся емкости аккумуляторов. Если применить коэффициент емкости равный 0, 7 , учитывающий то обстоятельство , что недопустимо часто полностью разряжать кислотные аккумуляторы, то получаем значение необходимой установленной емкости аккумуляторов равное 1190 Ач.
E=10000Вт.ч/(12Вх07)=1190 Ач
Поскольку мы в нашем примере хотели использовать АКБ 100 Ач, то в этом случае необходимо будет 12 АКБ такой емкости.
формулы для расчета основных параметров
Правильный подбор источника бесперебойного питания является неотъемлемым залогом надёжности системы электроснабжения. Параметры ИБП должны быть строго сопоставимы с нагрузкой, которая будет подключена к ИБП. Иначе источник бесперебойного питания не принесёт желаемой пользы, а деньги будут потрачены напрасно.
Как рассчитать бесперебойник? Для этого необходимо учесть ряд параметров, ключевым из которых является мощность. Если вы купите ИБП, обладающий мощностью меньшей в сравнении с нагрузкой, то он просто не будет работать. Чтобы достаточно точно посчитать мощность необходимо вспомнить немного физики.
Коэффициент мощности нагрузки или по-другому Power Factor имеет очень важное значение при расчете мощности бесперебойника. Эта цифра показывает какую долю мощности реально потребляет нагрузка, то есть активная мощность. Если рассматривать нагрузку как идеальное сопротивление, то в этом случае значение коэффициента будет равно единице, что является максимальным значением. Конденсаторы и катушки не являются потребителями мощности, поэтому для них значение коэффициента равно нулю. В оборудовании возможно преобладание как емкостной, так и индуктивной составляющей.
К оборудованию с ёмкостной составляющей относятся компьютеры и серверы. Индуктивная составляющая присутствует в устройствах с электродвигателями, это может быть насос, кондиционер и т. п. Эта информация необходима в том случае, когда ИБП будет защищать оборудование разного типа, так как у первых коэффициент мощности стремится к единице, а у вторых находится в интервале от 0,8 до 0,9. В таком случае необходимо найти средний коэффициент мощности, чтобы получить точный результат.
Как рассчитать мощность ИБП, зная коэффициент мощности нагрузки? Чтобы вычислить мощность необходимо перемножить номинальную мощность ИБП на коэффициент мощности. В результате операции получается число, которое показывает максимальную активную мощность, которую сможет обслуживать источник бесперебойного питания. Например, мощность ИБП составляет 100 кВА, а коэффициент мощности нагрузки равен 0,9. В таком случае активная мощность нагрузки составит 90 кВт. Суммарная мощность нагрузки не должна превышать 90 кВт, а лучше если она будет несколько меньше.
Таких сложностей при расчёте мощности можно избежать, если использовать в качестве показателя выходной мощности бесперебойника. В таком случае расчет источника бесперебойного питания будет выполнен без ошибок. Большая ошибка сопоставлять мощности, выраженные в вольт-амперах и ваттах, так как величины значимо отличаются.
Также следует учитывать то, что потребляемая техникой мощность может быть несколько ниже номинальной. Такое может быть в самых различных случаях. Например, если рассматривать компьютеры, то их мощность в большинстве случаев определяется по мощности блока питания. Но не во всех случаях такой алгоритм расчёта является верным. Так, например, на компьютере может установлен блок питания, имеющий мощность 450 Вт, но суммарная мощность компонентов компьютера всего 120 Вт. Таких особенностей может быть очень много и их нужно учесть, выполняя расчет бесперебойника.
Другая ситуация, которую нужно учесть, чтобы произвести расчет работы ИБП связана с холодильником. Например, он может иметь мощность в 250 Вт, но стоит учитывать, что работает холодильник не постоянно, а только через некоторые промежутки времени. В таком случае необходимо узнать годовое потребление электроэнергии. В расчётах необходимо использовать это значение, делённое на 9. Следует заметить, что мощность нагрузки необходимо считать в ваттах.
На некоторых сайтах можно встретить расчет мощности ИБП онлайн, но они не могут выдать точных данных, потому что не учитывают подобных нюансов. Если же вы всё-таки решитесь воспользоваться подобными сервисами, то в добавок к полученному результату необходимо добавить порядка 20%. Немаловажно задуматься о перспективе роста мощности нагрузки. При росте нагрузки в будущем, лучше сразу приобрести более мощный ИБП. Аналогичная ситуация обстоит с сервисами, которые позволяют произвести расчет времени работы ИБП онлайн.
Расчёт АКБ
Второе, что нужно знать о том, как рассчитать источник бесперебойного питания, это емкость АКБ. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание нагрузки при отсутствии питания в магистральной сети.
Если требуется расчет емкости ИБП для заданной мощности и времени работы, то применяется простая формула:
Емкость= 100*время*мощность нагрузки
Время автономной работы выражается в часах, а мощность нагрузки в киловаттах. Обращаем ещё раз внимание, что мощность выражается не в вольтамперах. Например, источник бесперебойного питания защищает компьютер с мощностью 500 Вт (0,5 кВт). Источник бесперебойного питания должен обеспечить время работы равное 2 часам. При таких условиях формула, позволяющая произвести расчет емкости батарей для ИБП приобретает следующий вид:
100*0,5кВт*8ч=400 Ач
Таким образом для нагрузки с мощностью 500 Вт для обеспечения работы в течение 8 часов необходима ёмкость аккумуляторов равная 400 Ач. Такой расчет емкости аккумулятора для ИБП применим для АКБ с напряжением 12 В. Кроме того, нужно учесть, что формула пригодна для длительного времени работы от аккумулятора, а именно порядка 9-10 часов. Это обусловлено тем, что зависимость ёмкости аккумулятора от времени заряда не имеет линейный характер на всём протяжении.
Если время работы меньше, то необходимо вводить поправки. Это связано с тем, что при маленьком времени ток разряда большой и аккумулятор отдаёт нагрузке только некоторую часть своей ёмкости. Так, если необходимо время работы в 30 минут, то результат надо поделить на два, для 2 часов уменьшить на 40%, для 4 часов – 30%, для 6 часов – 40%. Чтобы определить точно значение необходимо использовать точное значение КПД инвертора, который установлен на ИБП и сопоставить данные с кривого разряда определённого типа аккумуляторов.
После того, как найдена суммарная ёмкость, необходимо выполнить расчет количества аккумуляторных батарей для ИБП. Чтобы его выполнить нужно суммарную ёмкость разделить на ёмкость одного аккумулятора. В нашем случае суммарная ёмкость составила 400 Ач. Предположим, что ёмкость одного аккумулятора равна 50 Ач. В таком случае нам понадобится 8 таких аккумуляторных батарей.
Время работы
Многих пользователей интересует время работы, которое сможет обеспечить тот или иной бесперебойник. Как рассчитать время работы бесперебойника? Для этого необходимо знать мощность подключенной нагрузки к ИБП, коэффициент полезного действия инвертора и суммарную ёмкость АКБ.
Суммарный расчет аккумуляторных батарей для ИБП производится крайне просто. В большинстве случаев источники бесперебойного питания содержат в себе типовые аккумуляторы. Чтобы выполнить суммарный расчет батарей для ИБП нужно умножить их количество на ёмкость одной аккумуляторной батареи.
Чтобы расчет времени автономной работы ИБП КПД инвертора рекомендовано принимать равным 0,85. Суммарная мощность нагрузки должна быть выражена в ваттах. О том, как её найти мы говорили в начале статьи.
Расчет времени работы ИБП проводится по следующей формуле:
Время=суммарная ёмкость акб*напряжение акб*(КПД инвертора/мощность нагрузки)
Полученное значение является приближённым и может меняться в процессе срока службы источника бесперебойного питания. Расчет времени ИБП является приближённым, так как время зависит от износа АКБ и условий эксплуатации, в основном от температуры воздуха. Так, например, рост температуры на один градус после отметки 40°C снижает ёмкость аккумулятора на 5%, что является очень существенным. Для максимального срока службы рекомендовано понижать нагрузку на бесперебойник на каждые 10 градусов после 25°C на 20%. Или же можно организовать хорошую систему охлаждения и не допускать вообще какого-либо роста температуры, за что источник бесперебойного будет только благодарен.
Если подобные расчёты для вас являются непонятными, то вы можете обратится к специалистам в этой области или же использовать специальный калькулятор — программа расчета ИБП. Однако, в этом случае необходимо использовать проверенный софт, созданный профессионалами, чтобы избежать ошибок и неверного выбора ИБП. Плюсом таких программ является расчет трансформаторов ИБП. При расчёте можно выбрать тип сердечника у трансформатора. При вычислениях учитываются потери, которые возможны в сердечнике и медных проводах.
