Емкость аккумуляторной батареи это: Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора. — Cheholshop.ru

Содержание

Что такое емкость аккумуляторной батареи. Как измерить емкость аккумулятора.

Емкость аккумуляторов— это количество электрической энергии, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при определенном режиме разряда и температуре от начального до конечного напряжения. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1Кл), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (Ач).

Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле:

C=Ip _*tp,гдеС– емкость, Ач;

Ip– сила разрядного тока, А;

tp– время разряда, Ч.

Номинальная емкость— емкость, которую должен отдать новый полностью заряженный аккумулятор в нормальных условиях разряда, указанных в стандарте на этот аккумулятор. При этом напряжение не должно упасть ниже определенной величины.

Так как емкость зависит от разрядного тока и конечного разрядного напряжения, в условном обозначении аккумуляторов указывается емкость, соответствующая определенному режиму разряда. Для стартерных аккумуляторов за номинальную принимается емкость при 20-часовом, стационарных при 10-часовом, тяговых при 5-часовом режимах разряда.

Пример оценки ёмкости батареи 20-ти часовым режимом разряда током 0.05 С20 (током, равным 5% от номинальной ёмкости). Если ёмкость батареи 55Ач, то разряжая ее током 2.75А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей ёмкостью 60Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда — 3А.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях.

Она зависит от полноты заряда. Часть же заряда теряется на газообразование, это уменьшает коэффициент отдачи.

Емкость остаточная– величина, соответствующая количеству электричества, которое может отдать частично разряженный аккумулятор при установленном режиме разряда до конечногонапряжения.

Резервная ёмкость аккумуляторной батареи— время, в течение которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной ёмкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями стартерных аккумуляторных батарей после значения тока холодного старта.

Емкость зарядная— количество электричества, сообщаемое аккумулятору во времязаряда.Зарядная емкость акб всегда больше разрядной из-за потерь энергии на побочные реакции и процессы.

При постоянном токе заряда l зарядная емкость С= I _* t, где t — время заряда.

Измерение емкости ведется до падения напряженияхотя бы одного элемента аккумуляторной батареи до величины, регламентированной для конкретного режима разряда.

В течение срока службы емкость акб изменяется. В начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость некоторое время держится стабильной, а затем начинает постепенно уменьшаться из-за устаревания активной массы пластин.

Емкость батареи зависит от количества активного материала и конструкции электродов, количества и концентрации электролита, величины тока разряда, температуры электролита, степени изношенности аккумулятора, наличияпосторонних примесей в электролитеи других факторов.

При увеличении тока разряда емкость батареи уменьшается. АКБ при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока). Поэтому на аккумуляторах могут быть обозначения при 3,5,6,10,20 и 100 часах разряда. При этом емкости одной и той же батареи будут совершенно разные. Наименьшая будет при 3-х часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.

С повышениемтемпературы электролитаемкость растет, но при излишне высоких температурах уменьшается срок их службы.Это происходит потому что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.Поэтому в реакции разряда принимает участие больше активной массы, чем при заряде, производившемся при более низкой температуре.

При низкихже температурах емкость и полезное действиеАКБбыстро уменьшается.

Если увеличить концентрацию (плотность электролита), то емкость также увеличится, но аккумулятор быстро выйдет из строя из-за разрыхления активной массы батареи.

Как измерить ёмкость аккумулятора

Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея. Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора. Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.

Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).

Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда

Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током. Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время. Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.

Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.

Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.

Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.

Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера

Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора. Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.

Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.

Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.

Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.

После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.

Читайте также:

Как определить оставшийся срок службы (остаточный ресурс) аккумуляторной батареи (АКБ)?
Чтобы система бесперебойного питания не подвела в самый неподходящий момент, необходимо, чтобы все аккумуляторные батареи были в рабочем состоянии. Но как их проверить? Как убедиться, что установленные АКБ ещё не исчерпали свой остаточный ресурс? Как правильно оценить их оставшийся срок службы?

Строго говоря, самый правильный ответ вопрос, поставленный в такой форме – «никак». Ни один из приборов и методов не позволяет дать точный прогноз того, сколько еще проработает батарея и в какой именно момент она выйдет из строя. Причем касается это как обслуживаемых батарей (хотя в их отношении диапазон принимаемых мер несколько шире), так и необслуживаемых. При этом по всему миру обслуживаемые батареи используются все меньше, в то время как популярность необслуживаемых АКБ растет практически во всех областях применения.
Методом полного заряда/разряда батареи можно определить остаточную емкость аккумулятора в ампер-часах. Это достоверный метод, но даже он при однократном проведении не даст информации о том, сколько еще проработает батарея. Составить прогноз «времени дожития» можно только в том случае, если измерения проводятся на регулярной основе, их результаты сопоставляются между собой – т. е. оценивается динамика изменений. Однако полный заряд/разряд – процедура весьма продолжительная, и проводить ее регулярно (особенно при значительном количестве батарей) вряд ли возможно.
Однократный краткосрочный тест тем более не дает достоверной информации об остаточном ресурсе. Говорить о точном определении остаточной емкости в этом случае вообще не приходится – слишком разные существуют варианты аккумуляторов, чтобы существовала единая методика определения этого параметра. Можно измерить напряжение, но как сделать выводы на основе этих показаний, если уже частично деградировавший элемент выдает такое же напряжение, что и соседние? Возникает вопрос, можно ли вообще что-либо сказать о текущем состоянии АКБ при помощи быстрых измерений, или остается примириться с тем, что со временем, неизвестно в какой момент батарея выйдет из строя и ее придется менять? А ведь последствия такого события могут оказаться очень тяжелыми. Для ряда объектов: ЦОДов, подстанций, аэропортов, предприятий нефтегазовой отрасли, энергетики, медицинских учреждений и других, работа которых должна быть бесперебойной – подобные аварии просто неприемлемы, их необходимо предотвращать, а не устранять последствия.
Существует несколько базовых стратегий в работе с АКБ:

Менять батарею только тогда, когда она выйдет из строя или полностью утратит емкость. Средства на проверку состояния батарей не затрачиваются, однако весь риск неблагоприятных последствий в случае сбоя ложится на владельца объекта или предприятия. Потери от одного сбоя могут многократно превысить всю «экономию» на тестировании батарей.

Менять батареи по истечении определенного времени эксплуатации, независимо от их состояния. Средства на проверочные мероприятия также не затрачиваются, однако остается риск сбоя, если батарея утратит рабочие свойства раньше ожидаемого срока. Кроме того, качественные батареи часто могут работать продолжительное время и после того, как заявленный производителем срок службы (гарантийный период) истек. При таком подходе даже исправные батареи будут изыматься из эксплуатации, вызывая неоправданный рост расходов.

Проводить регулярное тестирование АКБ, идентифицируя батареи, которые демонстрируют начало деградации. Им заблаговременно заказывается замена, она производится тогда, когда скорость деградации увеличится, но до наступления сбоя дело не доходит.

