Номинальная емкость аккумуляторной батареи: Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора. |

Содержание

Как измерить емкость аккумулятора?

Главная » Статьи » Аккумуляторы

23304 0 Опубликовано 24 октября 2018

Аккумуляторная батарея (АКБ) характеризуется рядом параметров,

и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах. Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «А*ч». Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.

Что такое емкость аккумулятора

Емкость АКБ (среди автолюбителей также часто встречается обозначение «объем» аккумулятора) на разных батареях отличается. Это значит, что для различных классов авто, мотоциклов и другой техники необходимо подбирать подходящую батарею. Игнорирование данного правила позволит избежать проблем с электрооборудованием и эксплуатацией ТС.

Для аккумуляторов на автомобили емкость измеряется в ампер-часах (сокращенно А-ч). Обычно емкость указана на наклейке на корпусе автомобильного аккумулятора рядом с пусковым током. По показателю емкости можно определить величину силы тока, с которой происходит разряд батареи до конечного напряжения 10.8 вольта. Цикл разряда составляет 10-20 часов.

Характеристики

К основным характеристикам батарей можно отнести:

Ёмкость;
Вес;
Размер;
Полярность;
Насколько заряжен;
ЭДС;
Ток холодной прокрутки;
Сроки эксплуатации и хранения;
Саморазряд.

Одной из главных характеристик является ёмкость – измеряется в Ампер-часах. Найти показатель ёмкости можно на этикетке АКБ. Примером можно взять ёмкость 72 А-ч – это значит, что в течение 20 часов аккумулятор может выдавать 3.6 А-ч, а по истечению останется напряжение 10.8 Вольт (минимальное значение).

Технические параметры аккумулятора

Можно проследить зависимость, что чем больше выдача тока – тем быстрее АКБ разрядится.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Помимо основной ёмкости, есть ещё и резервная ёмкость, которая обеспечивает автомобиль электричеством, при выходе из строя генератора. Хватает её только на самое основное – фары и печка. По умолчанию устанавливается значение в 25 Ампер, а на этикетке АКБ указывается в минутах (сколько может проработать без поддержки генератора).

Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи

Например, емкость 72 А-ч указывает на то, что автомобильный аккумулятор может в течение 20 часов выдавать ток 3. 6 ампер. Далее, когда цикл разряда завершится, напряжение на выводах АКБ должно быть не меньше 10.8 вольт.

Обратите внимание, что речь идет о постепенном разряде, АКБ не в состоянии выдавать ток 72 ампера в течение 60 минут. Если увеличить ток разряда, время разряда также уменьшится (степенная зависимость). Формула такой зависимости: Cp = I k * t (Cp —емкость аккумулятора, k — коэффициент Пейкерта , который вывел фрмулу, а обозначение t – время). Коэффициент Пейкерта — постоянная величина для автомобильных свинцово-кислотных АКБ, которая составляет 1.15─1.35.

При этом константа определена по величине номинальной емкости АКБ. Чтобы выполнить расчет реальной емкости АКБ при условии того, что значение разрядного тока не постоянное, используется формула E =En (In /I) {p-1} (En — номинальная емкость АКБ, Е – реальная емкость, In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная емкость). Ток в цикле 10 или 20 часов (обычно, это 9% от En).

Ёмкость автомобильной аккумуляторной батареи

Как уже было сказано, ёмкость АКБ измеряется в ампер-часах. Это значение обычно содержит наклейка автомобильного аккумулятора вместе с величиной пускового тока. Пример можно видеть ниже.

Обозначение ёмкости аккумуляторной батареи
Что показывает ёмкость, которая указывается на этикетке автомобильного аккумулятора? По ней можно определить величину силы тока, которой происходит равномерный разряд батареи до конечного напряжения (10,8 вольт). Продолжительность стандартных циклов разряда 10 или 20 часов.

Например, значение 72 А-ч показывает, что этот автомобильный аккумулятор сможет на протяжении 20 часов выдавать ток 3,6 ампер. При этом по окончании цикла напряжение на выводах должно составлять не менее 10,8 вольт. Но следует помнить, что этот же аккумулятор не сможет ток 72 ампер в течение 1 часа. При увеличении тока время разряда уменьшается, и это уменьшение выражается степенной зависимостью.

Одним из первых формулу этой зависимости вывел Пейкерт, немецкий учёный. Он вывел следующую формулу:

Cp = Ik * t, где

Cp — ёмкость аккумулятора,

k — коэффициент Пейкерта,

t – время.

