Innhold
- Beregning av utslippsrate
- Forstå batterikapasiteten
- Ligning av kurveutladningskurve
- Kalkulator for utladning av batteri
- Applikasjoner for lading og utlading av kondensatorer
Når du vet hvor lenge et batteri skal vare, kan du spare penger og energi. Utladningshastigheten påvirker levetiden til et batteri. Spesifikasjoner og funksjoner for hvordan elektriske kretser med batterikilder lar strømmen være grunnlaget for å lage elektronikk og elektronisk relatert utstyr. Hastigheten som ladningen strømmer gjennom en krets avhenger av hvor raskt en batterikilde kan strømme gjennom den basert på dens utladningshastighet.
Beregning av utslippsrate
Du kan bruke Peukerts lov for å bestemme utladningshastigheten til et batteri. Peukerts lov er t = H (C / IH)k der H er den nominelle utladningstiden i timer, C er den nominelle kapasiteten til utslippshastigheten i amp-timer (også kalt AH-amp-hour-ratingen), Jeg er utladningsstrømmen i ampere, k er Peukert konstant uten dimensjoner og t er den faktiske utladningstiden.
Den nominelle utladningstiden for et batteri er det batteriprodusentene har vurdert som utladningstid for et batteri. Dette tallet er vanligvis gitt med antall timer som hastigheten ble tatt.
Peukert-konstanten varierer generelt fra 1,1 til 1,3. For absorberende glassmatte (AGM) -batterier er antallet vanligvis mellom 1,05 og 1,15. Det kan variere fra 1,1 til 1,25 for gelbatterier, og det kan generelt være 1,2 til 1,6 for oversvømte batterier. BatteryStuff.com har en kalkulator for å bestemme Peukert-konstanten. Hvis du ikke vil bruke den, kan du lage et estimat av Peukert-konstanten basert på batteriets utforming.
For å bruke kalkulatoren, må du kjenne til AH-graden for batteriet, samt timevurderingen der AH-klassifiseringen ble tatt. Du trenger to sett med disse to rangeringene. Kalkulatoren står også for ekstreme temperaturer som batteriet fungerer i og batteriets alder. Den elektroniske kalkulatoren forteller deg Peukert-konstanten basert på disse verdiene.
Kalkulatoren lar deg også fortelle den strømmen når den er koblet til en elektrisk belastning, slik at kalkulatoren kan bestemme kapasiteten for den gitte elektriske belastningen så vel som kjøretiden for å holde et utladningsnivå trygt på 50%. Med variablene i denne ligningen i tankene, kan du omorganisere ligningen du vil få I x t = C (C / IH)k-1 for å få produktet I x t som nåværende tid, eller utslippshastighet. Dette er den nye AH-vurderingen du kan beregne.
Forstå batterikapasiteten
Utladningshastigheten gir deg utgangspunktet for å bestemme kapasiteten til et batteri som er nødvendig for å kjøre forskjellige elektriske apparater. Produktet I x t er belastningen Q, i coulombs, gitt av batteriet. Ingeniører foretrekker vanligvis å bruke amp-timer for å måle utslippshastigheten ved bruk av tid t i timer og nåværende Jeg i ampere.
Fra dette kan du forstå batterikapasitet ved å bruke verdier som wattimer (Wh) som måler batteriets kapasitet eller tømmer energi i form av watt, en kraftenhet. Ingeniører bruker Ragone-plottet for å evaluere watt-timers kapasitet på batterier laget av nikkel og litium. Ragone-plottene viser hvordan utladningskraften (i watt) faller av når utslippsenergien (Wh) øker. Tomtene viser dette inverse forholdet mellom de to variablene.
Disse tomtene lar deg bruke batterikjemi til å måle kraften og utladningshastigheten til forskjellige typer batterier, inkludert litium-jernfosfat (LFP), litium-magnanoksid (LMO) og nikkel-mangankobolt (NMC).
