Емкость аккумулятора: как определить и на что влияет?
Емкость аккумулятора является одной из важнейших технических характеристик изделия и часто становится решающим критерием при выборе аккумулятора. Но что показывает емкость, с чем она связана и что может на нее влиять? Сейчас разберёмся.
Вычисление емкости
Емкость – это показатель, демонстрирующий, какой период времени аккумулятор может поддерживать ту или иную нагрузку. Емкость измеряется в ампер-часах, а в малообъемных (к примеру, телефонных) моделях – миллиампер-часах.
Уже по единице измерения можно понять, что она вычисляется путем умножения постоянного тока разряда, на время этого самого разряда. Следовательно, емкость (Е) = I х T, где I заряд в амперах, а Т – часы. Емкость батареи можно определить, сложив емкость всех входящих в нее аккумуляторов.
Различия между емкостью и энергией
Показатель емкости аккумулятора не полностью отображает энергию, которая может хранится в нем при полной зарядке. Это связано с тем, что энергия возрастает прямо пропорционально к напряжению, поэтому реальная энергия аккумулятора вычисляется по следующей формуле:
Энергия = I х U х T, что в расшифровке значит напряжение, умноженное на ток и на время протекания тока.
Поэтому чтобы получить показатель энергии аккумулятора нужно его емкость умножить на напряжение, то есть W [Вт*час]= E х U.
При вычислении энергии аккумуляторной батареи с последовательно подключенными аккумуляторами энергию одного аккумулятора следует умножить на их количество в батарее.
Различия между емкостью и заряженностью
Заряд аккумулятора и емкость – не одно и то же, важно различать эти понятия, покупая аккумулятор в Альтшоп или любом другом магазине. Емкость, как уже говорилось, показывает, сколько времени аккумулятор сможет обеспечивать нагрузку при полном заряде. Заряд же показывает реальное количество накопленной энергии. То есть емкость – статичный показатель, а заряд – динамичный.
Простой пример – емкость показывает объём стакана, а заряд реальное количество воды, которое в ней содержится сейчас.
Влияние износа и температуры на емкость аккумулятора
Влияние температуры зависит от того, какой материал используется в аккумуляторе. Так в моделях со свинцовыми пластинами при повышении температуры от +20 до +40 емкость увеличивается до 5%, снижение температуры на них практически не влияет. Но, вот гелиевые аккумуляторы при падении температуры от +20 к 0 теряют порядка 15% емкости, а при дальнейшем ее снижении до – 20 еще 25%.
Что касается емкости, то в свинцовых моделях она примерно равна заявленной производителем. Однако несколько циклов разрядки-зарядки могут увеличить ее на несколько процентов. Последующее использование или пассивное хранение аккумулятора снижаем его емкость из-за разрушения материала, который лежит в его основании.
Если изношенный аккумулятор быстро садится и заряжается, его нужно заменить новым (кстати, хороший выбор тут). Использование неисправного аккумулятора может привести к снижению эффективности и сбоям в работе питаемого от него устройства.
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..
Влияние емкости автоаккумулятора на функционирование генератора.
На сегодняшний день довольно распространенным является миф о том, что типовой автогенератор не способен в силу недостающей силы тока зарядить аккумулятор, емкость которого превышает значение, предусмотренное заводом-производителем. Это утверждение регулярно подпитывается на форумах автолюбителей различными «фактами». Исходя из представленной на автофорумах информации, если завод-производитель установил АКБ, емкость которого составляет 55 Ач, то установка батареи емкостью 60 Ач приведет к тому, что аккумулятор постоянно будет оставаться недозаряженным. Также бытует мнение, что ни в коем случае нельзя нарушать связь «мощность генератора-емкость аккумулятора».
Специфика зарядки автоаккумулятора следующая:
— зарядка осуществляется за счет тока;
— наибольшая величина напряжения заряда автогенератора является стабилизированной и граничное значение составляет 14,4 В;
— напряжение в севшем аккумуляторе равно 12 В, а в заряженном – 12,7 В;
— во время зарядки эта величина увеличивается и по завершению процесса составляет 14,4 Вольт;
— на ток заряда влияет исключительно разница напряжений генератора и аккумулятора. Чем больше заряжен АКБ, тем ниже ток заряда.
Исходя из вышеприведенной информации можно сделать вывод, что мощность генератора никак не влияет на ток заряда аккумулятора. Влияние оказывает разница напряжений автогенератора и автоаккумулятора.
Зачастую, изначально в машине ток заряда аккумулятора равен 1 Амперу. Спустя 60 минут езды данный показатель снижается до значения 0,4 А. Если напряжение повысилось до 14,4 вольт, а батарея полностью разрядилась, ток заряда будет равен примерно 0,01 А.
Даже наиболее слабенький автомобильный генератор имеет такую мощность, которая предоставляет ему возможность вырабатывать ток величиной 50 А. Модели с большей мощностью автогенераторов подают ток, величина которого равна 130 А. Усредненно заряд батареи потребляет около 1-2% мощности автомобильного генератора.
Чтобы на наглядном примере показать важность большой емкости, рассмотрим простую задачку из школьной программы. Исходя из ее условий, вода вытекает из бассейна по одной трубке, а из второй происходит ее наполнение. Теперь применим полученные сведения к реальности. Максимальное количество воды, которое может вместится в бассейн, является емкостью. Ее можно потратить, оставив машину с включенной «аварийкой» на ночь. И чем больше величина емкости, тем дольше осуществляются различные действия. Больший размер емкости позволяет дольше подзаряжать батарею. В таком случае в автомобиле, к примеру, дольше будет работать аварийный свет или же владелец авто сможет как можно реже прибегать к подзарядке ЗУ в профилактических целях.
