Как вычисляется емкость аккумулятора

Расчет емкости АКБ и основные понятия

Аккумуляторная батарея представляет собой источник тока многоразового использования. Ее особенность заключается в цикличности: зарядив батарею, ее можно использовать установленное производителем количество часов. Разряженную батарею легко зарядить с помощью специального зарядного устройства. Время заряда связано с параметрами источника, а количество циклов “заряд-разряд” напрямую зависит от типа и особенностей АКБ.

Что такое емкость и зачем нужен этот показатель?

Емкость аккумуляторной батареи — ее ключевая характеристика. Она влияет на стоимость устройства, область применения (от бытовых нужд до медицинских), срок службы.

Эта характеристика отображает длительность временного промежутка, на время которого батарея будет полноценно питать соответствующее устройство (пульт, телефон и т.д.) и обеспечивать его автономную работу. Иными словами, емкость АКБ — это максимальное количество электрической энергии, которое батарея способна накапливать за 1 полный цикл заряда.

Единица измерения емкости АКБ — амперы в час (А*ч), а для батарей высокой мощности — миллиамперы в час (мА*ч).

Основные понятия, которые связаны с расчетом емкости АКБ

С определением емкости АКБ связаны несколько терминов, среди них ток разряда аккумулятора, энергетическая и резервная емкость и прочие. Рассмотрим основные из них.

1.Зависимость емкости АКБ от тока разряда

При подключении к аккумулятору защищенной нагрузки без преобразователя, величина тока не меняется. При этом время работы АКБ будет выглядеть как соотношение емкости к току. В виде формулы эта зависимость выглядит следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч или мА*ч);

I – постоянный ток разряда аккумулятора (А);

T – время разряда батареи (ч).

2. Зависимость емкости АКБ от энергии

Способность к накоплению энергии батареей связана с напряжением: чем оно больше, тем больше энергии накопит АКБ. Таким образом, электрическая энергия определяется как произведение тока, напряжения и времени:

где W – энергия накопленная батареей (Дж);

U – напряжение аккумулятора (В);

I – постоянный ток (А);

T – время разряда (ч).

3. Энергетическая емкость

Под этим понятием подразумевается энергия, которую отдает полностью заряженный аккумулятор при разряде до минимального напряжения. Для расчета энергетической емкости используют формулу:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

W – энергетическая емкость аккумулятора (Вт/элемент).

4. Резервная емкость

Этот термин используется при расчете емкости автомобильных аккумуляторов. Он описывает способность АКБ питать электрооборудование автомобиля, когда встроенный генератор не функционирует. Резервная емкость рассчитывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

T – резервная емкость аккумулятора (мин).

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Измерение объема батареи необходимо в случае определения количества энергии для продолжительной автономной работы любых устройств (к примеру, для ноутбука, смартфона и т.д.);

Для того чтобы определить емкость АКБ, необходимо применить стандартную формулу:

где Q — рассчитываемая емкость АКБ (А*ч или мА*ч);

P – нагрузочная мощность (Вт);

t — временной промежуток резервирования (ч);

V — напряжение батареи (В);

k — коэффициент, отображающий какая часть емкости АКБ используется.

Значение k компенсирует ситуацию неполного заряда батареи. К слову, полный разряд после нескольких полных циклом работы существенно увеличивает работоспособность устройства.

Расчет заряда АКБ на конкретном примере

Для того чтобы провести подсчет емкость батареи смог даже новичок, рассмотрим следующую задачу.

Мы имеем критическую нагрузку 500 Вт, которая требует резервирования на протяжении 3 часов, а также стандартное напряжение 12 В. Сперва посчитаем емкость для батареи, которая разряжается на 70 процентов, а потом заряжается. Это будет выглядеть следующим образом:

Q = 500*3/12*0,7 = 178,6 А*ч.

Так рассчитывается минимальная емкость. Чаще всего следует считать объем АКБ с небольшим запасом (например, 20%). В таком случае батарея проработает максимальное количество времени. Расчет будет выглядеть так:

Q = 178,6*1,2 = 214,3 А*ч.

