в чем измеряется аккумуляторная батарея
В чём и как измеряется емкость аккумулятора?
Аккумулятор — источник тока многоразового действия, работающий за счет обратимых внутренних химических процессов. Аккумуляторные батареи используются для автономного электропитания разнообразного оборудования. При выборе аккумулятора для автомобиля, другой техники или электроники, в первую очередь обращают внимание на емкость аккумулятора — ключевой параметр устройства. Важно не путать его с зарядом или заряженностью.
Что такое емкость аккумулятора и как ее измеряют
Выражаемая в ампер-часах (А·ч), емкость батареи говорит о времени, которое она может питать автономной энергией подключенное к ней оборудование в рамках одного заряда. Для маленьких аккумуляторов, от которых работает электроника, используется другая единица для отображения емкости — мА·ч (миллиампер-час). Иначе говоря, аккумуляторная емкость — это тот максимальный объем энергии, который он может накопить за один полный цикл зарядки.
Емкость аккумулятора — это то, в чем измеряется ее потенциал, но не заряд. Можно произвести сравнение с бутылкой для воды — независимо от того, наполнена она жидкостью или нет, ее объем не меняется. В данном случае емкость правильно сравнивать с объемом: она не меняется независимо от того, полностью заряжен или разряжен аккумулятор. Эта цифра в большинстве случаев указана на батарее, например, на наклейке автомобильного аккумулятора пишется рядом с величиной пускового тока.
Пример: автомобильный аккумулятор емкостью 60 А·ч говорит о том, что он может работать в течение часа с нагрузкой 60 Ампер и номинальным напряжением 12,7 Вольт (классическое напряжение для большинства батарей, устанавливаемых в машины).
Если вам необходим источник автономной энергии для некоторого оборудования, то как точно рассчитать емкость аккумулятора, подходящего для этой задачи, самостоятельно? Для этого вам необходимо знать несколько переменных:
Буквой Q обозначается необходимая емкость. Чтобы ее рассчитать, используйте формулу:
Наглядно: при использовании стандартного аккумулятора 12 В, необходимой работы в течение 5 часов, критичной нагрузке 500 Вт и максимальном разряде батареи до 80%
Q= (500·5) / (12·0,8) = 260,4 А·ч
Это минимальная емкость аккумулятора для поставленной задачи, а также суммарная емкость 12-вольтовых аккумуляторов. Но, в любом случае, лучше приобретать источник энергии с небольшим запасом емкости, например, на 20% больше. Тогда он реже будет разряжаться в ноль и аккумулятор дольше «проживет».
Мы разобрались, что такое емкость аккумулятора и как ее рассчитать, но иногда, надпись на нем может врать или отсутствовать. Или нужно сравнить паспортные данные и реальную картину. Как измерить емкость батарейки в таком случае? В идеале для этого нужно провести процедуру контрольного разряда. Суть проста: нужно пополнить заряд батареи на 100%, используя зарядное устройство с подходящими характеристиками, а после полностью разрядить постоянным током, замерив потраченное на разрядку время. Далее, используется формула:
где I – это постоянный ток разряда, измеряемый в Амперах, а T – время разряда в часах. Например, измерение емкости полностью заряженного аккумулятора, проработавшего 22 с половиной часа с постоянным током 3,6 А дает цифру 81 А·ч. Но это не значит, что та же батарея проработает больше 2 часов с током 36 А: увеличение тока ведет к уменьшению времени разряда. На него влияют и другие факторы, например, температура электролита.
Что такое энергоемкость аккумулятора
Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.
В чем измеряется емкость АКБ?
В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения.
Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии.
Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.
Перевод емкости из А·ч в Вт·ч
Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ:
Вт·ч (Wh) = В (V) х А·ч (Ah).
Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч.
Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах:
А·ч (Ah) = Вт·ч (Wh) : В (V).
Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.
О напряжении
Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.
Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда
От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее.
Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования.
Параметры емкости аккумулятора автомобиля
При выборе аккумулятора одним из основных показателей считается ёмкость АКБ. Правильный подбор ёмкости позволяет максимально облегчить жизнь автовладельца, а огромный выбор, позволяет подобрать аккумулятор, который будет отвечать всем нуждам автовладельцев. Среди популярных ёмкостей автомобильных аккумуляторов следует выделить 55А, 60А, 75А. Но какая ёмкость аккумулятора автомобиля подойдёт для конкретной машины? На что влияет? Для каких условий?
Характеристики
К основным характеристикам батарей можно отнести:
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).