Возможны случаи, когда нет необходимости в абсолютно точных данных. В таком случае можно воспользоваться специальными таблицами, в которых приведено время автономной работы для различных видов источников бесперебойного питания. Данные таблицы включают в себя время работы в зависимости от ёмкости аккумуляторных батарей и суммарной мощности нагрузки. Таким образом, вы можете сопоставить свои данные с табличными и узнать примерное время.
Зная то, как рассчитать ИБП можно сделать наиболее правильный выбор ИБП. Теперь вы знаете, что время автономной работы зависит не от мощности ИБП или от суммарного напряжения АКБ, а от ёмкости аккумуляторов. Поэтому при выборе ИБП нужно отдавать предпочтение с большей ёмкостью аккумуляторов при соответствии с заданной мощностью. Такой выбор позволит обеспечить максимальную автономность.
Время разряда аккумулятора авто | Онлайн калькулятор расчета
Какое время разряда аккумулятора — это интересует многих автовладельцев. Особенно если с утра обнаружилось, что забыл выключить свет, а при попытках запуска двигателя выясняется – батарея полностью посажена. Вот тогда-то и возникает вопрос: «могла ли лампочка освещения салона или габаритного света посадить аккумулятор или это какая-то неисправность?». Забегая наперед, ответ однозначный – конечно могла, особенно если это зима и у АКБ не было 100% заряда.
Чтобы не завестись буквально через день, достаточно всего лишь иметь утечку тока 100 и более миллиампер, что уж и говорить об источнике потребление в 400-700 мА. Убедится в этом можно подсчитав номинальное время разряда аккумулятора автомобиля. Формула расчета имеет такой вид:
T=Ёмкость (АКб) / Ток потребителя
Наш онлайн калькулятор позволит рассчитать на сколько хватит аккумулятора при включенном источнике потребления тока, когда вы его случайно забыли или намеренно оставили работать. Расчет будет произведен с учётом номинальной ёмкости аккумулятора, мощности потребителя и естественной утечке тока в состоянии покоя.
При малых токах потребления, емкий аккумулятор может обеспечить большее время работы. Естественно, чем больше емкость аккумулятора, тем больше время работы, но и заряжать генератору тогда придется дольше. А значит, поездка на короткую дистанцию не позволит ему быстро восстановится. В зимнее время это может привести к отказу запуска двигателя стартером.
Время разряда аккумулятора
Как посчитать время разряда аккумулятора можно понять разобрав конкретный пример. Допустим, в бортовой сети автомобиля включен потребитель мощностью 120 Ватт. По закону Ома можно подсчитать, что в час он высасывает из аккумулятора 10А. То-есть, если в машине стоит батарея на 55 Ач, то полный её разряд наступит не более чем через 5,5 часов. Но это лишь приблизительное вычисление, так как есть еще другие факторы, которые будут влиять на потребление тока. Заметим, что для того, чтобы машина не завелась, достаточно 15-25% остатка, а это часа 4.
Таблица времени разряда батареи при минимальном потреблении:
| Процент разряженности (%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Время разряда (ч)* | 7 | 14 | 20 | 26 | 32 | 39 | 45 | 52 | 58 | 64 |
*Для расчета были взяты минимальные значения утечки тока в 20 мА и мощность автомобильной лампы 10W от АКБ емкостью 55Ah.
Те данные о 20 часах работы аккумулятора, что указаны на его этикетке, заложены в расчете на ток равный 0,05 от ее емкости.
Допустимый разряд аккумулятора
Допустимый разряд автомобильного аккумулятора до 30% от первоначальной емкости (напряжение не ниже 11,8В). Заметьте, что при таком уровне можно запустить двигатель лишь при плюсовой температуре. В зимнее время не допускайте даже 50% процентной разряженности (12,1V).
Как пользоваться калькулятором расчета времени разряда
Используя элементарную формулу, можно посчитать на сколько хватит аккумулятора и на обычном калькуляторе, но нужно знать точное значение мощности потребления, а также добавить к нему утечку. Поэтому, куда быстрее можно узнать время разряда аккумулятора в зависимости от тока нагрузки, отметив галочками нужные потребители. Для подсчета нужно:
- В поле «Емкость АКБ» указать номинал батареи.
- В ячейке «Утечка тока», можно указать как среднестатистическую – 25-35 мА, так и проверив мультиметром. Чтобы посчитать допустимое значение, воспользуйтесь онлайн-калькулятором. Который, в зависимости от того, какие у вас имеются потребители – покажет предполагаемое нормальное значение утечки в состоянии покоя.
- Отметьте галочками (выберите из списка) необходимые потребители, включение которых повлекло разряд (или есть потребность посчитать время работы АКБ). Мощность ламп рассчитана на стандартный номинал.
- В поле «Мощность потребителя» цифра будет меняться в зависимости от выбранных источников. Либо можно ввести самостоятельно известное число в ваттах либо силе тока – амперах.
- По нажатию кнопки «Рассчитать» вы получите результат времени в часах.
Данный расчёт времени разряда АКБ является ориентировочным, так как в полной мере химические и электрические процессы в аккумуляторе не поддаются строгому математическому анализу.
Для справки, какую мощность имеет тот или иной потребитель, можно взять данные из таблицы.
Таблица потребителей тока в автомобиле
| Потребитель | Мощность (Вт) | Требуемый ток (А) |
|---|---|---|
| Передние габариты | 5 x2 | 1-2 |
| Фары дальнего/ближнего света | 55 x2 | 7-10 |
| ПТФ | 55 x2 | 7-10 |
| Задняя противотуманная лампа | 21 x2 | 2–3,5 |
| Стояночные огни | 5 x2 | 1-2 |
| Задние габариты | 5 x2 | 1-2 |
| Подсветка номера | 2 | 0,17 |
| Стоп-сигнал | 5 x2 | 1-2 |
| Аудиосистема | 5-25 | 0,5-2 |
| Стеклоочистители | 60 | 5 |
| Обогрев стекла | 120 | 5-10 |
| Подогрев сидений | 85-160 | 7-14 |
| Вентилятор печки | 80-200 | 6-16 |
| Автономный отопитель | 60-120 | 5-10 |
| Система зажигания | 20 | 2-4 |
| Управление двигателем (ЭБУ) | 10 | 1-2 |
Часто задаваемые вопросы
На сколько хватит аккумулятора 60Ач при разряде 60 Вт?
При учете того, что аккумуляторная батарея емкостью 60Ач была полностью заряжена, а утечка тока в сети автомобиля не превышает нормы, то при разряде потребителем в 60 Ватт – АКБ хватит не более чем на 12 часов.
На сколько хватит аккумулятора 7Ач 12в?
Для расчета времени на сколько хватит аккумулятора 7Ач напряжением 12В, которые могут использоваться для сигнализации либо освещения светодиодной лентой вовремя пропадании электричества в ночное время, при мощности источника потребления в 0,7А хватит на 10 часов работы либо 15 ч. если потребление 5 Вт.
Какая формула времени разряда аккумулятора?
Формула времени разряда аккумулятора выглядит так: емкость источника питания (АКБ) выраженной в А*ч деленная на ток потребителя в амперах A. То есть t = Сак / Iн. Однако это будет лишь абсолютное значение, фактическое несколько меньше. Потому как аккумуляторную батарею можно считать севшей, когда ее напряжение снизится до 11,8 Вольт и к тому же разряд происходит по экспоненте.
Какое минимальное напряжение разряда аккумулятора?
Доступная емкость аккумуляторной батареи зависит от режима разряда и температуры, поэтому чем выше нагрузка, но ниже температура минимальное напряжение, до которого можно садить АКБ, будет ниже. В среднем минимальное напряжение разряженного 12 вольт аккумулятора при теплой погоде составит – 11,5В, а зимой минимум напряжения, до которого можно допускать аккумулятор автомобиля, составляет – 11,75В, что соответствует 30 процентам остатка ее емкости.
Как самостоятельно подобрать параметры оборудования?
I. Для расчета необходимой мощности инвертора и емкости АКБ необходимо знать:1. Мощность конкретной нагрузки и время ее работы в сутки.
Например:
— мощность ламп освещения 200Вт, которые работают 5 часов в сутки.
— насос отопления мощностью 200Вт, который работает 10 минут в каждом часе – итого 4 часа в сутки.
— мощность холодильника рассчитывается исходя из его класса энергопотребления – класс А (самый высокий) мощностью 150Вт работает 7 часов в сутки (потребляет 1кВт/ч в сутки), класс В мощностью 200Вт работает 10 часов в сутки – 1,5кВт/ч в сутки.
— мощность телевизора 150-200Вт, который работает 4-8 часов в сутки.
2. Выясняем, какие из нагрузок могут работать одновременно. Например, освещение не может работать одновременно с газонокосилкой. В большинстве случаев все нагрузки могут работать одновременно.