В любом случае, вы сможете самостоятельно рассчитать емкость необходимой батареи, просто подставим свои значения в вышеуказанную формулу.

Власть и техника, деньги и товары имеют ценность и полезны лишь постольку, поскольку они дают человеку свободу.
Генри Форд

Источник

Как рассчитать емкость батареи

Использование батареи сопровождается проверкой ее емкости. Перед тем как рассчитать емкость аккумулятора, требуется изучить методику подсчета. Это позволит быстро и правильно получить результат.

Понятие емкости АКБ

Показатель влияет на несколько других характеристик батарейки:

• стоимость,
• сферу использования,
• допустимый срок эксплуатации.

Значение выражает временной период, на протяжении которого комплектующая способна поддерживать автономное функционирование аппарата, полноценно обеспечивая его энергией.

Измеряется показатель в ампер-часах (А · ч), для аккумуляторов небольшой мощности — в миллиампер- часах (мА · ч).

Зависимость изменения значения емкости

На емкость АКБ влияет несколько показателей. Если подключить аккумулятор к защищенной нагрузке, то величина тока останется неизменной. Расчет емкости производится умножением значения времени, требуемого на разрядку батарейки, на постоянный ток разряда.

Между энергией и напряжением аккумулятора существует прямая зависимость. Увеличение одного показателя автоматически активирует рост второго. Расчет электроэнергии заключается в умножении напряжения, постоянного тока и времени разряда между собой.

Показатели энергетической и резервной емкостей также оказывают влияние на изменение объема. Они позволяют применять элементарные формулы для расчета емкости АКБ. Зная эти данные, достаточно разделить значение энергетической – на 4, а резервной – на 2.

Часто возникают трудности с поиском подобной информации. По этой причине определять емкость батареи приходится более сложными методами. Предварительно ознакомьтесь с причинами, позволяющими удостовериться в необходимости проведения процедуры.

Причины расчета емкости батарейки

Существует несколько оснований для такого расчета.

Знать емкость необходимо:

• при замене АКБ,
• починке неисправной батареи,
• покупке и смене элементов аккумуляторов,
• использовании старой комплектующей для установки на новый аппарат,
• заимствовании запчастей для монтажа неработающей батарейки,
• проверке соответствия всех установленных элементов.

Допустимы и другие причины определения емкости батареи. Избежать ошибок при подсчете поможет тщательное изучение нескольких методов. Есть стандартные и специальные способы. Выбор зависит не только от вашего желания и удобства.

Чтобы получить точный результат, потребуется провести тщательный анализ, но в дальнейшем это поможет быстро применять знания в любой ситуации и безошибочно определять емкость батареек.

Способы получения информации о емкости батарейки

Расчет емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и разновидности аппарата возможен в разных вариантах. Изучив их, вы сможете самостоятельно определять емкость источников питания электромобилей, пожарных сигнализаций охранного поста, конденсаторов и прочих инверторов.

Стандартная формула расчета для АКБ

Вариант используют для любой разновидности батарейки.

Расчет производят по формуле

Q = (P t) / V k,,

где P — мощность нагрузки;

t — время резервирования;

V — напряжение батарейки;

k — коэффициент использования АКБ (часть).

В случае неполного заряда батареи используют значение k.

Для ноутбука, используя командную строку

Требуется выполнить ряд последовательных действий для расчета емкости аккумулятора модели 18650 на 220 В:

• отключить аппарат от электропитания;
• перейти в меню «Пуск»;
• в командной строке ввести запрос cmd;
• кликнуть на появившемся запросе правой кнопкой мыши;
• в выпадавшем меню выбрать команду «Запустить от имени администратора»;
• ввести следующее: powercfg.exe-energy-output c:\report.html;
• кликнуть по кнопке Enter.

После запустится программа-тестировщик, определяющая состояние батареи. На процедуру уйдет около 2 минут. На экране появится информация с основными данными о состоянии АКБ.

При помощи утилиты Battery Care

Программа бесплатная, воспользоваться ею вы можете в любое время. Резервная версия организовывает соединение с системой и позволяет узнать практически все данные о батарейке. Сильной нагрузки не происходит, что помогает быстро получить информацию в свободном доступе.

