Емкость аккумулятора – основные параметры
1. Емкость демонстрирует, на протяжении какого периода времени, батарея сможет питать подключенный к ней прибор. Для измерения данного параметра используется показатель ампер часов. Для маленьких аккумуляторов применяется величина миллиампер-часов. Что касается самой единицы, то она демонстрирует, что емкость каждого аккумулятора представляет собой произведение постоянного тока на время разряда (измеряется в часах). Формула выглядит так:
Е [А * час] = I [А] х T [час]
2. Зависимость энергии и емкости аккумулятора
Многие думают, что емкость в полной мере отображает энергию батареи, которая может быть накоплена. На самом деле это вовсе не так: чем выше напряжение в батарее, тем больше энергии может быть накоплено. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть формулу:
[Дж]= I [А] х U [В] х T [с]
Она характеризует произведение напряжения тока и время его протекания. Из этого следует, что энергия аккумулятора равняется произведению емкости и номинального напряжения:
W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]
3. Энергия аккумулятора и его емкость
Если подключить несколько аккумуляторных батарей в последовательном режиме, то мы получим суммарную емкость. Она будет равна емкости всех аккумуляторов, которые входят в состав батареи. Энергия аккумулятора равна произведению энергии одной батареи на их количество.
4. Заряд и емкость аккумулятора
Многие покупатели путают такие разные параметры, как емкость аккумулятора и его заряд. Мы рассмотрим эту проблему: емкость — это не что иное, как выражение потенциала аккумуляторной батареи и демонстрирует время работы при полной заряженности. Чтобы было понятнее, давайте рассмотрим обычный стакан, в который налита жидкость. Емкость в данном случае равна объему стакана. Этот показатель остается неизменным, несмотря на то есть в нем жидкость или ее нет. Тоже самое можно сказать об аккумуляторной батарее: заряженная и разряженная батарея все равно обладает постоянной емкостью.
5. Рассмотрим другие характеристики емкости, которые касаются аккумулятора
В первую очередь, это емкость энергии (Вт/элемент).
Характеристика аккумуляторной батареи, которая показывает способность аккумулятора разряжаться во время постоянной нагрузки в течение определенного промежутка времени (чаще всего 15 минут). Этот параметр появился на территории США и со временем его приняли на вооружение другие производители. Чтобы провести приблизительные расчеты и оценить емкость аккумуляторной батареи в Ач по его вырабатываемой энергии в Вт/эл, достаточно воспользоваться формулой:
Е [А*час] = W [Вт/эл] / 4
Еще один параметр — запасная, или резервная емкость.
Резервная емкость — это параметр автомобильного аккумулятора, который показывает возможность питать электричеством всю энергосистему автомобиля без включенного генератора. Параметр измеряется в минутах разряда батареи током в 25 Ампер. Чтобы приблизительно выяснить этот параметр, существует специально разработанная формула. Она использует резервную емкость в минутах:
Е [А*час] = T [мин] / 2
6. Еще один важный вопрос — какие параметры влияют на емкость аккумуляторной батареи? В первую очередь это касается тока разряда. Каждый производитель определяет номинальную емкость свинцовых аккумуляторов при разрядах большой длительности (10,20 и 100 часов). В результате емкость моделей обозначается маркировкой С10, С20 или С100. Исходя из этого, можно рассчитать ток, который протекает через нагрузку при 20 часовом разряде: I20
I20 [А] = Е20 [А*час] / 20[час]
И сразу возникает встречный вопрос: правда ли, что при 15-минутном разряде, ток аккумулятора будет равняться Е20 х 4? Нет, это утверждение в корне неверно. При разряде, который длится на протяжении 15 минут, емкость аккумуляторной батареи равняется половине его номинальной емкости. А потому указанные параметры тока I0.25 не могут превышать Е20 х 2. Простыми словами, ток разряда батареи и время разряда не пропорциональны между собой.