Коэффициент Пейкерта, используемый в формуле является постоянной величиной для определённого вида аккумуляторов. Для автомобильных свинцово-кислотных АКБ число Пейкерта лежит в пределах 1,15─1,35. Эта константа определяется по величине номинальной ёмкости АКБ.

В результате была выведена формула для расчёта реальной ёмкости АКБ при произвольном значении разрядного тока:

E =En( In/I){p-1}, где

En — номинальная ёмкость АКБ,

Е – реальная ёмкость аккумулятора,

In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная ёмкость. Ток в цикле 10 или 20 часов. Как правило, это 9 процентов от En.

Все, что было сказано выше, касалось номинальной ёмкости автомобильного аккумулятора. Есть ещё понятие резервной ёмкости. Если номинальное значение определялось в результате разряда маленьким током, то значение резервной показывает, насколько хватит аккумулятора автомобиля при выходе из строя генератора. В качестве тока разряда устанавливается величина 25 ампер. Здесь учитывается обогрев и освещение. В случае разряда таким током резервная ёмкость составляет где-то две трети от номинала. Если её наносят на этикетку автомобильного аккумулятора, то она указывается в минутах. Номинальная ёмкость аккумулятора определяется рядом технологических и конструктивных характеристик. Очень сильное влияние оказывают и условия эксплуатации автомобильной аккумуляторной батареи. Среди первоочередных характеристик, влияющих на этот параметр, можно назвать состав электролита, количество активной массы, геометрию и толщину свинцовых пластин. Основными технологическими характеристиками, определяющими величину ёмкости, являются состав и пористость активной массы. Кроме того, на разрядную ёмкость, как уже говорилось выше, влияют величина тока разряда и температура электролита.

Эффективность работы автомобильного аккумулятора можно оценить по следующей формуле:

Q = (Ep/Eo) * 100%, где

Ep – ёмкость АКБ, рассчитанная при разряде, А-ч,

Eo – значение, рассчитанное на основе его электрохимических параметров, А-ч.

Как следует из закона Фарадея, чтобы получить ёмкости 1 А-ч, в теории требуется 3,865 грамма Pb, 4,462 грамма PbO2 и 3,659 грамм h3SO4. В сумме получается около 11,986 грамм на 1 А-ч. Но в реальности таких значений добиться невозможно. Полного расходования активных веществ в протекающей химической реакции добиться невозможно. Для реакции с электролитом доступна лишь половина активной массы пластин. Другая половина просто обеспечивает объёмный каркас пластин и механическую прочность электродов.

В реальных условиях эксплуатации получается, что коэффициент использования активной массы положительной пластины около 50 процентов, отрицательной ─ 60 процентов. Не стоит забывать, что электролит ─ это не чистая серная кислота, а её водный раствор (примерно 35 процентов). Поэтому реальный расход материалов значительно больше, а удельная ёмкость ниже теоретического значения.

Номинальная и резервная емкость батареи

Номинальная емкость АКБ является важнейшей характеристикой и определяет общее количество электроэнергии, которое на 100% заряженный аккумулятор способен отдавать в течение определенного времени.

Чем выше оказывается данный показатель, тем дольше батарея будет питать электросеть автомобиля на одном заряде (АКБ 60 Ач способна отдавать ток 1 ампер на протяжении 60 часов, 2 ампера в течение 30 часов и т.д.).

Что касается резервной емкости – это значение, указывающее на время отдачи заряда 25А при оптимальной температуре 25°С до конечного минимального значения 10.5 В. Информация о резервной мощности есть не на всех батареях, однако на современных АКБ встречается все чаще.

Измеряют резервную мощность в минутах. Зачастую, при номинальной мощности 60 Ач резервная мощность составляет 90 или 100 минут. Данный показатель позволяет понять, сколько автомобиль «продержится» на заряде от АКБ в случае поломки генератора.

Расчёт ёмкости и мощности

Количество энергии, находящееся в батарее, называют её ёмкостью. Для измерения используют такие единицы:

ампер-час;
миллиампер-час.

Различаются они только точностью измерения. Например, ёмкость аккумулятора в тысячу миллиампер-час проработает с силой тока в тысячу миллиампер один час, а с показаниями в сто миллиампер — целых 10. Амперы — обобщающая единица, которая включает в себя 1 тыс. частей с приставкой «милли».