НАПРИМЕР:
— освещение 200Вт, 5 часов в сутки;
— телевизор 150Вт, 8 часов в сутки;
— холодильник класса В, мощность 150Вт, 10 часов в сутки;
— насос котельной 200Вт, 4 часа в сутки;
II. Исходя из этих данных, вычисляем минимально необходимую мощность инвертора, которая определяет параметр максимальной мощности требуемого инвертора. Если максимальная мощность инвертора будет ниже данного значения, то инвертор не сможет обслуживать запуск электроприборов.
Суммируем потребляемую мощность всех электроприборов.
Добавляем удвоенную мощность самого мощного прибора из нелинейных нагрузок. Это такие приборы как насос, пылесос, электрическая газонокосилка, СВЧ-печь. В общем, любой прибор, где используется электромотор, а также некоторая специфичная техника как СВЧ-печи или мощные компьютерные блоки. Такие приборы маркируются значением cos( fi ) или коэффициентом нелинейности.
Умножаем данное значение на 1,2 – коэффициент запаса мощности.
Полученное значение используем для определения минимально необходимой максимальной мощности инвертора.
НАПРИМЕР:
Мин.мощность инвертора = (200+150+150+200+2*200) *1,2= 1500Вт.
Можно использовать инвертор с максимальной мощность 1,5кВт и выше.
III. Далее вычисляем необходимую емкость аккумуляторных батарей:
Узнаем среднее потребление в час (далее Р) исходя из реальных сведений (показания счетчика) или путем расчета из части I.
Узнаем необходимое время автономной работы – далее Т. Например, для дачи это обычно вечернее время 4-5 часов.
Вычисляем емкость 12-вольтовых батарей по формуле – Е = (Р*1000/12)*Т*1,2.
НАПРИМЕР:
1) Месячное потребление 100кВт/ч. Срок автономной работы 8 часов
Среднее потребление Р = (100кВт/ч) / 30 дней / 24 часа = 0,138кВт/ч.
Емкость батарей Е =( 0,138кВт/ч*1000/12) *8часов*1,2= 110 А/ч
2) Среднее потребление исходя из примера в п. I
Р = (200Вт*5часов + 150Вт*8часов + 1500Вт/ч + 200Вт*4) / 24 часа = 187Вт/ч или 0,187кВт/ч.
Емкость батарей Е =( 0,187кВт/ч*1000/12) *5часов*1,2= 93 А/ч
3) Если учитывать, что вечером постоянно работает освещение и телевизор, то вычисления будут такими:
Р =200Вт + 150Вт + (1500Вт/ч +200Вт*4) / 24 часа = 445Вт/час или 0,445кВт/час.
Емкость батарей Е =( 0,445кВт/ч*1000/12) *5часов*1,2= 222 А/ч
ИТОГО: Для данного примера минимально необходимый комплект:
1. Инвертор 1,5кВт
2. Аккумуляторная батарея 230А/ч.
*** При выборе инвертора после сделанных расчетов НЕОБХОДИМО делать запас по мощности для надежной и долговременной работы системы автономного электроснабжения.
***Также необходимо учитывать, что в реальности аккумуляторные батареи не работают в идеальных условиях (см.зависимость емкости батареи от температуры и скорости разряда) и очень желательно делать запас по емкости в 10-20%.
С учетом необходимого запаса следуют применять:
1. Инвертор 2,0кВт
2. Аккумуляторная батарея 300А/ч.
Для расчета мощности электростанции надо исходить из максимальной (пиковой) мощности нагрузки и прибавить 500-1000Вт, необходимых для заряда аккумуляторов. Если необходима значительная суммарная емкость АКБ, то точно рассчитать мощность, требуемую для зарядки, можно по формуле:
Рзаряда = (Емкость АКБ, А/ч) * 0,2 * 12.
НАПРИМЕР: для примера выше мощность генератора можно рассчитать так:
Ргенератора1 = 1500Вт + 500Вт = 2000Вт. – просто прибавили 500Вт на заряд.
Ргенератора2 = 1500Вт + (300А/ч*0,2*12)Вт = 2220Вт.
Рекомендуюмая минимальная мощность генератора 2200Вт.
*** При выборе генератора (как и для инвертора) после сделанных расчетов желательно сделать запас по мощности для надежной и долговременной работы системы автономного электроснабжения. В данном случае лучше всего выбрать генератор мощностью 3000Вт.
На сколько хватает аккумулятора (рассчет времени работы)
При установке видеонаблюдения или аварийного освещения необходимо заранее рассчитать, на сколько хватит подключенного к системе аккумулятора. Время автономной работы в первую очередь зависит от емкости батареи. А вот зависимость от тока потребления приобретает обратно пропорциональный характер. Можно рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, зная его емкость.
Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
В аккумуляторных источниках емкость указывается из расчёта того, сколько АКБ может выдавать тока в стандартный промежуток времени. В том случае, если в специфике источника это время не указано, то в основном берется 20 часов. Например, если на АКБ емкость указана как 200 А*ч, то это можно расшифровать как то, что батарея способна питать током 10А на протяжении 20 часов.
Интересно то, что подобный расчёт времени работы аккумулятора применим не для большой нагрузки. В случае батарей была замечена необычная закономерность. Она заключается в невозможности отдавать большой процент емкости при большей нагрузке. Таким образом, получается, что при увеличении тока нагрузки уменьшается процент отдачи емкости со стороны АКБ. Например, источник в 200 А*ч будет выдавать ток в 200А на протяжении 15-30 минут, но никак не полноценного часа.
Интересный факт! Емкость АКБ, который разряжен большой нагрузкой, никуда не девается, а остается в батарее. Например, если батарея в 100 А*ч разряжена на 50А, то при ее заряде она потребит где-то 50 А*ч. Но, если оставить ее на некоторое время, то емкость восстановится за счет диффузии ионов в электродах источника.
Такой эффект связан с тем, что ток в аккумуляторе протекает под воздействием ионной проводимости. Если в электролите проводимость на достаточно высоком уровне и при этом не несет особых значений, то перенос ионов в пластинах АКБ и преодоление переносчиками фазового раздела из электрода и электролита будет происходит медленно. Другими словами, если батарея будет быстро разряжаться, некоторые ионы просто не будут успевать выйти в электролит из электрода или преодолеть это расстояние в обратном порядке за время разряжения. Именно это и будет ограничивать емкость аккумулятора при быстром разряде.
Такая анормальность была давно замечена. И для расчёта времени разряда используют куда более емкие формулы, в которые внесены поправки на такой эффект.
Методы расчета времени работы
Экспонента Пекерта
Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:
В формуле используются следующие обозначения величин:
- Т – временной промежуток, ч.
- С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
- I – ток, при котором совершается разряд.
- N – Экспонента Пекерта.
Экспонента в некоторых случаях сразу же указывается в документации или характеристиках аккумулятора. Она рассчитывается на основе данных с-рейтинга АКБ, т.е. емкости в разных временных промежутках разряда. Коэффициент Пекерта можно рассчитать самостоятельно по формуле:
Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.
Формула Пекерта помогает максимально точно рассчитать время работы автономного источника питания.
Простая формула
Чтобы рассчитать, насколько хватит аккумулятора, можно использовать следующую формулу:
В ней используются следующие обозначения:
- Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
- U – напряжение.
- Р – мощность нагрузки, Ватт.
Данная формула сильно упрощена. Ее можно использовать, чтобы быстро рассчитать примерное время (5-15 часов разряда) того, сколько будет работать источник. В этом уравнении нет поправок на снижение отдачи энергии батареи во время короткого разряда и увеличение этого же показателя на длительных периодах. Также здесь не учтены коэффициенты, которые позволяют дать максимально точные данные.
В случае с простым способом расчёта есть и более совершенная формула:
В ней используются такие обозначения, как:
- Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
- U – Напряжение АКБ, Ватт.
- С – емкость аккумулятора, А*ч.
- К – количество используемых батарей для питания.
- H – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
- К1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
- К2 – показатель доступной емкости.
- Р – мощность от нагрузки.
Такая формула позволяет посчитать более точное время работы автономного источника питания, но для более длительных разрядов от 60 минут. На непродолжительном разряде полученные данные будут сильно разниться с реальными показателями из-за наличия нелинейной функции разрядов в кислотно-свинцовых батареях.
Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Способ расчета времени работы аккумулятора по таблицам из спецификаций батарей позволяет получить точные результаты. Этот метод выяснения времени, сколько может работать АКБ делится на три этапа.
Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
В формуле применяются такие обозначения, как:
- Р1 – мощность, кВт;
- Соs(φ) – характеристика на коэффициент мощности;
- К – степень прилагаемой нагрузки ИБП;
- КПД инвертора.