Наиболее экономически целесообразный подход, используемый сегодня в Европе и США состоит в том, чтобы при помощи тестов, не занимающих много времени и не требующих больших затрат, регулярно (раз в квартал, полгода, год) измерять доступные параметры, документировать результаты, сопоставлять их и отслеживать ситуацию в динамике – каждый блок, каждую батарею. В этом случае по любой из батарей можно заметить момент, когда началась деградация. Пока процесс развивается медленно, за ним можно просто следить, продолжая эксплуатацию, и заменить АКБ тогда, когда свой основной ресурс она выработала, но еще не пришла в полную негодность. Фактически, это скорее организационные меры, чем технические – комплекс мероприятий, нацеленный на максимально полное использование ресурса батарей, при том, что риск аварий и, соответственно, негативных последствий минимизируется.
Как определить оставшийся срок службы АКБ исходя из внутреннего сопротивления?
Деградации подвержены любые батареи. Причины могут быть разными (повышенные температуры, истечение электролита, сульфатация в результате многократных перезарядок, понижение нагрузки и сеточная коррозия – в зависимости от типа и модели АКБ), но в любом случае это отражается на внутреннем сопротивлении элементов батареи. У штатно работающих батарей со временем из-за естественного износа внутреннее сопротивление начинает расти. Когда отклонение от базового уровня превышает 25%, батарею пора заменить (у некоторых батарей пороговый уровень выше – отклонение порядка 50% – но лучше проверить это значение по спецификациям производителя батареи). Существенное отклонение об нормы в меньшую сторону свидетельствует о явной неисправности, такую батарею необходимо заменить независимо от срока ее использования.
Строго говоря, полный импеданс включает в себя внутреннее сопротивление, индуктивную и реактивную составляющую. Однако с технологической точки зрения для оценки АКБ достаточно измерять только активную составляющую – внутреннее сопротивление адекватно отражает рабочее состояние батареи. Это вполне надежный индикатор деградации, к тому же на его измерение требуется всего несколько секунд. Подобные тесты не требуют лабораторной точности, но важно проводить их регулярно и сопоставлять результаты, полученные в разное время. По этому критерию можно быстро определить, годна батарея к дальнейшему использованию или нет. Для подобных измерений существует не так много приборов. Одни из самых популярных – семейство тестеров аккумуляторных батарей Fluke BT500 (модели BT510, BT520 и BT521).
Чтобы измерить внутреннее сопротивление тут используется 2 щупа. Приборы подают малый переменный ток, имеющий частоту 1000 Гц. Сила тока настолько мала, а частота подобрана таким образом, что измерение можно проводить прямо в ходе нагрузки, на запитываемое оборудование это никак не повлияет. Можно проводить тесты и без нагрузки. Прибор проводит измерение напряжения, производит расчет сопротивления и выводит результат на экран.
Поскольку внутреннее сопротивление исчисляется в миллиомах, для измерения используется 4-проводное подключение Кельвина, в отечественной электротехнической литературе более известное под названием двойного измерительного моста Томсона. 4 точки подключения обеспечиваются за счет конструкции щупов: каждый из них имеет двухконтактный наконечник, центральный контакт подпружинен и при надавливании утапливается внутрь. В результате каждый щуп соприкасается с поверхностью двумя контактами, реализуя 4-проводную схему подключения и обеспечивая более точное измерение внутреннего сопротивления батареи.
В зависимости от модели прибора и доступных аксессуаров возможно одновременное определение температуры на отрицательной клемме аккумуляторной батареи – для этого используется выносной щуп BTL21 со встроенным ИК-датчиком (см. таблицу «Функции и аксессуары», комплектация зависит от модели прибора). Все измерение занимает 4 секунды. Результаты выводятся на ЖК-дисплей тестера, сохраняются в памяти для последующей загрузки на ПК через порт USB и подготовки отчета при помощи входящего в комплект программного обеспечения.
Тесты проводятся быстро не только за счет скорости измерения самого прибора, но и благодаря наличию удобных щупов, к которым предусмотрены удлинители различного размера. Результаты можно не просто сохранять (в том числе автоматически), но и подразделять на группы в соответствии с количеством блоков и батарей в них, чтобы информация была представлена в четко структурированном виде. Скриншот показывает экран прибора при последовательном измерении: три батареи из 32 уже протестированы, их результаты сохранены, по четвертой выполняются измерения (результаты на экране) и будут сохранены по нажатию кнопки Save, остальные ячейки пусты для последующих измерений.
Затраты времени на измерительные процедуры для всех 100% аккумуляторных батарей на объекте не выходят за рамки разумного, в результате сопоставление полученных в разное время данных позволит определить, в каких батареях деградация только началась, а в каких достигла уровня, когда их необходимо заменить, не дожидаясь фатального сбоя.
При массовых измерениях наконечники щупов изнашиваются, но все компоненты и измерительные провода могут быть своевременно заменены на аналогичные. Можно заменять только наконечники с подпружиненными контактами. При замене тестового щупа необходимо провести калибровку нуля прибора, для этого в комплекте предусмотрена калибровочная пластина (кассета сопротивлений). Операция выполняется самим пользователем (в отличие от поверки, которая выполняется в сертифицированной организации. Приборы Fluke BT500 внесены в Государственный реестр средств измерений, на них есть методика поверки и сертификаты установленного образца. Межповерочный интервал – 1 год).

Можно изначально держать в запасе дополнительный комплект щупов, а также измерительные провода для режима мультиметра и (в зависимости от модели) токовые клещи. Эти аксессуары позволят дополнить измерения внутреннего сопротивления другими тестовыми функциями. Возможна оценка тока пульсации (присутствие переменной составляющей в постоянном напряжении более 5% может служить симптомом – высокое значение пульсации приводит к перегреву и потере энергии). Можно отслеживать падение напряжения при разряде (измерения проводятся многократно в ходе процесса разрядки).
Сравнительные возможности тестеров АКБ серии Fluke BT 500

Функции и аксессуары

Fluke BT510

Fluke BT520

Fluke BT521

Измерение внутреннего сопротивления (активной составляющей, мОм)

✓

✓

✓

Измерение напряжения батареи

✓

✓

✓

Многократное измерение напряжения в ходе разрядки

✓

✓

✓

Измерение пульсирующего напряжения (переменная составляющая в постоянном напряжении)

✓

✓

✓

Температура отрицательного полюса АКБ

✓

Режим мультиметра

✓

✓

✓

Режим однократных и последовательных измерений

✓

✓

✓

Задание пороговых значений

✓

✓

✓

Функция автоматического сохранения измерений

✓

✓

✓

Просмотр памяти

✓

✓

✓

Беспроводная связь

✓

Интерактивный тестовый зонд BTL20 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, без датчика температуры

✓

Интерактивный тестовый зонд BTL21 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, ИК-датчик температуры

✓

Токовые клещи i420 переменного и постоянного тока

✓

Калибровочная пластина (кассета сопротивлений)

✓

✓

✓

Необходимо подчеркнуть – приборы Fluke BT500 не дают информацию об остаточной емкости батарей, в результатах не фигурируют ампер-часы. Принципиальная позиция производителя состоит в том, что точно определить емкость можно только при полном заряде/разряде АКБ, а при быстром измерении точно сделать это нельзя в принципе, поскольку конструкции батарей и проходящие в них физико-химические процессы неодинаковы. Внутреннее сопротивление напрямую от остаточной емкости не зависит. Однако оно служит надежным критерием, позволяющим отличить батареи, годные к дальнейшему использованию, от тех, которые необходимо заменить. При регулярном тестировании риск сбоя сводится к минимуму, а на объекте обеспечивается бесперебойное функционирование систем, в которых используются АКБ.
Стандарты проверки аккумуляторных батарей
Существует несколько стандартов, регламентирующих процедуры проверки АКБ в зависимости от их типа (IEEE 450 и IEEE 1188 для стационарных свинцово-кислотных батарей, IEEE 1106 для никель-кадмиевых, есть и другие), но в основных положениях они сходятся:

При первоначальной установке батарей необходимо произвести испытания на разряд (проверка емкости батарей). Их может выполнять изготовитель на производственной площадке, предоставляя затем заказчику документацию, либо приемочные испытания проводятся на объекте. Чем детальнее предоставит информацию по батареям производитель, тем лучше – с этими данными можно будет сопоставлять результаты измерений, проведенных на различных этапах эксплуатации.

В тот же период первоначальной установки проводится тестирование внутреннего сопротивления батарей, чтобы определить их базовые параметры. Данные фиксируются для каждой батареи, в каждом блоке, и хранятся в виде сводных отчетов для будущего сопоставления.

Процедуры 1 и 2 необходимо повторять не реже 1 раза в 2 года для большинства систем, охватываемых гарантией – как правило, это одно из условий для продолжения действия гарантии.

Для большинства АКБ тестирование внутреннего сопротивления следует проводить не реже, чем раз в квартал. В некоторых случаях, если так предусмотрено производителем, батареи проверяются по годичному циклу, но для большинства моделей и типов проверка имеет квартальный график. На объектах, работа которых особо критична, может быть принят свой внутренний регламент, предусматривающий тестирование чаще, каждые 1-2 месяца.

В графике проверок учитывается заявленный производителем полный срок службы батарей: измерения должны проводиться как минимум по истечении каждых 25% срока службы АКБ.

Если батарея выработала 85% от ожидаемого срока службы, необходимо не реже раза в год подвергать ее испытанию на остаточную емкость. С такой же периодичностью тест необходимо проводить, если емкость упала ниже 90% от заявленного производителем уровня (или разница в показаниях между предыдущими измерениями составила более 10%).

Если проверка внутреннего сопротивления продемонстрировала большое расхождение с предыдущими результатами измерений, рекомендуется провести проверку остаточной емкости. При резком падении внутреннего сопротивления или превышении базового значения более чем на 25% батарею следует заменить.

Результаты измерений необходимо сохранять в четком, упорядоченном виде. По отчетам отслеживается состояние каждой батареи, и если на протяжении последних измерений она демонстрирует признаки ускоряющейся деградации, АКБ подлежит замене. Грамотное ведение отчетов позволяет заранее заказать нужные наименования в нужном количестве, чтобы произвести замену вовремя.

