Как измерить емкость аккумулятора и перевести фарады в ампер-часы

В чем и почему измеряется емкость аккумуляторов

Заряд Q, как количество электричества, измеряется к кулонах (Кл), электроемкость конденсаторов C — в фарадах, микрофарадах (мкф), а вот емкость аккумуляторов измеряется почему-то не в фарадах, а в ампер-часах (миллиампер-часах).

Что бы это значило? Один ампер — это кулон за одну секунду, мы знаем из курса физики, что если через проводник за 1 секунду проходит электрический заряд равный 1 кулону, то по проводнику течет ток в 1 ампер.

И что тогда такое ампер-час? Ампер-часом (Ач) считается емкость аккумулятора, при которой по приведенному току в 1 ампер, аккумулятор разрядится за 1 час до минимально допустимого напряжения.

Например для литий-ионного аккумулятора типоразмера 18650, емкостью 3400 мАч, это означает, что аккумулятор при токе в 340мА сможет отдать свой заряд за 10 часов, а автомобильный аккумулятор емкостью 55 Ач разрядится от примерно от 12,8 до 10,8 вольт за 2 часа при разрядном токе в 27,5 А.

Как вы наверняка знаете, аккумуляторы нельзя разряжать до нуля, и в реальности каждому типу аккумуляторов свойственно минимально разрешенное напряжение, до которого допускается разряжать аккумулятор без вреда.

Например, автомобильный свинцовый аккумулятор нельзя разряжать ниже чем до 10,5 вольт, а литиевый аккумулятор можно разряжать не ниже чем 2,75 вольта. Если эти допуски нарушать, то ресурс аккумулятора будет истощен значительно быстрее, чем могло бы быть с соблюдением рекомендаций относительно минимального напряжения.

Таким образом, емкость аккумулятора оценивают исходя из регламентированных норм для различных типов аккумуляторов: автомобильные аккумуляторы тестируют на 20 часовом цикле разряда, а литиевые — на 5 часовом. Полностью заряженный аккумулятор разряжают заранее выбранным током I до минимально допустимого напряжения разряда, измеряя при этом время разряда Т. В конце эксперимента, перемножив ток и измеренное время, — получают значение реальной емкости аккумулятора в ампер-часах. Q = IT.

Простейший способ экспериментальной оценки емкости аккумулятора известного типа

Итак, для измерения емкости аккумулятора простейшим но кропотливым способом, не прибегая к применению специальных приборов, его полностью заряженный можно разрядить через резистор известного приемлемого номинала.

Например, допустимое безвредное напряжение полного разряда литиевого элемента типоразмера 18650 равно 2,75 вольт, а напряжение полного его заряда принимается равным 3,75 вольт. Помните, что такие аккумуляторы заряжают напряжением не более 4,35 вольт в специальных зарядных устройствах!

Допустим, полностью заряженный аккумулятор имеется. Выберем средний ток разряда в 325 мА, возьмем резистор номиналом 10 Ом, мощностью 2 Вт — с запасом. Измерим стартовое напряжение на клеммах аккумулятора, допустим оно получилось ровно 3,75 вольт, и присоединим к клеммам резистор, одновременно засекая время на часах. Далее будем следить за вольтметром — через сколько часов напряжение снизится до уровня 2,75 вольт.

К примеру, через 10 часов 27 минут напряжение на аккумуляторе стало 2,75 вольт, причем на старте он было 3,75 вольт, и это при разряде через резистор в 10 Ом. Итак, емкость уже можно с хорошей точностью оценить: стартовый ток 3,75/10 = 375 мА, финишный ток 2,75/10 = 275 мА, средний ток (375+275)/2 = 325 мА. Значит, в течение 10,45 часов аккумулятор отдавал средний ток в 0,325 А, следовательно емкость равна Q = 10,45*0,325 = 3400 мА-ч. Это хотя и грубый, но надежный способ оценки емкости аккумулятора.

Автомобильный аккумулятор

Для измерения емкости автомобильного аккумулятора удобно применить обычную лампу накаливания от фары на 60 ватт. Средний ток в 5 ампер она обеспечит. К полностью заряженному аккумулятору (до примерно 12,5-12,8 вольт) подключают лампу и вольтметр, одновременно засекая время. Когда напряжение снизится до 10,8 вольт — отключите лампу и зафиксируйте прошедшее время. Например, если прошло 9 часов, то реальная емкость данного автомобильного аккумулятора Q = 9*5 = 45 Ач.

Перевести фарады в ампер-часы

Аккумулятор, в отличие от конденсатора, имеет очень большой участок нелинейности на разрядной кривой. Но все же некоторые любители экспериментов пробуют, и у них это успешно получается, в некоторых применениях заменять аккумулятор суперконденсаторами.