Например, если взять ИБП мощностью в 120 кВт, который работает при нагрузке в 70%. А коэффициент мощности в 0.8, то получится следующий расчёт:
Именно такая нагрузка и пойдёт на ИБП при питании источника устройства от аккумулятора.
Расчеты нагрузки только на один АКБ
На этом этапе важно перерассчитать нагрузку именно на одну батарею. Потому что обычно в больших источниках бесперебойного питания используются несколько батарей, соединенных последовательно. Количество АКБ может варьироваться до 40 штук.
Формула для вычисления нагрузки на одну батарею при условии, что в цепочке 40 штук выглядит так:
Достаточно просто разделить предыдущий результат на количество элементов в цепи. Также в дата-листах АКБ указывают мощность только на один элемент, которых, как правило, 6 штук в 12В батареях. Из этого следует, что нагрузка примет такое значение:
Где Рэл – это мощность одного элемента.
Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
Базовой характеристикой каждой батареи считается ее энергоподача. Этот показатель указывает на количество выдаваемой мощности АКБ в определенный временной промежуток. В характеристических таблицах ориентиры идут на глубину разряда. Таблицы выглядят следующим образом:
Для примера были взяты две таблицы аккумулятора Дельта из двух серий. В ходе вычисления была выявлена нагрузка в 298Вт. По таблицам видно, что первый источник выдержит нагрузку почти 14 минут, а второй — 16. Очевидно, что выбор лучше делать на второй аккумулятор.
Проведение реальных разрядов
Самые точные показатели дает проверка проведением реальных разрядов. Но эта процедура очень длительная. Также не стоит забывать, что АКБ приобретает максимальную ёмкость только на 10 цикле заряд-разряд.
Заключение
Узнать насколько хватает аккумулятора для питания той или иной техники достаточно просто. Формулы весьма легкие. Также существуют специальные калькуляторы, в которые достаточно вбить все необходимые данные.
Расчет максимальной мощности, выдаваемой аккумулятором
В этой статье я напомню вам то, что вы уже знаете из школьного курса электрофизики. Далее вы сможете прочитать о физической подоплеке расчета максимальной мощности аккумулятора в калькуляторе батарей. Расчет даст вам достаточно приблизительные цифры, однако даже этих приблизительных цифр хватит для оценки мощностных возможностей отдельного аккумулятора и принятия решения о количестве аккумуляторных элементов в батарее.
Для начала вспомним закон Ома для полной цепи: «Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению»
I = Ε/(R + r)
Согласно этой формуле чем больше значение внутреннего сопротивления r, тем меньший ток может отдавать аккумулятор. Так как ЭДС (Ε) можно принять как номинальное напряжение (Uном) на аккумуляторе при разомкнутой цепи, то перепишем закон Ома для полной цепи в следующем виде:
Uном = IR + Ir
Пока из этой формулы не совсем очевидно, как получить максимальную мощность, выдаваемую аккумулятором. Однако вспомним про то, что аккумулятор может работать только в определенном диапазоне напряжений. При нагрузке, из-за внутреннего сопротивления, напряжение на аккумуляторе не должно упасть, ниже Umin. Зная закон Ома для участка цепи (U=IR), можно отразить в нашей формуле следующим образом:
Uном = Umin + Ir
Используя полученный результат, уже уверенно можно получить значение максимального тока, который может выдать аккумулятор:
I = (Uном — Umin)/r
Зная, что мощность, потребляемая участком цепи равна произведению силы тока на напряжение, подаваемое на этот участок, можно узнать максимальную мощность, выдаваемую аккумулятором:
P = Umin*(Uном — Umin)/r
И вот, мы, кажется, пришли к тому значению максимальной мощности, выдаваемой одним аккумулятором. Для расчета максимальной мощности батареи необходимо умножить полученное значение для одного аккумулятора на количество аккумуляторов в батарее.
Вы можете спросить: «И что, это так просто и быстро рассчитать максимальную мощность, выдаваемую аккумулятором»? – Да, просто. И, в то же время, все не так уж и просто. Здесь приведен оценочный расчет мощности, выдаваемой при разряде – в начале разряда аккумулятор может выдать больше мощности, чем в конце (смотри формулы). Второй подводный камень – те потери мощности, которые происходят внутри аккумулятора из-за наличия внутреннего сопротивления. Во время нагрузки идет разогрев аккумулятора пропорционально квадрату силы тока и времени работы (Q=I2*r*Δt). Так как аккумулятор имеет определенный рабочий температурный режим, требуется учитывать разогрев аккумулятора при проектировании аккумуляторной батареи, и, при необходимости, обеспечить правильную систему охлаждения.
Copyright © Дмитрий Спицын, 2007.
Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП
Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме
Ответить на вопрос о выборе конфигурации источника бесперебойного питания для обеспечения надёжного электропитания отопительных и инженерных систем, бытовых электроприборов достаточно сложно. По сути, это уравнение с многими неизвестными. Ведь, заранее неизвестно на сколько плохим будет сетевое электропитание, и какова будет продолжительность отключений электроэнергии.
На первом этапе необходимо определить общую мощность всех потребителей энергии, работу которых необходимо обеспечивать в случае отсутствия сетевого электропитания. Исходя из этого значения необходимо выбрать ИБП мощностью на 20% превышающей максимальное значение нагрузки. После этого нужно определится с ёмкостью внешних аккумуляторных батарей, исходя из необходимого времени резервирования.
Наиболее оптимальным решением бесперебойного питания будет разбить нагрузку на несколько более маленьких групп потребителей. И решать задачи обеспечения резерва раздельно для различных групп потребителей в зависимости от их важности. При выборе конфигурации источника бесперебойного питания и аккумуляторных батарей следует учитывать, что увеличение запаса мощности ИБП не приводит к линейному увеличению длительности резерва. Для обеспечения большой мощности нагрузки необходим более мощный ИБП, а для обеспечения большого времени резерва необходимо увеличивать ёмкость внешних аккумуляторных батарей.
Простой способ расчета времени резерва бесперебойника
Время резерва питания определяется прежде всего двумя параметрами: мощностью полезной нагрузки и общей ёмкостью всех аккумуляторных батарей.
Однако следует отметить, что зависимость времени резерва от этих параметров не линейная. Но для быстрой примерной оценки времени резерва можно использовать простую формулу.
T = E * U / P (часов),
где Е — ёмкость аккумуляторов, U — напряжение аккумуляторов, Р — мощность нагрузки всех подключаемых приборов.
Уточненный способ расчёта времени резерва бесперебойника
Для уточнения расчёта времени резерва дополнительно вводятся специальные коэффициенты: КПД инвертора, коэффициент разряда аккумулятора, коэффициент доступной ёмкости в зависимости от температуры окружающей среды.
С учётом этих коэффициентов формула расчета принимает следующий вид.
T = E * U / P * KPD * KRA * KDE (часов),
где KPD (коэффициент полезного действия инвертора) находится в диапазоне 0,7—0,8,
KRA (коэффициент разряда аккумуляторов) находится в диапазоне 0,7—0,9,
KDE (коэффициент доступной ёмкости) находится в диапазоне 0,7—1,0.
Коэффициент доступной ёмкости имеет сложную зависимость от значения температуры и скорости прикладывания нагрузки. Чем холоднее температура воздуха, тем ниже коэффициент доступной ёмкости. Чем медленнее расходуется энергия батарей, тем больше значения коэффициента доступной ёмкости.
Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOMТаблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300
Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт
| Ёмкость, в Ач | Мощность нагрузки, ВА | ||||
| 100 | 150 | 200 | 250 | 270 | |
| 26 | 2ч 18мин | 1ч 22мин | 55мин | 44мин | 39мин |
| 40 | 3ч 37мин | 2ч 15мин | 1ч 36мин | 1ч 15мин | 1ч 09мин |
| 65 | 7ч 01мин | 4ч 00мин | 2ч 45мин | 2ч 12мин | 1ч 54мин |
| 100 | 12ч 00мин | 7ч 12мин | 5ч 00мин | 3ч 40мин | 3ч 26мин |
Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000
Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт
| Емкость АКБ, Ач |
Нагрузка, ВА |
|||||||||
| 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | |
| 2х40 | 9,37 | 4,06 | 2,31 | 1,51 | 1,36 | 1,22 | 1,07 | 0,53 | 0,39 | 0,34 |
| 2х65 | 16,15 | 7,12 | 4,40 | 3,02 | 2,29 | 1,56 | 1,44 | 1,36 | 1,28 | 1,11 |
| 2х100 | 27,11 | 11,55 | 7,33 | 5,23 | 4,12 | 3,05 | 2,44 | 2,22 | 2,01 | 1,49 |
| 2х120 | 32,37 | 14,52 | 9,44 | 6,10 | 5,11 | 4,12 | 3,14 | 2,51 | 2,33 | 2,15 |
| 2х150 | 40,47 | 17,40 | 11,24 | 8,19 | 5,57 | 5,07 | 4,17 | 3,28 | 2,57 | 2,42 |
| 2х200 | 54,23 | 24,48 | 15,47 | 11,27 | 9,09 | 6,50 | 5,45 | 5,08 | 4,31 | 3,54 |
Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK
Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт
| Емкость АКБ, Ач |
Нагрузка, ВА |
|||||
| 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | |
| 65 | 12ч 20мин | 5ч 10мин | 2ч 55мин | 2ч 15мин | 1ч 40мин | 1ч 25мин |
| 100 | 19ч 25мин | 8ч 40мин | 5ч 20мин | 3ч 40мин | 2ч 45мин | 2ч 15мин |
| 120 | 23ч 05мин | 11ч 35мин | 7ч 00мин | 4ч 45мин | 3ч 30мин | 2ч 45мин |
| 150 | 28ч 55мин | 14ч 20мин | 8ч 45мин | 6ч 30мин | 4ч 50мин | 3ч 40мин |
| 200 | 38ч 30мин | 19ч 10мин | 12ч 45мин | 8ч 45мин | 7ч 00мин | 5ч 20мин |
Линейка ИБП марок SKAT и TEPLOCOM обеспечивает возможность организации надёжного бесперебойного питания потребителей различной ёмкости и назначения. Бесперебойники дают возможность организовать бесперебойное питание от маленького котла отопления или циркуляционного насоса до питания всего дома или офиса. Специализированные ИБП дают возможность организации бесперебойного питания особо важных объектов, таких как системы связи, коммуникационное оборудование, системы безопасности и контроля.
Для увеличения времени резерва питания полезной нагрузки есть несколько путей. Все эти способы вытекают из формулы расчета времени резерва.
Для увеличения времени резерва можно увеличить ёмкость внешних АКБ, уменьшить полезную нагрузку, создать оптимальные условия эксплуатации ИБП и аккумуляторных батарей.
Первый вариант — самый простой, но затратный. Для увеличения ёмкости батарей придется покупать более дорогие аккумуляторы и ИБП, позволяющие производить их эффективный заряд. Кроме затрат на оборудование потребуется и выделение специального помещения, предназначенного для хранения и работы аккумуляторных батарей, снабженного хорошей системой вентиляции.
Второй метод — уменьшить нагрузку. Прежде всего нужно разбить нагрузку на группы в зависимости от необходимости обеспечения бесперебойного питания. Если электроэнергии не будет длительное время, то нужно будет выбирать между важностью обеспечения работы инженерных систем отопления, водоснабжения и необходимостью пользоваться холодильником или кондиционером. Так современный холодильник позволяет обеспечить приемлемую температуру около 20 часов, если его лишний раз не открывать. Еще одной группой потребителей является система освещения, для освещения можно использовать автономные источники бесперебойного питания или аварийные светильники со встроенной аккумуляторной батареей. В конечном счёте можно посидеть и при свете фонарика или старой доброй свечи, всё лучше, чем разморозить систему отопления.
Третий метод заключается в повышении качества обслуживания ИБП и батарей. Здесь наиболее важными моментами являются содержание оборудования в чистоте, обеспечение хорошего температурного режима. Отдельно стоит отметить необходимость проведения правильного заряда АКБ и проведения тренировок аккумуляторов. Часто бывает так, что проблем с электричеством нет, и аккумуляторы не подвергаются циклам разряда и заряда. В результате через несколько месяцев резко падает реальная ёмкость АКБ. Для тренировки АКБ необходимо использовать специальное оборудование или имитировать периодически отключение электроэнергии, давая возможность батареям работать.
Читайте также:
Калькулятор емкости аккумулятора
Если вы хотите преобразовать ампер-часы в ватт-часы или найти коэффициент заряда аккумулятора, попробуйте этот калькулятор емкости аккумулятора. Это удобный инструмент, который поможет вам понять, сколько энергии хранится в батарее вашего смартфона или дрона. Кроме того, он предоставляет вам пошаговые инструкции о том, как рассчитать ампер-часы и ватт-часы, так что вы тоже сможете выполнить все эти вычисления самостоятельно!
Хотите знать, как долго ваше электрическое устройство будет работать от этой батареи? Посмотрите калькулятор времени автономной работы!
Что такое аккумулятор в ампер-часах?
Основная функция батареи — накапливать энергию.Обычно мы измеряем эту энергию в ватт-часах, что соответствует одному ватту мощности, выдерживаемой в течение одного часа.
Если мы хотим подсчитать, сколько энергии — то есть, другими словами, сколько ватт-часов — хранится в батарее, вам нужна информация об электрическом заряде в батарее. Это значение обычно выражается в ампер-часов, — ампер (единиц электрического тока), умноженных на часы (единицы времени).
Формула емкости аккумулятора
Как вы, возможно, помните из нашей статьи о законе Ома, мощность P электрического устройства равна напряжению В , умноженному на ток I :
P = V * I
Поскольку энергия E — это мощность P , умноженная на время T , все, что нам нужно сделать, чтобы найти энергию, запасенную в батарее, — это умножить обе части уравнения на время:
E = V * I * T
Надеюсь, вы помните, что ампер-часы являются мерой электрического заряда Q (емкости аккумулятора).Следовательно, окончательный вариант формулы емкости аккумулятора выглядит так:
E = V * Q
где
- E — энергия, запасенная в батарее, выраженная в ватт-часах;
- В — напряжение аккумуляторной батареи;
- Q — емкость аккумулятора, измеренная в ампер-часах.
Как рассчитать ампер-часы?
Предположим, вы хотите узнать емкость аккумулятора, зная его напряжение и запасенную в нем энергию.
Запишите напряжение. В этом примере мы возьмем стандартную батарею на 12 В.
Выберите количество энергии, хранящейся в аккумуляторе. Допустим, это 26,4 Втч.
Введите эти числа в соответствующие поля калькулятора ампер-часов батареи. Он использует формулу, упомянутую выше:
E = V * Q
Q = E / V = 26,4 / 12 = 2,2 Ач
- Емкость аккумулятора равна 2.2 Ач.
Калькулятор емкости аккумулятора: расширенный режим
Если вы откроете расширенный режим этого калькулятора емкости батареи, вы сможете вычислить три других параметра батареи.
C-скорость аккумулятора. C-rate используется для описания скорости зарядки и разрядки аккумулятора. Например, аккумулятору 1С требуется один час при 100 А для нагрузки 100 Ач. Батареи 2C потребуется всего полчаса, чтобы зарядить 100 Ач, а батарее 0,5C — два часа.
Ток разряда. Это ток I , используемый для зарядки или разрядки аккумулятора. Он связан с C-ставкой следующим уравнением:
I = C-rate * QВремя работы на полную мощность. Это просто время t , необходимое для полной зарядки или разрядки аккумулятора при использовании разрядного тока, измеряемое в минутах. Вы можете рассчитать это как
t = 1 / C.
Как рассчитать время работы от батарей при проектировании оборудования, использующего батареи; Технические ресурсы по батареям для инженеров-проектировщиков из PowerStream
Для Калькулятор Java-скриптов, который дает разумную оценку времени работы от батареи кликните сюда.
Заметки для инженеров-проектировщиков: как посчитайте, какая емкость аккумулятора вам нужна.
я знаю, я чувствую твоя боль. Отдел маркетинга дал вам спецификацию, и все, что в ней говорится, « максимизирует время работы, минимизирует размер батареи и стоимость .» Но они не скажет вам, сколько времени работы приемлемо, сколько размера и веса будет рынок смирится, какая стоимость приемлема?
Эй, причина что они не более конкретны, они надеются на чудо и не хотят переоценить, если они не получат чуда. Чудо вы были надеялся на полную спецификацию, но давайте приступим к делу.
Твоя месть подождать 2 недели и вернуться с « Хорошие новости, я поместил его в фонтан. ручка для спецификации всего за 5000 долларов и за счет сокращения бюджета мощности (т.е. устранение все функции, кроме одной), мы заставили его работать более 5,5 секунд, прежде чем подзарядка. ”А затем расслабьтесь и надейтесь на лучшее руководство от маркетинг!
Ты уже знал, что я не могу помочь вам с вашей спецификацией, но, по крайней мере, вы могут использовать следующие инструменты оценки дизайна, чтобы дать отделу маркетинга матрица выбора.
Сколько емкость аккумулятора вам нужна для работы вашего устройства? Вот как вы оцениваете Это.18 электронов ,.
Q = I * т
где Q — заряд в кулонах, I — ток в амперах и t — время в секундах.
