Емкость аккумулятора и его заряд (заряженность)
Еще одним достаточно популярным заблуждением является отождествление понятий емкости батареи для и ее заряда (заряженности). Расставим все точки над «и». Под емкостью понимают максимальный потенциал аккумулятора, то есть количество энергии, которое он сможет накопить в полностью заряженном состоянии. Заряд же в свою очередь и представляет собой эту энергию, необходимую для питания нагрузки в автономном режиме. Отсюда вывод, что величина заряда одной и той же батареи может быть разной в зависимости от времени зарядки АКБ, а величина ее емкости в разряженном и заряженном состоянии одинакова. Здесь можно провести аналогию со стаканом, в который наливают воду. Объем прибора и будет представлять собой емкость – это величина не зависящая от того полный стакан или пустой, а самая наливаемая вода – это заряд.
Ток разряда
Те показатели емкости аккумуляторов, которые можно встретить в их технической документации и на корпусе изделия, производитель указывает исходя из результатов тестовых замеров, производимых по вышеуказанной формуле (Q = I·T) при стандартной длительности разряда (10, 20, 100 часов и т.д.). Соответственно обозначается и емкость – Q10, Q20 и Q100, а также ток разряда – I10, I20 и I100. В таком случае величина тока, протекающего через нагрузку при времени разряда 20 часов определится по формуле:
I20= Q20/20
Следуя данной логике можно предположить, что при разряде, длящемся четверть часа (15 мин) ток будет равен Q20 х 4. Однако это не так, как показывает практика, в случае 15-минутного разряда емкость стандартной свинцовой батареи составит не более половины его номинальной емкости. Соответственно величина параметра I0,25 будет чуть менее Q20 х 2. Отсюда можно сделать вывод, что такие характеристики, как время и ток разряда являются не пропорциональными друг другу.
Конечное напряжение разряда
Каждый раз при разряде аккумулятора напряжение на нем постепенно падает, а по достижению так называемого конечного напряжения разряда обязательно необходимо произвести отключение АКБ. При этом, чем ниже данная характеристика, тем соответственно выше будет фактическая емкость батареи. Как правило, производители указывают на собственных аккумуляторах минимальную величину конечного напряжения разряда, которая в свою очередь зависит от того каким током производится разряд. Случаются ситуации, когда напряжения источника энергии падает ниже этой величины (забыли вовремя отключить аккумулятор или этого нельзя было сделать, так как в течение длительного периода нельзя было обесточивать нагрузку). Тогда возникает явление, называемое глубоким разрядом АКБ. Если часто допускать глубокий разряд батареи, она может быстро выйти из строя.
Износ аккумулятора
Как принято считать, новый аккумулятор обладает номинальной емкостью (той, которую указывает производитель). Однако реальная величина данного показателя может немного отличаться – быть меньше заявленной по причине длительного хранения на складе, либо после нескольких полных циклов заряда и разряда и непродолжительной работы в буферном режиме немного увеличиться. Дальнейшая эксплуатация батареи, а также его хранение неизменно ведут к физическому изнашиванию источника энергии, его старению и постепенному выходу из строя.
Температура
Такой важный фактор, как окружающая температура в месте, где используется аккумулятор, очень сильно влияет на емкость последнего. В случае повышения температуры с 20°С до 40°С показатель емкости батареи возрастает на 5%, а при снижении до 0°С – уменьшается в среднем на 15%. Дальнейшее понижение температуры воздуха ведет к падению указанного параметра еще на 25% относительно номинальной величины.
Использование гидрометра для проверки аккумуляторной жидкости
- Снимите крышки с верхней части аккумулятора.
- Погрузите наконечник ареометра в первую ячейку батареи и выжмите колбу ареометра.
- Отпустите лампочку, чтобы электролит попал в иглу ареометра.
- Прочтите удельный вес электролита, как указано в инструкции на упаковке инструмента.