Выводы
За состоянием аккумуляторных батарей необходимо следить. Делать это быстро и при этом получать содержательную информацию об остаточном ресурсе АКБ помогут специальные приборы, способные измерять внутреннее сопротивление, такие как семейство тестеров Fluke BT500.
См. также:
Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.
какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?
При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!
Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.
При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.
Способы проверки АКБ
1. Подключение нагрузки
К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.
2. Измерения при помощи нагрузочной вилки
Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:
Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.
Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.
3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ
Приборы Кулон
Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.
Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.
Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:
Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100
Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.
Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.
Тестеры PITE
Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель Kongter BT-3915 для измерения внутреннего сопротивления батарей.
Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.
Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.
Анализаторы Fluke
Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.
Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

Прибор позволяет измерять следующие параметры:

Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.
Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.
4. Полная разрядка/зарядка
На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.
5. Измерение плотности электролита
В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.
Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.
В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.
Выводы
Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.
Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры
Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов
Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.
Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит
Содержание:
Определение ёмкости аккумулятора. Физический смысл
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах.
Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея.
Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора. Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.
Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея.
Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи.
Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).
Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током.
Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время.
Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.
Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости.
Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки.
Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.
Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.
Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.
Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений.
Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора.
Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.
Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.
Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.
Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.
После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.
Емкость аккумуляторной батареи — важная характеристика при выборе
15024 Опубликовано 24 октября 2018
Аккумуляторная батарея (АКБ) характеризуется рядом параметров,
и одним из основных является электрическая емкость. Электрической емкостью принято понимать способность проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах.
Поэтому, если относить способность накопления энергии к аккумуляторным батареям, то следует принимать определение емкости аккумулятора. Измеряется емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах, а сокращенно обозначается «Ач».
Это значение, вместе с другими характеристиками, указывается в технической документации аккумулятора и на его фирменной этикетке.
Емкость батареи
С точки зрения физики емкость аккумулятора измеряется в Кулонах (Кл), а не в Ач, и она равна способности проводника отдавать энергию при силе тока в 1А за 1с времени.
Поэтому параметры емкости аккумуляторных батарей C путают с электрическим зарядом Q (количеством электричества). Заряд Q [Кл] в свою очередь равен [1А][1с], при переводе в часы [3600 Кл] = [1А][6060]=[Ач].
Автомобильные АКБ емкость измеряется в ампер-час (Ah), для мобильных устройств в миллиампер-час (mAh).
Упростим восприятие в виде формул:Также некоторые производители указывают емкость батарей в киловатт-часах (кВтч). Чтобы перевести кВтч в Ач необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=ВА], I=P/U [А=Вт/В], таким образом чтобы перевести мощность в ампер-часы необходимо мощность P поделить на напряжение сети (220В/380В) и умножить на час.Номинальная электрическая емкость (С) задает количество электричества, отдаваемое аккумулятором при стандартном цикле разряда, который устанавливается в 10 или 20 часов. Другим условием разряда является конечное напряжение разряда 1,8 В на одну банку аккумулятора. Таким образом, АКБ с номинальным напряжением 12 В разряжается до 10,8 В.
Для определения разрядного тока (в амперах) следует разделить емкость (в ампер-часах) на длительность разряда (в часах).
Пример: АКБ емкостью 66 Ач может работать 20 часов при токе разряда 66/20=3,3 (А).
Разумеется, это не означает, что эту батарею можно разряжать в течение 1 часа током 66 А – при увеличении разрядного тока емкость АКБ снижается, а большие значения тока недопустимы – пластины аккумулятора могут покоробиться.
Кроме номинальной емкости АКБ существует еще понятие резервной емкости. Резервная емкость определяет, сколько часов аккумулятор сможет питать бортовую сеть автомобиля при отказавшем генераторе. В этом случае резко возрастает разрядный ток, с учетом обогрева и освещения он составляет порядка 25 А. При такой нагрузке резервная емкость составляет ⅔ от номинальной.
Пример: Для АКБ номинальной емкостью 66 Ач резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (Ач).
Ток 25 А в цепи эта батарея будет поддерживать в течении 44/25≈1,8 (А), т.е. менее 2 часов. На этикетке АКБ резервная емкость, если она указывается, приводится не в ампер-часах, а в минутах. Так, по примеру выше она будет порядка 100 минут.
Существует простое правило определения резервной емкости в минутах «навскидку» — для этого емкость АКБ в Ач нужно умножить на 1,6. Проверим для нашего аккумулятора: 66 х 1,6≈106 (мин). Почти полное совпадение с предыдущим расчетом.
Номинальная емкость АКБ определяется целым рядом конструктивных и технологических ее характеристик, а также условиями эксплуатации. Среди основных влияющих факторов:
химический состав электролита;
размеры свинцовых пластин;
количество и свойства активной массы.
Емкость зависит и от температуры окружающей среды. На каждый градус температуры ниже 20 °С емкость снижается примерно на 1 Ач, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 Ач своей емкости.
Номинальная емкость АКБ не достигнет величин, теоретически рассчитываемых исходя из количества активных веществ в аккумуляторах, поскольку с электролитом взаимодействует не вся активная масса. Обычно коэффициент использования активной массы аккумуляторных пластин составляет 50-60%.
Как измерить емкость своего аккумулятора
Умея измерить емкость аккумулятора, можно проверить соответствие реальной емкости проставленной на этикетке для нового аккумулятора, а также периодически проверять ее для эксплуатируемого.
Для проверки емкости необходимо провести цикл «заряд-разряд» – вначале полностью зарядить аккумулятор (как правило, рекомендуемым зарядным током в 10% от номинальной емкости до напряжения 14,4 В в течение 13-15 часов при зарядке полностью разряженной АКБ), а затем разрядить его для измерения электрической емкости до напряжения 10,8 В требуемым в соответствии с выбранной длительностью цикла разряда (10 или 20 часов) током разряда.
К АКБ необходимо подключить нагрузку, ток через нагрузку контролировать амперметром, а напряжение на клеммах АКБ измерять вольтметром. В качестве нагрузки можно использовать мощный электрический резистор (или реостат) сопротивлением в омах, вычисляемым по формуле R=U/I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I – разрядный ток (ампер).
Пример: При разряде 12-вольтовой батареи током 3,3 А сопротивление нагрузочного резистора должно составлять 12/3,3≈3,6 (Ом).
При отсутствии подходящего резистора или реостата в качестве нагрузки можно подключить одну или несколько соединенных параллельно автомобильных ламп накаливания.
Поскольку на лампах, кроме номинального напряжения, обычно обозначается номинальная мощность в ваттах, лампы удобно подбирать по их мощности по формуле: P=U x I, где U – номинальное напряжение батареи (вольт), а I — ток разряда (ампер).
Пример: Для разряда АКБ с номинальным напряжением 12 В током 3,3 А к ней можно в качестве нагрузки подключить автомобильные лампы накаливания общей мощностью 12 х 3,3 ≈ 40 (Вт).
Если аккумулятор емкостью 66 А-ч выдержит испытание, то эти лампы, будучи к нему подключены, будут непрерывно гореть 20 часов, при этом напряжение на выводах аккумулятора не должно опускаться к концу цикла разряда ниже 10,8 В.
Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля по его емкости
Обычно чем выше рабочий объем двигателя, тем более мощный аккумулятор ему требуется. Правильно выбрать АКБ можно по приводимой ниже таблице.
Транспортное средство Рабочий объем двигателя, л Рекомендуемая емкость АКБ, А-ч
Легковой автомобиль 1-1,9 55-60
Грузовой автомобиль 1,6-10,9 77-140
Фура, автопоезд 7,2-17 190-200
Ориентировочно требуемую емкость АКБ можно определить, умножив квадратный корень из рабочего объема двигателя на 50.
Пример: 2-литровый двигатель требует АКБ емкостью 50 х √2≈70 (А-ч).
Если бортовая сеть автомобиля перегружена потребителями, либо двигатель автомобиля дизельный (требующий более мощного стартера), аккумулятор можно взять с запасом по емкости. Запас обеспечит пуск двигателя в холодное время года, когда реальная емкость АКБ уменьшается.
Но не следует эксплуатировать автомобиль с АКБ чрезмерно большой емкости – недостаточно мощный генератор окажется не в состоянии полностью зарядить разряженный аккумулятор, и преимущество в электрической емкости окажется мнимым. Также более мощный аккумулятор заставит более напряженно работать автомобильный стартер, что скажется на сроке его службы.
От чего зависит производительность аккумуляторной батареи в
Производительность аккумулятора — это способность батареи как можно дольше сохранять максимальную ёмкость и сопротивляться саморазряду, износу и старению из-за химических процессов.
Аккумуляторы для телефонов и смартфонов — типы и характеристики.
Все хотят выбрать самый хороший элемент питания. И хотя идеального варианта не существует, приблизиться к нему возможно. Просто учитывайте четыре фактора, которые оказывают существенное воздействие на производительность батареи.
Саморазряд аккумулятора

В любом химическом элементе питания уменьшается полезная ёмкость из-за реакций веществ внутри даже тогда, когда он не подключён к электронному устройству. На саморазряд больше всего влияет температура (хранения или эксплуатации).

Срок службы батареи

Период, в течение которого аккумулятор способен вмещать максимальный процент энергии от заявленной ёмкости (рассчитывается заводом в условиях комнатной температуры).

Аккумулятор повышенной ёмкости

Ёмкость — это мера энергии, сохраняемой внутри ячейки.

Выражается она в Ач (ампер-час) или мАч (Миллиампер-час) и определяет способность батареи работать в соответствии с указанными критериями разряда в течение установленного заводом периода времени от одной зарядки.

