От чего зависит емкость аккумулятора

28

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.

Мы работаем для Вас
будни: 9:00 — 18:00
суббота, воскресенье: выходные

Емкость автомобильного аккумулятора: что нужно знать

Основные параметры аккумулятора автомобиля сводятся не только к массе, габаритам и расположению выводов, но и к «электрическим» показателям и характеристикам:

• емкость аккумулятора;
• ток холодной прокрутки,
• электродвижущая сила и т.д.

При этом емкость АКБ является одной из важнейших характеристик. Измеряется емкость в ампер-часах (А-ч, Ач, А∙ч, Ah). Данный показатель позволяет определить величину силы тока, с которой происходит равномерный разряд батареи до конечного напряжения (10.8 вольт).

При выборе аккумуляторной батареи не все автолюбители знают, что такое емкость автомобильного аккумулятора, а также аккумулятор с какой емкостью лучше выбрать. Подробнее читайте в нашей статье.

Что такое емкость аккумулятора

Емкость АКБ (среди автолюбителей также часто встречается обозначение «объем» аккумулятора) на разных батареях отличается. Это значит, что для различных классов авто, мотоциклов и другой техники необходимо подбирать подходящую батарею. Игнорирование данного правила позволит избежать проблем с электрооборудованием и эксплуатацией ТС.

Как рассчитать емкость аккумуляторной батареи

Например, емкость 72 А-ч указывает на то, что автомобильный аккумулятор может в течение 20 часов выдавать ток 3.6 ампер. Далее, когда цикл разряда завершится, напряжение на выводах АКБ должно быть не меньше 10.8 вольт.

При этом константа определена по величине номинальной емкости АКБ. Чтобы выполнить расчет реальной емкости АКБ при условии того, что значение разрядного тока не постоянное, используется формула E =En (In /I) (En — номинальная емкость АКБ, Е – реальная емкость, In номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная емкость). Ток в цикле 10 или 20 часов (обычно, это 9% от En).

Номинальная и резервная емкость батареи

Номинальная емкость АКБ является важнейшей характеристикой и определяет общее количество электроэнергии, которое на 100% заряженный аккумулятор способен отдавать в течение определенного времени.

• Что касается резервной емкости – это значение, указывающее на время отдачи заряда 25А при оптимальной температуре 25°С до конечного минимального значения 10.5 В. Информация о резервной мощности есть не на всех батареях, однако на современных АКБ встречается все чаще.

Измеряют резервную мощность в минутах. Зачастую, при номинальной мощности 60 Ач резервная мощность составляет 90 или 100 минут. Данный показатель позволяет понять, сколько автомобиль «продержится» на заряде от АКБ в случае поломки генератора.

Какая емкость аккумулятора лучше

При необходимости заменить аккумулятор, емкость АКБ номинальная представляет собой важный параметр, на который следует обращать особое внимание. С учетом того, сколько аккумуляторов представлено в продаже, многие автолюбители допускают ошибки.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какая бывает полярность аккумулятора автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, что такое полярность, а также что нужно учитывать в плане полярности при подборе АКБ.

Например, если легковой автомобиль имеет двигатель объемом до 2.0 литра, для такого мотора достаточно аккумулятора емкостью 60-72 Ач. В любом случае, аккумулятор нужно подбирать с учетом рекомендаций производителя автомобиля, а рекомендованную емкость лучше не превышать больше чем на 5 Ач.

Рекомендации

Номинальная емкость аккумулятора означает, что при температуре 25°С полностью заряженную АКБ разряжают током величиной, которая равна 0.05 от номинальной емкости в течении 20 часов до напряжения 10. 5В на выводах аккумулятора.

Следует отметить, что разряд до такого состояния на практике приводит к выходу из строя аккумулятора. Даже разряд до 11.5 В может привести к переполюсовке одной из банок (секций). Дело в том, что секции не разряжаются одновременно.

Это значит, что самая разряженная банка затем начнет брать заряд от соседних. Результат — плюс становится минусом, а минус плюсом. По этой причине не следует разряжать АКБ не только до 10.5 Вольт, но и до 11.5 В. Оптимально разряжать батарею до напряжения 12Вольт. В этом случае новый аккумулятор отдает до 85% емкости, при этом без последствий для самой батареи.