Есть два метода измерения ёмкости:

Для того чтобы вычислить ёмкость аккумулятора, нужно понять принцип действий. Сначала нужно полностью зарядить устройство, а затем измерить время разряда. Ёмкость — произведение часов на силу тока. Это не очень удобный метод для батарейки, ведь после такого эксперимента её можно будет только утилизировать.
Есть и другой способ. Нужно собрать схему, которая разрядит резистор до напряжения в один вольт, силу тока можно посчитать по формуле напряжения, делённого на сопротивление. Чтобы точно измерить время, можно подключить часы, которые перестанут работать при достижении порогового напряжения. Предварительно следует установить их на нулевую отметку. А также следует включить твердотельное реле, которое защитит устройство от полного разряда путём его отключения. Произойдёт это также при достижении минимально допустимого показателя вольт.

Рассчитать мощность аккумулятора можно при помощи той же формулы, однако напряжение и силу тока надо будет знать наверняка. Соберите цепь, включив в неё амперметр и вольтметр. Необходимо просто перемножить показания приборов. Если вольтметра нет, то можно обойтись значениями сопротивления. В таком случае мощность равна квадрату количества ампер, умноженному на число Ом.

Если отсутствует амперметр, то нужно число, измеренное вольтметром, умножить само на себя, а после поделить на сопротивление. Мощность в физическом смысле — это соотношение совершаемой работы на единицу времени.

Какая емкость аккумулятора лучше

При необходимости заменить аккумулятор, емкость АКБ номинальная представляет собой важный параметр, на который следует обращать особое внимание. С учетом того, сколько аккумуляторов представлено в продаже, многие автолюбители допускают ошибки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какая бывает полярность аккумулятора автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, что такое полярность, а также что нужно учитывать в плане полярности при подборе АКБ.

Многие считают, чем больше в автомобиле электрооборудования, тем мощнее должна быть батарея. Обратите внимание, не для каждого автомобиля нужна батарея с большой емкостью! Более того, рекомендованную емкость лучше не превышать.

Например, если легковой автомобиль имеет двигатель объемом до 2. 0 литра, для такого мотора достаточно аккумулятора емкостью 60-72 Ач. В любом случае, аккумулятор нужно подбирать с учетом рекомендаций производителя автомобиля, а рекомендованную емкость лучше не превышать больше чем на 5 Ач.

Емкость аккумулятора

Стандартная современная 12-вольтовая автомобильная аккумуляторная батарея выполнена из шести последовательно соединенных между собой блоков разноименно заряженных пластин, каждый из которых и представляет собой простейший аккумулятор с выходным напряжением около 2 вольт. Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO2), а электрод со знаком минус — решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Полублоки разноименно заряженных пластин вставляются друг в друга. Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1,27-1,29 г/см3). Полюса (баретки) крайних элементов соединяются с расположенными снаружи корпуса контактными выводами — борнами.

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO4), а плотность электролита начинает падать. В итоге в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс — заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

— на положительной пластине: PbO2 + h3SO4 = PbSO4 + h3O + 2e;

— на отрицательной пластине: Pb + h3SO4 = PbSO4 + h3 — 2e.

Количество запасаемой аккумулятором энергии (емкость акб) определяется объемом активной массы и электролита.

Поскольку автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторных элементов, соединенных в батарею последовательно, то по сути устройство, в повседневном обиходе называемое «аккумулятор», на самом деле — батарея из нескольких аккумуляторов.

Впервые серийно аккумуляторные батареи стали устанавливать на автомобили Cadillac в 1912 г. На первых автомобилях аккумуляторные батареи были снимаемые, т. к. из-за отсутствия бортового генератора после разряда их приходилось подзаряжать от внешнего источника тока.

В автомобиле аккумуляторная батарея выполняет три функции: во-первых, запускает двигатель, во-вторых, питает бортовые электрические устройства в то время, когда двигатель не работает, и, наконец, при работающем двигателе помогает генератору, когда тот не справляется с нагрузкой в бортовой электрической сети.

Выбрать аккумулятор по емкости вы можете на этой странице нашего сайта.

Контроль саморазряда

Каждый аккумулятор неизбежно теряет заряд. Для контроля расхода ампер часов аккумулятора расчёты обязательно необходимы. Сначала нужно вычислить энергию, которая хранится в накопителе на момент полного заряда. Делать это придётся сразу же после отключения аккумулятора от сети. Рекомендуем: Почему падает плотность электролита в аккумуляторе
Затем нужно оставить его где-то на месяц, а после повторить действия. Если сроки не терпят, то можно подождать всего неделю, а результат умножить на четыре. Нормальными значениями расхода для среднего устройства считается десятая часть от полной ёмкости в неделю либо четыре таких части в месяц.

Если энергия теряется слишком быстро, то следует разобраться с причинами неисправности. Она может быть связана с большими показателями сопротивления. Чтобы снизить значение Ом в сети, надо заменить стальную пружину — держатель аккумулятора. Если шунтировать элемент медным проводом, то это должно изменить ситуацию. Иначе нужно задуматься о полной замене устройства на новое.