Процесс осуществляется в несколько действий:

1. скачать и установить утилиту на ноутбук, планшет или смартфон;
2. кликнуть по ярлыку для запуска программы;
3. в появившемся окне перейти во вкладку «Дополнительно».

Вам станет доступно наименование батареи, текущее состояние, емкость и ряд других показателей.

Для аппаратов производства компании Apple

Ранее получить информацию о емкости АКБ было возможно только у сотрудников Genius Bar. Недавно реальным стало использование утилиты CoconutBattery. Бесплатная программа быстро и беспроблемно решает проблему расчета данных.

Приложение проверяет общее состояние аккумулятора и фазы его перезарядки. Утилита поддерживается на моделях смартфонов разных производителей, но чаще используется на iPhone и iPad.

После активации программы на экране появятся данные:

1. об общем состоянии аккумулятора,
2. емкости АКБ,
3. уровне заряда,
4. циклах перезаряда батареи.

Используя онлайн-калькулятор

На аккумуляторе указано значение показателя, но оно только помогает рассчитать реальное значение (ток разряда). Каждому присваивается рейтинг. Для подсчета применяют стандартную формулу, носящую название «Пекрета»:

Ср=R(C/R)n,

где C —емкость, указанная на батарейке;

R — присвоенный рейтинг, выраженный в часах;

По этому принципу калькулятор производит расчет емкости АКБ. Наименьшее потребление тока обеспечивает наибольшее время работы батарейки. Но вечную работу не сможет обеспечить ни один аккумулятор.

На каких устройствах можно узнать емкость АКБ представленными способами

Получить информацию о емкости батареи при помощи рассмотренных вариантов можно на различных устройствах. Методы помогают рассчитать емкость аккумулятора планшета, телефона, ноутбука, автомобиля, электровелосипеда, ИБП и прочих аппаратов.

Пример расчета емкости батареи представлен на видео.

Емкость аккумулятора может рассчитываться в любое время эксплуатации. Использование одного из методов должно зависеть от разновидности аппарата и источника его питания. На выбор оказывает влияние и необходимое напряжение, время зарядки и разряда. Подробное изучение методологии позволит определять значения быстро и точно, не допуская ошибок и отклонений.

Источник

Калькулятор расчета времени разряда аккумулятора

Что это такое

Одной из важнейших характеристик аккумулятора является его ёмкость. Именно исходя из её величины выбирают АКБ для каждого конкретного автомобиля. От ёмкости автомобильного аккумулятора зависит и беспроблемный запуск двигателя в любое время года.

Так что же это такое – ёмкость аккумулятора? Она представляет собой количество энергии, которое способна отдать полностью заряженная АКБ за определённый промежуток времени при установленном значении.

Обозначение на корпусе

Величина ёмкости аккумулятора автомобиля измеряется в Ампер-часах (как правило, за временной промежуток берётся один час). Узнать значение данного параметра любой АКБ можно, взглянув на этикетку, которая наклеена на её корпус. Маркировка выглядит следующим образом: 55 Ач. Это значит, что током равным 55 Ампер аккумуляторная батарея будет разряжаться на протяжении 20 часов – полный цикл разряда. Здесь речь идёт о номинальной ёмкости.

Существует ещё так называемая резервная ёмкость аккумулятора, которая определяет время движения автомобиля при неработающем генераторе зимой в тёмное время суток. Её значение указывается в минутах. Найти этот параметр также можно на этикетке корпуса батареи.

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: Гибридный автомобильный аккумулятор Торнадо
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.

Как рассчитывается ёмкость

При расчёте ёмкости аккумулятора нужно помнить о том, что батарею нельзя разряжать полностью – следует оставлять минимум 30 % её заряда. Величина данного параметра должна удовлетворять потребности автономной системы электроснабжения автомобиля.

