Всем привет. Автономность работы ноутбука, мобильного телефона, источника бесперебойного питания -зависит от параметра аккумулятора, именуемой ёмкостью. Измеряется она в миллиампер-часах: mAh или мАч. Для АКБ маломощных устройств или ампер часах: Ah или Ач. Узнав, какой ёмкостью обладает АКБ, можно подвести черту к времени запитывания аккумулятором электроэнергии для потребляемого устройства. Об этом мы и поговорим в статье.
Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?
Что такое «Ампер в час»? – это единица измерения электрического заряда, основное назначение которое выражается ёмкостью АКБ. Внесистемной единице можно дать логическое объяснение.
СПРАВКА! Одним «Ач» считается заряженный электрон, что проходит на протяжении одного часа сквозь площадь металлического проводника при пропускании тока в 1 Ампер.
То есть теоретически – полностью заряженная батарея с ёмкостью в 1000 мАч готова демонстрировать силу тока в 1 А в течении 1 ч. Если потребуется ток 10А, то АКБ сможет выдать его в течении 0,1 ч. Если нужен ток в 0,2 А, батарея будет выдавать его за 5 часов. Логика перевода здесь ясно прослеживается.
В малогабаритных аккумуляторах для удобства счисления используют значение миллиампер в час. В редких случаях используют микроампер в час. Этими АКБ оснащаются малые устройства – в основном электроника.
В реалиях ёмкость батареи приводят, опираясь на двадцатичасовой цикл разряда до «Minimum»-значения «Umin» – тот параметр, до которого лучше не доводить перезаряжаемую батарею.
Рассмотрим на реальных примерах, что значит значение ёмкости.
Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ
В авто используют увесистые аккумуляторы с большой емкостью. Например, ёмкость аккумулятора 6CT-62N равна 62 Ач. Из этого значения можно рассчитать силу тока, которая будет разряжать устройство равномерно до конечного напряжения. В автомобиле оно равно 10,8 В. Измерения делаются исходя из исходных данных:
- Ёмкость – 62 Ач.
- Время разряда – 20 часов.
- Рабочее U – 12 В.
- Конечное напряжение – 10,8 В.
Чтобы узнать, какой ток способен выдавать аккумулятор на протяжении 20 часов, следует:
62 / 20 = 3,1 А
Дополнительно, перевести ёмкость Ач можно в единицу измерения – кулон. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.
Перевод в Вт/ч
Изготовителей аккумуляторных батарей условно необходимо поделить на две касты:
- Первые указывают «запасаемый заряд» (в ампер/часах) аккумулятора.
- Вторые пишут «запасаемую энергию» в Втч.
Самое интересное, эти единицы измерения указывают на ёмкость аккумулятора. Для измерения максимально точного значения ёмкости путем перевода Втч в Ампер часов, необходимо провести математический расчет с использованием интегралов от показателя мгновенной мощности, которое выдает перезаряжаемая батарея при разряде.
Но если рассчитать нужно приблизительно, можно оперировать средними показателями напряжения и используемого тока, приведя все данные к такому знаменателю:
1 Вт = 1В*1А
Если приплюсовать сюда время, выйдет:
1Втч=1В*1Ач
Расшифровка формулы следующая – запасаемая энергия (ватт-час) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (Ампер часы в аккумуляторе) на напряжение (В, среднее).
Е=q*U
Или:
E=q*U*3600
Если Вт конвертировать в Дж.
Вернемся к примеру, с АКБ, который необходим для стартера. В нем сказано, что запасаемые заряд равен 62 Ач, рабочее напряжение – 12 В.
Ёмкость (запасаемая энергия) с допустимой погрешностью равняется:
62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч*3600 = 2,678 МДж.
Применение АКБ
Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:
- В энергетике, подстанциях телекоммуникационного оборудования, в качестве аварийного источника питания железнодорожных переездов применяются стационарные свинцовые аккумуляторы.
- Для питания шахтерских подъемников, средств связи, для запуска дизельных станций и двигателей авиации применяют Никель-кадмиевые АКБ.
- Для автономного питания портативных приборов используют Никель-металлогидридные АКБ.
- Портативные устройства, типа мобильного телефона, колонок, камер питаются с помощью Li-ion аккумуляторов.
- Некоторые портативные гаджеты могут снабжаться литий-полимерными АКБ. Их обычно позиционируют с повышенной безопасностью и увеличенным ресурсом, по сравнению с Li-ion.
Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.
Что происходит в период эксплуатации?
К сожалению, со временем, все перезаряжаемые батареи проходят через процессы химического старения. В следствии этого, ёмкость постепенно уменьшается, что приводит к необходимости частого заряда. В дополнение к такому процессу может снижаться максимальная мгновенная производительность АКБ (ее еще называют пиковой).
Чтобы прибор с перезаряжаемой батареей корректно работало, все электрозависимые компоненты должны незамедлительно получать доступ к электропитанию.
Главным фактором, влияющим на мгновенную передачу заряда АКБ есть его полное сопротивление. Если оно высокое, то перезаряжаемая батарея не всегда сможет отдавать тот заряд, которой требуется для качественной работы прибора. Из-за этого оно может не запускаться или прекратить работать. Полное сопротивление АКБ может увеличиваться:
- На постоянной основе при химическом старении.
- Краткосрочно при низком уровне заряда.
- Временно при малых и отрицательных температурах воздуха.
Если же порог минимального напряжения для работы АКБ будет преодолён при увеличении сопротивления (то есть станет меньшим количество выдаваемых мАч) – автономная работа устройства поддерживаться не сможет.