Различие номинальной и реальной емкости аккумулятора

Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.

Номинальная электрическая емкость — это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии.

Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе (при разряде батареи) постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения.

Измеряется емкость в ампер-часах (А/ч или мА/ч) и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.

Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи.

Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА/ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА — в течение 10 ч, или 10 мА — в течение 100 ч.

Практически же при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается. В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.

Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию в нагрузку.

Как определить емкость аккумулятора автомобиля: особенности тестирования автомобильной батареи

Автомобильные и другие АКБ характеризуются просто огромным количеством самых различных параметров, по которым проводится их выбор. Наиболее важным считается емкость — показатель, который определяет длительность работы аккумулятора под нагрузкой до полной разрядки. Определить емкость аккумуляторной батареи можно самыми различными способами, каждый из которых выбирается в зависимости от конструктивных особенностей.

Содержание

Проводимые расчеты
Зависимость емкости от различных параметров
Применение мультиметра
Разновидности измерительных приборов
Восстановление показателя емкости
Рекомендации по эксплуатации

Проводимые расчеты

Определить емкость аккумулятора автомобиля можно при учете информации, которая указывается производителем на этикетке, а также путем простых вычислений. Минимальный показатель напряжения на выходе при полной разрядке для автомобильного АКБ составляет 10,8 вольта. На полный цикл разрядки уходит около 10−20 часов.

Если на автомобильном аккумуляторе указывается значение емкости 72 Ач, то он способен выдавать ток 3,6 Ампера на протяжении всего периода разрядки. После отвода нагрузки показатель напряжения на выходе должен составлять 10,8 вольта и более.

Для расчета емкости применяется специальная формула Ср= I^k * t, в которой учитывается время разрядки (t) и коэффициент Пейкерта (k) — постоянный параметр для определенного типа АКБ. Для свинцовых моделей показатель составляет от 1,15 до 1,35.

При проведении расчетов стоит учитывать деление емкости на номинальную и резервную. К особенностям этих двух показателей можно отнести следующие моменты:

Номинальная емкость выявляется путем разряда маленьким током, к примеру, при длительном использовании различного электрооборудования. При пуске двигателя возникает ток, который превышает минимальный в несколько раз.
Резервная емкость определяет, сколько батарея сможет функционировать без применения генератора. В этом случае ток разряда составляет 25 ампер.

Номинальный параметр автомобильной батареи определяется при учете ее технологических и конструктивных особенностей. На емкость оказывает влияние условия использования АКБ.

Зависимость емкости от различных параметров

Определить емкость батареи автомобиля или других устройств можно при применении различных методов. Перед тем как проводить расчеты, нужно учитывать, что на показатель может оказывать влияние несколько различных факторов:

Состав электролита. Появление примеси может привести к существенному падению показателя емкости.
Объем активной массы. Химические процессы, которые проходят внутри конструкции, приводят к испарению жидкости. В результате этого масса электролита падает, увеличивается концентрация кислоты.
Уровень толщины и состояние пластины определяют длительность работы устройства и показатель емкости. Эксплуатация при малой массе электролита становится причиной повреждения пластин: они начинают осыпаться, толщина становится меньше. Кроме этого, попадающие мелкие частицы металла в состав жидкости становятся причиной возникновения мостиков между отдельными пластинами, что приводит к появлению короткого замыкания.

На скорость потери емкости оказывает влияние температура электролита и величина тока разрядки. Слишком высокая нагрузка может привести к тому, что жидкость начинает испаряться, и масса активного вещества снижается.

Применение мультиметра

Определить емкость автомобильного аккумулятора можно при применении мультиметра. Этот измерительный прибор получил широкое распространение, может применяться для снятия с батареи самых различных показателей. Существует несколько способов определения рассматриваемого показателя. К особенностям проводимой процедуры можно отнести следующие моменты:

Замер емкости в большинстве случаев проводится при нагрузке, которая забирает половину тока аккумуляторной батареи.
Для проведения теста нужно снять источник питания с автомобиля. Поверхность корпуса очищается от различных загрязнений. Для этого применяется ветошь, а также специальный раствор. Если снимать показатель при окисленных или загрязненных клеммах, то полученные данные могут существенно отличаться от реальных.
Плотность электролита во многом определяет получаемый результат. При полной зарядке плотность жидкого химического вещества составляет 1,24 г/ см³. При разрядке аккумулятора наполовину плотность электролита снижается до 1,16 г/ см³ .
Рекомендуется проводить замер в случае, когда возникают трудности при старте двигателя. Это связано с тем, что для прокрутки коленчатого вала требуется достаточно большой пусковой ток. При падении емкости напряжение падает до значения, которого недостаточно для старта мотора.
Перед применением измерительного прибора нужно учесть показатель номинальной емкости, которая указывается производителем на этикетке. От него зависит то, какую нужно прикладывать нагрузку на момент проведения тестов. При показателе емкости 7 А-ч нагрузка должна составлять 3,5 В. Для этого можно использовать лампочку автомобильной фары.
Проводится подключение нагрузку, после чего потребуется несколько минут. Рекомендуется использовать лампочку в качестве нагрузки по причине того, что она сразу позволяет определить состояние источника питания. Если сразу после подключения она начинает гореть тускло, то аккумуляторная батарея больше не может использоваться.
При ярком свете лампы можно проводить измерение требуемого показателя. Если мультиметр показал 12,4 В, то источник энергии находится в хорошем техническом состоянии и емкость полная. В случае когда двигатель не заводится с рассматриваемым аккумулятором, проблема заключается в его техническом состоянии.
Показатель напряжения менее 12,4 В говорит о том, что в скором будущем придется провести замену аккумулятора. Специалисты утверждают, что при напряжении на клеммах менее 12 В устройство полностью разряжено. Если показатель менее 11 В, то батарея не должна эксплуатироваться.

Определить емкость АКБ можно в течение всего нескольких минут. Именно поэтому для продления срока эксплуатации приобретенного аккумулятора рекомендуется проводить тесты периодически, так как глубокий разряд приводит к повреждению конструкции и ее быстрому износу.

Разновидности измерительных приборов

Перед проведением теста следует приобрести более подходящий измерительный прибор. Все мультиметры делятся на две основные группы:

Аналоговые — вариант исполнения, у которого для указания показателей применяется особая шкала со стрелками. Этот тип устройств — один из самых дешевых, но они характеризуются погрешностью при снятии показателей.
Цифровые — измерительные приборы, которые получили весьма широкое распространение. Информация отображается на экране, устройство характеризуется высокой точностью.

Мультиметр применяется для определения самых различных показателей. Выбор более подходящего режима зачастую проводится путем поворота круглого регулятора. Корпус обязательно имеет два гнезда для подключения щупов: один из них красный, второй — черный. Красный щуп предназначается для положительной клеммы, черный — для отрицательной.

Восстановление показателя емкости

Для того чтобы аккумулятор работал на протяжении длительного периода, рекомендуется проводить периодическое обслуживание. Количество и плотность электролита можно восстановить при необходимости. Рекомендации по проведению восстановительных работ следующие:

Для восстановления величины применяется свежий электролит, показатель плотности которого составляет 1,28 кг/ см³. В применяемом растворе должна присутствовать десульфатизирующая присадка. Для того чтобы она полностью растворилась, требуется около 48 часов, в течение которых нельзя использовать аккумуляторную батарею.
На момент заливки нужно измерять плотность при помощи ареометра. Этот прибор предназначен для определения рассматриваемого показателя.
Следующий шаг заключается в восстановлении уровня заряда батареи. Для этого проводится выкручивание пробок, после чего подключается зарядное устройство и выбирается соответствующий режим.
Для того чтобы восполненный электролит вернул свои свойства, рекомендуется проводить несколько циклов зарядки и разрядки. На ЗУ применяется минимальный ток, который должен быть не более 10% от максимального.
На момент зарядки источник питания не должен нагреваться, так как это приводит к повреждению установленных пластин. При повышении значения емкости до 13,8 В проверяется плотность воды, так как слишком высокая концентрация кислоты приводит к повреждению основных элементов конструкции.
Далее рекомендуется провести корректировку плотности электролита, так как во время проведения нескольких циклов зарядки он может измениться.
Следующий шаг заключается в разрядке аккумулятора. Для этого применяется в виде нагрузки лампочка или резистор. Разрядка проводится до момента, пока напряжение не упадет до 10,2 В. При этом рекомендуется засечь время с момента подключения нагрузки.

После восстановления емкости аккумулятора рекомендуется добавить присадку, которая существенно повышает его эксплуатационные качества и срок службы. Нельзя применять источник питания, в случае если снимаемые показатели мультиметров далеки от рекомендуемых.

Объяснение разницы между реальной и номинальной емкостью

PowerBankExpert.com поддерживается читателями. Если вы покупаете продукты по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерские комиссионные.

