Vsebina
- Izračun stopnje praznjenja
- Razumevanje zmogljivosti baterije
- Enačba krivulje praznjenja akumulatorja
- Kalkulator praznjenja baterije
- Aplikacije za polnjenje in praznjenje kondenzatorjev
Vedeti, kako dolgo naj traja baterija, vam lahko prihrani denar in energijo. Hitrost praznjenja vpliva na življenjsko dobo baterije. Specifikacije in značilnosti, kako električni tokokrogi z baterijskimi viri puščajo tok, so osnova za ustvarjanje elektronike in elektronske opreme. Hitrost, s katero polnjenje teče skozi vezje, je odvisna od tega, kako hitro lahko vir akumulatorja skozi tok temelji na njegovi hitrosti praznjenja.
Izračun stopnje praznjenja
Za določitev stopnje praznjenja akumulatorja lahko uporabite Peukertsov zakon. Peukertov zakon je t = H (C / IH)k v kateri H je nazivni čas praznjenja v urah, C je nazivna zmogljivost hitrosti praznjenja v amp urah (imenovana tudi AH amp-hour ocena), jaz je razelektritveni tok v amperih, k je Peukertova konstanta brez dimenzij in t je dejanski čas praznjenja.
Čas praznjenja akumulatorja je čas, ki ga proizvajalci baterij ocenjujejo kot čas praznjenja baterije. Ta številka je ponavadi navedena s številom ur, s katerimi je bila opravljena stopnja.
Peukertova konstanta se običajno giblje od 1,1 do 1,3. Pri akumulatorjih z vpojnim steklom (AGM) je ta številka običajno med 1,05 in 1,15. Za gelske baterije lahko znaša od 1,1 do 1,25, pri poplavljenih baterijah pa znaša 1,2 do 1,6. BatteryStuff.com ima kalkulator za določanje Peukertove konstante. Če ga ne želite uporabiti, lahko na podlagi zasnove vaše baterije naredite oceno konstante Peukert.
Če želite uporabljati kalkulator, morate vedeti AH oceno za baterijo in uro, na kateri je bila določena AH ocena. Potrebujete dva sklopa teh dveh ocen. Kalkulator upošteva tudi ekstremne temperature, pri katerih deluje baterija, in starost baterije. Spletni kalkulator vam nato pove Peukertovo konstanto, ki temelji na teh vrednostih.
Kalkulator vam omogoča tudi tok, ko je priključen na električno obremenitev, tako da lahko kalkulator določi zmogljivost za dano električno obremenitev in čas trajanja, da raven praznjenja varno ohranja na 50%. Upoštevajoč spremenljivke te enačbe lahko enačbo preuredite I x t = C (C / IH)k-1 da bi dobili izdelek I x t čas trenutnega časa ali hitrost praznjenja. To je nova ocena AH, ki jo lahko izračunate.
Razumevanje zmogljivosti baterije
Hitrost praznjenja vam omogoča izhodišče za določitev zmogljivosti baterije, ki je potrebna za delovanje različnih električnih naprav. Izdelek I x t je naboj Q, v kalomih, ki jih oddaja baterija. Inženirji običajno rabijo amp ure za merjenje hitrosti praznjenja s časom t v urah in toku jaz v amperih.
Iz tega lahko razberete zmogljivost baterije z vrednostmi, kot so vatne ure (Wh), ki merijo zmogljivost baterije ali energijo praznjenja v smislu vata, enote moči. Inženirji uporabljajo ploskev Ragone za oceno zmogljivosti baterij iz niklja in litija na uro. Narisi Ragone kažejo, kako moč praznjenja (v vatih) pada, ko se razelektrjena energija (Wh) povečuje. Risbe prikazujejo to obratno razmerje med obema spremenljivkama.
Te ploskve vam omogočajo uporabo kemije akumulatorja za merjenje moči in stopnje praznjenja različnih vrst baterij, vključno z litij-železovim fosfatom (LFP), litij-magnezijevim oksidom (LMO) in nikljevim manganskim kobaltom (NMC).