Время разряда и ток разряда находится в степенной зависимости. Для этих целей используется специальная формула, которая была разработана Пекертом. Она гласит:
I p * T = const
При этом р — представляет собой число Пекерта и является показателем степени. Оно постоянное для указанного типа аккумуляторных батарей. Формулу можно применять для всех герметичных, свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Если мы говорим о свинцовых аккумуляторах, то число Пекерта равняется 1.15 — 1.35. Величину, которая располагается правой части уравнения, легко можно установить по емкости аккумулятора. Всего несколько вычислений позволяют получить формулу, которая характеризует емкость батареи Е при показателях тока разряда I:
Е = Eн * (Iн / I)p-1
При этом Eн является номинальной емкостью аккумулятора, а показатель Iн — это ток разряда, который находится в зависимости от заданной номинальной емкости (20 или 10 часов разряда).
Еще один важный параметр — конечное напряжение разряда аккумулятора.
По мере того, как батарея разряжается, падает ее напряжение. После достижения конечного напряжения разряда, батарея полностью отключается. Существует определенная зависимость: чем ниже конечное напряжение разряда, тем выше показатель емкости аккумулятора. Производители батарей устанавливают минимально допустимый параметр напряжения разряда. Если напряжение в аккумуляторной батарее становится меньше этой величины (так называемый глубокий разряд), то батарея может полностью выйти из строя.
Температурный режим оказывает влияние на показатели емкости
Если температура возрастает с 20 до 40°С, емкость батареи увеличивается на 5 процентов. Снижение температуры в диапазоне от 20°до 0° С приводит к снижению емкости на 15 процентов. Снижение температуры до -20°С еще больше снижает параметры емкости.
Что касается износа аккумуляторной батареи, то существуют следующие моменты.
Емкость свинцовой аккумуляторной батареи при поставке может отличаться от номинальных показателей. Всего несколько циклов разряда и заряда приводит к тому, что емкость увеличивается. К сожалению, при дальнейшей эксплуатации или при долгом хранении батареи, емкость уменьшается. Со временем батарея нуждается в замене.
7. Проверка емкости свинцового аккумулятора. Классическим способом проверки емкости является проведение контрольного разряда. Для этих целей батарею заряжают постоянным током и проводят регистрацию показателей до конечного напряжения разряда. Остаточная емкость легко вычисляется по формуле:
Е [А*час]= I [А] * T [час]
Ток разряда должен быть таким, чтобы время разряда равнялось 10 или 20 часам работы. После этого можно сравнить полученные показатели остаточной емкости с номинальными значениями. Если полученные данные составляют меньше 80 процентов номинальных показателей, нужна замена аккумулятора. Это делается для того, чтобы дальнейшее старение основных элементов батареи не привело к ее выходу из строя.
Обычные методы измерения емкости аккумуляторов имеют целый ряд недостатков:
- сложность процесса и трудоемкость,
- приходится выводить аккумулятор из строя на продолжительный период времени.
Если нужно провести быстрые тесты, то применяют современные приборы. Они проводят измерения за несколько секунд.
Емкость аккумуляторной батареи.
Емкость аккумуляторов — 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, где С– 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-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-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 конечного напряжения .
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 время заряда . 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 напряжения хотя 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, наличия посторонних примесей в электролите и 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-часовом разряде, наибольшая при 100 часовом.
С повышением температуры электролита емкость 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 низких же температурах емкость и полезное действие АКБ быстро уменьшается.
Если увеличить концентрацию ( плотность электролита ), то емкость также увеличится, но аккумулятор быстро выйдет из строя из-за разрыхления активной массы батареи.
Похожие статьи
Проверка аккумуляторной батареи нагрузочной вилкой.
Нагрузочные вилки применяются для определения электрического напряжения (под нагрузкой) на клеммах аккумуляторной батареи, состоящей из последовательно соединенных элементов 1,2 и 2В. Они используются..
Сульфатация аккумуляторных батарей.
«Сульфатация» — в настоящее время одна из основных неисправностей свинцовых аккумуляторных батарей. Под термином «сульфатация» электродов (пластин) в свинцово-кислотных аккумуляторах понимают такое с..
Что такое аккумулятор.