Сумма заряд, проходящий через этот провод (ток 1,0 А) за 60 секунд, составляет 60 кулонов, и через час вы бы поздоровались и «До свидания» 3600 кулонов заряда.
Батарейки были очевидно, разработан инженерами, подписавшимися на простейшая »система измерения.Они устали вытаскивать слайд правила делить на 3600 каждый раз, когда они хотели знать, сколько 24000 кулонов протянул им и придумал несанкционированный блок ампер-часов . Позже, когда стали использовать батарейки меньшего размера, они придумали миллиампер-час .
Не будь смущает дефис. Ампер-часы означает амперы, умноженные на часы. Разделите на усилители и у вас есть часы, разделенные на часы, и вы получите усилители. Значит, это не усилители, и это это не ампер в час, это ампер-часы.И, кстати, я даже использовал термин «ампер-секунды», потому что когда вы говорите «кулоны», все остекленевшие глаза на тебя.
Не понимаю Я ошибаюсь, я люблю ампер-часы за единицы, это удобное практическое правило. Ампер-часы сколько заряда хранится в аккумуляторе. Поскольку батарея меняет напряжение во время разряда, это не идеальная мера того, сколько энергии хранится, для этого вам потребуются ватт-часы. Умножение среднего или номинального умножение напряжения батареи на емкость батареи в ампер-часах дает вам оценку сколько ватт-часов содержится в батарее.
E = C * Vavg
Где E — запасенная энергия в ватт-часах, C — емкость в ампер-часах, а Vavg — среднее напряжение при разряде. Да, ватт-часов — это мера энергии, как и киловатт-часы. Умножьте на 3600, и вы получите ватт-секунд , что также известно как Джоулей .
Пока мы находятся в прелюдии, я мог бы также упомянуть, что поскольку заряд в конденсаторе Q = CV означает, что батарея также может быть оценена в фарадах.Щелочная батарея AA на 1,5 В аккумулятор, вмещающий 2 ампер-часа заряда (то есть 7200 кулонов), имеет эквивалентная емкость 4800 Фарад. Конечно, батарея ужасно странный конденсатор, потому что напряжение не падает пропорционально накопленный заряд, имеет высокое эквивалентное сопротивление и т. д.
Также я должен упомяните, что вы не всегда получаете все ампер-часы, которые ожидаете от аккумулятор. Это объясняется в Части 3 ниже как эффект Пеукарта.Вот почему я назвал это практическим правилом, а не теоремой. Самые большие ошибки возникают, когда вы быстро разряжаете батареи. Некоторые батареи, например угольно-цинковые, щелочные или Свинцово-кислотный раствор становится менее эффективным при быстрой разрядке. Типичный запечатанный свинцово-кислотный аккумулятор дает только половину своей номинальной емкости при разряде ставка C / 1 по сравнению со ставкой C / 20.
Следующий метод предполагает, что вы знаете, сколько ампер вы нужен гаджет под питание.Если вы знаете, сколько ватт, перейдите к шагу А ниже.
Шаг 1. Обратная сторона конверта
Если текущий нарисовано x ампер, время T часов, затем емкость C в ампер-часах
С = xT
Например, если ваша помпа потребляет 120 мА, и вы хотите, чтобы она проработала 24 часа
С = 0.12 ампер * 24 часа = 2,88 ампер-часов
Шаг 2 . Соображения по сроку службы
Это не хорошо разряжать аккумулятор до нуля во время каждого цикла зарядки. Для Например, если вы хотите использовать свинцово-кислотную батарею в течение многих циклов, вы не должен превышать 80% заряда, оставив 20% заряда в аккумуляторе. Это не только увеличивает количество циклов, но и позволяет батарее ухудшиться на 20%, прежде чем вы начнете получать меньше времени выполнения, чем вызовы дизайна для
C ’ = С / 0.8
Для примера выше
C ’ = 2,88 AH / 0,8 = 3,6 AH
Шаг 3 : Скорость сброса
Некоторая батарея химические вещества дают намного меньше ампер-часов, если вы их быстро разряжаете. Это называется эффектом Пёкарта. Это большой эффект в щелочном, углеродном цинке, воздушно-цинковые и свинцово-кислотные батареи. Например, если вы рисуете в 1С на свинцово-кислотном аккумулятор вы получите только половину емкости, которую вы имели бы, если бы у вас нарисовано на 0.05C. Это небольшой эффект в никель-кадмиевых, литий-ионных, литиевых полимерах, и никель-металлгидридные аккумуляторы.
Для свинцово-кислотных номинальная емкость аккумуляторов (т. е. количество AH, выбитое на стороне аккумулятор) обычно рассчитывается на 20-часовую разрядку. Если ты при медленной разрядке вы получите расчетное количество ампер-часов из их. Однако при высоких скоростях разряда емкость резко падает. Правило большой палец — то, что для скорости разряда 1 час (т.е. рисунок 10 ампер из 10 ампер ч. аккумулятора, или 1С) вы получите только половину номинальной емкости (или 5 ампер-часов от батареи на 10 ампер-часов). Диаграммы, подробно описывающие этот эффект для для большей точности можно использовать различную скорость разряда. Например данные листы, перечисленные в /BB.htm
Например, если ваш портативный гитарный усилитель потребляя стабильные 20 ампер, и вы хотите, чтобы они длились 1 час, вы бы начали с шагом 1:
С = 20 ампер * 1 час = 20 Ач
Затем перейдите к Шагу 2
C ’ = 20 Ач / 0.8 = 25 хиджры
Тогда учтем высокую ставку
C ’‘ = 25 /.5 = 50 хиджры
Таким образом, вам понадобится герметичный свинцово-кислотный аккумулятор на 50 ампер-час. аккумулятор для работы усилителя в течение 1 часа при среднем токе 20 ампер рисовать.
Шаг 4. Что делать, если вы нет постоянной нагрузки? Очевидно, что нужно сделать, это то, что нужно сделать. Определите среднюю потребляемую мощность. Рассмотрим повторяющийся цикл, в котором каждый цикл составляет 1 час.Он состоит из 20 ампер в течение 1 секунды, а затем 0,1 ампер для остальное время. Средний ток рассчитывается следующим образом.
20 * 1/3600 + 0,1 (3599) / 3600 = 0,1044 ампера в среднем ток.
(3600 — количество секунд в часе).Другими словами, выяснить, сколько ампер потребляется усреднить и использовать шаги 1 и 2. Шаг 3 очень трудно предсказать в случае где у вас есть небольшие периоды высокого тока. Новости хорошие, стабильный розыгрыш 1С снизит мощность намного больше, чем короткие импульсы 1С с последующим отдыхом период.Таким образом, если средняя потребляемая мощность составляет около 20 часов, тогда вы будете приблизиться к прогнозируемой мощности по 20-часовой ставке, даже если вы рисование его в сильноточных импульсах. Фактические данные испытаний трудно получить без проводите тест самостоятельно.
Если вам известны ватты, а не амперы, выполните следующие действия. процедура
Шаг A. Преобразование ватт в амперы
Фактически, ватты — это основная единица мощности, а ватт-часы — это запасенная энергия.В ключ в том, чтобы использовать ватты, которые вы знаете, для расчета ампер при напряжении аккумуляторной батареи.
Например, вы хотите использовать мощность 250 Вт.
Лампочка 110VAC от инвертора на 5 часов.
Ватт-часов = Вт * часы =
250 Вт * 5 часов = 1250 Вт · ч
Учитывать эффективность инвертор, скажем, 85%
Ватт-часы = Вт * часы / КПД = 1250 / 0,85 = 1470 ватт-часов
Так как ватт = амперы * вольт, разделите ватт-часы на напряжение аккумулятора для получения ампер-часов от аккумулятора
ампер-часов
(при 12 вольт) = ватт-часы / 12 вольт = 1470/12 = 122.5 ампер-часов.
Если вы
при использовании батареи другого напряжения, ампер-часы изменятся, разделив их
в зависимости от напряжения батареи, которое вы используете.
Теперь вернитесь к шагам 2–4 выше, чтобы уточните свой расчет.
Калькулятор емкости, C-рейтинга, силы тока, заряда и разряда батареи или блока батарей (накопитель энергии)
Калькулятор батарей для любых типов батарей: литиевых, щелочных, LiPo, Li-ION, Nimh или свинцовых батарей
Введите значения вашей собственной конфигурации в белые поля, результаты отображаются в зеленых полях.
Принцип и определения
Емкость и энергия аккумулятора или системы хранения
Емкость батареи или аккумулятора — это количество энергии, запасенной в соответствии с определенной температурой, значением тока заряда и разряда и временем заряда или разряда.
