Inhalt
- Berechnung der Entladerate
- Grundlegendes zur Akkukapazität
- Batterieentladungskurvengleichung
- Akku-Entladerechner
- Kondensator-Lade- und Entladeanwendungen
Wenn Sie wissen, wie lange eine Batterie hält, können Sie Geld und Energie sparen. Die Entladerate beeinflusst die Lebensdauer einer Batterie. Spezifikationen und Merkmale, wie Stromkreise mit Batteriequellen Strom fließen lassen, sind die Grundlage für die Erstellung von Elektronik und elektronikbezogenen Geräten. Die Rate, mit der Ladung durch einen Stromkreis fließt, hängt davon ab, wie schnell eine Batteriequelle aufgrund ihrer Entladerate durch diesen Strom fließen kann.
Berechnung der Entladerate
Sie können das Peukerts-Gesetz verwenden, um die Entladerate einer Batterie zu bestimmen. Peukerts Gesetz ist t = H (C / IH)k in welchem H ist die Nennentladungszeit in Stunden, C ist die Nennkapazität der Entladerate in Amperestunden (auch als AH-Amperestunden-Bewertung bezeichnet), ich ist der Entladestrom in Ampere, k ist die Peukert-Konstante ohne Dimensionen und t ist die tatsächliche Entladezeit.
Die Nennentladungszeit für eine Batterie ist die, die die Batteriehersteller als Entladungszeit für eine Batterie angegeben haben. Diese Zahl wird normalerweise mit der Anzahl der Stunden angegeben, in denen die Rate genommen wurde.
Die Peukert-Konstante liegt im Allgemeinen im Bereich von 1,1 bis 1,3. Für AGM-Batterien (Absorbent Glass Mat) liegt die Zahl normalerweise zwischen 1,05 und 1,15. Sie kann für Gel-Batterien zwischen 1,1 und 1,25 liegen und für überflutete Batterien im Allgemeinen zwischen 1,2 und 1,6. BatteryStuff.com verfügt über einen Taschenrechner zur Bestimmung der Peukert-Konstante. Wenn Sie es nicht verwenden möchten, können Sie die Peukert-Konstante basierend auf dem Design Ihrer Batterie schätzen.
Um den Taschenrechner zu verwenden, müssen Sie die AH-Bewertung für die Batterie sowie die Stundenbewertung kennen, bei der die AH-Bewertung aufgenommen wurde. Sie benötigen zwei Sätze dieser beiden Bewertungen. Der Taschenrechner berücksichtigt auch extreme Temperaturen, bei denen der Akku betrieben wird, und das Alter des Akkus. Der Online-Rechner teilt Ihnen dann anhand dieser Werte die Peukert-Konstante mit.
Mit dem Rechner können Sie auch den Strom beim Anschluss an eine elektrische Last ermitteln, sodass der Rechner die Kapazität für die angegebene elektrische Last sowie die Laufzeit ermitteln kann, um einen Entladungsgrad sicher bei 50% zu halten. Unter Berücksichtigung der Variablen dieser Gleichung können Sie die abzurufende Gleichung neu anordnen I x t = C (C / IH)k-1 um das Produkt zu bekommen I x t als aktuelle Zeit oder die Entladerate. Dies ist die neue AH-Bewertung, die Sie berechnen können.
Grundlegendes zur Akkukapazität
Die Entladerate gibt Ihnen den Ausgangspunkt für die Bestimmung der Kapazität einer Batterie, die zum Betrieb verschiedener elektrischer Geräte erforderlich ist. Das Produkt I x t ist die Gebühr Q, in Coulombs, die von der Batterie abgegeben werden. Ingenieure bevorzugen normalerweise die Verwendung von Amperestunden, um die Entladerate über die Zeit zu messen t in Stunden und aktuell ich in Ampere.
Daraus können Sie die Batteriekapazität unter Verwendung von Werten wie Wattstunden (Wh) verstehen, die die Batteriekapazität oder die Entladungsenergie in Watt, einer Einheit der Leistung, messen. Ingenieure verwenden das Ragone-Diagramm, um die Wattstundenkapazität von Batterien aus Nickel und Lithium zu bewerten. Die Ragone-Diagramme zeigen, wie die Entladungsleistung (in Watt) abnimmt, wenn die Entladungsenergie (Wh) zunimmt. Die Diagramme zeigen diese umgekehrte Beziehung zwischen den beiden Variablen.
In diesen Diagrammen können Sie die Batteriechemie verwenden, um die Leistung und Entladerate verschiedener Batterietypen zu messen, einschließlich Lithium-Eisenphosphat (LFP), Lithium-Magnanoxid (LMO) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC).
