วิธีคำนวณอัตราคายประจุของแบตเตอรี่

เนื้อหา

• การคำนวณอัตราการไหล
• ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความจุของแบตเตอรี่
• สมการเส้นโค้งการปล่อยแบตเตอรี่
• เครื่องคิดเลขปล่อยแบตเตอรี่
• การชาร์จและการคายประจุแอพพลิเคชั่น

การรู้ว่าแบตเตอรี่ควรมีอายุการใช้งานนานเท่าใดสามารถช่วยให้คุณประหยัดเงินและพลังงาน อัตราคายประจุจะมีผลกับอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ข้อมูลจำเพาะและคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าที่มีแหล่งกำเนิดของแบตเตอรี่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กทรอนิกส์ อัตราที่ประจุไฟฟ้าไหลผ่านวงจรขึ้นอยู่กับว่าแหล่งพลังงานแบตเตอรี่สามารถหมุนเวียนได้เร็วเพียงใดขึ้นอยู่กับอัตราการคายประจุ

การคำนวณอัตราการไหล

คุณสามารถใช้กฎหมาย Peukerts เพื่อกำหนดอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ กฎหมาย Peukerts คือ t = H (C / IH)^k ซึ่งใน H เป็นเวลาจำหน่ายอันดับในชั่วโมง C คือความจุที่กำหนดไว้ของอัตราคายประจุในหน่วยแอมป์ชั่วโมง (หรือที่เรียกว่าการจัดอันดับ AH แอมป์ชั่วโมง) ผม คือกระแสไฟที่ปล่อยออกมาเป็นแอมป์ k เป็นค่าคงที่ของ Peukert ที่ไม่มีมิติและ เสื้อ เป็นเวลาจำหน่ายจริง

เวลาคายประจุที่กำหนดสำหรับแบตเตอรี่คือเวลาที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่จัดอันดับให้เป็นเวลาคายประจุสำหรับแบตเตอรี่ จำนวนนี้มักจะได้รับพร้อมกับจำนวนชั่วโมงที่ใช้อัตรา

ค่าคงที่ของ Peukert โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1.1 ถึง 1.3 สำหรับแบตเตอรี่ Absorbent Glass Mat (AGM) จำนวนมักจะอยู่ระหว่าง 1.05 ถึง 1.15 สามารถอยู่ในช่วง 1.1 ถึง 1.25 สำหรับแบตเตอรี่เจลและโดยทั่วไปสามารถ 1.2 ถึง 1.6 สำหรับแบตเตอรี่ที่ถูกน้ำท่วม BatteryStuff.com มีเครื่องคิดเลขสำหรับกำหนดค่าคงที่ของ Peukert หากคุณไม่ต้องการใช้คุณสามารถประเมินค่าคงที่ของ Peukert ตามการออกแบบแบตเตอรี่ของคุณ

ในการใช้เครื่องคิดเลขคุณจำเป็นต้องรู้คะแนน AH สำหรับแบตเตอรี่รวมถึงระดับชั่วโมงที่ใช้คะแนน AH คุณต้องให้คะแนนสองชุดนี้ เครื่องคิดเลขยังคำนึงถึงอุณหภูมิที่รุนแรงซึ่งแบตเตอรี่ทำงานและอายุของแบตเตอรี่ เครื่องคิดเลขออนไลน์จะบอกค่าคงที่ของ Peukert ตามค่าเหล่านี้

เครื่องคิดเลขยังช่วยให้คุณบอกกระแสเมื่อเชื่อมต่อกับโหลดไฟฟ้าเพื่อให้เครื่องคิดเลขสามารถกำหนดความจุของโหลดไฟฟ้าที่กำหนดรวมถึงเวลาใช้งานเพื่อให้ระดับการคายประจุได้อย่างปลอดภัย 50% เมื่อตัวแปรของสมการนี้อยู่ในใจคุณสามารถจัดเรียงสมการใหม่เพื่อให้ได้ ฉัน x t = C (C / IH)^K-1 เพื่อรับผลิตภัณฑ์ ฉัน x t ตามเวลาปัจจุบันหรืออัตราการไหล นี่คือคะแนน AH ใหม่ที่คุณสามารถคำนวณได้