Рассмотрим на примере, как правильно посчитать ёмкость аккумулятора. Допустим, суммарная мощность электроприборов машины равна 500 Вт*ч. Значение напряжения всех АКБ одинаково и составляет 12 В. Количество энергии, которое способен выдать аккумулятор, равняется произведению его ёмкости на напряжение, то есть:

Q – количество запасённой аккумулятором энергии; Е – ёмкость АКБ; U – напряжение АКБ = 12 В.

Так как энергию батареи можно использовать лишь на 70 %, следовательно, формула количества отдаваемой аккумулятором энергии будет иметь такой вид: Q = Е × U × 0,7.

Как в таком случае рассчитать ёмкость аккумулятора? Из выражения несложно определить Е = Q / (U × 0,7).

Е = 500 / (12 × 0,7) = 59,52 Ач.

Таким образом, находим, что необходима аккумуляторная батарея ёмкостью 60 Ач. А что означает данная ёмкость аккумулятора для автомобиля? То, что значение разрядного тока равно 60 Амперам.

Как проверить емкость аккумулятора

Довольная частая практика производить измерение параметра объема аккумулятора при покупке устройства бывшего в употреблении. Также некоторые измеряют совершенно новые батареи. Это не обязательно совершать, но полученные данные помогут корректно определить состояние работоспособности АКБ.

Популярный метод измерение — это способ контрольного разряда. Его можно называть классическим, часто применимым. Контрольный разряд — это процедура заключается в полном заряде батарее и последующим разряде при помощи постоянного тока. Во время процедуры засекают промежуток, за который АКБ потеряет заряд. После чего достаточно вставить полученные цифры в стандартную формулу по расчёту емкости аккумулятора:

В формуле используются обозначения:

• Q – емкость батареи;
• I – ток, используемый для разряда;
• Т — время, которое аккумулятор тратит чтобы полностью разрядится.

Важно! Для того, чтобы получить максимально точный результат требуется подобрать показательно постоянного тока таким образом, чтобы общее время для полного разряда составило от 8 до 20 часов.

После расчёта требуется сравнить вычисленное числовое обозначение с указанными цифрами от производителя. Если номинальный показатель аккумулятора больше реального на 60-65 % и более, то АКБ следует заменить. Такое сильное отклонение говорит о том, что батарея сильно изношена и дальнейшая ее эксплуатация приведет к быстрому выходу их строя.

Внимание! Если отклонения в числовых значениях около 30 %, а аккумулятор новый, то такое может говорить о том, что АКБ долго не использовался по назначению. В случае недолгой эксплуатации АКБ такой исход случается при глубоком разряде.

Казалось бы, что метод измерения достаточно прост. Но и у него есть свои недостатки. Среди них числятся:

• Необходимость прервать использования батареи на длительный срок;
• Замирение показателей происходит длительный период;
• Точность расчёта зависит от постоянного наблюдения.

Производители в курсе таких манипуляций и их сложности, именно поэтому многие устройства имеют возможность производит самостоятельную диагносту. Процедура происходит быстро, достаточно несколько секунд, чтобы узнать о состоянии аккумулятор. Но на данный момент технология не совершенна и полученные результаты могут быть далекими от реальности.

Методы проверки

Каждый аккумулятор имеет определённый срок службы. Этот показатель во многом зависит от его ёмкости, которой по мере эксплуатации устройства свойственно уменьшаться. Дело в том, что батарея не хранит энергию, а содержит химически активные вещества, взаимодействие которых позволяет получать электрический ток. С течением времени степень реакции ухудшается, и значит, что ёмкость аккумулятора имеет большое влияние на работоспособность авто.

Снижение данного параметра приводит к проблемам с запуском. Чтобы этого избежать, желательно держать его под контролем. Для этого нужно научиться определять его величину в любой момент. Существует множество способов определения ёмкости аккумулятора. Рассмотрим самые простые:

1. Тестирование под нагрузкой. В качестве последней обычно используют лампочку. Если номинальная ёмкость не велика, то вполне подойдёт и фара. Алгоритм действий:
   отключаем АКБ от генератора;
2. подключаем нагрузку на промежуток времени от одной до двух минут;
3. снимаем нагрузку; присоединяем к батарее мультиметр в режиме определения ёмкости;
4. фиксируем значение.
5. Использование тестера. Это прибор, обладающий расширенным функционалом. Выбираем необходимый режим его работы при помощи специальной кнопки. Проводим замеры, определяем значение.