1 ампер-час — это 3600 кулон. Пусть, мы хотим получить батарею конденсаторов, эквивалентную по разрядной характеристике, хотя и на коротком участке, аккумуляторной батарее номиналом 12 вольт, емкостью 55 ампер-часов. 55 ампер в течение часа — это 55*3600 кулон.

Примем изменение напряжения от 13 до 11 вольт, тогда поскольку Q = С(U1-U2), то С = 55*3600/2 = 99000 Ф. Почти 100 килофарад эквивалентная электроемкость автомобильного аккумулятора, если бы его разрядная характеристика была такой же, как у конденсатора.

В интернете есть видео, где шестью суперконеднсаторами по 3000 Ф, на 2,7 В каждый, соединенными последовательно заменяют стартерную батарею автомобиля. Получается 500 Ф примерно на 16 В.

Давайте прикинем, какой ток и в течение какого времени сможет дать такая сборка. Пусть рабочий диапазон принят снова от 13 до 11 вольт. В течение какого времени можно рассчитывать на ток в 200 А (с запасом)? I = С(U1-U2)/t, тогда t = C(U1-U2)/I = 500*2/200 = 5 секунд. Достаточно чтобы завести двигатель.

Источник

Как проверить емкость аккумулятора мультиметром

Проверка емкости (одной из основных характеристик аккумуляторных батарей) производится с помощью различных измерителей, наиболее простым и распространённым из которых является мультиметр. О том, как определить емкость акб при помощи мультиметра (многофункционального измерителя), компьютерных программ и мобильных приложений, будет рассказано в этой статье.

Виды аккумуляторных батарей

В зависимости от конструкции использованных при производстве материалов, наиболее распространёнными видами перезаряжаемых батарей являются:

• Свинцово-кислотные – используются в автомобилях, мотоциклах, мопедах, скутерах. Также их применяют в ИБП (бесперебойниках), используют для накопления энергии, вырабатываемой ветрогенераторами, солнечными батареями.
• Литий-ионные – небольшие по размерам, долговечные и надежные, они применяются в мобильных телефонах, аппаратуре для фото,- и видеосъемки, строительном инструменте, электромобилях.
• Никель-кадмиевые и никель-металлогибридные – надежные, долговечные, такие перезаряжаемые батареи в последнее время постепенно вытесняются более компактными, менее чувствительными к условиям окружающей среды литий-ионными аналогами.

Можно ли проверить емкость аккумулятора мультиметром и как это сделать? Очень многих интересует, как проверить емкость аккумулятора мультиметром, а также, можно ли производить такие измерения вообще. Ответ на два данных вопроса утвердительный – функциональных возможностей, а также точности данного измерителя хватает для проведения подобных операций. О том, как это делается, будет более подробно рассказано ниже.

Какие параметры можно проверить

При помощи данного измерителя электрических характеристик можно узнать емкость аккумулятора, напряжение (разность потенциалов) между его полюсами, внутреннее сопротивление, ток утечки.

Как измерить напряжение

Измерение значения данной характеристики на перезаряжаемом источнике питания при помощи мультиметра производится следующим образом:

1. Измеритель переключается на диапазон замеров постоянного напряжения до 20 В;
2. Наконечники щупов прикладываются к одноименным полюсам (выводам) питания;
3. Спустя несколько секунд, текущее значение напряжения акб высвечивается на дисплее.

На заметку. Если на дисплее рядом с цифрами высвечивается знак « — » то это означает, что при подключении зажимов или наконечников щупов произошла «переполюсовка»: щупы приложены не к одноименным, а к разноименным полюсам (минусовой черный щуп приложен к плюсовому полюсу, красный плюсовой – к минусовому. Особой опасности данная ситуация не несет, но для нормальной работы измерителя ее лучше избегать и следить за соблюдением полярности подключения щупов.

Как измерить ёмкость

Узнать емкость батареи можно следующим образом:

• Батарею полностью заряжают, после чего подключают к ней нагрузку с заранее известным током потребления, например, лампу накаливания;
• Засекают время, в течение которого нагрузка будет нормально работать;
• Одновременно с этим к полюсам подключают щупы (зажимы) мультиметра, переключая его в режим измерения постоянного напряжения в диапазоне до 20 В. Данная операция необходима для того, чтобы следить за уровнем падения разности потенциалов, отключая нагрузку в тот момент, когда питание будет иметь минимально допустимое значение данной характеристики.
• Фактическое значение характеристики находят, делая простой расчет: умножая ток, потребляемый нагрузкой, на время ее нормальной работы от полностью заряженной батареи. Полученный результат выражается в Амперчасах (А*час, Ah).

Помимо мультиметра, измеряется емкость перезаряжаемых элементов с помощью такого приспособления, как тестер.

