Obsah
- Výpočet rýchlosti vypúšťania
- Pochopenie kapacity batérie
- Rovnica krivky vybitia batérie
- Kalkulačka vybitia batérie
- Aplikácie kondenzátora pre nabíjanie a vybíjanie
Vedieť, ako dlho by mala vydržať batéria, vám môže ušetriť peniaze a energiu. Rýchlosť vybíjania ovplyvňuje životnosť batérie. Špecifikácie a vlastnosti toho, ako elektrické obvody so zdrojmi batérií umožňujú prúdenie prúdu, sú základom pre tvorbu elektroniky a elektronických zariadení. Rýchlosť prúdenia náboja obvodom závisí od toho, ako rýchlo môže prúd z batérie prúdiť na základe jeho rýchlosti vybíjania.
Výpočet rýchlosti vypúšťania
Na určenie miery vybitia batérie môžete použiť zákon Peukerts. Zákon Peukerts je t = H (C / IH)k v ktorom H je menovitý čas vybitia v hodinách, C je menovitá kapacita rýchlosti výboja v ampérhodinách (nazýva sa aj hodina ampérhodiny AH), ja je výbojový prúd v ampéroch, k je Peukertova konštanta bez rozmerov a T je skutočný čas vybitia.
Menovitý čas vybitia batérie je taký, ako stanovili výrobcovia batérie ako čas vybitia batérie. Toto číslo sa zvyčajne uvádza s počtom hodín, v ktorých bola sadzba použitá.
Peukertova konštanta sa všeobecne pohybuje od 1,1 do 1,3. V prípade batérií typu Absorbent Glass Mat (AGM) je ich počet zvyčajne 1,05 až 1,15. V prípade gélových batérií sa môže pohybovať v rozmedzí od 1,1 do 1,25 a pre zaplavené batérie vo všeobecnosti 1,2 až 1,6. BatteryStuff.com má kalkulačku na určenie Peukertovej konštanty. Ak ju nechcete používať, môžete odhadnúť Peukertovu konštantu na základe konštrukcie vašej batérie.
Ak chcete používať kalkulačku, musíte poznať hodnotenie AH pre batériu, ako aj hodinové hodnotenie, pri ktorom bolo hodnotenie AH prijaté. Potrebujete dve sady týchto dvoch hodnotení. Kalkulačka tiež zodpovedá za extrémne teploty, pri ktorých batéria pracuje, a vek batérie. Online kalkulačka vám na základe týchto hodnôt povie Peukertovu konštantu.
Kalkulačka vám tiež umožňuje zistiť prúd po pripojení k elektrickej záťaži, aby kalkulačka mohla určiť kapacitu pre dané elektrické zaťaženie, ako aj dobu behu, aby sa úroveň vybíjania bezpečne udržiavala na 50%. S ohľadom na premenné tejto rovnice môžete zmeniť usporiadanie rovnice na získanie I x t = C (C / IH)K-1 získať produkt I x t ako aktuálny čas alebo rýchlosť vypúšťania. Toto je nové hodnotenie AH, ktoré môžete vypočítať.
Pochopenie kapacity batérie
Miera vybitia vám poskytuje východiskový bod na určenie kapacity batérie potrebnej na prevádzku rôznych elektrických zariadení. Produkt I x t je poplatok Q, v coulomboch, vydávaný batériou. Inžinieri zvyčajne dávajú prednosť použitiu hodín na meranie rýchlosti vypúšťania pomocou času T v hodinách a aktuálnych ja v zosilňovačoch.
Z toho môžete porozumieť kapacite batérie pomocou hodnôt, ako sú watt hodiny (Wh), ktoré merajú kapacitu batérií alebo vybíjajú energiu v wattoch, čo je jednotka výkonu. Inžinieri používajú graf Ragone na vyhodnotenie watthodinovej kapacity batérií vyrobených z niklu a lítia. Ragonove grafy ukazujú, ako vybíjacia energia (vo wattoch) klesá s rastúcou energiou (Wh). Grafy ukazujú tento inverzný vzťah medzi týmito dvoma premennými.
Tieto grafy vám umožňujú používať chémiu batérií na meranie výkonu a rýchlosti vybíjania rôznych typov batérií vrátane lítium-železo-fosforečnanu (LFP), oxidu lítno-magnézia (LMO) a kobaltu niklu a mangánu (NMC).