Проверка
Проверить емкость аккумулятора автомобиля довольно просто, для этого потребуются мультиметр (вольтметр), лампочка и резистор. Используя эти вещи можно собрать схему, и произвести все измерения – выбираете лампочку подходящей мощности, подсоединяете к аккумулятору, и засекаете время. Необходимо подождать, когда напряжение на вольтметре будет показывать 10.8 В. После этого, время умножается на ток – полученный результат и есть реальная ёмкость аккумулятора.
Восстановление
В некоторых аккумуляторах есть возможность восстановления его характеристик, благодаря заливанию дистиллированной воды. Для этого нужно открыть аккумулятор, пока не будет получен доступ к «банкам». После этого, используя шприц необходимо добавить дистиллированную воду (взять можно в аптеке). Добавить необходимо 1-2 «кубика», после чего дать несколько часов аккумулятору отстояться, чтобы вода вступила в реакцию с электролитом.
Если потребуется, то воду можно долить, но нет необходимости заливать много воды – это может повредить АКБ. Достаточно, чтобы стекловолокно с гелем было увлажнено.
Измерение ёмкости аккумулятора
Если воды залито слишком много – откачать можно, используя шприц, которым она и заливалась.
После вступления воды с электролитом в реакцию – АКБ собирается обратно, и ставится на зарядку (напряжение 14.4-14.6 В), а ток должен быть 0.1 от общей ёмкости батареи.
Важно: необходимо следить за зарядкой, пока не пойдёт ток – если пропустить момент, то АКБ будет испорчен.
Но если аккумулятор потерял ёмкость, то восстановление необходимо производить циклической зарядкой. Используя лампочку нужно посадить аккумулятор до напряжения 10.8 В, после чего зарядить его до полной зарядки. Повторить это нужно 4-5 раз, и восстановление ёмкости на этом будет завершено.
Важно: способы восстановления рассмотрены на гелиевых аккумуляторах. Восстановление на АКБ другой классификации может отличаться, от описанного.
Предназначение
Каждая ёмкость АКБ предназначена для определённых автомобилей:
На некоторых автомобилях разрешено устанавливать аккумуляторы большей ёмкости – обусловлено это высоким энергопотреблением, поэтому батарею необходимо подбирать, исходя из условий эксплуатации.
Популярные АКБ
Для простоты выбора можно составить рейтинг аккумуляторов для автомобиля емкостью 60А, которые в 2018 году стали самыми лучшими, по мнению людей:
Рейтинг аккумуляторов для автомобиля емкостью 75А на 2018 год:
Multi Calcium Silver-75
Конечно, это лишь самая маленькая часть рейтинга аккумуляторов для автомобилей, емкостью 75А и 60А, но указаны самые популярные модели. А какой рейтинг будет в 2019 году — покажет только время. В современном мире можно найти практически любые необходимые ёмкости, и аккумуляторы, которые будут отвечать любым требованиям автовладельцев.
Что такое емкость аккумулятора и какой она должна быть
Когда начинается знакомство с характеристиками аккумуляторных батарей, у начинающих автомобилистов и любителей электроники возникает много вопросов — особенно когда речь идет о том, чтобы заменить батарею. Какой источник питания лучше и какой емкости нужен аккумулятор, как выбрать лучшую батарею и что такое показатель емкости АКБ? На эти вопросы мы и постараемся сейчас ответить.
Понятие емкости АКБ
Независимо от того, о какой АКБ идет речь, есть такое понятие, как емкость аккумуляторной батареи (С). Если мы говорим об автомобильной батарее, наряду с электродвижущей силой, массой, объемом, током холодной прокрутки и другими техническими характеристиками емкость также является ключевым показателем. Она измеряется в ампер-часах (А/ч). Емкость же аккумулятора смартфона, планшета или ноутбука измеряется в миллиампер-часах, что вполне понятно, потому что этот источник питания предназначен для иных целей и гораздо меньше по объему и размеру.
Что такое емкость? С — значит объем энергии, который может накопить, сохранять в себе и отдавать аккумуляторная батарея в течение определенного промежутка времени. На корпусе каждой АКБ всегда указывается показатель его емкости (например, 60 А/ч для автомобильной батареи, а 1500 мА/ч для смартфона). Эти цифры всегда разные. Как выбрать подходящую батарею и что будет, если поставить аккумулятор большей емкости?
Выбрать источник питания с емкостью больше прежнего можно всегда, но при этом нужно учитывать и технические характеристики вашего автомобиля, либо гаджета. Они тоже влияют на продуктивность работы, и, пытаясь ответить на вопрос о том, какой аккумулятор лучше, всегда следует учитывать определенные тонкости.