Аккумулятор повышенной ёмкости (усиленный) превышает спецификации OEM-производителя и обеспечивает более длительное время автономной работы, чем оригинальная батарея.

Пример аккумуляторов повышенной ёмкости для телефонов и их цены.

Температура АКБ

Когда вы переносите телефон или другой гаджет с батареей внутри с холода в тепло и наоборот, то производительность аккумулятора и срок службы снижаются.

• Высокая температура усиливает химические реакции внутри, что преждевременно изнашивает АКБ. • Низкая температура замедляет химические реакции внутри и делает АКБ менее ёмким и надёжным.

Комнатная температура 25°C — это золотая середина, идеальные условия для хранения и эксплуатации батареи. Высокая температура начинается от +35°C. Переохлаждение ниже 0°C негативно сказывается на состоянии батареи (за исключением литиевых ячеек Penn State). Любые резкие перепады тоже приводят к преждевременному износу элемента питания.

Почему АКБ зимой работает хуже? Подготовить аккумулятор на зиму

Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.

Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:

внутреннее сопротивление
напряжение
емкость
отдача

Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.

При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.

Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.

Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до – 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007

В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C:

— вязкость увеличивается на 16%

— удельное сопротивление увеличивается на 15%

— емкость аккумулятора падает на 4%

Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.

Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры:

Температура, °С	Удельное сопротивление электролита Ом·см
+ 40	0,89
+ 25	1,28
+ 18	1,46
	1,92
– 18	2,39

Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток.

Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза.

Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.

Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С дополнительно 1,2В (15В).

Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках.

Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.
12,24 В — заряде 50%,
11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.

При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при – 7 °C.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp, где С – емкость, а·ч;Ip – сила разрядного тока, а;tp – время разряда, ч.

Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.

Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.

Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.

Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч до 12 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А.

1. Утепление подкапотного пространства

2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством Optimate или Battery Service — данные зарядные устройства имеют режим хранения и не требуют отключения от акб после окончания процесса зарядки акб.

3. С периодичностью раз в неделю/месяц (в зависимости от состояния акб и температуры эксплуатации) подзаряжать аккумулятор зарядным устройством.

4. Обязательно менять масло в двигателе на зимнее — это позволит не только снизить нагрузку на акб в момент старта двигателя, но и значительно увеличит срок его службы.

Емкость аккумуляторной батареи

Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле:
C=Ip *tp,гдеС– емкость, Ач;
Ip– сила разрядного тока, А;
tp– время разряда, Ч.

При постоянном токе заряда l зарядная емкость С= I * t, где t — время заряда.

В течение срока службы емкость акб изменяется. В начале срока службы она возрастает, так как происходит разработка активной массы пластин. В процессе эксплуатации емкость некоторое время держится стабильной, а затем начинает постепенно уменьшаться из-за устаревания активной массы пластин.

Поэтому на аккумуляторах могут быть обозначения при 3,5,6,10,20 и 100 часах разряда. При этом емкости одной и той же батареи будут совершенно разные.

Наименьшая будет при 3-х часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.

С повышениемтемпературы электролитаемкость растет, но при излишне высоких температурах уменьшается срок их службы.

Это происходит потому что, при повышении температуры электролит легче проникает в поры активной массы, так как уменьшается его вязкость и увеличивается внутреннее сопротивление.

Поэтому в реакции разряда принимает участие больше активной массы, чем при заряде, производившемся при более низкой температуре.

При низкихже температурах емкость и полезное действиеАКБбыстро уменьшается.

Параметры аккумуляторов

Разрядные характеристики аккумуляторных батарей

Наиболее важными показателями качества АБ являются: емкость, напряжение, габариты, вес, стоимость, допустимая глубина разряда, срок службы, КПД, диапазон рабочих температур, допустимый ток заряда и разряда. Также, необходимо учитывать, что все характеристики производитель дает при определенной температуре – обычно 20 или 25 °С. При отклонениях от этого напряжения, характеристики меняются, и обычно в худшую сторону.

Значения напряжения и емкости обычно входят в название модели батареи. Например: RA12-200DG – батарея напряжением 12 вольт и емкостью 200 ампер*часов, гелевая, глубокого разряда. Это значит, что батарея может выдать в нагрузку энергию 12 х 200 = 2400 Вт*ч при 10 часовом разряде током в 1/10 от емкости. При больших токах и быстром разряде емкость батареи понижается. При меньших токах – обычно увеличивается. Это можно видеть на графике разрядных характеристик аккумуляторных батарей. Также, нужно смотреть на разрядные характеристики на конкретные батареи. Иногда производители в названии пишут завышенную емкость аккумулятора, которая имеет место только в идеальных условиях – так, например, делает Haze (у аккумуляторов Haze реальная емкость процентов на 10-20 ниже, чем указано в названии батареи).

При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.

Емкость батареи

Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее емкостью. Она измеряется обычно в ампер-часах, хотя правильнее приводить значения в ватт-часах.

Заряд-разрядные кривые

Емкость (Вт*ч) = U*I*t

где U – напряжение аккумулятора, В; I – ток, который он может отдавать в течение времени t.

Так как обычно принимается, что для различных аккумуляторов напряжение одинаковое, то из формулы убирается напряжение, и остается емкость в ампер-часах.

Одна АБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.п., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 3000 Ач.

Другие статьи Руководства

Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его – это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей “глубокого разряда”.

Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение синцово-кислотных АБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.

Напряжение

Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.

Напряжение при заряде, разряде и отсутствии тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя) – например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В).

Степень заряженности

Степень заряженности зависит от очень многих факторов, и точно ее могут определить только специальные зарядные устройства с памятью и микропроцессором, которые отслеживают как заряд, так и разряд конкретного аккумулятора в течение нескольких циклов. Этот метод наиболее точный, но и наиболее дорогой. Однако он сможет сэкономить много денег при обслуживании и замене аккумуляторов. Применение специальных устройств, контролирующих работу аккумуляторов по степени их заряженности, позволяет очень сильно повысить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов. Ряд предлагаемых нами контроллеров для солнечных батарей имеют встроенные устройства вычисления степени заряженности аккумулятора и регулируют заряд в зависимости от ее величины.

Для определения степени заряженности можно использовать также следующие 2 упрощенных метода.

Напряжение на аккумуляторе. Этот способ наименее точный, но требует только наличия цифрового вольтметра, способного измерять десятые и сотые доли вольта. Перед измерениями нужно отсоединить от аккумулятора всех потребителей и все зарядные устройства и подождать как минимум 2 часа. Затем можно измерить напряжение на терминалах аккумулятора. Ниже в таблице приведены напряжения для аккумуляторов с жидким электролитом. Для полностью заряженной новой AGM или гелевой батареи напряжение составляет 13-13,2В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7В). По мере старения аккумуляторов это напряжение снижается. Можно измерять напряжение на каждой банке аккумулятора, чтобы найти неисправную банку (разделите напряжение для 12В на 6 для того, чтобы определить нужное напряжение на одной банке).
Второй метод определения степени заряженности – по плотности электролита. Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом.

Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.

Степень заряженности	Батарея 12В	Батарея 24 В	Плотность электролита
100	12.70	25.40	1.265
95	12.64	25.25	1.257
90	12.58	25.16	1.249
85	12.52	25.04	1.241
80	12.46	24.92	1.233
75	12.40	24.80	1.225
70	12.36	24.72	1.218
65	12.32	24.64	1.211
60	12.28	24.56	1.204
55	12.24	24.48	1.197
50	12.20	24.40	1.190
40	12.12	24.24	1.176
30	12.04	24.08	1.162
20	11.98	23.96	1.148
10	11.94	23.88	1.134

Срок службы аккумуляторов

[sociallocker id=”1616″] Срок службы аккумуляторных батарей в циклах

Неправильно определять срок службы аккумуляторов в годах или месяцах. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах – приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц. Например, для AGM аккумуляторов Haze указывается срок службы 12 лет и максимальное число циклов 1200 при разряде на 20%. В год получается 100 таких циклов, в месяц – около 8.

Еще один важный момент – в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.

Свинцово-кислотные АБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30% емкости АБ, а глубокий разряд – не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.

[/sociallocker]

Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто – у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.

Максимальные токи заряда и разряда

Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.

Саморазряд

Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.

Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.

Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.

Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.

В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.

Каргиев Владимир, “Ваш Солнечный Дом”
©При цитировании ссылка на эту страницу и на “Ваш Солнечный Дом” обязательна

Дополнительная информация по теме в Разделе “Библиотека“. Настоятельно рекомендуем почитать эту статью

ГЛОССАРИЙ

Емкость (С) – энергия, которую способен отдать аккумулятор в нагрузку, выражаемая в ампер-часах (А·ч, мA·ч). Она будет больше при следующих условиях: меньшем токе разряда, разряде с меньшими перерывами, более высокой температуре окружающей среды, а также более низком конечном напряжении.

