Емкость аккумулятора. Методика ее расчета

Емкость аккумулятора. Методика ее расчета.

Ёмкость аккумуляторной батареи (АКБ) очень важная характеристика. Если неправильно подобрать и просчитать её, то могут возникнуть неполадки в системе автономного электроснабжения. А для того, чтобы всё верно рассчитать, необходимо знать основные формулы и алгоритмы. Эта статья призвана дать ответы на эти и другие сопутствующие вопросы.

Ёмкость аккумуляторной батареи. Что это?

Ёмкость батареи – это определённый отрезок времени, который данный источник питания может снабжать энергией подключённые к нему устройства. То есть – максимум энергии, которую аккумулятор сможет иметь при условии полной зарядки.

Различают понятия номинальной и реальной ёмкости аккумулятора. Под номинальной, подразумеваются стандартные расчёты при установленных условиях напряжения, часового разряда, температуры (1,8В/10ч/20-25°С). Реальные же данные не совпадают с приведёнными выше, поскольку ситуации зачастую далеки от идеальных параметров. В таком случае используется специальная расчётная таблица с соответствующими формулами, показаниями и предписаниями к действию. Такой подход даёт самые точные показания.

Проводим расчёты

Измерения проводятся с использованием следующих единиц:

· Потребляемая мощность – Вт

· Ёмкость – А.ч (Ампер-час); устройства небольших размеров – мА.ч (миллиАмпер-час)

Проводя расчёты по формуле, оперируют такими понятиями (ниже приведён пример):

R – требуемая ёмкость аккумуляторной батареи.

Р – мощность (Вт)

t – необходимое время (ч) 

V – напряжение АКБ (В) 

k – коэффициент применения ёмкости (сумма энергии, которую можно использовать потребителю без урона системе).

Используется следующая формула:

R = P·t / V·k

Предположим, мощность устройства, работу которого необходимо обеспечить на протяжении 3-х часов, составляет 1000Вт. Также имеется аккумулятор с рабочим напряжением в 14V (при расчётах непременно учитывается и необходимое напряжение). Для определения ёмкости батареи подставляем исходные данные (или же подставляются другие) под указанную формулу. То есть выходит:

R = 1000·3 / 14·0,7 =  306,12 А.ч

Числовые данные, полученные обработки – это минимальная ёмкость для рассматриваемого случая. Чтобы обеспечить лучшую работу и большую эксплуатацию батареи, следует обратить внимание на источник, энергия которого больше процентов на 20.

R = 306,12·1,2 = 367,4А.ч

Таким образом, поставленная задача требует наличия ёмкости аккумулятора 367,4А.ч.

Применяя для резервирования несколько аккумуляторных батарей, стоит помнить, что тип соединения (смешанный, параллельный, последовательный) не влияет на число накопленной в них энергии.  Технические характеристики используемых батарей должны совпадать. Ясно, что при таком положении вещей, в формулу следует подставлять одной АКБ.

Ёмкость АКБ и другие факторы

Возможны условия, в которых ёмкость аккумуляторной батареи в реале не будет соответствовать полученным данным. Эти ситуации напрямую зависят от факторов и параметров, с которыми связанно понятие «ёмкость АКБ». К основным относятся:

· Энергия АКБ

· Конечное напряжение разряда

· Температура

· Износ АКБ

1. Вопреки многим мнениям, ёмкость аккумуляторной батареи и её накопленная электрическая энергия (при максимуме зарядки) – не идентичны. Батарея собирает запас энергии за счёт напряжения. Если напряжение будет высоким, то и количество производимой энергии будет больше. Напряжение аккумулятора, время разряда батареи, показатели тока – это то, что влияет на электрическую энергию. 

2. Когда аккумуляторная батарея доходит до точки конечного напряжения разряда, её стоит отключить. Каждый разряд аккумулятора становиться причиной понижения в нём уровня напряжения. Величина конечного напряжения разряда указывается производителем на упаковке или инструкции. Данное значение напрямую зависит от тока разряда. Необходимо проверять, чтобы напряжение не падало ниже указанного на упаковке значения. Поскольку чем чаще батарея будет доведена до такого состояния, тем быстрее она выйдет из строя.

3. Температура – один из ключевых факторов, влияющих на показание ёмкости аккумуляторной батареи. Если в месте применения АКБ температура поднимется на 20-40° С, то ёмкость повысится на 5%. Если температура упадёт до 0° С, то и показатели снизятся примерно на 15%. При дальнейшем понижении температуры показатели будут падать до 25%. Данные приведены относительно номинальной величины. От образца аккумулятора также зависит потеря вместительности в связи с температурными условиями. Гелевые теряют меньше, стартерные – больше. 

4. Ёмкость нового аккумулятора не обязательно совпадает с данными указанными производителем. Реальные величины могут существенно отличаться. Например, впоследствии долгого пребывания устройства на складе ёмкость может быть немного меньше. Срок износа АКБ поднимается в любом случае, даже если ею не пользовались. Эксплуатация, продолжительное время хранения, после покупки устройства в любом случае приведут к износу аккумуляторной батареи, её выходу из строя (постепенному).

Не стоит сопоставлять значения ёмкости и заряда относительно АКБ. Ёмкость – это то количество энергии, которого может достичь АКБ в полностью заряженном состоянии. Соответственно, если заряд сокращается, на ёмкость это никак не влияет, резервы остаются теми же. Величина ёмкости во всех случаях постоянна, а показатели заряженности одной батареи могут меняться в зависимости от использования источника энергии.

Альтернативные способы измерения ёмкости аккумулятора

Альтернативным, но белее затратным способом определения ёмкости АКБ является определение с помощью специальных приборов, так называемых тестеров. Это удовольствие, конечно, упрощает расчёты, но имеет довольно высокую цену. Так что не всегда покупка является целесообразным решением.

Как работает прибор? Тестер подключается к аккумуляторной батарее, посылает несколько сигналов непосредственно в само устройство. Через некоторое время прибор получает ответную реакцию, обрабатывает данные, самостоятельно проводит подсчёты и в течение определённого срока (установленного производителем и указанного в инструкции) выводит на экран полученные данные.

Есть несколько вариаций подобных приборов. Одни полностью автоматические и не нуждаются в дополнительных знаниях по измерению. Другие, более ранние модели, требуют определённых знаний в данной области. Цена на устройства зависит от качества, материала изготовления и его возможностей.

Такими приборами чаще всего пользуются те, чья сфера деятельности непосредственно связана с источниками энергии и их применением. В домашних условиях можно без труда воспользоваться приведённой формулой.

Также для подсчётов довольно часто используются компьютерные системы. Так, например, иногда применяют программу подсчётов в Excel. Для этого требуются хотя бы минимальные навыки владения программой и доступ к компьютеру. Разработаны также системы расчёта ёмкости в интернете. Введя данные в соответствующие строки, уже через некоторое время можно получить окончательный результат.