Даже при использовании различных технологий аккумуляторов принцип расчета мощности, емкости, тока и времени заряда и разряда (согласно C-rate) одинаков для любых типов аккумуляторов, таких как литиевые, LiPo, Nimh или свинцовые аккумуляторы.
Последовательная и параллельная конфигурация батарей: вычисление общей накопленной энергии (емкости) в соответствии с напряжением и значением AH каждой ячейки
Чтобы получить напряжение последовательно соединенных батарей, необходимо просуммировать напряжение каждой ячейки в серии.
Чтобы получить ток на выходе нескольких батарей параллельно, необходимо суммировать ток каждой ветви.
Внимание: не путайте Ач и А, Ампер (А) — это единица измерения силы тока, Ампер-час (Ач) — это единица измерения энергии или мощности, например Втч (Ватт-час), кВтч или джоули.
Общая емкость в Втч одинакова для 2 батарей подряд или двух батарей параллельно, но когда мы говорим в Ач или мАч, это может сбивать с толку.
Пример:
— 2 аккумулятора по 1000 мАч, 1.Последовательные 5 В будут иметь общее напряжение 3 В и ток 1000 мА, если они будут разряжены в течение одного часа. Емкость в Ампер-часах системы составит 1000 мАч (в системе 3 В). В Wh это даст 3V * 1A = 3 Wh
— 2 батареи по 1000 мАч, 1,5 В, подключенные параллельно, будут иметь общее напряжение 1,5 В и ток 2000 мА, если они будут разряжены за один час. Емкость в Ампер-часах системы составит 2000 мАч (в системе 1,5 В). В Wh он даст 1.5V * 2A = 3 Wh
Поэтому лучше говорить в Wh (ватт-час), а не в Ah (ампер-час), когда вы говорите о емкости пакета батарей с последовательными элементами и параллельно, потому что емкость в ватт-часах не связана с напряжением системы, тогда как емкость в ампер-часах связана с напряжением блока батарей.
Номинальная мощность и коэффициент C
C-rate используется для масштабирования тока заряда и разряда батареи.
Для заданной емкости C-rate — это мера, которая указывает, при каком токе батарея заряжается и разряжается для достижения определенной емкости.
При зарядке 1С (или С / 1) заряжается аккумулятор, рассчитанный, например, на 1000 Ач при 1000 А в течение одного часа, поэтому в конце часа аккумулятор достигает емкости 1000 Ач;
разряд 1C (или C / 1) разряжает аккумулятор с такой же скоростью.
Заряд 0,5C или (C / 2) нагружает батарею, которая рассчитана, например, на 1000 Ач при 500 А, поэтому для зарядки батареи с номинальной емкостью 1000 Ач требуется два часа;
При зарядке 2C заряжается аккумулятор, который рассчитан, скажем, на 1000 Ач при 2000 А, поэтому для зарядки аккумулятора номинальной емкостью 1000 Ач теоретически требуется 30 минут;
Номинал Ач обычно указывается на батарее.
Последний пример, свинцово-кислотный аккумулятор с номинальной емкостью C10 (или C / 10) 3000 Ач должен заряжаться или разряжаться за 10 часов с ток заряда или разряда 300 А.
Почему важно знать C-рейтинг или C-рейтинг батареи
C-rate — важные данные для аккумулятора, поскольку для большинства аккумуляторов запасенная или доступная энергия зависит от скорости тока заряда или разряда. В целом, для данной емкости у вас будет меньше энергии, если вы разряжаете в течение одного часа, чем если вы разряжаете в течение 20 часов, и наоборот, вы будете хранить меньше энергии в батарее при токовом заряде 100 А в течение 1 ч, чем при токовом заряде 10 А в течение 10 ч.
Формула для расчета тока на выходе аккумуляторной системы
Как рассчитать выходной ток, мощность и энергию батареи согласно C-rate?
Самая простая формула:
I = Cr * Er
или
Cr = I / Er
Где
Er = номинальная запасенная энергия в Ач (номинальная емкость аккумулятора указана производителем)
I = ток заряда или разряда в амперах (A)
Cr = C-коэффициент батареи
Уравнение для получения времени заряда или заряда или разряда «t» в зависимости от тока и номинальной емкости:
т = Er / I
t = время, продолжительность заряда или разряда (время работы) в часах
Связь между Cr и t:
Cr = 1 / т
т = 1 / Cr
Емкость аккумулятора — обзор
20.2.3 Емкость батареи
Емкость батареи соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время заряда, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разряда обратимым образом. Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороговом напряжении, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигнутый в момент t cut_off .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как
(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial_off2 ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)
Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения напряжения U cut_off .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C d = I · t d , где t d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.
Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольких циклов заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов определения характеристик должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.
Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пейкерта [2]:
(20.6a) Cd = K · I1 − n
, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t d вместо емкости:
(20.6b) td = K · I − n
Когда экспериментальные данные t d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращаемых в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO 2 и Pb в PbSO 4 , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.
Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.
Уравнение (20.6b) может использоваться для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, соответствующего заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).
Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C n . Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с номинальной емкостью 20 часов C 20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C n /10 час. Более высокие токи, такие как C n /1 ч, обозначаются как 1 C, C n /30 мин как 2 C, C n /15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.
Как рассчитать количество ампер-часов батареи
Часто нас спрашивают, как рассчитать, сколько ампер-часов необходимо клиенту для работы одного или нескольких устройств.
Итак, мы подготовили несколько заметок по различным темам, например, «Как рассчитать ампер-час батареи» и другим.
Вт = умножение вольт на ампер
Шаг 1. Не торопитесь, и это будет иметь смысл. Следующая информация была скопирована с PowerStream.com
Итак, у вас есть прибор или устройство, например, помпа, и вы хотите знать, какой размер батареи вам нужен?
Хорошо, если потребляемый ток составляет x ампер, время составляет T часов, тогда емкость C в ампер-часах составляет
C = xT
Например, если ваша помпа потребляет 120 мА, а вы хотите, чтобы он работал в течение 24 часов
C (ампер-часов) = 0.12 ампер * 24 часа = 2,88 ампер-часов (продолжайте, расчет еще не закончен)
Шаг 2. Рекомендации по сроку службы батареи
Нехорошо разряжать батарею до нуля во время каждого цикла зарядки. Например, если вы хотите использовать свинцово-кислотную батарею в течение многих циклов, не следует разряжать ее после 80% заряда, оставив 20% заряда в батарее. Это не только увеличивает количество получаемых циклов, но и позволяет разряжать батарею на 20%, прежде чем вы начнете получать меньше времени работы, чем предусмотрено в проекте для
C ’= C / 0.8 (80% глубина разряда или DOD)
Для приведенного выше примера
C ‘= 2,88 AH / 0,8 = 3,6 AH аккумулятор (продолжайте работу)
Шаг 3: Скорость разряда
Некоторые типы аккумуляторов дают гораздо меньше ампер-часов, если вы их быстро разрядите. Это называется эффектом Пейкарта. Это большой эффект для щелочных, углеродно-цинковых, воздушно-цинковых и свинцово-кислотных батарей. Например, если вы используете свинцово-кислотную батарею при 1С, вы получите только половину той емкости, которая была бы у вас, если бы вы использовали 0.05C. Это небольшой эффект для никель-кадмиевых, литий-ионных, литий-полимерных и никель-металлгидридных аккумуляторов.
Для свинцово-кислотных аккумуляторов номинальная емкость (т. Е. Количество AH, выбитое на боковой стороне аккумулятора) обычно дается для 20-часовой разрядки. Если вы разряжаетесь с медленной скоростью, вы получите расчетное количество ампер-часов из них. Однако при высоких скоростях разряда емкость резко падает. Практическое правило заключается в том, что при скорости разряда в течение 1 часа (т. Е. При потреблении 10 ампер от батареи на 10 ампер-час или 1С) вы получите только половину номинальной емкости (или 5 ампер-часов от батареи на 10 ампер-час). .Графики, подробно описывающие этот эффект для разной скорости разряда, можно использовать для большей точности. Например, таблицы данных, перечисленные в http://www.powerstream.com/BB.htm
Например, если ваш портативный гитарный усилитель потребляет стабильно 20 ампер, и вы хотите, чтобы он работал в течение 1 часа, вы должны начать с Step 1:
C = 20 ампер * 1 час = 20 AH
Затем перейдите к этапу 2
C ‘= 20 AH / 0,8 = 25 AH
Затем примите во внимание высокую скорость
C’ ‘= 25 / .5 = 50 Ач
Таким образом, вам понадобится герметичная свинцово-кислотная батарея на 50 ампер-час для работы усилителя в течение 1 часа при среднем потреблении 20 ампер.