Аккумулятор (элемент) — состоит из положительных и отрицательных электродов (свинцовых пластин) и сепараторов разделяющих эти пластины, установленных в корпус и погруженных в электролит (раствор серно..
Эксплуатационные дефекты в аккумуляторах
В процессе эксплуатации аккумуляторов могут возникать проблемы. Причины эксплуатационных дефектов: Низкая степень заряженности (менее 75 %): — может являться результатом слабого натяжения ремня п..
Емкость с20 что это
На данный момент, можно выделить несколько технологий изготовления тяговых аккумуляторных батарей (АКБ), получивших распространение на рынке:
ЛИТИЙ-ИОННЫЕ LIFEPO4
Аккумуляторы состоящие из электродов и сепараторов пропитанных электролитом. В качестве материала катода используется литий-железо-фосфат.
СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ AGM|TPPL
Аккумуляторы с тонкими пластинами из свинца c пористым заполнителем из стекловолокна пропитанного кислотным электролитом.
СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ GEL|PZV
Аккумуляторы свинцовые с заполнителем из гелеобразного кислотного электролита.
Свинцовые Жидко-КИСЛОТНЫЕ WET|pZS
Аккумуляторы свинцовые с жидким кислотным электролитом.
СТОИМОСТЬ ПРИОБРЕТЕНИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЯ
За счет разницы в технологиях, ёмкость приобретаемой литий-ионной батареи – LiFePO4 нужно рассчитывать с учетом понижающего коэффициента в 1,6 раза по сравнению со свинцово-кислотными батареями (включая AGM и GEL ). Например, при смене АКБ со свинцово-кислотной на LiFePO4, вместо батареи ёмкостью – 210Ah , можно использовать батарею ёмкостью – 132Ah .
Сравнение цен на тяговые аккумуляторные батареи
Сравнение стоимости обслуживания тяговых аккумуляторных батареи
Вывод: Если Вы планируете использовать АКБ максимально долго при регулярных нагрузках, то выигрышным вариантом будет LiFePO4 батарея, имеющая наиболее низкую стоимость цикла заряда/разряда и не требующая обслуживания, в том числе – применения регулярных мер по уменьшению сульфатации. Если же батарея будет использоваться не регулярно или с небольшой загрузкой за день, то, в некоторых случаях, выгоднее приобрести AGM или GEL батарею. Жидко-кислотные батареи, подойдут в том случае, если будут использоваться в уже оборудованных помещениях и если стоимость их обслуживания, по какой-то причине, для Вас не важна.
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ
Все сравниваемые технологии подвержены эффекту Пойкерта: чем выше сила тока при разряде, тем ниже выходное напряжение и доступная емкость аккумулятора.
График снижения емкости и напряжения от токов разряда для LiFePO4 АКБ
График снижения емкости и напряжения от токов разряда для свинцово-кислотных, AGM, GEL АКБ
Пояснение 1: На приведенных графиках токи разряда указаны по отношению к ёмкости батареи. Например: значение 0,5C означает разряд током составляющим половину от значения ёмкости батареи.
Пояснение 2: На приведенных графиках явно указано время разряда в часах при указанной силе тока. При маркировке батареи, время разрядки указывается как C1 (1 час), C5 (5 часов) и т.д., и означает количество времени за которое батарея указанной ёмкости будет разряжена до минимального напряжения при номинальном токе.
Вывод: Свинцово-кислотные аккумуляторы (включая AGM и GEL ), подвержены эффекту Пойкерта в гораздо большей степени, чем литий-железо-фосфатные LiFePO4 , это позволяет использовать LiFePO4 батареи более низкой ёмкости получая такое же время автономной работы. Так же, важно учитывать, что на свинцово-кислотных батареях принято указывать ёмкость которую батарея способна отдать во внешнюю цепь в течение 20 часов (C20) до падения напряжения на выводах до минимального (если в маркировке батареи не указано иное значение).
СРОКИ СЛУЖБЫ
Срок службы тяговой аккумуляторной батареи (количество циклов при котором батарея сохраняет более 70% емкости и номинальное напряжение), имеет прямую зависимость от регулярной глубины разряда АКБ и условий её эксплуатации.
