Χωρητικότητα μπαταρίας (Ah) και ρυθμοί εκφόρτισης (C rates). Χωρητικότητα μπαταρίας (Ah) και ρυθμοί εκφόρτισης (C rates).

ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΝΕΑ

10/recent/ticker-posts

Χωρητικότητα μπαταρίας (Ah) και ρυθμοί εκφόρτισης (C rates).







Οι μπαταρίες των αυτοκινήτων είναι συστοιχίες επαναφορτιζόμενων στοιχείων.



 Είναι σχεδόν πάντα μολύβδου - θειικού οξέος, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι χάλυβα - αλκαλίου ή νικελίου - αλκαλίου.
 Η μπαταρία αποτελείται από έξι στοιχεία των 2 Volt, συνδεδεμένες σε σειρά έτσι ώστε στους ακροδέκτες της να έχει διαφορά δυναμικού 12 Volt. Η πραγματική τάση της μπαταρίας δεν είναι πάντα η ονομαστική των 12V. Κυμαίνεται από 14,5 V αμέσως μετά από μία πλήρη φόρτιση μέχρι τα 10,8 V αν είναι τελείως αφόρτιστη.

Η μονάδα μέτρησης (Ah), της χωρητικότητας μιας μπαταρίας, δεν είναι ένα απλό μέγεθος όπως οι περισσότεροι νομίζουν, καθώς η μέτρηση της εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, που αναλύονται παρακάτω.

Επειδή οι μπαταρίες, δημιουργούν ροή ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα, ανταλλάσσοντας ηλεκτρόνια με ιονικές χημικές αντιδράσεις και υπάρχει περιορισμένος διαθέσιμος αριθμός μορίων σε οποιαδήποτε φορτισμένη μπαταρία, για να αντιδράσει, πρέπει να υπάρχει περιορισμένη ποσότητα συνολικών ηλεκτρονίων που οποιαδήποτε μπαταρία μπορεί να μετακινήσει μέσω ενός κυκλώματος πριν τα ενεργειακά της αποθέματα εξαντληθούν.
Ετσι, η χωρητικότητα της μπαταρίας, θα μπορούσε να μετρηθεί με το συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων, αλλά θα ήταν ένας τεράστιος αριθμός.

Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τη μονάδα του coulomb (ίση με 6.25 x 1018 ηλεκτρόνια, ή 6.250.000.000.000.000.000 ηλεκτρόνια) για να κάνουμε τις ποσότητες πιο πρακτικές για να δουλέψουμε, αλλά αντ 'αυτού δημιουργήθηκε μια νέα μονάδα, το αμπερώριο (Ah).


Η μονάδα μέτρησης (Ah), της χωρητικότητας μιας μπαταρίας, δεν είναι ένα απλό μέγεθος όπως οι περισσότεροι νομίζουν, καθώς η μέτρηση της εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, που αναλύονται παρακάτω.

Επειδή οι μπαταρίες, δημιουργούν ροή ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα, ανταλλάσσοντας ηλεκτρόνια με ιονικές χημικές αντιδράσεις και υπάρχει περιορισμένος διαθέσιμος αριθμός μορίων σε οποιαδήποτε φορτισμένη μπαταρία, για να αντιδράσει, πρέπει να υπάρχει περιορισμένη ποσότητα συνολικών ηλεκτρονίων που οποιαδήποτε μπαταρία μπορεί να μετακινήσει μέσω ενός κυκλώματος πριν τα ενεργειακά της αποθέματα εξαντληθούν .

 Ετσι, η χωρητικότητα της μπαταρίας, θα μπορούσε να μετρηθεί με το συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων, αλλά θα ήταν ένας τεράστιος αριθμός. Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τη μονάδα του coulomb (ίση με 6.25 x 1018 ηλεκτρόνια, ή 6.250.000.000.000.000.000 ηλεκτρόνια) για να κάνουμε τις ποσότητες πιο πρακτικές για να δουλέψουμε, αλλά αντ 'αυτού δημιουργήθηκε μια νέα μονάδα, το αμπερώριο (Ah). Δεδομένου ότι ο 1 amp είναι στην πραγματικότητα ρυθμός ροής 1 coulomb ηλεκτρονίων ανά δευτερόλεπτο και υπάρχουν 3600 δευτερόλεπτα σε μια ώρα, μπορούμε να δηλώσουμε μια άμεση αναλογία μεταξύ coulombs και Ah: 1 Ah = 3600 coulombs.


Η μέτρηση της χωρητικότητα σε Αμπερώρια (Αh), υποδεικνύει τη συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε μια μπαταρία. Χωρητικότητα 1 Ah, αντιπροσωπεύει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας όταν η μπαταρία αποδίδει ρεύμα 1 Αμπέρ για 1 ώρα, ή 2 αμπέρ για 1/2 ώρα, ή 10 amp για 1/10 της ώρας, ή 0,33 A για 3 ώρες, και ούτω καθεξής, πριν αποφορτισθεί τελείως. Σε μια ιδανική μπαταρία, αυτή η σχέση μεταξύ συνεχούς ρεύματος και χρόνου εκφόρτισης είναι σταθερή και απόλυτη, αλλά στην πραγματικότητα οι μπαταρίες δεν συμπεριφέρονται ακριβώς όπως δείχνει ο απλός γραμμικός τύπος.