Шаг 4. Что делать, если у вас нет постоянной нагрузки? Очевидно, что нужно сделать, это то, что нужно сделать. Определите среднюю потребляемую мощность. Рассмотрим повторяющийся цикл, каждый из которых длится 1 час. Он состоит из 20 ампер в течение 1 секунды, а затем 0,1 ампер в течение оставшейся части часа. Средний ток рассчитывается следующим образом.
20 * 1/3600 + 0,1 (3599) / 3600 = 0.Средний ток 1044 ампер.
(3600 — количество секунд в часе).
Другими словами, выясните, сколько ампер потребляется в среднем, и используйте шаги 1 и 2. Шаг 3 очень трудно предсказать в случае, когда у вас есть небольшие периоды высокого тока. Это хорошая новость, постоянное потребление 1С снижает емкость намного больше, чем короткие импульсы 1С, за которыми следует период отдыха. Таким образом, если средний потребляемый ток составляет около 20 часов, то вы приблизитесь к мощности, прогнозируемой при 20-часовом темпе, даже если вы потребляете его в сильноточных импульсах.Фактические данные тестирования трудно получить, не выполнив тест самостоятельно.
Если вам известны ватты, а не амперы, выполните следующую процедуру.
Шаг A: Преобразуйте ватты в амперы
Фактически, ватты — это основная единица мощности, а ватт-часы — это запасенная энергия. Главное — использовать известные вам ватты для расчета ампер при напряжении батареи.
Например, вы хотите проработать лампочку мощностью 250 Вт 110 В переменного тока от инвертора в течение 5 часов.
Вт-час = Вт * час = 250 Вт * 5 часов = 1250 Вт-час
Учитывайте эффективность инвертора, скажем, 85%
Вт-час = Вт * час / КПД = 1250/0.85 = 1470 ватт-часов
Так как ватт = амперы * вольт, разделите ватт-часы на напряжение батареи, чтобы получить ампер-часы заряда батареи
Ампер-часы (при 12 вольт) = ватт-часы / 12 вольт = 1470/12 = 122,5 ампер-часов.
Если вы используете батарею с другим напряжением, ампер-часы будут изменены путем деления на напряжение батареи, которое вы используете.
Теперь вернитесь к шагам 2–4 выше, чтобы уточнить расчет.
Как определить AH 12-вольтовой батареи
Существуют различные типы батарей, предназначенные для выполнения определенных функций в зависимости от емкости и скорости разряда данной батареи.Батареи оцениваются на основе этих функций, при этом рейтинговые системы различаются в зависимости от задачи, которую батарея должна выполнять. Ампер-часы или ампер-часы (Ач) используются для выражения того, как долго батарея может работать при разряде заданного количества энергии, и используются для оценки аккумуляторов, предназначенных для обеспечения низкого тока в течение длительного периода времени. Если вы хотите определить AH-рейтинг батареи, изначально не рассчитанной в ампер-часах, вы можете сделать это дома с помощью мультиметра и нескольких часов мониторинга.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Батареи оцениваются в измерениях в зависимости от задач, которые они должны выполнять. Например, батареи с номиналом в ампер-часах (AH, также называемые ампер-часами) предназначены для обеспечения низкого тока в течение длительного периода. Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, используйте мультиметр. Подключите основной резистор к клеммам батареи, затем контролируйте разряд с течением времени, пока напряжение не упадет до 12 вольт. Затем вы можете использовать измерение тока батареи для расчета рейтинга AH.
Подготовка батареи
Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, еще не рассчитанной в ампер-часах, сначала убедитесь, что батарея полностью заряжена. Если аккумулятор не новый, его следует зарядить с помощью зарядного устройства, а затем оставить на несколько часов для устранения поверхностного заряда. С помощью мультиметра измерьте напряжение на двух выводах батареи. Полностью заряженный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор должен иметь напряжение на выводах не менее 12,6 В.Если это так, аккумулятор готов к тестированию.
Проверка разрядки
Подключите резистор примерно 1 Ом и 200 Вт к клеммам аккумулятора. Во время тестирования ваш мультиметр должен отображать ток около 12 ампер, но если это не так, обратите внимание на отображаемый ток. Чтобы рассчитать рейтинг AH вашей батареи, вам нужно будет определить, сколько времени требуется, чтобы батарея разрядилась примерно до 50 процентов емкости. Для этого контролируйте напряжение один раз в час в течение следующих нескольких часов, делая заметки на протяжении всего процесса.
Напряжение должно снижаться примерно на 0,1 В каждые два часа. Если уменьшение происходит быстрее, сопротивление, обеспечиваемое вашим резистором, слишком мало, а ваш ток слишком велик, чтобы обеспечить правильную оценку. Вам нужно будет подключить резистор большего размера, чтобы повторить процедуру проверки. Напряжение аккумулятора должно упасть примерно до 12 вольт примерно через 10 часов. Обратите внимание на точное количество часов, и вы сможете рассчитать рейтинг AH батареи.
Расчет AH
Когда емкость аккумулятора снизится примерно до половины, вы можете рассчитать номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах с помощью простого уравнения.Умножьте ток батареи (измеренный через резистор) на время, необходимое для снижения напряжения до 12 вольт, чтобы определить номинал для половинного заряда. Умножьте это число на два, чтобы узнать истинный рейтинг AH вашего аккумулятора. Например, если ток вашей батареи составлял 12 ампер, а напряжение достигло 12 вольт ровно через 10 часов, то емкость батареи составляет 12 x 10 x 2 = или всего 240 Ач.
Как измерить выходную мощность от батареи
Батареи выдают мощность, когда они подключены к цепи.Батарея, которая не подключена к цепи, не дает тока и, следовательно, не выводит энергию. Однако после того, как вы подключили батарею к цепи, вы можете определить выходную мощность, измерив падение напряжения на нагрузке цепи. Если вы знакомы с уравнениями, связывающими мощность с напряжением, током и сопротивлением, вы сможете легко перемещаться между этими понятиями.
Расчет мощности
Мощность — это произведение тока и напряжения. Следовательно, чтобы рассчитать выходную мощность батареи, вы должны измерить эти два аспекта цепи.Ток — это поток заряда в единицу времени, а напряжение — это электрическая потенциальная энергия. Единицами измерения тока и напряжения являются амперы и вольт соответственно. Кроме того, напряжение — это произведение тока и сопротивления. Сопротивление — это величина сопротивления току. Предметы, подверженные электрическому потенциалу или напряжению, обладают характеристическим сопротивлением. Сопротивление измеряется в Ом. Из-за взаимосвязанного характера мощности, напряжения, тока и сопротивления вы можете определить мощность, даже если вам известны только две другие величины.Например, мощность равна квадрату тока, умноженному на сопротивление, или квадрату напряжения, деленному на сопротивление.
Проведение измерений
Чтобы измерить выходную мощность батареи, вы должны измерить ее, когда она подключена к внешнему сопротивлению, также называемому сопротивлением нагрузки. В противном случае аккумулятор не будет работать и, следовательно, не будет обеспечивать выходную мощность. Сопротивление нагрузки создает измеримое падение напряжения. Если вы знаете сопротивление нагрузки, вы можете определить ток.Используйте мультиметр, чтобы проверить падение напряжения на нагрузке. Поверните циферблат мультиметра, чтобы контролировать напряжение постоянного тока. Затем поместите два провода измерителя по обе стороны от нагрузки. Полярность значения не имеет. Разделите это напряжение на сопротивление нагрузки, чтобы получить ток. Когда у вас есть ток и напряжение, умножьте их, чтобы получить выходную мощность. Вы заметите, что выходная мощность батареи варьируется в зависимости от цепи, в которой она запитана. Это связано с тем, что ток изменяется в зависимости от сопротивления нагрузки.
Напряжение замкнутой и разомкнутой цепи
Напряжение батареи меняется в зависимости от того, приложено ли оно к цепи или нет. Подробное описание батареи часто включает цифры напряжения как в замкнутой, так и в разомкнутой схемах. Напряжение замкнутой цепи аккумулятора также называется напряжением на его клеммах. Кроме того, эти напряжения могут варьироваться в зависимости от состояния заряда аккумулятора и тока зарядки, где это применимо. Это еще одна причина, по которой вы должны измерять напряжение батареи, когда она подключена к цепи.
Внутреннее сопротивление
Батарея показывает внутреннее сопротивление в дополнение к любому сопротивлению в цепи. По мере увеличения этого внутреннего сопротивления выходная мощность батареи уменьшается, поскольку некоторая мощность рассеивается внутри. Когда это происходит, напряжение на клеммах аккумулятора уменьшается. Если внутреннее сопротивление батареи становится слишком высоким, батарея больше не будет обеспечивать достаточный потенциал для пропускания тока через нагрузку.
Номинальные характеристики аккумуляторов
На аккумуляторах есть несколько напечатанных номинальных значений их емкости и мощности.