Как проверить внутреннее сопротивление

Для проверки внутреннего сопротивления батареи производят следующие манипуляции:

• К батарее подключают нагрузку: лампочку, моторчик или какой-либо инструмент;
• Дают нагрузке поработать 5-10 секунд;
• Замеряют напряжение питания (U1);
• Отключают нагрузку;
• Повторно замеряют напряжение на полюсах батареи (U2);
• Находят разницу между двумя значениями U1 и U2, после чего делят ее на номинальную заявленную производителем питания разность потенциалов, затем переводят полученный результат в проценты. Если в процентном выражении полученное на основании расчетов значение меньше 0,4%, значит, внутреннее сопротивление нормальное.

Элементы с превышающим данное значение показателем считаются непригодными и даже опасными для дальнейшего использования.

Как проверить ток утечки

Ток утечки – опасное, нежелательное явление для любого перезаряжаемого питания. Проверка его наличия на автомобильном источнике питания производится следующим образом:

• Выключают зажигание;
• Отключают все работающие при выключенном зажигании потребители: магнитолу, охранную систему;
• Отсоединяют минусовую клемму источника питания;
• Переводят мультиметр в режим измерения постоянного тока силой до 10А;
• При помощи зажимов крокодильчиков подключают плюсовой щуп мультиметра к одноимённому полюсу;
• Минусовый щуп подключают к снятой с полюса батареи минусовой клемме;
• Признаком наличия тока утечки будет изменяющееся число на дисплее измерителя: чем больше отображаемое на нем значение, тем выше ток утечки и самопроизвольный разряд элемента в нерабочем режиме.

В батареях, в которых тока утечки нет, на экране измерителя будут три нуля, разделенные одной точкой.

Как проверить заряд аккумулятора мультиметром и не повредить хрупкую электронную «начинку» устройства? Для того чтобы при проверке различных характеристик акб при помощи мультиметра не повредить его внутреннюю начинку, необходимо устанавливать правильный диапазон измерений. Так, например, при замере разности потенциалов между полюсами у 12-ти вольтовой акб прибор устанавливают в диапазон измерения постоянного напряжения до 20 В.

На заметку. Измерения значений различных характеристик с использованием многофункционального измерителя производятся, начиная с самого высокого диапазона. Это необходимо для того, чтобы не сжечь внутреннюю начинку измерителя и не получить электротравму.

Проверка различных видов аккумуляторов

Для того чтобы измерить емкость аккумулятора, не обязательно пользоваться мультиметром – померить значение данной характеристики можно с помощью программ и приспособлений.

Проверка емкости АКБ ноутбука

Для того чтобы проверить емкость аккумуляторной батареи ноутбука, необходимо воспользоваться специальными утилитами: Battery Care, Aida (для операционных систем семейства Windows), coconutBattery (для ОС Mac OS), которые показывают фактическое и заявленное производителем значение данной характеристики.

Также заряд батареи ноутбука можно проверить при помощи командной строки, в которой необходимо ввести powercfg energy и нажать кнопку Enter. В результате таких действий система, спустя примерно минуту, выдаст адрес подробного отчета о состоянии источника энергии и всей системы энергоснабжения компьютера.

Проверка емкости АКБ телефона

Замерить емкость батареи мобильника можно при помощи специальных программ или USB-тестера.

Так объем аккумулятора телефона на ОС Android можно узнать при помощи таких программ, как Nova Battery Tester, Battery HD Pro, Power Battery. Данные программы позволяют быстро и с высокой точностью получить актуальную информацию о состоянии батарейки, спрогнозировать продолжительность ее нормального функционирования, необходимость замены. Особенно важно это при использовании батареек низкого качества, склонных к самопроизвольному разбуханию и протеканию.

Проверка емкости АКБ шуруповерта

Определение емкости акб шуруповерта производится замером времени работы полностью заряженного питания на инструменте. Если полученное значение меньше указанного на корпусе питания, то значит один или несколько внутренних его элементов пришли в негодность.

Проверка емкости автомобильного аккумулятора

Измерение емкости автомобильного аккумулятора производится по описанному выше алгоритму с подключением нагрузки. В качестве нагрузки используют мощные лампы, магнитолы, автомобильные компрессоры для подкачки колес.

Измерение ёмкости аккумуляторов 18650

Емкость акб данного типа замеряют при помощи тестера или способом подключения нагрузки. Вычисляют значение данной характеристики у аккумулятора 18650 по тому же принципу, что и у автомобильной акб.

Таким образом, зная, как измерить емкость аккумулятора, можно контролировать данную важную характеристику и своевременно менять акб при снижении ее значения ниже предельно допустимого уровня. Не имея понятия о том, как узнать емкость, можно долго эксплуатировать акб с низким значением данной характеристики, что отрицательно отразится на самом оборудовании, которое работает от такого элемента.

Видео

Источник