Ligning av kurveutladningskurve
Ligningen for batteriutladningskurve som ligger til grunn for disse plottene lar deg bestemme kjøretiden for et batteri ved å finne den omvendte helningen på linjen. Dette fungerer fordi enheter på watt-time delt på watt gir deg timer med kjøretid. Når du setter disse begrepene i ligningsform, kan du skrive E = C x Vavg for energi E i watt-timer, kapasitet i amp-timer C og Vavg gjennomsnittlig spenning på utslippet.
Watt-timer er en praktisk måte å konvertere fra utslippsenergi til andre former for energi fordi å multiplisere watt-timene med 3600 for å få watt-sekunder gir deg energien i joules enheter. Joules blir ofte brukt i andre områder av fysikk og kjemi, for eksempel termisk energi og varme til termodynamikk eller lysenergien i laserfysikk.
Noen få andre målinger er nyttige ved siden av utladningshastigheten. Ingeniører måler også strømkapasiteten i enheter på C, som er amp-timers kapasitet delt på nøyaktig en time. Du kan også konvertere direkte fra watt til ampere ved å vite det P = I x V for kraft P i watt, strøm Jeg i ampere og spenning V i volt for et batteri.
For eksempel har et 4 V-batteri med en 2-timers rangering en watt-timers kapasitet på 2 Wh. Denne målingen betyr at du kan trekke strømmen på 2 ampere i en time, eller at du kan trekke en strøm på en enkelt forsterker i to timer. Forholdet mellom gjeldende og tid avhenger begge av hverandre, gitt av amp-hour ratingen.
Kalkulator for utladning av batteri
Ved å bruke en batteriutladningskalkulator kan du gi en dypere forståelse av hvordan forskjellige batterimaterialer påvirker utladningshastigheten. Karbon-sink, alkaliske og blybatterier reduserer generelt effektiviteten når de tømmes for raskt. Beregning av utslippshastighet lar deg kvantifisere dette.
Utladning av et batteri gir deg metoder for å beregne andre verdier som kapasitans og utladningshastighetskonstanten. For en gitt ladning gitt av et batteri, batteriets kapasitans (ikke å forveksle med kapasitet, som diskutert tidligere) C er gitt av C = Q / V for en gitt spenning V_. Kapasitansen, målt i farader, måler batteriets evne til å lagre ladning._
En kondensator arrangert i serie med en motstand kan la deg beregne produktet av kapasitans og motstand på kretsen som gir deg tidskonstanten τ som τ = RC. Tidskonstanten for dette kretsarrangementet forteller deg tiden det tar for kondensatoren å konsumere omtrent 46,8% av ladningen når den tømmes gjennom en krets. Tidskonstanten er også kretsløpets respons på en konstant spenningsinngang, slik at ingeniører ofte bruker tidskonstanten som en avskjæringsfrekvens for en krets
Applikasjoner for lading og utlading av kondensatorer
Når en kondensator eller batteri lader eller utlader, kan du lage mange applikasjoner innen elektroteknikk. Lommelykter eller blitzrør produserer intense utbrudd av hvitt lys i korte perioder fra en polarisert elektrolytisk kondensator. Dette er kondensatorer som har en positivt ladet anode som oksiderer ved å danne et isolasjonsmetall som et middel til å lagre og produsere ladning.
Lampens lys kommer fra lampenes elektroder koblet til en kondensator med en stor mengde spenning, slik at de kan brukes til blitsfotografering i kameraer. Disse er vanligvis laget med en trappetransformator og en likeretter. Gassen i disse lampene motstår strømmen slik at lampen ikke leder strøm til kondensatoren tømmes.
Bortsett fra enkle batterier, finner utladningshastigheten bruk i kondensatorer til strømkondisjoneringsanlegg. Disse balsamene beskytter elektronikken mot strømstøt i spennings- og strømarbeid ved å eliminere elektromagnetisk interferens (EMI) og radiofrekvensinterferens (RFI). De gjør dette gjennom et system av en motstand og en kondensator der kondensatorene for lading og utladning forhindrer at spenningsspisser oppstår.