 Επομένως, όταν δίνεται η χωρητικότητα, προσδιορίζεται είτε σε δεδομένο ρεύμα, είτε σε δεδομένο χρόνο, είτε θεωρείται ότι έχει βαθμολογηθεί για μια χρονική περίοδο 8 ωρών (εάν δεν δίδεται περιοριστικός παράγοντας).

Για παράδειγμα, μια μέση μπαταρία αυτοκινήτου μπορεί να έχει χωρητικότητα περίπου 70 Ah, που καθορίζεται σε ρεύμα 3,5 Amp. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος που η μπαταρία θα μπορούσε να τροφοδοτήσει συνεχώς ένα ρεύμα των 3,5 Amp σε ένα φορτίο, θα ήταν 20 ώρες. Αν υποθέσουμε, ότι συνδέουμε σε αυτή την μπαταρία, ένα φορτίο χαμηλότερης αντίστασης, το οποίο καταναλώνει 70 Amp συνεχώς, τότε η εξίσωση μας λέει ότι η μπαταρία πρέπει να αντέξει αυτό το φορτίο για ακριβώς 1 ώρα (70 Ah= 70 A/ώρα), αλλά αυτό μπορεί να μην ισχύει στην πραγματική ζωή. Με υψηλότερα ρεύματα εκφόρτισης, η μπαταρία θα διαχέει περισσότερη θερμότητα στην εσωτερική της αντίσταση, η οποία έχει ως αποτέλεσμα να μεταβάλλει τις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό της.


 Οι πιθανότητες είναι ότι η μπαταρία θα εκφορτισθεί πλήρως, λίγο πριν από τον υπολογισμένο χρόνο 1 ώρας κάτω από αυτό το μεγαλύτερο φορτίο. Αντίστροφα, αν συνδέσουμε ένα πολύ ελαφρύ φορτίο (1 mA), η εξίσωση μας υποδεικνύει ότι η μπαταρία πρέπει να παρέχει ισχύ για 70.000 ώρες, ή κάτι λιγότερο από 8 χρόνια (70 Ah / 1 milliamp), αλλά οι πιθανότητες είναι ότι μεγάλο μέρος της χημικής ενέργειας σε μια πραγματική μπαταρία, θα είχε χαθεί εξαιτίας άλλων παραγόντων (εξάτμιση ηλεκτρολύτη, φθορά πλακών, ρεύμα διαρροής εντός της μπαταρίας) πολύ πριν από τα 8 χρόνια. Επομένως, πρέπει να λάβουμε το μέγεθος της χωρητικότητας, ως μια ιδανική προσέγγιση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας και είναι αξιόπιστο μόνο υπό καθορισμένη τιμή ρεύματος και σε καθορισμένο χρονικό διάστημα που δίνεται από τον κατασκευαστή. Ορισμένοι κατασκευαστές, παρέχουν συντελεστές ρυθμών εκφόρτισης, καθορίζοντας έτσι αυξομειώσεις στη συνολική χωρητικότητα, σε διαφορετικά επίπεδα ρεύματος εκφόρτισης και / ή θερμοκρασίας.

Η χωρητικότητα μιας μπαταρίας, είναι η ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος, μετρημένη σε αμπερώρια (Ah), που θα αποδώσει η μπαταρία κατά τη διάρκεια εκφόρτισης 20 ωρών πριν η τάση πέσει στα 10.50V.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία 60Αh θα παράγει ρεύμα 3Α για 20 ώρες. Η χωρητικότητα, ποικίλλει ανάλογα με την ταχύτητα εκφόρτισης της μπαταρίας. Όσο πιο αργή είναι η εκφόρτιση, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει η μπαταρία.

Μία μπαταρία με χωρητικότητα 100 Ah, μπορεί να αποδώσει ρεύμα 5 Α για 20 ώρες διατηρώντας παράλληλα μια τάση πάνω από 10,5 βολτ.

Ένα συνηθισμένο λάθος, είναι να θεωρείται ότι η μπαταρία 100 Ah θα παρέχει επίσης 100 A για 1 ώρα. Δεν θα το κάνει. Στην πραγματικότητα, μια μπαταρία αυτού του τύπου μπορεί να παρέχει περίπου 40 λεπτά συνεχούς εκφόρτισης με ρεύμα 100 Α, στην καλύτερη περίπτωση.

Για να υπολογισθεί η χωρητικότητα με ρεαλιστικό τρόπο, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν μερικές παραμέτρους σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο υπολογίζουμε τα αμπερώρια και έτσι η μπαταρία που δοκιμάζεται πρέπει να αποφορτισθεί τελείως κατά τη διάρκεια συγκεκριμένου χρονικού διαστήματος.