Читайте о том, как проверить емкость аккумулятора мультиметром →
Как правильно выбрать емкость для автомобильного аккумулятора
Для того чтобы показатель емкости аккумулятора оптимально соответствовал характеристикам машины, следует прежде всего ориентироваться на цифру, указанную на корпусе АКБ. С одной стороны, можно приобрести такую же батарею и не заботиться дальше этим вопросом. Но, с другой стороны, есть большая разница в показателях: 55, 60, 65 А/ч и гораздо выше.
Разумеется, у любого водителя-новичка возникнет желание, чтобы устанавливаемый в машину источник питания работал гораздо дольше. И, если старая АКБ была, например, емкостью 55 А/ч, почему бы не установить новую большей емкости. Какая лучше для легкового автомобиля и насколько целесообразна будет такая замена? Ясно, что и цена у аккумуляторов с хорошим показателем емкости гораздо выше.
Если коротко вспомнить о том, как устроена автомобильная АКБ, внутри нее находятся свинцовые пластины разного качества, а также электролитическая составляющая в виде жидкости, геля или иной комбинации химических соединений. Чем больше количество материалов, которые применяются при изготовлении батарей, тем больше энергии они могут накопить внутри.
Так, если выбирать между вариантами емкостью в 40 или 75 А/ч — есть очень большая разница между продуктивностью работы этих двух батарей. Они различны как по размерам, так и на вес. Иными словами, С имеет прямопропорциональную зависимость от того, как выглядит батарея снаружи, сколько она весит и какое качество материалов используется при ее выпуске.
Если у вас небольшая машина, которую принято называть «малолитражкой», батарея большей емкости и размеров может просто не поместиться в подкапотное пространство. В случае, когда прежний вариант прекрасно справляется с запуском двигателя, устанавливать другую АКБ будет нецелесообразно.
Ниже приведем небольшой список, который поможет водителю правильно определить, какой емкости нужен аккумулятор.
При этом следует ориентироваться на показатели объема двигателя:
Таким образом, для легковых автомашин самый распространенный вариант аккумулятора от 50 до 65 А/ч, для внедорожников — уже больше.
Приобрести батарею большей емкости, чем была раньше, можно и нужно в случае, если бортовая сеть авто снабжена большим количеством опций, которые требуют большего количества энергии. Это может быть навигатор, система сигнализации, магнитола, обогреватель. Также и машинам, которые питаются дизельным топливом, может потребоваться более емкая АКБ, чтобы запустить двигатель. Ну и, конечно, никогда не помешает немного «запастись» емкостью в расчете на запуск мотора в холодное и морозное время года.
Однако перебарщивать с показателями С аккумулятора тоже не стоит, потому что бортовая система машины, в том числе и генератор, имеют ориентиры на четкие характеристики АКБ. Если батарея будет слишком «мощная», она не сможет подзаряжаться от генератора и быстро потеряет свои дополнительные резервы. Также стартер при чрезмерно емком источнике питания будет работать более интенсивно, что приведет к быстрому износу коллектора и его щеток.
Как правильно выбрать емкость для аккумулятора телефона
Емкость аккумулятора телефона расходуется прежде всего на сотовую связь и Интернет, а потом уже на дополнительные опции. Социальные сети, бесконечные новостные ленты — все это уже давно стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Поэтому важно правильно подобрать телефон, чтобы он отвечал вашим потребностям. Главное, чтобы качество самого гаджета оптимально сопоставлялось с потенциалом батареи.
К примеру, многие современные телефоны и планшеты при батареях со скромным показателем емкости могут работать весьма оперативно: у них высококачественные процессоры и софты. Безусловно, это относится только к недешевым вариантам смартфонов.
Что же касается народных и более доступных по цене «андроидов», их батареи могут работать от 12 часов до пары дней, в зависимости от интенсивности эксплуатации. Однако в случае с телефонами не стоит опасаться покупать батареи с более высокими емкостными характеристиками — особенно, если есть возможность заменить окончательно севший аккумулятор на новый.
При приобретении АКБ рекомендуется обращать внимание на следующие полезные ориентиры:
Если вы хотите только читать книги с помощью вашего смартфона и разговаривать, вам будет достаточно и небольшого уровня С. Что же касается фильмов, прослушивания музыки и постоянного присутствия в Сети — помните о том, что вам потребуется более мощная батарея — как минимум, в 4000 мА/ч.
Ориентируясь на приведенные выше показатели, можно самостоятельно определиться с тем, какой аккумулятор нужен для того или иного устройства. Главное — запомнить основные принципы и цифры. Тогда при покупке вместе с продавцом можно будет сделать правильный выбор, о котором никогда не придется жалеть.
Как измерить емкость аккумулятора
Товары из статьи:
Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея. Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора. Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.
Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).
Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током. Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время. Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.
Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.
Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.
Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.
Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора. Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.
Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.
Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.
Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.
После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.