Batterieentladungskurvengleichung
Mit der Gleichung für die Batterieentladungskurve, die diesen Diagrammen zugrunde liegt, können Sie die Laufzeit einer Batterie bestimmen, indem Sie die inverse Neigung der Linie ermitteln. Dies funktioniert, weil Einheiten der Wattstunde geteilt durch Watt Stunden der Laufzeit ergeben. Wenn Sie diese Konzepte in Gleichungsform bringen, können Sie schreiben E = C x Vdurchschn für Energie E in Wattstunden, Kapazität in Amperestunden C und Vdurchschn mittlere Spannung der Entladung.
Wattstunden bieten eine bequeme Möglichkeit, Entladungsenergie in andere Energieformen umzuwandeln, da Sie die Energie in Joule-Einheiten erhalten, wenn Sie die Wattstunden mit 3600 multiplizieren, um Wattsekunden zu erhalten. Joule werden häufig in anderen Bereichen der Physik und Chemie eingesetzt, beispielsweise in der Wärmeenergie und der Wärme für die Thermodynamik oder in der Energie des Lichts in der Laserphysik.
Neben der Entladerate sind einige andere verschiedene Messungen hilfreich. Ingenieure messen auch die Leistung in Einheiten von CDies ist die Ampere-Stunden-Kapazität geteilt durch genau eine Stunde. Sie können auch direkt von Watt zu Ampere konvertieren, wenn Sie das wissen P = I x V für die Macht P in Watt, aktuell ich in Ampere und Spannung V in Volt für eine Batterie.
Beispielsweise hat eine 4-V-Batterie mit einer Nennleistung von 2 A eine Wattstundenkapazität von 2 Wh. Diese Messung bedeutet, dass Sie den Strom für eine Stunde bei 2 Ampere oder für zwei Stunden bei einem einzelnen Ampere ziehen können. Die Beziehung zwischen Strom und Zeit hängt, wie aus der Amperestundenbewertung hervorgeht, voneinander ab.
Akku-Entladerechner
Mit einem Batterieentladungsrechner können Sie besser verstehen, wie sich unterschiedliche Batteriematerialien auf die Entladungsrate auswirken. Kohlenstoff-Zink-, Alkali- und Blei-Säure-Batterien verlieren im Allgemeinen an Effizienz, wenn sie zu schnell entladen werden. Wenn Sie die Entladerate berechnen, können Sie dies quantifizieren.
Mit der Entladung eines Akkus können Sie andere Werte wie die Kapazität und die Entladekonstante berechnen. Für eine bestimmte Ladung, die von einer Batterie abgegeben wird, die Kapazität der Batterie (nicht zu verwechseln mit der Kapazität, wie bereits erläutert) C ist gegeben durch C = Q / V für eine gegebene Spannung V_. Die in Faraden gemessene Kapazität misst die Fähigkeit der Batterie, Ladung zu speichern._
Mit einem Kondensator, der in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist, können Sie das Produkt aus Kapazität und Widerstand der Schaltung berechnen, das die Zeitkonstante Ï„ als Ï„ = RC ergibt. Die Zeitkonstante dieser Schaltungsanordnung gibt an, wie lange es dauert, bis der Kondensator etwa 46,8% seiner Ladung verbraucht, wenn er sich durch eine Schaltung entlädt. Die Zeitkonstante ist auch die Reaktion der Schaltkreise auf eine konstante Spannungseingabe, sodass Ingenieure die Zeitkonstante häufig als Grenzfrequenz für einen Schaltkreis verwenden
Kondensator-Lade- und Entladeanwendungen
Wenn ein Kondensator oder eine Batterie geladen oder entladen wird, können Sie viele Anwendungen in der Elektrotechnik erstellen. Blitzlampen oder Blitzröhren erzeugen für kurze Zeit intensive weiße Lichtblitze aus einem polarisierten Elektrolytkondensator. Dies sind Kondensatoren mit einer positiv geladenen Anode, die unter Bildung eines Isolatormetalls oxidiert, um Ladung zu speichern und zu erzeugen.
Das Licht der Lampe kommt von den Lampenelektroden, die an einen Kondensator mit hoher Spannung angeschlossen sind, sodass sie für die Blitzfotografie in Kameras verwendet werden können. Diese werden typischerweise mit einem Aufwärtstransformator und einem Gleichrichter hergestellt. Das Gas in diesen Lampen widersteht der Elektrizität, so dass die Lampe keine Elektrizität leitet, bis sich der Kondensator entlädt.
Abgesehen von einfachen Batterien findet die Entladungsrate Verwendung in Kondensatoren von Leistungskonditionierern. Diese Conditioner schützen die Elektronik vor Spannungsspitzen und Stromstößen, indem elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) beseitigt werden. Sie tun dies durch ein System aus einem Widerstand und einem Kondensator, in dem die Lade- und Entladerate der Kondensatoren das Auftreten von Spannungsspitzen verhindert.