Rovnica krivky vybitia batérie
Rovnica krivky vybitia batérie, ktorá je základom týchto grafov, vám umožňuje určiť dobu behu batérie nájdením inverzného sklonu čiary. Funguje to preto, že jednotky watt-hodiny vydelené wattom vám poskytujú hodiny runtime. Keď tieto koncepty uvediete do rovnice, môžete písať E = C x Vavg pre energiu E vo watthodinách, kapacita v amp.hod C a Vavg priemerné napätie vybitia.
Watt-hodiny poskytujú pohodlný spôsob, ako prevádzať energiu z výboja na iné formy energie, pretože vynásobením watt-hodín 3600 na watt-sekundy získate energiu v jednotkách joulov. Joule sa často používajú v iných oblastiach fyziky a chémie, ako je tepelná energia a teplo pre termodynamiku alebo energia svetla v laserovej fyzike.
Popri rýchlosti vypúšťania je užitočné niekoľko ďalších rôznych meraní. Inžinieri merajú aj energetickú kapacitu v jednotkách C, čo je ampérhodinová kapacita vydelená presne jednou hodinou. Môžete tiež prevádzať priamo z wattov na zosilňovače, ktoré to vedia P = I x V pre moc P vo wattoch, súčasný ja v ampéroch a napätiach V vo voltoch na batériu.
Napríklad 4 V batéria s 2 ampérhodinovým výkonom má kapacitu wattov 2 Wh. Toto meranie znamená, že môžete odoberať prúd pri 2 ampéroch po dobu jednej hodiny alebo môžete odoberať prúd z jedného zosilňovača na dve hodiny. Vzťah medzi prúdom a časom závisí od seba tak, ako je to dané ampérhodinovým hodnotením.
Kalkulačka vybitia batérie
Používanie kalkulačky vybitia batérie vám umožní hlbšie porozumieť tomu, ako rôzne materiály batérie ovplyvňujú rýchlosť vybíjania. Uhlík-zinkové, alkalické a olovené batérie zvyčajne klesajú, keď sa vybíjajú príliš rýchlo. Vypočítanie rýchlosti vypúšťania vám to umožní vyčísliť.
Výboj batérie vám poskytuje metódy výpočtu iných hodnôt, ako je kapacita a konštanta rýchlosti výboja. Pre daný poplatok vydávaný batériou, kapacita batérií (nezamieňať s kapacitou, ako bolo uvedené vyššie) C je daný C = Q / V pre dané napätie V_. Kapacitancia meraná v faradách meria schopnosť batérií ukladať náboj._
Kondenzátor usporiadaný do série s odporom vám umožní vypočítať súčin kapacitancie a odporu obvodu, ktorý vám poskytne časovú konštantu τ ako τ = RC. Časová konštanta tohto usporiadania obvodu vám ukáže čas, ktorý uplynie, kým kondenzátor spotrebuje asi 46,8% svojho náboja, keď sa vybije cez obvod. Časová konštanta je tiež odozva obvodov na vstup konštantného napätia, takže inžinieri často používajú časovú konštantu ako medznú frekvenciu obvodu
Aplikácie kondenzátora pre nabíjanie a vybíjanie
Keď sa kondenzátor alebo batéria nabíja alebo vybíja, môžete v elektrotechnike vytvoriť mnoho aplikácií. Blikajúce svetlá alebo bleskové trubice produkujú intenzívne výbuchy bieleho svetla na krátku dobu z polarizovaného elektrolytického kondenzátora. Jedná sa o kondenzátory, ktoré majú kladne nabitú anódu, ktorá oxiduje vytvorením izolačného kovu ako prostriedku na uloženie a výrobu náboja.
Svetlo lampy pochádza z elektród žiaroviek pripojených ku kondenzátoru s veľkým množstvom napätia, takže ich možno použiť na fotografovanie s bleskom vo fotoaparátoch. Zvyčajne sa vyrábajú pomocou zosilňovacieho transformátora a usmerňovača. Plyn v týchto žiarovkách odoláva elektrine, takže lampa nebude viesť elektrinu, kým sa kondenzátor nevybije.
Okrem jednoduchých batérií sa rýchlosť vybíjania nachádza aj v kondenzátoroch kondicionérov energie. Tieto kondicionéry chránia elektroniku pred prepätím pri práci s napätím a prúdom tým, že eliminujú elektromagnetické rušenie (EMI) a vysokofrekvenčné rušenie (RFI). Robia to prostredníctvom systému odporu a kondenzátora, v ktorom rýchlosť nabíjania a vybíjania kondenzátorov zabraňuje vzniku napäťových špičiek.