Например, включенные габариты потребляют 35Ватт или 3А, ближний свет и габариты 90 Ватт или 7,5А. При такой нагрузке АКБ на 60Ач сядет до напряжения 12В за 12-13 часов для габаритов. Если же включить ближний свет и габариты, батарея разрядится до 12В за 4-5 часов.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как сделать десульфатацию аккумулятора своими руками. Из этой статьи вы узнаете о причинах сульфатации аккумулятора, а также как выполнить десульфатацию АКБ.

По этой причине необходимо периодически обслуживать аккумулятор, контролировать уровень и плотность электролита, выполнять десульфатацию аккумулятора и производить правильную зарядку от внешних зарядных устройств. При таком подходе можно увеличить срок службы АКБ на 20-30%, а также избежать быстрой потери реальной емкости новой батареи уже через 12-18 месяцев активной эксплуатации.

Емкость аккумуляторной батареи. Что это такое и как определить?

Что такое ёмкость аккумулятора Определение ёмкости батареи

1. Ёмкость – это наиболее важная техническая характеристика АКБ

Значение ёмкости показывает количество времени, в течение которого аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. Чаще всего его ёмкость определяется в ампер/часах, а для маленьких аккумуляторов в миллиампер/часах.

Сама же единица измерения ёмкости равна такому значению: сила постоянного тока батареи (указанная в амперах либо миллиамперах), умноженная на время разряда в часах. Вот точная формула ёмкости аккумулятора:

Е [А * час] = I [А] х T [час]

2. Энергия и ёмкость аккумулятора

Бытует ошибочное мнение, что ёмкость АКБ равна энергии батареи, то есть количеству той энергии, которую может вместить полностью заряженный аккумулятор. Это мнение основывается на том, что уровень напряжения аккумулятора указывает на количество накопленной энергии. Но это не совсем верно! Ведь показатель электроэнергии равен произведению напряжения на ток и на время движения тока:

[Дж]= I [А] х U [В] х T [с]

Исходя из этого следует понимать, что энергия батареи для ИБП равна значению ёмкости аккумулятора умноженного на номинальное базисное напряжение:

W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]

3. Ёмкость и энергия АКБ

Когда несколько аккумуляторов с одинаковой ёмкостью соединяют между собой последовательно, то ёмкость полученной АКБ будет равна общей ёмкости используемых аккумуляторов. В то время как энергия этой АКБ равна: энергия одного аккумулятора умноженная на количество применяемых аккумуляторов.

4. Ёмкость и заряд аккумулятора

Зачастую некоторые потребители путают ёмкость батареи и её заряженность. Показатель ёмкости – это потенциал батареи, другими словами время, в течение которого аккумулятор сможет питать нагрузку при полной разрядке.

Если рассмотреть на примере стакана воды, то ёмкость (то есть объём стакана), никак не изменится от количества налитой в него воды. То же самое и с аккумуляторами! Значение их ёмкости всегда одинаковое, и в разряженном и в заряженном состоянии.

5. Дополнительные параметры ёмкости свинцовых АКБ

Энергетическая ёмкость [Вт/элемент] – этот показатель отражает способность батареи разряжаться на протяжении определенного времени (чаще всего 15 мин) при постоянном уровне мощности. Такую характеристику используют в основном американцы, но в последние годы этот показатель распространен и у изготовителей AGM аккумуляторов в других странах. Чтобы примерно рассчитать ёмкость батареи в ампер/часах по показателю энергии в ВТ/эл (15 мин), применяют такую формулу:

Е [А*час] = W [Вт/эл] / 4

Резервная ёмкость – это показатель автомобильного аккумулятора, характеризующий возможность батареи производить питание всей электросистемы движущейся машины, при условии, когда генератор авто не работает. Измеряется этот параметр током 25 А в минутах разряда батареи. Такой показатель больше распространен на территории Америки. Чтобы примерно определить ёмкость батареи в ампер/часах по её резервной ёмкости в минутах, применяют такую формулу:

Е [А*час] = T [мин] / 2

6. От чего зависит ёмкость аккумулятора

Ток разряда

Как правило, изготовители указывают номинальную базисную ёмкость свинцовой АКБ для UPS при длительных разрядах (10, 20 либо 100 часов). При этом ёмкость будет иметь следующие обозначения: С 10 , С 20 либо С 100 . Возьмем, к примеру, нагрузку при 20-ти часовом разряде и рассчитаем протекающий ток:

I20 [А] = Е20 [А*час] / 20[час]

Обратите внимание! Это не означает, что при 15-ти минутном разряде (то есть в течение четверти часа), ток будет = Е 20 х 1/4! Обычно при таких условиях ёмкость свинцовой АКБ будет примерно немного меньше половины базисной ёмкости. И ток 10.25 не будет превышать значение: Е 20 х 2. Следовательно, стоит помнить, что значение тока разряда и времени разряда свинцовой батареи не должны быть пропорциональны друг другу.