Нельзя отрицать, что внешние аккумуляторы облегчили нашу жизнь, когда речь идет о продлении срока службы аккумуляторов портативных устройств, особенно смартфонов и планшетов. Однако распространен сценарий, когда пользователи продолжают заряжать свои мобильные телефоны только для того, чтобы обнаружить, что батарея их внешних аккумуляторов разрядилась «раньше времени».

Большинство людей логически пришли к выводу, что существует разница между емкостью внешнего аккумулятора и фактической мощностью, передаваемой на их мобильные телефоны. Они также заметили, что этой емкости недостаточно для зарядки их сотовых телефонов количество раз, которое они изначально рассчитали, что привело их к разочарованию.

Распространено предположение, что, например, аккумулятор емкостью 10000 мАч сможет зарядить телефонный аккумулятор емкостью 2500 мАч ровно 4 раза. Однако, это не так. Давайте посмотрим, почему.

Понимание реальной емкости повербанка

Большинство повербанков создаются с использованием литий-ионных аккумуляторов, среднее напряжение которых составляет 3,7 В. Это напряжение, которое производители используют для расчета теоретической емкости своих блоков питания . Поэтому, когда вы видите блок питания емкостью 10000 мАч, он основан на значении 3,7 В.

Однако, когда блоки питания используются для зарядки других устройств, они не обеспечивают 3,7 В. Вместо этого им нужно подавать 5 В, что является обязательным стандартом USB. Если бы вы посмотрели на один из выходных портов любого повербанка, скорее всего, вы бы увидели рядом с ним одно из следующих значений: 5 В/1 А, 5 В/2 А, 5 В/2,4 А и т. д. Всегда 5 В, а не 3,7 В.

Так что при преобразовании родных 3.7В в подаваемые 5В емкость тоже падает. Емкость 5 В можно рассчитать по следующей формуле:

Формула

Емкость 5 В = (3,7 В * Заявленная емкость) / 5 В

Например, если бы мы взяли блок питания на 10000 мАч, его фактическая емкость была бы :

Емкость 5 В = (3,7 В * 10000 мАч) / 5 В = 7400 мАч

Как видите, заявленная емкость на 26% меньше заявленной теоретической емкости.

Но это еще не все! Реальная емкость повербанка еще меньше!! Это связано с еще одним фактором, который необходимо учитывать: потери мощности.

Общие сведения о потерях мощности

Как упоминалось ранее, блоки питания имеют исходное напряжение 3,7 В, но на самом деле они должны обеспечивать 5 В. Таким образом, напряжение повышается через схему преобразователя, расположенную между блоком питания и заряжаемым устройством, что приводит к первоначальным потерям мощности.

Кроме того, батареи электронных устройств изготовлены из лития и также работают при напряжении 3,7 В, а это означает, что происходит другое преобразование энергии, что приводит к еще большим потерям.

И последнее, но не менее важное: USB-кабель также вызывает потери мощности из-за своего внутреннего сопротивления.

Все эти факторы суммируются и выражаются в виде рейтинга эффективности, который обычно составляет от 80% до 90%. Рейтинг эффективности варьируется от одного повербанка к другому, хотя многие производители предпочитают не раскрывать его клиентам.

Как рассчитать фактическую мощность?

Как мы видели, необходимо учитывать как преобразование напряжения, так и рейтинг эффективности. Тогда фактическую мощность можно получить, используя следующую простую формулу:

Формула

Фактическая емкость = 3,7 В x Заявленная емкость x КПД (в десятичном выражении) / 5 В КПД до 93%, что собственно и указано в технических характеристиках под термином «коэффициент конверсии».

Тогда расчет фактической емкости будет следующим:

Фактическая емкость = 3,7 В x 10 000 мА·ч x 0,93 / 5В = 6882 мАч

Этот результат показывает, что только 68,82% заявленной емкости могут быть подведены к устройствам.

Однако интересно отметить, что если бы у повербанка был коэффициент эффективности 0,9, результаты были бы 0,666; другими словами, две трети.

Следовательно, если вы хотите узнать реальную емкость повербанка, но не знаете его коэффициент полезного действия, то вы можете прикинуть, что 2/3 теоретической емкости составляет его реальная емкость . Однако фактическая емкость будет отличаться от производителя к производителю. Одно исследование показало, что вы можете найти разницу до 40% между рекламируемой и фактической емкостью повербанка.

Как проверить фактическую емкость повербанка?

Невозможно узнать точную внутреннюю емкость без разборки блока питания, но, тем не менее, можно измерить выходную мощность USB.

Для проведения этой процедуры USB-кабель подключается к полностью заряженному блоку питания, а другой обрезается, изолируя четыре цветных провода. Затем к черной и красной клеммам (1 и 4) подключается резистор 5 Ом. Через него будет циркулировать ток силой 1 ампер или 1000 мА, так как 5 В является стандартным выходом USB.