Более подробно о методах проверки ёмкости можно почитать тут.

Неисправности аккумуляторов

Как проверить емкость аккумулятора мультиметром

С течением времени и в случае неправильной эксплуатации емкость аккумулятора падает по ряду причин:

• При частых глубоких разрядах аккумулятора и при больших зарядных токах происходит сульфатация пластин аккумулятора. Сущность этого процесса заключается в отложении солей на пластинах батареи, которые, в свою очередь, препятствуют контакту активной части пластины с электролитом. Последствием этого является падение емкости батареи. В зависимости от уровня сульфатации, существует ряд мероприятий по восстановлению аккумулятора;

Сульфатация пластин аккумулятора

• В случае недостаточного количества электролита в банках аккумулятора, во время заряда происходит осыпание активной части пластин, что также влечет падение емкости;
• В редких случаях происходит замыкание плюсовых и минусовых пластин аккумулятора, что влечет не только падение емкости, но и снижение напряжения. Восстановление аккумулятора после этого невозможно.

Емкость аккумулятора является основным показателем при подборе батареи, начиная от пальчиковых и заканчивая специальными тяговыми аккумуляторами. Понимание процессов, проходящих внутри банки, позволяет продлить срок службы аккумулятора и защитить себя от непредвиденных сюрпризов.

Какой ёмкости нужно выбирать АКБ

Аккумуляторную батарею выбирают по ёмкости, исходя из марки авто и мощности двигателя. Другими словами, производитель той или иной модели машины уже подобрал оптимальный вариант АКБ. Параметры этого источника энергии указаны в документации на автомобиль.

Кроме того, вы всегда можете поднять капот и посмотреть маркировку батареи.

А какая же ёмкость аккумулятора должна быть? При замене АКБ можно поставить прибор с точно такими же параметрами, что были ранее. Но есть и возможность установить батарею с большей или меньшей ёмкостью. Стоит отметить, что при большем значении этого параметра АКБ будет дольше разряжаться, но и больше времени заряжаться. А при уменьшении Ампер-часов, наоборот, меньше. Вот и вся разница!

А возможно ли как-то восстановить ёмкость аккумулятора? В некоторых случаях это реально, но процесс очень трудоёмкий, причём затраты не оправдывают себя. Проще и дешевле заменить батарею.

Определение и расчет емкости аккумулятора

К основным параметрам аккумуляторов относятся:

• Емкость аккумулятора (А/ч);
• Величина напряжения (В);
• Допустимая глубина разряда (%);
• Срок службы (лет);
• Диапазон рабочих температур (°C);
• Габариты (мм);
• Вес (кг);
• Ток заряда (А).

Основной характеристикой является емкость аккумулятора. Для начала нужно определить, что такое емкость аккумулятора. Данный параметр определяет количество электрической энергии, которое способна отдать полностью заряженная батарея. Измеряется он в ампер-часах, однако для телефонных и прочих малогабаритных устройств подобного типа предусмотрен другой формат – миллиампер-час.

При необходимости есть ряд способов, дающих ответ, как определить емкость и работоспособность аккумулятора, а именно:

1. Нагрузочная вилка, содержащая вольтметр и специально рассчитанную нагрузку, характеризует работоспособность аккумулятора;
2. Специальный тестер свинцово-кислотных аккумуляторов за короткое время отобразит всю интересующую информацию;
3. Контрольный разряд – на аккумулятор подключается параллельно вольтметр, а последовательно – нагрузка и амперметр. Нагрузки выбираются так, чтобы ток разряда составлял не более 5% от номинала, указанного в значении емкости. То есть, если на аккумуляторе написано 40Ач, то ток разряда должен быть 2А. Процесс разряда длится до того времени, пока напряжение на аккумуляторе не понизится до величины 10,8В.