- Запишите ваши значени и выполните тот же тест на остальных клетках.
- Сравните свои результаты с результатами инструкций производителя инструмента.
В основном, если ваши показания падают между 1.265 и 1.299, ваша батарея заряжена. Когда ваши показания упадут ниже 1,265, ваша батарея будет недостаточно заряжена. В большинстве случаев медленный или быстрый заряд поможет восстановить заряд и улучшить химическую реакцию в батарее. Тем не менее, разница между 25 и 50 баллами или более (точка равна 0,001), между любыми вашими показаниями указывает, что батарея является сульфатированной, и вам необходимо заменить ее.
Что такое емкость аккумулятора и как ее измеряют
Выражаемая в ампер-часах (А·ч), емкость батареи говорит о времени, которое она может питать автономной энергией подключенное к ней оборудование в рамках одного заряда. Для маленьких аккумуляторов, от которых работает электроника, используется другая единица для отображения емкости — мА·ч (миллиампер-час). Иначе говоря, аккумуляторная емкость — это тот максимальный объем энергии, который он может накопить за один полный цикл зарядки.
Емкость аккумулятора — это то, в чем измеряется ее потенциал, но не заряд. Можно произвести сравнение с бутылкой для воды — независимо от того, наполнена она жидкостью или нет, ее объем не меняется. В данном случае емкость правильно сравнивать с объемом: она не меняется независимо от того, полностью заряжен или разряжен аккумулятор. Эта цифра в большинстве случаев указана на батарее, например, на наклейке автомобильного аккумулятора пишется рядом с величиной пускового тока.
Если вам необходим источник автономной энергии для некоторого оборудования, то как точно рассчитать емкость аккумулятора, подходящего для этой задачи, самостоятельно? Для этого вам необходимо знать несколько переменных:
- критичная нагрузка, измеряемая в Ваттах (обозначение — P);
- время, которое батарея должна питать электрооборудование (t);
- напряжение каждого аккумулятора (V, измеряется в Вольтах)
- коэффициент использования емкости батареи: 1 — использование на 100%, 0,5 — на 50% и т. д. (обозначение — k).
Буквой Q обозначается необходимая емкость. Чтобы ее рассчитать, используйте формулу:
Q = (P·t) / V·k
Наглядно: при использовании стандартного аккумулятора 12 В, необходимой работы в течение 5 часов, критичной нагрузке 500 Вт и максимальном разряде батареи до 80%
Q= (500·5) / (12·0,8) = 260,4 А·ч
Это минимальная емкость аккумулятора для поставленной задачи, а также суммарная емкость 12-вольтовых аккумуляторов. Но, в любом случае, лучше приобретать источник энергии с небольшим запасом емкости, например, на 20% больше. Тогда он реже будет разряжаться в ноль и аккумулятор дольше «проживет».
Мы разобрались, что такое емкость аккумулятора и как ее рассчитать, но иногда, надпись на нем может врать или отсутствовать. Или нужно сравнить паспортные данные и реальную картину. Как измерить емкость батарейки в таком случае? В идеале для этого нужно провести процедуру контрольного разряда. Суть проста: нужно пополнить заряд батареи на 100%, используя зарядное устройство с подходящими характеристиками, а после полностью разрядить постоянным током, замерив потраченное на разрядку время. Далее, используется формула:
Q = I·T
где I – это постоянный ток разряда, измеряемый в Амперах, а T – время разряда в часах. Например, измерение емкости полностью заряженного аккумулятора, проработавшего 22 с половиной часа с постоянным током 3,6 А дает цифру 81 А·ч. Но это не значит, что та же батарея проработает больше 2 часов с током 36 А: увеличение тока ведет к уменьшению времени разряда. На него влияют и другие факторы, например, температура электролита.
Watch this video on YouTube
Важно отметить, что по окончании цикла разрядки минимальное напряжение на выводах не должно быть ниже конечного напряжения разряда (часто это 10,8 вольт). Это минимальное допустимое значение устанавливает производитель — по его достижению аккумулятор необходимо отключать
Если часто разряжать батарею ниже этого значения, она может выйти из строя.