Номинальная емкость – номинальное значение емкости: количество энергии, которую способен отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде в строго определенных условиях.

Саморазряд – потеря емкости в отсутствие внешнего потребителя тока.

Срок службы батареи – наработка, при которой разрядная емкость сделается меньше определенной нормированной величины, обычно оценивается рабочим количеством циклов “заряд-разряд”.

Срок хранения – максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.

Эта статья прочитана 120498 раз(а)!

Продолжить чтение

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Категория:

Электрооборудование автомобилей

Публикация:

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Читать далее:

Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи

Емкостью аккумулятора называют количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения. По ГОСТ 959.0—71 номинальная емкость С20 стартерных батарей гарантируется при непрерывном 20-часовом разряде батареи силой тока, равной 0,05Сзо, до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, средней температуре электролита 25 °С и его начальной плотности 1,285 г/см.

Для определения емкости батареи ее сначала полностью заряжают силой тока I — 0,1 С20 и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, а затем разряжают силой тока I = 0,05 С20 до тех пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В.

При стартерном режиме разряда батарею разряжают силой тока 1 — 3 С20. Если начальная температура электролита была +25 °С, разряд батареи прерывают, когда на одном из аккумуляторов напряжение понизится до 1,5 В; при начальной температуре электролита —18 °С эта величина должна составлять 1В.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Емкость батареи при 20-часовом режиме разряда больше емкости при Ю-часовом режиме разряда в 1,13 — 1,14 раза.

Емкость батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. аккумуляторов, входящих в батарею.

При параллельном соединении аккумуляторов в батарею ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а э. д. с. батареи равна э. д. с. одного аккумулятора.

В практике обычно параллельно соединяют 12-вольтные батареи с целью увеличения емкости для пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока.

При эксплуатации батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих основных факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторов батареи; длительности работы пластин и др.

Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения количества пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При большем количестве пластин, меньшей их толщине и большей пористости активной массы увеличивается площадь соприкосновения активной массы с электролитом, облегчается проникновение электролита в глубокие слои активной массы, а следовательно, увеличивается количество активной массы, участвующей в химических реакциях, что повышает емкость аккумулятора.

Сила разрядного тока оказывает значительное влияние на емкость аккумуляторной батареи. При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин быстро образуется большое количество воды, поэтому плотность электролита в порах значительно снижается. Следовательно, поверхностные слои активной массы пластин будут омываться более плотным электролитом и вследствие более интенсивного участия их в химических процессах разряжаются быстрее, а образующийся при этом сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, уменьшая поступление свежего электролита внутрь пластин. Кроме того, кристаллы PbS04 покрывают стенки пор активной массы. Вследствие этого затрудняется использование химической энергии, запасенной во внутренних слоях активной массы пластик, и ее преобразование в электрическую энергию, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи. Этот фактор нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.

При 10-часовом режиме разряда работает около 50% активной массы пластин, а при стартерном режиме—не более 15%.

В соответствии с ГОСТ 959.0-71 при непрерывном разряде батареи ЗСТ-80 силой тока / = 0,05 С20, равной 4А, она отдает 80 А • ч, т. е. 100% номинальной емкости; при силе тока десятичасового режима, равной 7А, батарея отдает 70 А • ч, или 87,5%, а при силе тока / = 3 С20, равной 240 А, она отдает только 20 А • ч, или 25% емкости (рис. 8 и 9). Приведенные величины емкости получены при средней температуре электролита +25 °С для батареи с одинарными сепараторами.

С увеличением силы разрядного тока значительно уменьшается плотность электролита в порах активной массы положительных пластин, вследствие чего понижается э.д.с. и напряжение аккумулятора. Кроме того, напряжение понизится в результате увеличения падения напряжения внутри аккумулятора. Из-за быстрого снижения напряжения приходится преждевременно прекращать разряд батареи, и значительная часть разрядной емкости останется неиспользованной.

Во избежание образования крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца разряд аккумулятора при 10-часовом режиме разряда прекращают при конечном напряжении 1,7 В; при 20-часовом режиме — 1,75 В, а при стартерном режиме разряда силой тока 3 Сго и начальной температуре электролита + 25 °С — при конечном напряжении 1,5 В и при стартерном режиме разряда силой тока 3С20 и начальной температуре электролита —18 °С — при конечном напряжении 1В.

При двойных сепараторах повышается внутреннее сопротивление батареи, вследствие чего при ее разряде быстрее снижается напряжение до допустимого предела, что вызывает необходимость более раннего прекращения разряда батареи. Применение двойных сепараторов снижает продолжительность стартер-ного разряда примерно на 10%, а следовательно, и емкость батареи уменьшается на 10%.

Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре электролита +25 °С.

Рис. 1. Разрядные характеристики аккумулятора емкостью 80 А-ч при различной силе разрядного тока и температуре электролита +25 °С ЗСТ-80 от силы разрядного тока при температуре электролита +25 °С

Рис. 2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи

Рис. 3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи ЗСТ-80 от температуры электролита при силе разрядного тока 240 А

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин; при этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется, а разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05. уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока — на большую величину.

При увеличении температуры электролита с +25 до +45 °С емкость аккумуляторной батареи будет на 10 — 14% выше номинальной. Однако при этом возможно сильное коробление пластин, оползание активной массы и разрушение решеток положительных пластин.

Влияние понижения температуры электролита на емкость аккумуляторной батареи сильно сказывается в зимнее время при пуске двигателя стартером. Так, при разряде батареи ЗСТ-80 силой тока 240 А (3 С20) при температуре электролита +25 °С разрядная емкость батареи раьна 20 А • ч, что соответствует приблизительно 25% номинальной, а при той же силе разрядного тока, но при температуре электролита —18 °С, разрядная емкость будет равна 12 А-ч, что составляет около 15% номинальной емкости батареи.

Для получения большей величины разрядной емкости в зимнее время батарею утепляют, особенно со стороны крышек аккумуляторов, так как около 80% тепла излучается от межаккумуляторных перемычек.

Емкость аккумуляторной батареи зависит от срока службы аккумуляторов. В начале эксплуатации емкость новой батареи возрастает вследствие увеличения количества активной массы пластин, преобразующейся в перекись свинца и губчатый свинец (активная масса «разрабатывается»), но при длительной эксплуатации емкость батареи снижается из-за выпадения активной массы или ее отслаивания от решеток пластин, образования крупнокристаллического сернокислого свинца, уплотнения активной массы отрицательных пластин и по другим причинам.

Рекламные предложения:

Читать далее: Основные неисправности аккумуляторных батарей

Категория: — Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Сравнение химического состава аккумуляторных элементов

Вы можете ввести в заблуждение множество различных терминов, связанных с емкостью аккумулятора, например, Втч, мАч, Ач … Вот несколько советов, которые могут помочь вам понять:

1. Втч означает ватт-час.

Батарея емкостью 100 Вт · ч может обеспечивать мощность 100 Вт в течение 1 часа, мощность 20 Вт в течение 5 часов.

Это устройство, которое BiXPower любит использовать, поскольку оно намного точнее и может сравнивать разные батареи. Аккумулятор на 200 Втч наверняка имеет больше емкости, чем аккумулятор на 100 Втч.

2. мАч или Ач означает миллиампер-час (мАч) или ампер-час (Ач).

Это очень вводящая в заблуждение единица. Когда аккумулятор рассчитан на мАч или Ач, он всегда должен быть связан с напряжением. Емкость аккумулятора 10 Ач при 12 В больше, чем у аккумулятора 10 Ач при 5 В.

Однако на рынке много литиевых батарей, в которых не указывается напряжение, когда указывается их емкость мАч (или Ач). В этих случаях, скорее всего, они измеряют напряжение элемента литиевой батареи, которое составляет 3.6 В или 3,7 В. К моменту времени 3,6 (или 3,7), разделенному на 1000, получится его точная мощность в ватт-часах. Например, фактическая емкость аккумулятора на 10000 мАч составляет 10000 x 3,6 / 1000 = 36 Вт-час.

Вы можете сравнить два емкость аккумуляторов по ампер-часам только при одинаковом напряжении. Если два батареи имеют разное напряжение, при использовании ватт-часов будет больше точный.

Батарея емкостью 1 ампер-час может обеспечивать ток мощностью 1 ампер в течение 1 часа.
1 Ватт-час = 1 Ампер-час x 1 Вольт.

Мы рекомендуем сравнивать емкости батарей по ватт-часам, а не по ампер-часам. Ватт-час — более точная единица измерения показать емкость, чем ампер-час при сравнении батарей с разные выходные напряжения.

3. Емкость аккумулятора и максимальная выходная мощность — это два разных понятия. Батарея емкостью 300 Вт может выдавать только максимальную мощность 100 Вт.