Данная формула подскажет, как рассчитать емкость аккумулятора:

• С – емкость аккумуляторной батареи;
• Ip – разрядный ток (А);
• tp – время разряда (ч).

Контрольный разряд аккумулятора

Далее, прибегнув к калькулятору, остается только провести расчет емкости аккумулятора. Конечно, способ несколько устаревший и занимает довольно большой промежуток времени, но по окончании замера можно точно посчитать величину емкости и сделать вывод об общем состоянии аккумулятора. Если напряжение быстро падает раньше срока, то это означает, что емкость снизилась, и процессы разрушения в аккумуляторе набрали ход.

При соблюдении ряда мероприятий емкость аккумуляторной батареи будет сохранять свои максимальные показатели в течение долгого времени:

1. Обязательный контроль над процессом разряда аккумулятора. При глубоких или полных разрядах батареи в ней проходят необратимые процедуры по разрушению активных пластин;
2. Исключать возможность перезаряда аккумулятора, потому как данная операция также негативно сказывается на сроке службы и характеристиках батареи;
3. С регулярной периодичностью контролировать плотность электролита, учитывая время года, окружающую температуру, срок службы и используемую нагрузку. Современные автомобильные аккумуляторы снабжены специальным индикатором заряженности батареи в виде глазка. По цвету этого глазка определяется плотность электролита, если под рукой нет ареометра.

Основной задачей автомобильного аккумулятора, кроме запитывания потребителей энергией при неработающем двигателе, является запуск двигателя. Данная операция проводится с помощью стартера, который, в свою очередь, вращает маховик двигателя. Особенностью данного процесса является огромный пусковой ток стартера. Поскольку аккумуляторы, имеющие разные емкости, рассчитаны на разную нагрузку и имеют свой пусковой ток, то для каждого автомобиля необходимо подбирать батарею, имеющую конкретную мощность.

В зависимости от объема двигателя автомобиля, применяются аккумуляторы разной емкости, а именно:

1. Для легковых автомобилей с объемом двигателя от 1000см3 до 1600см3 предназначается аккумулятор емкостью 55А/ч;
2. Для легковых автомобилей с объемом двигателя от 1300см3 до 1900см3 предназначается аккумулятор емкостью 60А/ч;
3. Для кроссоверов и внедорожников с объемом двигателя от 1400см3 до 2300см3 предназначается аккумулятор емкостью 66А/ч;
4. Для грузовых автомобилей с малой грузоподъемности с объемом двигателя от 1600см3 до 3200см3 предназначается аккумулятор емкостью 77А/ч;
5. Для грузовых автомобилей средней грузоподъемности с объемом двигателя от 1900см3 до 4500см3 предназначается аккумулятор емкостью 90А/ч;
6. Для грузовых автомобилей с объемом двигателя от 3800см3 до 10900см3 предназначается аккумулятор емкостью 140А/ч;
7. Для экскаваторов и бульдозеров с объемом двигателя от 7200см3 до 12000см3 предназначается аккумулятор емкостью 190А/ч;
8. Для фур и автопоездов с объемом двигателя от 7500см3 до 17000см3 предназначается аккумулятор емкостью 200А/ч.

В случае если от бортовой сети питается дополнительное число потребителей, или автомобильный двигатель является дизельным, то аккумулятор рекомендуется использовать с некоторым запасом емкости. Однако без видимых на то причин нет необходимости превышать рекомендуемую емкость аккумулятора, поскольку генератор автомобиля не сможет заряжать АКБ полностью, и будет потеряна излишняя емкость.

Можно ли повысить ёмкость

Увеличить ёмкость аккумулятора можно лишь незначительно. А вообще этот процесс имеет две стороны «медали»:

1. С одной стороны, это необходимо, если к бортовой сети подключено дополнительное электрооборудование. Кроме того, в холодное время года запас по ёмкости весьма кстати, ведь при снижении температуры воздуха на один градус соответственно уменьшается и мощность на 1 Ач.
2. С другой стороны, работая не в стандартном режиме, стартер подвержен большему износу. А также может не хватать величины характеристик генератора для полной зарядки батареи.

Источник