Το ποσό της έντασης ρεύματος που χρειάστηκε για να την αποφορτίσει, πάνω από το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα αποτελεί την αξιολόγηση Αh.

Λόγω του φαινομένου Peukert (όσο γρηγορότερος ο ρυθμός εκφόρτισης μιας μπαταρίας τόσο μικρότερη η μέτρηση χωρητικότητας που λαμβάνουμε).

Έτσι, εάν εκφορτίσουμε μια μπαταρία σε διάρκεια 100 ωρών, η χωρητικότητα σε AH φαίνεται υψηλότερη από ότι αν εκφορτίσουμε την ίδια μπαταρία σε 1 ώρα. Γι' αυτό το λόγο,

"> πρέπει να υπάρχει ένα πρότυπο:


Για μπαταρίες βαθιάς εκφόρτισης (κυκλικών εφαρμογών, φωτοβολταικών συστημάτων, εφεδρικών συστημάτων ισχύος κ.λ.π) ο τυπικός ρυθμός εκφόρτισης είναι 20 ώρες (C20). Αυτό σημαίνει, ότι αν μια μπαταρία έχει ένδειξη χωρητικότητας 100Ah σε ρυθμό C20 ή 20Hr, τότε αυτή η μπαταρία μπορεί να εκφορτισθεί με ρεύμα 5 amp για τουλάχιστον 20 ώρες.

Ένα τυπικό σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, φορτίζεται ή εκφορτίζεται σε διαφορετικούς ρυθμούς C καθ 'όλη τη διάρκεια του 24ωρου.

 Με ένα σύστημα παρακολούθησης της μπαταρίας που καταγράφει τα δεδομένα σε υπολογιστή, είναι δυνατό να υπολογιστεί ο ρυθμός C σε κάθε δεδομένη στιγμή. Και ενώ φαίνεται περίεργο, η εφεδρική χωρητικότητα της μπαταρίας, αλλάζει διαρκώς.

Ευτυχώς όμως, οι ρυθμοί εκφόρτισης (C-rates) ενός οικιακού συστήματος, είναι κατά μέσο όρο αρκετά χαμηλά. Σκεφτείτε μια συστοιχία μπαταριών 48 V χωρητικότητας 1.000 Ah σε ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει 10 kWh εφεδρικής ενέργειας ανά ημέρα.

Τα 10 kWh ισοδυναμούν με 208 Ah. Αυτό κατά τη διάρκεια του 24ώρου ισσοδυναμεί με 8,7 Α ανά ώρα. Πρόκειται για μέση ημερήσια τιμή C115 (1,000 ÷ 8,7), πολύ πιο αργή από την τιμή C20, που χρησιμοποιείται για σύγκριση κατά την επιλογή των μπαταριών.

Οι βιομηχανικές μπαταρίες, χρησιμοποιούν συχνά, ένδειξη χωρητικότητας με ρυθμό εκφόρτισης 6 ωρών (C6), καθώς είναι ένας τυπικός καθημερινός κύκλος λειτουργίας. Μερικές φορές, χρησιμοποιούν, δύο ενδείξεις με ρυθμούς εκφόρτισης 6 και 100 ωρών, που δίνονται επίσης για σύγκριση και για διαφορετικές εφαρμογές.

Η τιμή των 100 ωρών (C100), είναι επίσης χρήσιμη για να υπολογισθεί η χωρητικότητα της μπαταρίας, για μακροπρόθεσμες απαιτήσεις Ah, όταν χρησιμοποιείται σε εφαρμογές συστημάτων backup. Μερικές φορές όμως, αναφέρεται μόνο για να φανεί η χωρητικότητα μεγαλύτερη από ό,τι είναι στην πραγματικότητα.


Η χωρητικότητα των μπαταριών εκκίνησης βαθμολογείται με ρυθμό C10 ή 10Hr, επειδή χρησιμοποιούνται για να αποδίδουν στιγμιαία και μεγαλύτερα ρεύματα, με αποτέλεσμα να αποφορτίζονται ταχύτερα.

Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός 20Hr δεν είναι τόσο σημαντικός και αναφέρεται μόνο για να φανεί η χωρητικότητα μεγαλύτερη από ό, τι είναι στην πραγματικότητα.

Υπολογισμός χωρητικότητας σε συγκεκριμένο ρυθμό εκφόρτισης.

C × [C ÷ (I × H)] k - 1
Όπου H = ονομαστική διάρκεια εκφόρτισης σε ώρες, C = ονομαστική χωρητικότητα σε εκείνο το ποσοστό εκφόρτισης, I = πραγματικό ρεύμα εκφόρτισης σε αμπέρ, k = εκθέτης Peukert
Το είδα εδώ

Δείτε μερικές ενδιαφέρουσες αναρτήσεις