Со временем емкость аккумуляторной батареи в любом случае падает из-за неминуемой деградации. Если после измерения оказалось, что емкость меньше номинальной на 70-80%, то аккумулятор пора менять.
Как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Как выбрать пуско-зарядное устройство для аккумулятора автомобиля?
Как выбрать источник бесперебойного питания для газового котла?
Как устроен электрический аккумулятор, его принцип работы, виды, назначение и основные характеристики
Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?
Как выбрать бесперебойник для газового котла?
Внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление — также достаточно важный параметр аккумулятора. Единицей измерения внутреннего сопротивления является миллиом (мОм). Сопротивление, в свою очередь, зависит от емкости одного элемента (банки) аккумулятора, числа этих элементов, типа аккумулятора, срока службы и условий работы. Определяется внутреннее сопротивление с помощью приборов-анализаторов.
Во время работы аккумулятора внутреннее сопротивление постепенно увеличивается. Если аккумулятор имеет сопротивление в целых 500 Ом, то можно сделать вывод о том, что он имеет весьма солидный возраст или просто неправильно использовался.
Большое внутреннее сопротивление приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как следствие, к меньшему времени работы приборов, так как по закону Ома большое сопротивление значительно увеличивает потребляемый ток и одновременное падение напряжения. А при сильном падении напряжения подключенный электроприбор принимает аккумулятор за разряженный или же просто за тот, который не в состоянии работать. В результате аккумулятор не может выдать всю запасенную энергию, что значительно сокращает время работы электроприборов.
Саморазряд аккумулятора — это самопроизвольная утечка электроэнергии из заряженного аккумулятора в течение некоторого времени. Этому явлению подвержены практически все виды аккумуляторов, независимо от их устройства и электрохимического типа.
Для количественного определения саморазряда служит величина энергии, которую теряет аккумулятор на протяжении определенного периода времени, и исчисляется он в процентах от величины полностью заряженного аккумулятора. Величина саморазряда — не постоянна, так, в первые сутки после зарядки она достигает максимальных значений, а затем постепенно уменьшается.
В связи с этим, принято измерять величину саморазряда в первые сутки, а затем через месяц после заряда. На саморазряд также имеет влияние температура окружающей среды, причем взаимосвязь между величиной саморазряда и температурой пропорциональна. Имеется в виду, что при повышении температуры увеличивается и величина саморазряда.
К примеру, у некоторых типов аккумуляторов при повышении температуры от 20 до 30 градусов величина саморазряда увеличивается в два раза. Если говорить о более конкретных его значениях, то для аккумуляторов Ni-Cd типа нормальной считается величина 10% в сутки, а аккумуляторы Ni-MH типа имеют несколько большую величину саморазряда, для Li-Ion и для Li-Pol эта величина настолько мала, что ее оценивают только через месяц после заряда. Что же касается месячной величины саморазряда, то для этих же типов аккумуляторов соответственно имеем такие параметры:
- Ni-Cd — 20%
- Ni-MH — 30%
- Li-Ion — 10%
Эти показатели являются среднестатистическими, и могут несколько отличатся у каждого конкретного аккумулятора.
Для определения величины срока службы аккумулятора используют количество циклов между зарядом и разрядом аккумулятора, которое он способен выдержать во время эксплуатации, не меняя при этом в значительных пределах своих главных параметров, таких как емкость, величина саморазряда, в!гутрсннее сопротивление.