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความจุของแบตเตอรี่

อัตราการคายประจุจะเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการพิจารณาความจุของแบตเตอรี่ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ผลิตภัณฑ์ ฉัน x t เป็นค่าใช้จ่าย Q, ในคูลอมบ์ให้โดยแบตเตอรี่ โดยทั่วไปแล้ววิศวกรต้องการใช้แอมป์ชั่วโมงในการวัดอัตราการไหลโดยใช้เวลา เสื้อ ในชั่วโมงและปัจจุบัน ผม เป็นแอมป์

จากนี้คุณสามารถเข้าใจความจุของแบตเตอรี่โดยใช้ค่าเช่น watt-hours (Wh) ซึ่งวัดความจุของแบตเตอรีหรือพลังงานคายประจุในรูปของวัตต์ซึ่งเป็นหน่วยของพลังงาน วิศวกรใช้พล็อตของ Ragone เพื่อประเมินความจุของแบตเตอรี่ที่ทำจากนิกเกิลและลิเธียม - วัตต์ แปลง Ragone แสดงให้เห็นว่ากำลังจ่าย (เป็นวัตต์) ลดลงเมื่อพลังงานจ่ายเพิ่มขึ้น (Wh) เพิ่มขึ้น พล็อตแสดงความสัมพันธ์แบบผกผันนี้ระหว่างตัวแปรทั้งสอง

แปลงเหล่านี้ให้คุณใช้คุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่เพื่อวัดกำลังไฟและอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ชนิดต่าง ๆ รวมถึงลิเธียม - เหล็กฟอสเฟต (LFP), ลิเทียม - แมกนีเซสออกไซด์ (LMO) และโคบอลต์แมงกานีสนิกเกิล (NMC)

สมการเส้นโค้งการปล่อยแบตเตอรี่

สมการเส้นโค้งการคายประจุแบตเตอรี่ที่อยู่ภายใต้พล็อตเหล่านี้ช่วยให้คุณกำหนดรันไทม์ของแบตเตอรี่ สิ่งนี้ได้ผลเพราะหน่วยของวัตต์ชั่วโมงหารด้วยวัตต์ให้เวลารันไทม์ของคุณ การนำแนวคิดเหล่านี้ในรูปแบบสมการคุณสามารถเขียน E = C x V_{เฉลี่ย} สำหรับพลังงาน E ในวัตต์ชั่วโมงกำลังการผลิตในแอมป์ชั่วโมง C และ V_{เฉลี่ย} แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยของการคายประจุ

วัตต์ - ชั่วโมงเป็นวิธีที่สะดวกในการแปลงจากพลังงานที่ปล่อยไปสู่พลังงานรูปแบบอื่น ๆ เพราะการคูณวัตต์ต่อชั่วโมง 3600 เพื่อให้ได้วัตต์ - วินาทีให้พลังงานในหน่วยของจูล Joules มักใช้ในพื้นที่อื่น ๆ ของฟิสิกส์และเคมีเช่นพลังงานความร้อนและความร้อนสำหรับอุณหพลศาสตร์หรือพลังงานของแสงในฟิสิกส์เลเซอร์

การวัดเบ็ดเตล็ดอื่น ๆ เล็กน้อยมีประโยชน์พร้อมกับอัตราการคายประจุ วิศวกรยังวัดความสามารถด้านพลังงานในหน่วยของ Cซึ่งเป็นความจุของแอมป์ชั่วโมงหารด้วยแม่นยำหนึ่งชั่วโมง คุณสามารถแปลงจากวัตต์เป็นแอมป์ได้โดยตรง P = I x V สำหรับพลังงาน P ในวัตต์ปัจจุบัน ผม ในแอมป์และแรงดันไฟฟ้า V เป็นโวลต์สำหรับแบตเตอรี่

ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ 4 V ที่มีการให้คะแนน 2 แอมป์ชั่วโมงมีกำลังการผลิตวัตต์ 2 ชั่วโมง การวัดนี้หมายความว่าคุณสามารถวาดกระแสที่ 2 แอมป์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงหรือคุณสามารถวาดกระแสที่แอมป์เดียวเป็นเวลาสองชั่วโมง ความสัมพันธ์ระหว่างปัจจุบันและเวลาทั้งสองขึ้นอยู่กับอีกคนหนึ่งตามที่กำหนดโดยการจัดอันดับแอมป์ชั่วโมง

เครื่องคิดเลขปล่อยแบตเตอรี่

การใช้เครื่องคำนวณการคายประจุของแบตเตอรี่จะช่วยให้คุณเข้าใจได้อย่างลึกซึ้งว่าวัสดุที่แตกต่างกันของแบตเตอรี่มีผลต่ออัตราค แบตเตอรี่คาร์บอนซิงค์อัลคาไลน์และตะกั่วกรดโดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพลดลงเมื่อปล่อยเร็วเกินไป การคำนวณอัตราการคายประจุช่วยให้คุณคำนวณปริมาณนี้

การคายประจุของแบตเตอรี่จะให้วิธีการคำนวณค่าอื่น ๆ เช่นความจุและค่าคงที่อัตราการคายประจุ สำหรับค่าใช้จ่ายที่กำหนดจากแบตเตอรี่ความจุของแบตเตอรี่ (เพื่อไม่ให้สับสนกับความจุดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้) C ได้รับจาก C = Q / V สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด V_ ความจุที่วัดได้ในฟาร์ดวัดความสามารถของแบตเตอรี่ในการจัดเก็บประจุ._

ตัวเก็บประจุที่เรียงเป็นอนุกรมพร้อมตัวต้านทานสามารถให้คุณคำนวณผลิตภัณฑ์ของความจุและความต้านทานของวงจรที่ให้ค่าคงที่เวลา time เป็นτ = RC ค่าคงที่เวลาของการจัดเรียงวงจรนี้จะบอกเวลาที่ตัวเก็บประจุใช้ประมาณ 46.8% ของประจุเมื่อปล่อยประจุผ่านวงจร ค่าคงที่เวลายังเป็นวงจรตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าคงที่ดังนั้นวิศวกรมักใช้ค่าคงที่เวลาเป็นความถี่คัตออฟสำหรับวงจร

การชาร์จและการคายประจุแอพพลิเคชั่น

เมื่อตัวเก็บประจุหรือแบตเตอรี่มีประจุหรือคายประจุคุณสามารถสร้างแอปพลิเคชั่นมากมายในงานวิศวกรรมไฟฟ้า แสงไฟแฟลชหรือหลอดไฟแฟลชทำให้เกิดแสงสีขาวที่รุนแรงในระยะเวลาสั้น ๆ จากตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์แบบโพลาไรซ์ เหล่านี้เป็นตัวเก็บประจุที่มีขั้วบวกประจุบวกซึ่งออกซิไดซ์โดยการสร้างโลหะฉนวนเป็นวิธีการจัดเก็บและผลิตประจุ

แสงของหลอดไฟนั้นมาจากขั้วไฟฟ้าของหลอดไฟที่เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าจำนวนมากเพื่อใช้ในการถ่ายภาพแฟลชในกล้อง สิ่งเหล่านี้มักจะทำกับหม้อแปลงที่เพิ่มขึ้นและวงจรเรียงกระแส ก๊าซในหลอดเหล่านี้จะต้านทานกระแสไฟฟ้าดังนั้นหลอดไฟจะไม่ทำกระแสไฟฟ้าจนกว่าตัวเก็บประจุจะปล่อยประจุออกมา

นอกเหนือจากแบตเตอรี่ตรงไปตรงมาอัตราการคายประจุพบว่าใช้ในตัวเก็บประจุของเครื่องปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศเหล่านี้ปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากไฟกระชากและแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันโดยกำจัดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และสัญญาณรบกวนคลื่นความถี่วิทยุ (RFI) พวกเขาทำสิ่งนี้ผ่านระบบของตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่อัตราตัวเก็บประจุของการชาร์จและการคายประจุจะป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้น