Напряжение контролируется вольтметром в течение определенного количества часов в зависимости от емкости повербанка. Если батарея повербанка работает столько же часов, сколько указано в емкости, то это фактическая емкость. В реальности эта емкость меньше из-за потерь мощности.

Например, для повербанка на 12000 мАч постоянный ток нагрузки 1 Ампер в час будет потребляться в течение 12 часов. Однако напряжение должно упасть до 3–4 В в более раннее время, примерно на две трети емкости (8 часов), что указывает на реальную емкость повербанка.

Что касается рейтинга эффективности, то его можно получить по формуле для расчета фактической емкости:

Формула

Эффективность (в десятичной дроби) = Фактическая емкость x 5В / 3,7В x Заявленная емкость

При условии, что батарея подаваемого питания при напряжении 5 В в течение 8 часов, рейтинг эффективности будет следующим: внешний аккумулятор.

Из опыта наших читателей относительно «реальной и номинальной емкости»

С нами связался один из наших читателей, который протестировал свой блок питания на 25000 мАч и был удивлен, узнав, что на самом деле его емкость составляет 10758 мАч. С его согласия мы публикуем его результаты, чтобы другие читатели могли извлечь уроки из этого практического опыта:

» Оказывается, я тестировал свои блоки питания на точно такой же тестовой установке. У меня случайно завалялся 5-омный резистор с номинальной мощностью 5 Вт, поэтому я разрезал его на USB-кабель и подключил (стараясь, чтобы сопротивление моих выводов было очень маленьким по сравнению с 5 Ом). ).

Моим первым шагом было тщательное измерение фактического сопротивления резистора, когда он был горячим от прохождения тока силой 1 ампер. Затем я подключил свой резистор к выходу блока питания и отслеживал указанный оставшийся заряд в блоке питания (в блоках питания Todamay есть цифровой дисплей, показывающий оставшийся заряд), а также фактическое напряжение на резисторе (что, к чести Todamay, был удивительно постоянным во всем диапазоне оставшегося заряда в банке питания). Знание напряжения на резисторе и знание сопротивления дает мне ток.

Я приложил электронную таблицу, которую использовал для записи и анализа данных (см. вложение). Первая страница электронной таблицы, озаглавленная «Разрядка № 1», представляет собой данные, полученные во время разрядки повербанка из исходного состояния заряда от 77% до 0%. На второй странице электронной таблицы показан процесс зарядки повербанка от 0% до 100% заряда. Я не следил за мощностью, необходимой для зарядки повербанка.

Третья страница, озаглавленная «Выгрузка № 2», является сутью дела. Он показывает фактические мАч, которые были доставлены в резистор, от 100% до 0% заряда повербанка. Как вы можете видеть, он доставил только 12 769мАч, а не 26 800 мАч, как рекламируется. Следует отметить, насколько точно Power Bank определяет оставшуюся емкость. Это отражено в почти линейной красной кривой, показывающей указанный остаточный заряд. Я был весьма удивлен этим. Либо кривая зависимости напряжения от оставшейся емкости этих литий-полимерных (?) аккумуляторов очень хорошо известна и хорошо воспроизводима, либо они имеют внутреннюю логику, которая калибруется по фактической кривой зависимости напряжения от емкости установленных батарей. Так или иначе, я был впечатлен.

Зарядка повербанка производилась с помощью адаптера питания Apple 5V, 2.1A. Я говорю это, потому что графики зарядки могут помочь вашим читателям получить представление о том, сколько времени требуется для зарядки устройства от обычного адаптера питания. Если сделать несколько шаткое предположение, что адаптер выдавал 2,1 А при напряжении 5 В в течение всего процесса зарядки, то на странице «Зарядка №1» мы видим, что для процесса зарядки потребовалось 116 Втч энергии.

Заявленная вместимость устройства составляет 99,1 Втч. Но прежде чем вы начнете думать, что процесс зарядки был эффективен на 85%, вы должны иметь в виду, что внутренняя схема блока питания не полностью разряжает батареи перед выключением, то есть, когда на дисплее отображается 0%, батареи не полностью разряжены ( о чем свидетельствует постоянное выходное напряжение во время измерения слива). ”

Снимок из теста емкости

Загрузите полную таблицу здесь

Являются ли «номинальная емкость» и «заявленная емкость» одним и тем же?