Немецкий ученый по фамилии Peukert, разработал формулу расчёта зависимости времени разряда по отношению к уровню тока. Формула Пейкерта такова:

I p * T = const

При этом число Peukert ( р) – это величина степени, являющаяся постоянной для определённых аккумуляторов или типа АКБ. Закон Пейкерта работает и для новых модификация свинцовых кислотных батарей.

Для современных свинцовых АКБ число Пейкерта, как правило, варьируется от 1.15 до 1.35. Значение константы, после знака равно, можно установить по заявленной ёмкости аккумулятора. В таком случае, спустя несколько преобразований, можно установить формулу для ёмкости батареи Е при свободном токе разряда I:

Е = Eн * (Iн / I)p-1

В этой формуле значение Eн – это базовая ёмкость АКБ, а Iн – это ток разряда, при котором была задана базовая ёмкость (чаще всего ток 10-ти или 20-ти часового разряда).

Конечное напряжение разряда

При постепенном разряде аккумулятора его напряжение падает. Когда достигается конечное напряжение разряда, АКБ стоит отключить. Каждый производитель указывает минимально возможное конечное напряжение, которое напрямую будет зависеть от тока разряда. В тех случаях, когда напряжение батареи становится ниже установленного значения, аккумулятор может выйти из строя, это бывает при глубоком разряде.

Температура

Ёмкость аккумуляторов может зависеть от температуры. Так, например, при повышении t от 20°С до 40°С ёмкость свинцовой батареи увеличится на 5%. У гелевых АКБ при снижении t от 20°С до 0°С ёмкость может уменьшиться до 15%. А в случаях снижения температуры до -20°С ёмкость уменьшится ещё на 20-25%.

Износ аккумулятора

Ёмкость новой свинцовой АКБ может немного варьироваться в сравнении с номинальным значением, установленным производителем. После прохождения нескольких циклов разряд/заряд или спустя несколько недель эксплуатации в буферном режиме, ёмкость аккумулятора немного увеличится. При длительном использовании либо хранении батареи ёмкость начнет со временем падать, изделие изнашивается, стареет и в итоге его необходимо будет заменить новым аккумулятором.

7. Как проверить ёмкость свинцового аккумулятора

Стандартным способом проверки АКБ является полный контрольный разряд. Батарею сначала заряжают, а потом разряжают, применяя постоянный ток и контролируя время до получения конечного напряжения разряда. Далее следует определить ёмкость аккумулятора, применяя такую формулу:

Е [А*час]= I [А] * T [час]

При этом следует выбрать такой ток разряда, чтобы время приблизительно совпадало с временем разряда, заданной номинальной ёмкости данной батареи. То есть 10 либо 20 часов. После этого необходимо сравнить остаточную ёмкость аккумулятора с базовой. Если в результате окажется, что остаточная ёмкость меньше номинальной на 20-30%, то такой аккумулятор следует убрать из эксплуатации. Износ такого уровня повлечёт очень быстрое старение АКБ.

Контролировать ёмкость традиционным способом довольно неудобно. В особенности, когда нужно проверить ёмкость аккумулятора для лодки. Помимо того, что это сложный и трудоёмкий процесс, он требует изъятие батареи на довольно длительное время. Сейчас есть возможность использовать современный прибор для проверки ёмкости аккумулятора, он позволяет провести необходимое тестирование в течение нескольких секунд.

Емкость аккумуляторной батареи — важная характеристика при выборе

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 «А*ч». 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 А*ч, 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]*[60*60]=[А*ч]. 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 (кВт*ч). Чтобы перевести кВт*ч в А*ч необходимо воспользоваться простой формулой мощности P=UI [Вт=В*А], 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 А*ч 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 А*ч резервная емкость составит ⅔ х 66=44 (А*ч).

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 А*ч 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 А*ч, т.е. при нулевой температуре АКБ может потерять 20 А*ч 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.

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.