Сравнение сроков службы тяговых аккумуляторных батарей
Условия эксплуатации влияющие на срок службы тяговых АКБ
Пояснение 1: Сульфатация пластин – химическая реакция в свинцово-кислотных аккумуляторах (включая AGM и GEL) при которой образуется плохо растворимое вещество (сульфит свинца), осаждающийся на пластинах и образующий диэлектрический слой между электролитом и активной массой.
Пояснение 2: Длительное хранение свинцово-кислотных аккумуляторов (включая AGM и GEL) в разряженном состоянии приводит к кристализации сульфита свинца и быстрой потере работоспособности АКБ.
Пояснение 3: Регулярный неполный заряд, так же, как и осушение пластин при выкипании электролита в свинцово-кислотных АКБ (включая AGM и GEL), приводит к частичной кристализации сульфита свинца на пластинах аккумулятора и необратимому снижению ёмкости АКБ.
Вывод: Теоретически, все сравниваемые технологии имеют продолжительный срок службы по отношению к их стоимости, но на практике очень часто условия эксплуатации не соблюдаются из-за человеческого фактора, и срок службы значительно сокращается. В случае строгого соблюдения условий: заряда, разряда, хранения и профилактики для всех видов свинцово-кислотных батарей (включая AGM и GEL ), при выборе стоит ориентироваться, так же, на эти технологии изготовления, в остальных случаях, более выгодным будет приобретение неприхотливых в обслуживании литий-железо-фосфатных – LiFePO4 аккумуляторных батарей.
СКОРОСТЬ ЗАРЯДКИ И ВРЕМЯ АВТОНОМНОЙ РАБОТЫ
Следует обратить внимание, что скорость зарядки зависит, как от допустимого тока заряда, так и от теплового рассеивания энергии аккумулятором в процессе заряда/разряда. У LiFePO4 аккумуляторов превращается в тепло 1-2%, у AGM и GEL 5-7%, а у жидко-кислотных свинцовых аккумуляторов 15-20% энергии.
Как правильно подобрать аккумулятор для автомобиля
Как узнать, какой аккумулятор подходит для вашего автомобиля? Вот некоторые из ключевых факторов, которые следует учитывать. Если вы не уверены в требованиях в любой из этих областей, проверьте руководство по эксплуатации вашего автомобиля или поговорите со своим механиком, чтобы получить рекомендации производителя оригинального оборудования (OE). Кроме того, ищите беспроблемную гарантию, включающую временные рамки бесплатной замены.
Подберите аккумулятор, подходящий для вашего автомобиля, с помощью нашего селектора автомобильных аккумуляторов.
Аккумуляторная технология: глубокий цикл против пусковой батареи
Различные автомобили и стили вождения могут предъявлять разные требования к аккумулятору. Сначала важно определить, будет ли стандартная залитая аккумуляторная батарея соответствовать потребностям вашего автомобиля или потребуется батарея глубокого цикла или батарея AGM.
Габариты аккумуляторной батареи
Это относится к размеру аккумулятора, который наилучшим образом соответствует физическим размерам, расположению клемм и типу, необходимым для вашего автомобиля. Размер группы обычно зависит от марки, модели и типа двигателя вашего автомобиля.
Усилитель холодного пуска (CCA)
CCA — это рейтинг, используемый в аккумуляторной промышленности для определения способности аккумулятора запускать двигатель при низких температурах. Рейтинг относится к количеству ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд, поддерживая напряжение не менее 7,2 вольт.
Резервная емкость аккумулятора (RC), ампер-час и C20
Резервная емкость — это общий показатель того, как долго новый, полностью заряженный аккумулятор может продолжать работать с основными принадлежностями в случае выхода из строя генератора переменного тока. Ампер-час и емкость C20 — это индикаторы того, сколько энергии хранится в батарее.
Аккумуляторные батареи
Помимо автомобильных аккумуляторов, у нас есть аккумуляторы для всех ваших нужд, в том числе для водного транспорта, мотоциклов, тяжелых грузовиков и сельскохозяйственных машин.