Представьте себе автомобильный бензобак. Емкость — это сколько галлонов бензина может вместить бак. Выходная мощность — это скорость, на которой может двигаться автомобиль. Аккумулятор с большой емкостью Втч (или мАч) похож на машину с большим баком.Автомобиль с большим бензобаком может проезжать очень большие расстояния, но это не означает, что автомобиль может двигаться с очень высокой скоростью. Аккумулятор с большой емкостью в Ампер-часах может работать долго, но это не означает, что аккумулятор может выдавать большой ток в Ампер. .

4. Номинальная емкость и фактическая выходная мощность:

А батарея Емкость в ватт-часах обычно рассчитывается на основе номинальной емкости аккумуляторных элементов. Например, если номинальная емкость аккумуляторных элементов составляет 3,7 В x 2350 мАч = 8,7 Вт · ч, а аккумуляторная батарея состоит из 18 элементов, то емкость аккумулятора оценивается как 8.7 x 18 = 156,6 Втч.

Емкость элемента батареи оценивается в стандартных условиях испытаний и позволяет сравнивать различные элементы батареи. Однако фактическая выходная мощность элемента батареи в реальных условиях обычно меньше номинальной выходной мощности. Условия никогда не бывают такими идеальными, как в лаборатории.

При использовании многих аккумуляторных элементов для изготовления аккумуляторной батареи может потребоваться добавить много дополнительных схем управления для обеспечения безопасности и некоторой функции зарядки / разрядки.Эти дополнительные схемы должны потреблять немного энергии от аккумуляторных элементов. Литий-ионный аккумулятор саморазрядится во время хранения. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку литий-ионной батареи, схемы защиты литиево-ионной батареи отключают выход батареи до того, как батарея фактически полностью разрядится. Фактическая выходная мощность аккумуляторного блока будет меньше номинальной емкости аккумулятора из-за этих факторов.

Калькулятор емкости аккумулятора

Если вы хотите преобразовать ампер-часы в ватт-часы или найти коэффициент заряда аккумулятора, попробуйте этот калькулятор емкости аккумулятора.Это удобный инструмент, который поможет вам понять, сколько энергии хранится в батарее вашего смартфона или дрона. Кроме того, он предоставляет вам пошаговые инструкции по расчету ампер-часов и ватт-часов, так что вы тоже сможете выполнить все эти вычисления самостоятельно!

Хотите знать, как долго ваше электрическое устройство будет работать от этой батареи? Посмотрите калькулятор времени автономной работы!

Что такое аккумулятор в ампер-часах?

Основная функция батареи — накапливать энергию.Обычно мы измеряем эту энергию в ватт-часах, что соответствует одному ватту мощности, выдерживаемой в течение одного часа.

Если мы хотим подсчитать, сколько энергии — то есть, другими словами, сколько ватт-часов — хранится в батарее, вам нужна информация об электрическом заряде в батарее. Это значение обычно выражается в ампер-часов, — ампер (единиц электрического тока), умноженных на часы (единицы времени).

Формула емкости аккумулятора

Как вы, возможно, помните из нашей статьи о законе Ома, мощность P электрического устройства равна напряжению В , умноженному на ток I :

P = V * I

Поскольку энергия E — это мощность P , умноженная на время T , все, что нам нужно сделать, чтобы найти энергию, запасенную в батарее, — это умножить обе части уравнения на время:

E = V * I * T

Надеюсь, вы помните, что ампер-часы являются мерой электрического заряда Q (емкости аккумулятора).Следовательно, окончательный вариант формулы емкости аккумулятора выглядит так:

E = V * Q

где

E — энергия, запасенная в батарее, выраженная в ватт-часах;
В — напряжение аккумулятора;
Q — емкость аккумулятора, измеряемая в ампер-часах.

Как рассчитать ампер-часы?

Предположим, вы хотите узнать емкость аккумулятора, зная его напряжение и запасенную в нем энергию.

Запишите напряжение. В этом примере мы возьмем стандартную батарею на 12 В.
Выберите количество энергии, хранящейся в батарее. Допустим, это 26,4 Втч.
Введите эти числа в соответствующие поля калькулятора ампер-часов батареи. Он использует формулу, упомянутую выше:

E = V * Q

Q = E / V = 26,4 / 12 = 2,2 Ач

Емкость аккумулятора равна 2.2 Ач.

Калькулятор емкости аккумулятора: расширенный режим

Если вы откроете расширенный режим этого калькулятора емкости батареи, вы сможете вычислить три других параметра батареи.

C-скорость аккумулятора. C-rate используется для описания скорости зарядки и разрядки аккумулятора. Например, аккумулятору 1С требуется один час при 100 А для нагрузки 100 Ач. Батареи 2C потребуется всего полчаса, чтобы зарядить 100 Ач, а батарее 0,5C — два часа.
Ток разряда. Это ток I , используемый для зарядки или разрядки аккумулятора. Он связан с C-ставкой следующим уравнением:
I = C-rate * Q
Время работы на полную мощность. Это просто время t , необходимое для полной зарядки или разрядки аккумулятора при использовании разрядного тока, измеряемое в минутах. Вы можете рассчитать это как t = 1 / C .

Разряд и емкость аккумулятора — Rebelcell

Напряжение и разряд аккумулятора

Почему мы всегда говорим о 12-вольтовых или 24-вольтовых батареях, но никогда не выдают ровно 12 или 24 вольт? Это связано с тем, что каждая батарея всегда обеспечивает немного более высокое напряжение, когда батарея полностью заряжена, и более низкое напряжение, когда батарея разряжена.Поэтому, когда мы говорим о батарее на 12, 36 или 24 В, мы говорим о напряжении устройств, к которым батарея может подавать питание. Свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В, который полностью заряжен, часто обеспечивает напряжение около 12,7 В. Если в свинцово-кислотной батарее осталось только 20%, она будет обеспечивать только 11,6 В. Полностью заряженная литиевая батарея выдает 13,6 В, но выдает 12,9 В при 20%. Поскольку большинство двигателей для троллинга и другое оборудование были разработаны для использования со свинцово-кислотными аккумуляторами, компания Rebelcell разработала линейку AV (AV означает «Регулируемое напряжение»).Батареи линии AV имеют более низкое напряжение, чем обычные литиевые батареи. Это означает, что вам не нужно беспокоиться о перегорании двигателя. В таблице ниже показано напряжение свинцово-кислотной батареи, обычной литиевой батареи и литиевой батареи AV-линии. В зависимости от выбранной технологии батареи фактическая кривая разряда каждой батареи может отличаться.

Пропускная способность в%	Свинцовая батарея	Литиевая батарея	Литиевая батарея AV
100%	12.70 В.	13.60 В.	12.60 В.
90%	12,50 В.	13.32 В.	12.10 В.
80%	12,42 В.	13,28 В.	11.60 В.
70%	12.32 В.	13.20 В.	11,35 В.
60%	12.20 В.	13,16 В.	11.10 В.
50%	12.06 В.	13,13 В.	10.80 В.
40%	11.90 В.	13.10 В.	10,70 В.
30%	11,75 В.	13.00 В.	10.60 В.
20%	11,58 В.	12.90 В.	10,45 В.
10%	11,31 В.	12.00 В.	10,25 В.
0%	10.50 В.	10.00 В.	9.00 В.

Когда вы используете аккумулятор на 12 В со стабилизатором постоянного тока, выход всегда будет стабильным при 12 В. Стабилизатор постоянного тока разработан для устройств, которые не принимают слишком высокое или слишком низкое входное напряжение. Предположим, у вас есть устройство (например, эхолот) с рабочим напряжением 10,5–12,9 В, тогда вам необходимо использовать стабилизатор постоянного тока с литиевой батареей. С «нормальным» литиевым аккумулятором ведь максимальное напряжение 13.6 В выше максимального напряжения 12,9 В для эхолота. С аккумулятором из линии AV вам понадобится стабилизатор постоянного тока, потому что минимальное входное напряжение 10 В выше минимального напряжения 9 В аккумулятора AV. В этом случае устройство выключится, пока в аккумуляторе остается 25% емкости.

Эффективная емкость аккумулятора

Эффективная емкость батареи иногда может отличаться от номинальной емкости батареи . Это означает, что на практике батарея на 100 Ач может выдавать меньше ампер, чем указанные 100 ампер.В основном это касается свинцово-кислотных аккумуляторов. В случае литиевых батарей (например, от Rebelcell) эффективная емкость батареи очень близка к номинальной емкости батареи. Почему это отличается для свинцовых аккумуляторов? Есть две причины:

Свинцовый аккумулятор никогда не должен быть полностью разряжен.
Емкость батареи «теряется», когда свинцовая батарея разряжается быстрее.