Генератор большей мощности никак не повлияет на скорость зарядки аккумулятора. В любом транспортном средстве аккумуляторы заряжаются малыми токами. Согласно физическим законам, мощный генератор не заряжает током, равным 10 Амперам, а слабый – 3 Амперам. Вне зависимости от мощности, величина тока в начале будет равна 5-6 Амперам, через четверть часа значение снизится до 1,0-1,5 Ампера, и наконец приравняется к 0,3-0,5 Ампера.
Максимально разряженный авто аккумулятор, напряжение которого составляет 12,4 Вольт и ниже, должен заряжаться устройством, которое имеет соответствующую мощность. Процесс зарядки батареи ЗУ всегда будет происходить быстрее, чем при использовании автогенератора. Обычно, ЗУ не имеет жёсткого ограничения размера напряжения. Но при этом ограничение установлено на максимальный ток заряда – именно этот показатель играет важную роль при зарядке батареи, которая очень разряжена.
На что влияет емкость аккумулятора?
Современный человек в своем быту постоянно использует аккумуляторную технику. Это могут быть и различные гаджеты (смартфон или плеер, например), и электроинструмент (аккумуляторные шуруповерты, перфораторы, пилы и т.д.). Кроме того, аккумулятор есть и в автомобиле, который хоть и не отнесешь к аккумуляторной технике, но без батареи завести его не получится.
У каждого аккумулятора есть такой параметр, как емкость. В этой статье мы рассмотрим, на что влияет эта характеристика при работе той или иной техники.
Что означает емкость?
Итак, емкость можно по другому назвать вместительность. То есть, если говорить просто, то она означает, насколько много заряда может вместить в себя батарея. Измеряется эта характеристика в такой единице, как ампер-час (Ач). С одной стороны в этой единице содержится такая мера, как «ампер», обозначающая силу тока, а с другой стороны, здесь есть и единица «час», измеряющая время. То есть простыми словами количество ампер-часов показывает, нагрузку с какой силой тока нужно подсоединить к аккумулятору, чтобы посадить его полностью за час.
Но не все так просто. Аккумулятор — это такая штука, которая тем быстрее садится, чем больше нагрузку к нему подсоединить. К примеру, взять аккумулятор на 60 Ач. Если у нему подсоединить небольшую нагрузку в 3 А, то он сядет примерно за 20 часов. А вот, если нагрузка будет 60 А, то, к сожалению, час он проработать не сможет. Такая зависимость была выведена немецким ученым Пейкертом, в честь которого назван соответствующий коэффициент. Есть специальная формула по вычислению реальной емкости аккумулятора при том или ином значении подключенной силы тока. Здесь мы не будет вас ею нагружать, просто примите к сведению, что такая зависимость есть и все.
Ну и вам, наверное, уже стало понятно, что чем больше емкость, тем дольше может проработать прибор, подсоединенный к аккумулятору на одной его зарядке. Это прежде всего касается гаджетов и инструмента. С автомобилями нужно рассмотреть ситуацию с емкость несколько с другой стороны.
Емкость автомобильного аккумулятора
На автомобиле аккумулятор предназначен, прежде всего, для питания стартера, который раскручивает двигатель, позволяя ему завестись. Конечно, при выключенном моторе от батареи питаются и другие электроприборы автомобиля. Но основное назначение — это питание стартера.
Чтобы провернуть коленчатый вал двигателя, требуется стартер достаточной мощности, который по сути представляет собой обычный электродвигатель. Так вот, например, на автомобилях с двигателем объемом 1,3 — 1,6 л требуется около 1,5 кВт мощности. А это значит, что потребляемая сила тока составит около 120 А. На таких машинах устанавливают обычно батареи с емкостью 55-60 Ач. То есть такой емкости в идеале должно хватить на полчаса вращения стартера. Но выше мы отметили, что при большом токе время работы от одной зарядки сокращается. Плюс у нас еще бывает зимняя эксплуатация, когда холодный аккумулятор просто из-за низких температур теряет свою емкость. Также нужно отметить, что ток зарядки от генератора во время движения не очень высокий, поэтому хоть аккумулятор и несколько дозаряжается во время поездок, все равно с каждым пуском заряда в нем остается меньше.
Таким образом, производителями была высчитана оптимальная емкость батареи при том или ином объеме двигателя. Ее можно узнать из паспорта автомобиля или найти в Интернете конкретно для вашего авто. Если купить аккумулятор меньшей емкости, то придется довольно часто его заряжать. Покупка же более емкой батареи позволит иметь дополнительный запас заряда, что особенно полезно в зимнее время. Но не стоит увлекаться и брать значительно более емкие аккумуляторы. Чем больше емкость, тем меньше в батарее ее внутреннее сопротивление. А поскольку стартер рассчитан на работу с определенным диапазоном сопротивления, использование слишком емкого аккумулятора, сопротивление которого выходит за рамки этого диапазона, может привести к преждевременному выходу стартера из строя.
Заключение
Итак, если по простому, то емкость аккумулятора влияет на время беспрерывной работы подключенного к нему прибора от одной зарядки. Чем она больше — тем дольше работает прибор.
У автомобильных аккумуляторов емкость должна быть тем больше, чем больше объем двигателя машины. Можно приобретать более емкие батареи, чем указано производителем, но не стоит сильно этим увлекаться, так как параметр внутреннего сопротивления аккумулятора влияет на срок службы стартера.