Contenuto
- Calcolo del tasso di scarico
- Comprensione della capacità della batteria
- Equazione della curva di scarica della batteria
- Calcolatore di scarica della batteria
- Applicazioni di carica e scarica di condensatori
Sapere quanto dovrebbe durare una batteria può aiutarti a risparmiare denaro ed energia. La velocità di scarica influisce sulla durata di una batteria. Le specifiche e le caratteristiche di come i circuiti elettrici con fonti di batteria consentono il flusso di corrente sono la base per la creazione di apparecchiature elettroniche e apparecchiature elettroniche. La velocità con cui la carica scorre attraverso un circuito dipende dalla velocità con cui una sorgente di batteria può attraversare la corrente in base alla sua velocità di scarica.
Calcolo del tasso di scarico
È possibile utilizzare la legge Peukerts per determinare la velocità di scarica di una batteria. La legge di Peukerts è t = H (C / IH)K in quale H è il tempo di scarica nominale in ore, C è la capacità nominale della velocità di scarica in amp-ora (detta anche classificazione AH amp-hour), io è la corrente di scarica in ampere, K è la costante di Peukert senza dimensioni e t è il tempo di scarica effettivo.
Il tempo di scarica nominale di una batteria è quello che i produttori di batterie hanno valutato come il tempo di scarica di una batteria. Questo numero viene solitamente indicato con il numero di ore in cui è stata presa la tariffa.
La costante di Peukert varia generalmente da 1,1 a 1,3. Per le batterie Absorbent Glass Mat (AGM), il numero è generalmente compreso tra 1,05 e 1,15. Può variare da 1,1 a 1,25 per le batterie al gel e può generalmente essere da 1,2 a 1,6 per le batterie allagate. BatteryStuff.com ha un calcolatore per determinare la costante di Peukert. Se non si desidera utilizzarlo, è possibile effettuare una stima della costante di Peukert in base al design della batteria.
Per utilizzare la calcolatrice, è necessario conoscere la valutazione AH della batteria e la valutazione dell'ora alla quale è stata presa la valutazione AH. Hai bisogno di due set di questi due voti. Il calcolatore tiene conto anche delle temperature estreme a cui la batteria funziona e dell'età della batteria. Il calcolatore online ti dice quindi la costante di Peukert basata su questi valori.
Il calcolatore consente inoltre di indicare la corrente quando è collegato a un carico elettrico, in modo che il calcolatore possa determinare la capacità per il carico elettrico determinato nonché l'autonomia per mantenere un livello di scarica sicuro al 50%. Con in mente le variabili di questa equazione, puoi riorganizzare l'equazione per ottenere I x t = C (C / IH)k-1 per ottenere il prodotto I x t come i tempi attuali o la velocità di scarica. Questa è la nuova valutazione AH che puoi calcolare.
Comprensione della capacità della batteria
La velocità di scarica fornisce il punto di partenza per determinare la capacità di una batteria necessaria per far funzionare vari dispositivi elettrici. Il prodotto I x t è la carica Q, in coulomb, emesso dalla batteria. Gli ingegneri in genere preferiscono utilizzare le amp-ora per misurare la velocità di scarica usando il tempo t in ore e corrente io in ampere.
Da questo, puoi capire la capacità della batteria usando valori come wattora (Wh) che misurano la capacità della batteria o scaricano energia in termini di watt, un'unità di potenza. Gli ingegneri usano il diagramma Ragone per valutare la capacità in wattora delle batterie fatte di nichel e litio. I grafici Ragone mostrano come la potenza di scarica (in watt) diminuisce all'aumentare dell'energia di scarica (Wh). I grafici mostrano questa relazione inversa tra le due variabili.
Questi grafici ti consentono di utilizzare la chimica della batteria per misurare la potenza e la velocità di scarica di diversi tipi di batterie tra cui litio-ferro fosfato (LFP), ossido di litio-magnanese (LMO) e nichel manganese cobalto (NMC).