1. Свинцовый аккумулятор никогда не должен разряжаться полностью

Свинцово-кислотные батареи могут быть разряжены не более чем на 50% до того, как произойдет необратимое повреждение.На практике это означает, что вы сможете использовать только половину емкости аккумулятора. Полутяговые аккумуляторы, такие как свинцовые аккумуляторы AGM en Gel, часто используются в качестве морских аккумуляторов для водных видов спорта и рыбной ловли. Эти батареи часто могут быть разряжены до 70%. Это означает, что на практике 30% использовать нельзя. Литиевые батареи могут быть полностью разряжены, что означает, что у вас есть полная емкость, доступная для использования. Кроме того, в отличие от свинцово-кислотных батарей, литиевые батареи Rebelcell защищены от глубокого разряда благодаря системе управления батареями (BMS).BMS «автоматически» отключит батарею, когда она упадет ниже 3%.

2. Емкость аккумулятора «теряется», когда свинцовый аккумулятор разряжается быстрее.

В случае свинцово-кислотных аккумуляторов емкость всегда указывается, например, C1, C5 или C20 (или C с другим номером). C обозначает емкость, а число обозначает количество часов, в течение которых емкость может быть доставлена (C-Rate). Например, если батарея показывает C20 = 100Ah, эта батарея может дать в общей сложности 100Ah, если она разряжается за 20 часов.Таким образом, устройство, которое потребляет 5 ампер, может работать от этой батареи в течение 20 часов. Однако, если аккумулятор разряжается быстрее, общая емкость резко падает. У этой же батареи может быть C-rate C5 = 70 Ач. Если вы отключите аккумулятор через 5 часов, он будет работать только 70 Ач. Это связано с тем, что внутреннее сопротивление батареи увеличивается, когда она разряжается быстрее, а емкость теряется из-за тепла. По умолчанию свинцовые батареи часто разряжены более 20 часов (так C20).

Чем быстрее разряжается свинцово-кислотный аккумулятор, тем меньше у него емкость. В то время как с литиевыми батареями дело обстоит иначе. Например, для Rebelcell 12V50 применяется C1 = C5 = C20 = 50Ah. Следовательно, эффективная емкость батареи зависит от того, насколько глубоко вы можете разрядить батарею и сколько энергии теряется из-за скорости разряда вашей батареи.

Пример 1: Для питания троллингового двигателя Minn Kota Endura Max 55LBS используется полутяговый аккумулятор AGM Marine 12 В105 Ач. Для этой батареи применяются следующие коэффициенты C: C20 = 105, C5 = 85, C3 = 70.Максимальный% разрядки этого аккумулятора составляет 75%. Если вы используете эту батарею с троллинговым двигателем, применимый C-Rate будет C3 = 70 Ач. Таким образом, эффективная емкость аккумулятора составляет 52,5 Ач. Таким образом, на практике время работы полутягового аккумулятора 105 Ач примерно такое же, как у литиевого аккумулятора Rebelcell 12 В 50 Ач.

Как рассчитать емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора — это количество энергии, хранящейся в аккумуляторе. Он сообщает вам, сколько энергии может обеспечить вам аккумулятор и в течение какого времени.Звучит расплывчато? Позвольте мне пояснить дальше.

Каждая батарея имеет максимальный предел мощности, который может быть извлечен из нее в любой момент времени. Он предоставляется производителем как часть спецификации аккумулятора. Емкость аккумулятора говорит нам, как долго он может отдавать энергию при максимальном пределе мощности. Математически это можно определить так:

Емкость = Мощность X Продолжительность

Это означает, что если мы потребляем меньше энергии, батарея прослужит дольше. Теперь мы знаем из предыдущего поста, что мощность рассчитывается в киловаттах (кВт).Итак, мощность измеряется в кВтч (киловатт-час).

Само определение батареи говорит о том, что она преобразует химическую энергию в электрическую. Емкость батареи также измеряется количеством электроэнергии, израсходованной ею за определенный период времени. Вы знаете, что электричество измеряется в амперах. Таким образом, емкость аккумулятора также измеряется в ампер-часах (Ач). Здесь

Мощность = Электричество X Продолжительность

ампер-час — это более часто используемая единица измерения емкости аккумулятора.

Для обеспечения единообразия для всех производителей емкость батареи, указанная производителями, является номинальной емкостью батареи. По сути, емкость показывает, сколько ампер электроэнергии может вырабатывать аккумулятор за 20 часов. Итак, если у вас есть аккумулятор на 100 Ач, он обеспечит вас электричеством 5 А в течение 20 часов.

Емкость аккумулятора не остается постоянной. Он изменяется со временем из-за таких факторов, как саморазряд, цикл заряда / перезарядки (в случае аккумуляторных батарей), температура, коррозия, хранение и т. Д.

Статьи по теме:

Закон Пойкерта: на сколько прослужит моя батарея

5 причин отказа батареи

Резервная мощность

Определение ампер, вольт, ватт и омов

Емкость аккумулятора

, полная по сравнению с чистой

Дальность действия электромобиля зависит от размера его батареи. Есть два показателя для описания емкости аккумулятора, и производители не всегда понимают, какова их заявленная емкость.
Полная емкость — или общая емкость — это общее количество энергии, которое блок питания теоретически может удерживать.
Полезная емкость или полезная емкость — это количество энергии, которое автомобиль может фактически потреблять для движения.

Проще говоря, емкость аккумулятора — это энергия, содержащаяся в аккумуляторной батарее электромобиля. Это так же важно, как мощность двигателя и крутящий момент, потому что запас хода автомобиля зависит от размера его аккумулятора и от того, насколько эффективно автомобиль использует эту энергию.

Энергетическая емкость измеряется в киловатт-часах или способности батареи обеспечивать заданную выходную мощность (в киловаттах) в течение определенного периода времени (в часах).Даже на скоростях по шоссе большинству транспортных средств требуется всего 20–30 киловатт, чтобы двигаться с постоянной скоростью. Таким образом, в зависимости от автомобиля, батарея емкостью 60 кВтч может обеспечить до трех часов поездки. Такие факторы, как скорость и внешняя температура, также сильно влияют на скорость использования батареи.

Сегодняшние батареи для электромобилей имеют диапазон от 28,9 кВтч (в Mini Cooper SE для диапазона EPA 110 миль) до примерно 200 кВтч в грядущем пикапе GMC Hummer EV 2022 года, который, как ожидается, будет иметь запас хода в 350 миль.

Но не все характеристики аккумуляторов одинаковы, и не все производители объясняют, какова их емкость. Существует два разных показателя:

Полная или общая емкость — это общее количество энергии, которое блок может теоретически удерживать.
Полезная или полезная мощность — это количество энергии, которое автомобиль может фактически потреблять для движения.

Разница необходима, потому что полная разрядка батареи до последнего электрона может повредить ее или сократить срок ее службы.Автопроизводители создают запасы, чтобы предотвратить полную разрядку аккумуляторов и зарядку до 100 процентов емкости. Эта маржа составляет всего несколько процентных пунктов, но она имеет значение.

Путаница возникает, когда производители указывают емкость батареи, не указывая, является ли она брутто или нетто. Вы хотите знать полезную мощность, поскольку это энергия, доступная водителю. Мы указываем только чистую емкость, и если автопроизводитель не предоставит эту точную цифру, наши редакторы используют стандартные коэффициенты для оценки чистой энергии аккумулятора автомобиля.

Например: Porsche Taycan, первый электромобиль марки. Первоначально компания указала только общую емкость батареи, которая составляет 93,4 кВтч, а позже — 79,2 кВтч для меньшего из двух доступных блоков. Однако неоднократные вопросы журналистов убедили Porsche предоставить и полезную мощность: 83,7 кВтч и 71,0 кВтч. Эти более низкие показатели мощности объяснили некоторое раннее разочарование относительно скромными показателями диапазона Taycan, хотя при реальных испытаниях он показал себя значительно лучше.

В каждом случае Porsche резервирует около 10 процентов от общей емкости для защиты от полной разрядки или перезарядки. Кажется, это похоже на другие бренды, хотя автопроизводители, как правило, крайне неохотно сообщают подробности.

Полезная емкость обычно совпадает с показателем заряженности автомобиля (0–100 процентов), который видит водитель. Хотя у разных автопроизводителей разные стратегии в отношении буфера низкого уровня, и некоторые обеспечивают дополнительные мили даже после того, как вы достигли указанного 0 процентов.Часто последним, что предшествует посадке на мель, является «режим улитки», несколько миль медленного путешествия с небольшой скоростью. Но даже в этом случае автомобиль не попадает в запрещенную часть брутто. Хорошая аналогия — сигнальная лампа низкого уровня топлива на бензиновых или дизельных автомобилях. Большинство современных автомобилей теперь предлагают приблизительный оставшийся запас хода при включении этого предупреждения, но даже если вы проехали на автомобиле до 0 миль, обычно остается небольшой запас топлива, который вы можете использовать.

Марк Урбано Автомобиль и водитель

Тем не менее, даже с ограниченной частью емкости батареи, которую можно использовать для приведения в движение, многие автопроизводители рекомендуют не заряжать регулярно выше указанных 80–90 процентов.Это может помочь продлить срок службы батареи и предотвратить снижение ее емкости с течением времени.

