Τι είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας και από τι εξαρτάται
Αν κοιτάξετε μια σύγχρονη μπαταρία, σχεδόν πάντα θα βρείτε πληροφορίες σχετικά με την τάση για την οποία έχει σχεδιαστεί το στοιχείο και ποια είναι η χωρητικότητά του.
Με τάση, όλα είναι καθαρά ούτως ή άλλως, αλλά η κατανόηση της χωρητικότητας αυτής ή της μπαταρίας δεν θα είναι πάντοτε καθαρή. Σε αυτό το άρθρο θα σας πω ποια είναι η ικανότητα και από τι εξαρτάται.
Τι είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας
Ας πάρουμε μια συμβατική επαναφορτιζόμενη μπαταρία για να εξετάσουμε και να δούμε τι λέει:
Όπως μπορείτε να δείτε, αυτό το στοιχείο έχει σχεδιαστεί για 1200 mAh. Εάν παίρνετε μπαταρία αυτοκινήτου, τότε η χωρητικότητα εκεί είναι ασύγκριτα μεγαλύτερη και ίση, για παράδειγμα:
Όπως μπορείτε να δείτε, και στις δύο περιπτώσεις, το "Ampere * hour" χρησιμοποιείται ως μονάδα μέτρησης και το πρόθεμα "hour" χρησιμοποιείται σε όλες τις περιπτώσεις για έναν λόγο.
Εάν χρησιμοποιήσουμε μια απλή εξήγηση, η χωρητικότητα της μπαταρίας, μετρούμενη σε "Ampere * ώρες", δείχνει πόσο καιρό μια δεδομένη μπαταρία είναι σε θέση να τροφοδοτήσει το φορτίο σε ένα συγκεκριμένο ρεύμα.
Ας πάρουμε ένα παράδειγμα με τη λεγόμενη ιδανική μπαταρία. Έχετε μια μπαταρία 12 volt πλήρως φορτισμένη με χωρητικότητα 6 ampere * ώρα. Αν λοιπόν συνδεθεί φορτίο που καταναλώνει 0,6 A * h, τότε η μπαταρία θα μπορεί να παρέχει ενέργεια για 10 ώρες.
Μέχρι να εμφανιστεί μια τέτοια κατάσταση της μπαταρίας, στην οποία η επακόλουθη φόρτιση θα είναι απλώς επικίνδυνη για αυτήν (για τις παραμέτρους λειτουργίας της). Και αν το φορτίο είναι 1 Αμπέρ, τότε η εκφόρτιση θα έρθει μετά από 6 ώρες λειτουργίας (θεωρητικά, φυσικά).
Η απόδοση μιας πραγματικής μπαταρίας έχει σημαντικές διαφορές από το ιδανικό και κάθε μία από αυτές έχει ένα όριο στο ανώτερο όριο του ρεύματος εκφόρτισης.
Εξάλλου, όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που ρέει κατά την εκφόρτιση, τόσο μικρότερη είναι η γραμμικότητα του χαρακτηριστικού εκφόρτισης, επομένως, η μπαταρία θα αποφορτιστεί πολύ πιο γρήγορα από τον εκτιμώμενο χρόνο που φαίνεται.
Επιπλέον, η τάση στην οποία μπορεί να αποφορτιστεί ή να φορτιστεί η μπαταρία ρυθμίζεται επίσης και εμφανίζεται χωρίς αποτυχία στην τεχνική τεκμηρίωση του προϊόντος.
Έτσι, εάν παίρνετε την πιο κοινή μπαταρία ιόντων λιθίου, με ονομαστική τιμή 3,7 V,
τότε η μέγιστη τάση εκφόρτισης είναι 2,75 V. Και η τάση στην οποία μπορείτε να φορτίσετε την μπαταρία είναι 4,25 V.
Εάν παραβιαστούν αυτά τα όρια, τότε με ισχυρή εκφόρτιση κάτω των 2,75 V, η μπαταρία θα χάσει μέρος της αρχικής της χωρητικότητας και εάν υπερφορτιστεί πάνω από 4,25 V, η μπαταρία ενδέχεται να εκραγεί.
Λαμβάνοντας υπόψη μια μπαταρία μολύβδου οξέος 12 V, το κατώτατο όριο τάσης είναι 9,6 V και το ανώτερο όριο είναι 13 V.
Όπως πιθανώς έχετε ήδη παρατηρήσει, όταν μιλάμε για χωρητικότητα, δεν αναφέρουμε καμία τάση. Αλλά αν οι ώρες μετατραπούν σε δευτερόλεπτα και έπειτα γίνεται ένας απλός μαθηματικός υπολογισμός, τότε λαμβάνουμε τις ακόλουθες εκφράσεις:
Αποδεικνύεται ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας δεν εξαρτάται από την τάση στους ακροδέκτες. Αλλά μόλις φορτίσουμε την μπαταρία μας, το πρώτο πράγμα που κάνουμε είναι να επικεντρωθούμε στην τάση που εμφανίζεται στους ακροδέκτες.
Επιπλέον, εάν η μπαταρία φορτιστεί στην ονομαστική τάση, τότε υπολογίζουμε σε ολόκληρη την χωρητικότητα που είναι αποθηκευμένη σε αυτήν. Εάν η μέτρηση έδειξε ότι η μπαταρία έχει αποφορτιστεί, τότε η χωρητικότητα δεν έχει πλέον σημασία.
Επίσης, η πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας εξαρτάται άμεσα από το ρεύμα εκφόρτισης.
Όπως μπορείτε να δείτε από τον παραπάνω πίνακα, μια εκφόρτιση 10 ωρών και μια εκφόρτιση 10 λεπτών θα δείξει περίπου διπλάσια διαφορά χωρητικότητας.
Η μαθηματική εξάρτηση από το ρεύμα εκφόρτισης και τον χρόνο εκφόρτισης αποκαλύφθηκε από τον επιστήμονα Peikret, ο οποίος αργότερα εισήγαγε τον "συντελεστή Peikert".
Έτσι, για παράδειγμα, αυτός ο συντελεστής για τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι 1,25 και η δήλωση είναι αλήθεια: όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα εκφόρτισης, τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος εκφόρτισης.
Είναι πολύ εύκολο να υπολογιστεί η πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας: φορτίζουμε την μπαταρία στη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση (σύμφωνα με το διαβατήριο δεδομένα), και μετά από αυτό το εκφορτίζουμε με ένα σταθερό ρεύμα κοντά σε 10 ώρες χαρακτηριστικό της χαμηλότερης τάσης (καθορίζεται επίσης στο διαβατήριο).
Μετά από αυτό, πολλαπλασιάζουμε απλώς το ρεύμα εκφόρτισης και τον χρόνο (σε ώρες) κατά την οποία η μπαταρία αποφορτίστηκε πλήρως. Με αυτόν τον τρόπο θα βρείτε την πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας.
Μου άρεσε το άρθρο και μετά έχετε έναν αντίχειρα. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!