Также учитывается время, которое истекло с момента изготовления аккумулятора. В том случае, если емкость уменьшается до 60% номинального значения, аккумулятор считается вышедшим из строя. На срок службы влияют самые различные факторы:
- тип аккумулятора
- способ заряда
- условия эксплуатации
- правильность обслуживания
В зависимости от используемой электрохимической системы все аккумуляторы делятся на следующие типы:
- SLA/Pb — классические свинцово-кислотные
- Ni-Cd — никель-кадмиевые
- Ni-MH — никель-маталлгидридные
- Li-Ion — литий-ионные
- Li-Pol — литий-полимерные, которые являются относительно новым словом в современной технике.
Почему проводят внешний осмотр АКБ
Они, как правило, размещаются сбоку от движка в моторном отсеке. Если АКБ при открытии капота не видно, то водитель должен изучить инструкцию к машине, чтобы точно установить месторасположение батареи и порядок ее проверки. В современных авто батарея оборудована защитной пластиковой крышкой, которая может быть на петлях и отрываться простым откидыванием и на болтах, что требует их демонтажа. В некоторых конструкциях может быть установлена отдельная защитная открывающаяся красная крышка над плюсовой (+) клеммой.
Специалисты советуют, как можно чаще проводить внешний осмотр АКБ. Например, всегда, когда водитель открывает капот машины. В процессе работы машины на поверхности АКБ накапливается грязь, размытая влагой и потеки электролита, которые образуются в результате его кипения. Кроме того, на его поверхности могут быть обнаружены и другие признаки неисправности, которые нужно своевременно устранить. Перед тестированием мультиметром, такая внешняя проверка проводится в обязательном порядке.
Типы мультиметров
Задаваясь вопросом, можно ли мультиметром измерить емкость аккумулятора автомобиля, смартфона, ноутбука или любой другой бытовой техники, необходимо рассмотреть типы представленных приборов.
Существуют аналоговые и цифровые мультиметры. В первом случае результат измерений показывает стрелка на особой шкале. Это один из самых дешевых типов устройств. Однако тем, кто никогда не пользовался подобными приборами, лучше отдать предпочтение цифровым разновидностям. Также аналоговые мультиметры имеют небольшую погрешность в измерениях.
Цифровые мультиметры выводят результат замера на дисплей. Это их отличает от предыдущей группы устройств. Информация на экране характеризуется высокой точностью и понятна для любого пользователя.
Основные понятия емкости
Проверка емкости аккумулятора проводится для определения технического состояния источника питания. Этот показатель указывает на то, в течение какого периода АКБ батарея сможет питать потребитель при определенных условиях эксплуатации. Измерение проводится в ампер-часах, емкость может варьировать в большом диапазоне.
Параметр учитывается при рассмотрении возможности соединения несколько источников электроэнергии в одну батарею. Среди особенностей отмечают следующие моменты:
- При последовательном соединении емкость остается постоянной, суммируется лишь напряжение. За счет этого увеличивается пусковой ток, но длительность работы батареи при постоянной нагрузке остается неизменной.
- Параллельное подключение позволяет увеличить емкость без изменения напряжения. Подобные батареи создаются для обеспечения продолжительной работы различных потребителей.
Применяется еще и комбинированный способ соединения, который предусматривает использование нескольких аккумуляторов. Существует довольно большое количество различных правил создания и зарядки подобных батарей, к примеру, все используемые аккумуляторы должны быть в хорошем техническом состоянии и иметь одинаковую емкость.
Тестируется уровень жидкости при использовании обычного стеклянного стержня. Другие варианты исполнения источников питания можно проверить при применении различных измерительных приборов.
Как визуально проверить корпус аккумулятора автомобиля и кабели
Теперь пришло время проверить физическое состояние вашего аккумулятора. Поврежденный корпус батареи может не только помешать правильной работе батареи, но и в конечном итоге убить ее. Чтобы проверить его, вам необходимо извлечь его из вашего автомобиля.
Сначала отсоедините кабели, начиная с клеммы заземления, а затем положительной клеммы. Теперь открутите прижимной механизм, чтобы извлечь аккумулятор из лотка. Убедитесь, что удерживающий механизм работает. Если его нет установите его. Это оборудование предотвращает отскок аккумулятора и его повреждение во время движения автомобиля.