Как это часто бывает, Tesla поступает немного иначе. Все началось с определения емкости аккумулятора; Первые несколько лет производства Model S предлагали блоки по 60, 85 и 100 кВтч в различных точках. Несколько лет назад, с появлением Model 3, она сменила тактику.

Сейчас он обычно продает версии своих моделей Long Range и Performance без указания размера батареи.На форумах Tesla есть энергичные темы, пытающиеся вычислить общую и полезную емкость каждого варианта батареи. Поскольку рейтинги EPA для автомобилей Tesla часто меняются, дескрипторы могут упростить задачу для покупателей. Они также избавляют Tesla от необходимости менять номера хрома на задней части своих автомобилей.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

BU-402: Что такое C-rate? — Battery University

Посмотрите, как масштабируются скорости заряда и разряда и почему это важно.

Скорость заряда и разряда батареи регулируется коэффициентом заряда. Емкость батареи обычно составляет 1С, что означает, что полностью заряженная батарея номиналом 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5 ° C, должен обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, а при 2 ° C — 2 А в течение 30 минут.Потери при быстром разряде сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время заряда.

C-rate 1C также известен как одночасовая разрядка; 0,5C или C / 2 — это двухчасовая разрядка, а 0,2C или C / 5 — 5-часовая разрядка. Некоторые высокопроизводительные батареи можно заряжать и разряжать выше 1С при умеренной нагрузке. В таблице 1 показано типичное время при различных скоростях C.

C-rate	Time	Таблица 1: C-rate и время обслуживания при зарядке и разрядке аккумуляторов емкостью 1 Ач (1000 мАч)
5C	12 мин
2C	30 мин
1C	1 час
0.5C или C / 2	2h
0,2C или C / 5	5h
0,1C или C / 10	10h
	20h

Емкость аккумулятора или количество энергии, которое может удерживать аккумулятор, можно измерить с помощью анализатора аккумулятора. (См. BU-909: Оборудование для тестирования батарей.) Анализатор разряжает батарею калиброванным током, одновременно измеряя время до достижения напряжения конца разряда.Для свинцово-кислотных аккумуляторов окончание разряда обычно составляет 1,75 В на элемент, для NiCd / NiMH — 1,0 В на элемент и для литий-ионных аккумуляторов — 3,0 В на элемент. Если батарея емкостью 1 Ач обеспечивает 1 А в течение одного часа, анализатор, отображающий результаты в процентах от номинального значения, покажет 100 процентов. Если разряд длится 30 минут до достижения напряжения отключения конца разрядки, то емкость аккумулятора составляет 50 процентов. Стоимость новой батареи иногда переоценивается, и ее емкость может превышать 100 процентов; другие недооценены и никогда не достигают 100% даже после заливки.

При разрядке батареи с помощью анализатора батареи, способного применять различные скорости C, более высокая скорость C приведет к более низкому показанию емкости и наоборот. При разрядке батареи 1 Ач с более высокой скоростью 2C, или 2A, в идеале батарея должна обеспечить полную емкость за 30 минут. Сумма должна быть одинаковой, поскольку одинаковое количество энергии распределяется за более короткое время. В действительности внутренние потери превращают часть энергии в тепло и снижают результирующую мощность примерно до 95 процентов или меньше.Разряд той же батареи при 0,5 ° C или 500 мА в течение 2 часов, вероятно, увеличит емкость до более 100 процентов.

Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0,05 ° C или 20-часовую разрядку. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотная батарея редко достигает 100-процентной емкости, так как батареи имеют переоцененные характеристики. Производители предоставляют компенсацию мощности для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.(См. Также BU-503: Как рассчитать время работы батареи.) На рисунке 2 показано время разряда свинцово-кислотной батареи при различных нагрузках, выраженное в C-скорости.

Рис. 2: Типичные кривые разряда свинцово-кислотной кислоты в зависимости от скорости углерода.
Меньшие батареи рассчитаны на скорость разряда 1С. Из-за вялого поведения свинцово-кислотная кислота рассчитана на 0,2 ° C (5 часов) и 0,05 ° C (20 часов).

Хотя свинцовые и никелевые батареи могут разряжаться с высокой скоростью, схема защиты предотвращает разряд литий-ионного элемента питания при температуре выше 1 ° C.Ячейка питания с активным материалом из никеля, марганца и / или фосфата может выдерживать скорость разряда до 10 ° C, и порог тока устанавливается соответственно выше.

Батареи в портативном мире

Материал по Battery UIniversity основан на незаменимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Batteries for Non-Engineers «, которое доступно для заказа через Amazon.com.

vs. Свинцово-кислотный: емкость и эффективность аккумулятора

обычно ценятся за их меньший вес, меньший размер и более длительный срок службы по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями. Если вам требуется аккумулятор, обеспечивающий большее время работы, лучшим вариантом будет выбрать литий-ионный аккумулятор глубокого разряда.

Следующие ниже факты о литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторах демонстрируют огромную разницу в полезной емкости аккумулятора и эффективности зарядки между этими двумя вариантами аккумуляторов:

Свинцово-кислотные батареи

теряют емкость при высокой скорости разряда

Пойкерта описывает, как на емкость свинцово-кислотных аккумуляторов влияет скорость их разряда.По мере увеличения скорости разряда полезная емкость аккумулятора уменьшается.

Типичная емкость аккумулятора измеряется током, который требуется для полной разрядки за 20 часов. Если ток разряда вашего приложения превышает 20-часовую норму производителя, закон Пейкерта объясняет, почему емкость аккумулятора значительно снижается.

Однако этот закон не выполняется для литий-ионных батарей из-за высокого уровня эффективности технологии. Емкость литий-ионного аккумулятора остается удовлетворительной в течение многих лет после установки, независимо от скорости разряда.

Литий-ионные батареи

имеют более высокую полезную емкость

Во многих применениях свинцово-кислотные батареи рассчитаны на 50-процентную глубину разряда, чтобы продлить срок службы батарей. Это означает, что вы занимаете вдвое больше места и добавляете дополнительные расходы, что не является эффективным вариантом.

имеют КПД 99 процентов и предлагают гораздо большую полезную емкость при том же номинальном значении ампер-часов (А-ч). Литий-ионная технология обычно обеспечивает на 20-50 процентов больше полезной емкости и времени работы в зависимости от тока разряда.

Это позволяет заменить свинцово-кислотную батарею на литий-ионную батарею гораздо меньшего размера и меньшей емкости для достижения аналогичных результатов и времени работы. Кроме того, срок службы литий-ионных аккумуляторов намного превышает срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов.

Эффективность зарядки литий-ионных аккумуляторов сокращает время простоя

Алгоритм свинцово-кислотной зарядки имеет несколько специально разработанных этапов. Эти этапы обеспечивают правильную зарядку аккумулятора для максимального увеличения срока службы и производительности аккумулятора.В то же время это тоже медленный процесс.

Внутреннее сопротивление свинцово-кислотной батареи тем выше, чем глубже она разряжена. Итак, алгоритм зарядки предназначен для медленной зарядки аккумулятора при более низких уровнях напряжения.

Функции и аксессуары	Fluke BT510	Fluke BT520	Fluke BT521
Измерение внутреннего сопротивления (активной составляющей, мОм)	✓	✓	✓
Измерение напряжения батареи	✓	✓	✓
Многократное измерение напряжения в ходе разрядки	✓	✓	✓
Измерение пульсирующего напряжения (переменная составляющая в постоянном напряжении)	✓	✓	✓
Температура отрицательного полюса АКБ			✓
Режим мультиметра	✓	✓	✓
Режим однократных и последовательных измерений	✓	✓	✓
Задание пороговых значений	✓	✓	✓
Функция автоматического сохранения измерений	✓	✓	✓
Просмотр памяти	✓	✓	✓
Беспроводная связь			✓
Интерактивный тестовый зонд BTL20 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, без датчика температуры		✓
Интерактивный тестовый зонд BTL21 с ЖК-дисплеем и динамиком, длинные и короткие удлинители, ИК-датчик температуры			✓
Токовые клещи i420 переменного и постоянного тока			✓
Калибровочная пластина (кассета сопротивлений)	✓	✓	✓

Время разряда, часы	Относительная емкость, %
0,1	37
1,3	48
0,7	53
1,9	76
4,2	84
9,2	92
20	100

Способ определения состояния АКБ	Преимущества	Недостатки
Подкл ючение нагрузки	Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования	Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры	Портативность устройств Простота использования Быстрое проведение измерений, особенно многократных Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов	Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд	Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ	Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ	Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита	Способ применяется только для обслуживаемых батарей

Транспортное средство	Рабочий объем двигателя, л	Рекомендуемая емкость АКБ, А-ч
Легковой автомобиль	1-1,9	55-60
Грузовой автомобиль	1,6-10,9	77-140
Фура, автопоезд	7,2-17	190-200