Приветствую всех читателей. Длительность автономной работы ноутбука, мобильного телефона и источника бесперебойного питания зависит от емкости аккумулятора. Емкость измеряется в миллиампер-часах (mAh или мАч) для небольших устройств и в ампер-часах (Ah или Ач) для более мощных. Зная емкость аккумулятора, можно рассчитать время его работы без подзарядки для конкретного устройства. В данной статье мы рассмотрим этот вопрос подробнее.
Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?
Что представляет собой «Ампер-час»? Это единица измерения электрического заряда, которая в основном используется для измерения емкости аккумулятора. Неформально, можно дать логическое объяснение этой единице.
Информация! «Ач» представляет собой количество электронов, протекающих через площадь металлического проводника при прохождении тока в 1 Ампер в течение одного часа.
Другими словами, теоретически полностью заряженная батарея емкостью 1000 мАч способна подавать ток 1 А в течение 1 часа. Если требуется ток 10А, то аккумулятор сможет его выдать за 0,1 часа. Если нужен ток 0,2 А, батарея выдаст его в течение 5 часов. Логика этого перевода понятна.
В компактных аккумуляторах для удобства используется значение миллиампер-час. В некоторых случаях используется микроампер-час. Эти батареи устанавливаются в небольшие устройства, в основном в электронику.
В реальных условиях емкость батареи указывается на основе двадцатичасового цикла разряда до значения «Минимум» — «Umin», которое лучше не превышать при перезарядке батареи.
Давайте рассмотрим на практических примерах, что означает значение емкости.
Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ
Для автомобилей используются мощные аккумуляторы с большой емкостью. Например, аккумулятор 6CT-62N имеет емкость 62 Ач. Исходя из этого значения, можно рассчитать силу тока, которая будет разряжать устройство до конечного напряжения. В автомобиле это напряжение составляет 10,8 В. Расчеты проводятся на основе следующих данных:
- Емкость – 62 Ач.
- Время разряда – 20 часов.
- Рабочее напряжение – 12 В.
- Конечное напряжение – 10,8 В.
Чтобы узнать, какой ток способен выдавать аккумулятор в течение 20 часов, нужно:
Также можно преобразовать емкость Ач в кулоны. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.
Перевод в Вт/ч
- Первая категория — производители, указывающие «запасаемый заряд» (в Ампер/часах) аккумулятора.
- Вторая категория — производители, указывающие «запасаемую энергию» в Втч.
Интересный факт: обе эти единицы измерения указывают на емкость аккумулятора. Для более точного измерения емкости, необходимо провести математический расчет, переводя Втч в ампер-часы с помощью интегралов от мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором при разряде.
Тем не менее, для грубого приближенного расчета можно оперировать средними показателями напряжения и потребляемого тока, приводя все данные к общему знаменателю.
При добавлении временного фактора получится следующее:
Формула может быть расшифрована следующим образом: запасаемая энергия (измеряемая в ватт-часах) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (измеряемого в ампер-часах) на напряжение (измеряемое в вольтах, в среднем).
Е=q*U
Е=q*U*3600
Если нужно конвертировать ватт-часы в джоули.
Предположим, у нас есть аккумулятор, который используется для стартера. В данных указано, что запасаемый заряд равен 62 ампер-часам, рабочее напряжение – 12 вольт.
Емкость (запасаемая энергия) с допустимой погрешностью будет:
62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч*3600 = 2,678 МДж.
Применение АКБ
Существует множество разновидностей аккумуляторов, которые применяются в различных устройствах, отраслях и системах:
- В энергетике, на телекоммуникационном оборудовании, для аварийного питания железнодорожных переездов используются стационарные аккумуляторы с использованием свинца.
- Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются для питания шахтерских подъемников, средств связи, запуска дизельных станций и двигателей авиации.
- Никель-металлогидридные аккумуляторы используются для автономного питания портативных приборов.
- Мобильные телефоны, колонки, камеры работают на Li-ion аккумуляторах.
- Некоторые портативные устройства могут использовать литий-полимерные аккумуляторы, которые обычно обладают повышенной безопасностью и увеличенным ресурсом по сравнению с Li-ion.
Уже много лет подряд литий-ионные аккумуляторы считаются самыми эффективными для маленьких устройств благодаря быстрой зарядке, большей емкости по отношению к размеру, небольшому весу и более длительному сроку службы.
Что происходит в период эксплуатации?
- в результате естественного износа;
- при неправильном использовании;
- в результате неправильного хранения.
Поэтому важно регулярно проверять состояние перезаряжаемой батареи и следить за ее правильным использованием. Только в этом случае можно обеспечить длительное и качественное функционирование электронных устройств.
- В случае химического старения, работа будет на постоянной основе.
- При низком уровне заряда, работа будет краткосрочной.
- При малых и отрицательных температурах воздуха, работа будет временной.
Однако, если сопротивление увеличится и минимальное напряжение для работы АКБ будет преодолено (что приведет к уменьшению количества выдаваемых мАч), устройство не сможет поддерживать автономную работу.