Equazione della curva di scarica della batteria
L'equazione della curva di scarica della batteria che sta alla base di questi grafici consente di determinare l'autonomia di una batteria trovando la pendenza inversa della linea. Questo funziona perché le unità di wattora divise per watt ti danno ore di autonomia. Mettendo questi concetti in forma di equazione, puoi scrivere E = C x Vavg per energia E in wattora, capacità in ampora C e Vavg tensione media della scarica.
Le Watt-ora forniscono un modo conveniente per convertire l'energia di scarica in altre forme di energia perché moltiplicando i wattora per 3600 per ottenere i watt-secondo si ottiene l'energia in unità di joule. I joule sono spesso usati in altre aree della fisica e della chimica come l'energia termica e il calore per la termodinamica o l'energia della luce nella fisica del laser.
Alcune altre misurazioni varie sono utili insieme alla velocità di scarica. Gli ingegneri misurano anche la capacità di potenza in unità di C, che è la capacità amp-ora divisa per esattamente un'ora. Puoi anche convertire direttamente da watt ad amplificatori sapendo che P = I x V per potere P in watt, corrente io in ampere e tensione V in volt per una batteria.
Ad esempio, una batteria da 4 V con una potenza nominale di 2 amp-ora ha una capacità di wattora di 2 Wh. Questa misurazione significa che puoi assorbire la corrente a 2 A per un'ora o puoi assorbire una corrente a un singolo amplificatore per due ore. La relazione tra corrente e tempo dipende l'una dall'altra, come indicato dalla valutazione amp-hour.
Calcolatore di scarica della batteria
L'uso di un calcolatore di scarica della batteria può darti una comprensione più profonda di come i diversi materiali della batteria influenzano la velocità di scarica. Le batterie al carbonio-zinco, alcaline e al piombo acido generalmente diminuiscono in efficienza quando si scaricano troppo rapidamente. Il calcolo della velocità di scarico consente di quantificarlo.
La scarica di una batteria fornisce metodi per calcolare altri valori come capacità e costante di scarica. Per una data carica emessa da una batteria, la capacità della batteria (da non confondere con la capacità, come discusso in precedenza) C è dato da C = Q / V per una data tensione V_. La capacità, misurata in farad, misura la capacità della batteria di accumulare carica._
Un condensatore disposto in serie con un resistore può consentire di calcolare il prodotto di capacità e resistenza del circuito che fornisce la costante di tempo τ come τ = RC. La costante di tempo di questa disposizione circuitale indica il tempo impiegato dal condensatore per consumare circa il 46,8% della sua carica quando si scarica attraverso un circuito. La costante di tempo è anche la risposta dei circuiti a un ingresso di tensione costante, quindi gli ingegneri utilizzano spesso la costante di tempo come frequenza di taglio per un circuito
Applicazioni di carica e scarica di condensatori
Quando un condensatore o una batteria si carica o si scarica, è possibile creare molte applicazioni nell'ingegneria elettrica. Le lampade o i tubi flash producono intensi lampi di luce bianca per brevi periodi di tempo da un condensatore elettrolitico polarizzato. Questi sono condensatori che hanno un anodo carico positivamente che si ossida formando un metallo isolante come mezzo per immagazzinare e produrre carica.
La luce della lampada proviene dagli elettrodi delle lampade collegati a un condensatore con una grande quantità di tensione in modo che possano essere utilizzati per la fotografia con flash nelle fotocamere. Questi sono in genere realizzati con un trasformatore step-up e un raddrizzatore. Il gas in queste lampade resiste all'elettricità, quindi la lampada non conduce elettricità fino allo scarico del condensatore.
A parte le batterie semplici, la velocità di scarica trova impiego nei condensatori dei condizionatori di potenza. Questi condizionatori proteggono l'elettronica da sovratensioni e lavori in corrente eliminando le interferenze elettromagnetiche (EMI) e le interferenze in radiofrequenza (RFI). Lo fanno attraverso un sistema di una resistenza e un condensatore in cui la velocità di carica e scarica dei condensatori impedisce il verificarsi di picchi di tensione.