Enačba krivulje praznjenja akumulatorja
Enačba krivulje praznjenja akumulatorja, ki stoji pod temi ploskvami, vam omogoča, da določite čas trajanja baterije tako, da poiščete obratni naklon črte. To deluje, ker vam enote vatne ure, deljene z vati, zagotavljajo ure izvajanja. Če te koncepte postavite v enačbe, lahko pišete E = C x Vpovprečje za energijo E v vatnih urah, zmogljivost v amp urah C in Vpovprečje povprečna napetost praznjenja.
Vatne ure zagotavljajo priročen način za pretvorbo iz izpustne energije v druge oblike energije, ker pomnožitev vatnih ur na 3600, da dobite vatne sekunde, vam daje energijo v enotah džulov. Joules se pogosto uporablja na drugih področjih fizike in kemije, kot sta toplotna energija in toplota za termodinamiko ali energija svetlobe v laserski fiziki.
Poleg stopnje praznjenja je koristno še nekaj drugih meritev. Inženirji merijo tudi zmogljivost napajanja v enotah C, kar je zmogljivost amper ure, deljena s točno eno uro. To lahko vedete tudi neposredno iz vatov v ampere P = I x V za moč P v vatih, tok jaz v amperih in napetosti V v voltih za baterijo.
Na primer, 4 V baterija z zmogljivostjo 2 amp ure ima zmogljivost 2 vata na uro. Ta meritev pomeni, da lahko eno uro črpate tok pri 2 amperih ali dve uri na eno amper. Razmerje med trenutnim in časom je odvisno drug od drugega, kot ga podaja ocena ojačevalne ure.
Kalkulator praznjenja baterije
Uporaba kalkulatorja praznjenja baterije vam bo omogočila globlje razumevanje, kako različni materiali baterij vplivajo na hitrost praznjenja. Ogljikovo-cinkove, alkalne in svinčeve kisline na splošno zmanjšujejo učinkovitost, kadar se prehitro izpraznijo. Izračun hitrosti praznjenja vam omogoča to količinsko opredelitev.
Izpraznitev baterije vam omogoča metode izračunavanja drugih vrednosti, kot sta kapacitivnost in konstanta hitrosti praznjenja. Za določeno polnjenje, ki ga oddaja baterija, je baterijska zmogljivost (da se ne meša z zmogljivostjo, kot je razpravljalo prej) C je dal z C = Q / V za dano napetost V_. Kapaciteta, merjena v faradih, meri sposobnost baterij za shranjevanje naboja._
Kondenzator, ki je zaporedno razporejen z uporom, vam lahko omogoča, da izračunate produkt kapacitivnosti in upora vezja, ki vam daje časovno konstanto τ kot τ = RC. Časovna konstanta te ureditve vezja vam pove, koliko časa kondenzator porabi približno 46,8% svoje napolnjenosti, ko se izprazni skozi vezje. Časovna konstanta je tudi odziv tokokrogov na vhod s konstantno napetostjo, zato inženirji pogosto uporabljajo časovno konstanto kot izklopno frekvenco za vezje
Aplikacije za polnjenje in praznjenje kondenzatorjev
Ko se kondenzator ali baterija napolni ali izprazni, lahko ustvarite veliko aplikacij v elektrotehniki. Svetilke ali baterijske žarnice kratkoročno proizvajajo intenzivne sunke bele svetlobe iz polariziranega elektrolitskega kondenzatorja. To so kondenzatorji s pozitivno napolnjeno anodo, ki oksidira, tako da tvori kovino izolatorja kot sredstvo za shranjevanje in proizvodnjo naboja.
Svetloba žarnice prihaja iz elektrod svetilk, povezanih v kondenzator z veliko količino napetosti, da jih je mogoče uporabiti za bliskovito fotografiranje v fotoaparatih. Običajno so izdelani s povečevalnim transformatorjem in usmernikom. Plin v teh svetilkah se upira električni energiji, zato žarnica ne uporablja elektrike, dokler se kondenzator ne izprazni.
Poleg naravnih baterij se hitrost praznjenja uporablja v kondenzatorjih klimatskih naprav. Te klimatske naprave ščitijo elektroniko pred napetostnimi in tokovnimi deli z odpravljanjem elektromagnetnih motenj (EMI) in radiofrekvenčnih motenj (RFI). To storijo s sistemom upora in kondenzatorja, v katerem kondenzatorji hitrost polnjenja in praznjenja preprečujejo nastanek napetostnih konic.