Да, термины «номинальная емкость» и «рекламируемая емкость» взаимозаменяемы, когда речь идет о банках питания. Оба термина относятся к максимальному количеству электрического заряда, которое теоретически может хранить и поставлять блок питания, рассчитанному на основе номинального напряжения литий-ионных аккумуляторов внутри, обычно 3,7 вольта.

Однако, как мы объясняли ранее, фактическое количество энергии, которое блок питания может передать на устройство, такое как смартфон или планшет, через 5-вольтовый USB-выход, меньше этой номинальной или заявленной емкости из-за таких факторов, как: преобразование напряжения и потери мощности при передаче. Следовательно, важно понимать, что «фактическая мощность», подаваемая на устройство, может быть ниже «номинальной» или «рекламируемой» емкости.

Заключение

В целом, для выбора повербанка, который адаптируется к индивидуальным потребностям, важно учитывать большую емкость, чем у устройства; но это не единственный показатель. На самом деле, пользователи должны знать рейтинг эффективности и преобразование мощности, чтобы избежать обмана. Тем не менее, любой может оценить фактическую емкость, только учитывая 66,6% от заявленного значения .

Автор Брайан
Обновлено 25 мая 2023 г.

БУ-402: Что такое C-рейтинг? — Battery University

Скорость зарядки и разрядки батареи регулируется C-скоростью. Емкость батареи обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженная батарея емкостью 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5°С, должен обеспечивать 500 мА в течение двух часов, а при 2°С — 2А в течение 30 минут. Потери при быстром разряде сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время заряда.

C-ставка 1C также известна как одночасовая разрядка; 0,5C или C/2 соответствует двухчасовому разряду, а 0,2C или C/5 — 5-часовому разряду. Некоторые высокопроизводительные аккумуляторы можно заряжать и разряжать при температуре выше 1C при умеренном напряжении. Таблица 1 иллюстрирует типичное время при различных скоростях C.

90 166

C-скорость	Время
5C	12 мин
2К	30 мин
1C	1h
0.5C или C/2	2h
0. 2C или C/5	5h
0.1C или C/10	10h
0,05C или C/20	20h

количество энергии батареи может держать, можно измерить аккумуляторным анализатором. (см. БУ-909: Оборудование для тестирования аккумуляторов) Анализатор разряжает аккумулятор калиброванным током, измеряя время до достижения конечного напряжения разряда. Для свинцово-кислотных аккумуляторов предел разрядки обычно составляет 1,75 В/элемент, для NiCd/NiMH — 1,0 В/элемент, а для литий-ионных аккумуляторов — 3,0 В/элемент. Если батарея емкостью 1 Ач обеспечивает 1 А в течение одного часа, анализатор, отображающий результаты в процентах от номинального значения, покажет 100 процентов. Если разрядка длится 30 минут до достижения предельного напряжения разряда, то емкость батареи составляет 50 процентов. Новый аккумулятор иногда переоценивают, и его емкость может превышать 100 процентов; другие недооценены и никогда не достигают 100 процентов, даже после подготовки.

При разрядке аккумулятора с помощью анализатора аккумуляторов, способного применять различные показатели C, более высокий показатель C будет давать более низкие показания емкости, и наоборот. Разряжая аккумулятор емкостью 1 Ач с более высокой скоростью 2C или 2A, аккумулятор в идеале должен достичь полной емкости за 30 минут. Сумма должна быть одинаковой, поскольку одинаковое количество энергии распределяется за более короткое время. В действительности внутренние потери превращают часть энергии в тепло и снижают результирующую емкость примерно до 95 процентов или меньше. Разрядка той же батареи при 0,5°C или 500 мА в течение 2 часов, скорее всего, увеличит емкость до более чем 100 процентов.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкую температуру 0,05°C или 20-часовую разрядку. Даже при такой медленной скорости разряда свинцово-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, поскольку характеристики аккумуляторов переоценены. Производители предоставляют поправки на емкость для корректировки несоответствий, если они разряжаются с более высоким уровнем содержания углерода, чем указано. (См. также BU-503: Как рассчитать время работы от батареи) На рис. 2 показано время разряда свинцово-кислотного аккумулятора при различных нагрузках, выраженное в C-скорости.

Рис. 2: Типичные кривые разряда свинцово-кислотных аккумуляторов в зависимости от скорости разряда

Аккумуляторы меньшего размера рассчитаны на скорость разряда 1С. Из-за вялости поведение свинцово-кислотных двигателей рассчитано на 0,2°C (5 ч) и 0,05°C (20 ч).

В то время как батареи на основе свинца и никеля могут разряжаться с высокой скоростью, схема защиты предотвращает разрядку литий-ионной энергетической ячейки выше 1C.