Поместите его на рабочее место или аналогичную поверхность. Внимательно осмотрите корпус батареи на предмет возможных повреждений. Проверьте наличие выпуклой стороны или крышки, трещин вокруг корпуса или поврежденных клемм. Если ваша батарея повреждена, замените ее. Избыточная зарядка и внутреннее короткое замыкание приведут к раздуванию батареи, когда кислота превратится в газ. Поэтому, если вы обнаружите признаки выпуклости, проверьте и систему зарядки.
Теперь проверьте кабели. Проверьте на предмет износа, трещин или износа изоляцию вокруг кабелей и состояние кабельной резьбы. Замените их при необходимости. Убедитесь, что прижимной механизм на вашем аккумуляторе работает.
Как измерить ёмкость аккумулятора
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет количество времени, в течение которого АКБ сможет давать энергию на полезную нагрузку. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах. Сама физическая единица показывает, что ёмкость аккумуляторной батареи — это произведением тока разряда аккумулятора (в амперах) на время разряда АКБ (в часах).
Ёмкость аккумуляторной батареи — это физическая величина, которая вместе с напряжением батареи определяет количество энергии, которую способна дать полностью заряженная аккумуляторная батарея. Не следует путать понятия ёмкости аккумуляторной батареи и заряда (заряженность) аккумулятора.
Ёмкость определяет потенциал аккумуляторной батареи, то есть количество времени, в течение которого АКБ сможет обеспечить питание нагрузки, если аккумуляторная батарея полностью заряжена.
Реальная ёмкость аккумулятора определяется несколькими факторами: величиной приложенной нагрузки, температурой батареи. Чем больше приложена нагрузка, тем быстрее происходит разряд батареи. Чем ниже температура, тем меньше ёмкости имеет батарея. Ёмкость аккумулятора — величина, зависящая от способа и условий измерения, поэтому её необходимо рассматривать в соответствии с технической документацией к батареи. Обычно производитель определяет длительным способ разряда батареи (в течение 20 часов) при комнатной температуре (20 градусов).
Определение ёмкости аккумулятора методом длительного разряда
Стандартным лабораторным методом определения ёмкости аккумулятора является метод длительного контрольного разряда. В начале аккумуляторную батарею полностью заряжают, а потом разряжают постоянным малым током. Одновременно ведут учёт времени разряда батареи. Ёмкость аккумулятора вычисляют как произведение силы тока на время. Сложность метода состоит в необходимости поддерживать постоянное значение силы тока разряда, для этого используют специальное оборудование.
Бытовым способом измерения ёмкости аккумулятора является метод разряда АКБ с помощью постоянной нагрузки. При этом используют в качестве нагрузки одну или несколько автомобильных ламп, выбирая нагрузку из расчета 1/20 величины номинальной ёмкости. Время засекается по обычным часам. Такой метод имеет неточность, так как напряжение АКБ в течение тестирования снижается, и, следовательно, меняется ток нагрузки. Следует так же опасаться полного (глубокого) разряда АКБ, это может привести к поломке батареи.
Еще один способ измерения ёмкости аккумулятора также основан на использовании метода длительного разряда. В этом случае используется специальная электронная схема и электронные часы, подключенные в схему. Такую схему можно найти на страницах журналов радиолюбителей.
Собрать её сможет опытный радиолюбитель или профессиональный электронщик, для каждого аккумулятора придется подобрать расчетным путём необходимые значения сопротивления нагрузки. Измерение проводится так же в течение 20 часов.
Определение ёмкости аккумулятора с помощью специального электронного тестера
Для быстрого определения ёмкости аккумулятора можно использовать специальные тестеры ёмкости аккумуляторов. Работа таких устройств основана на проведении серии специальных измерений. Для определения ёмкости тестер отправляет несколько зондирующих импульсов в подключенную аккумуляторную батарею. Получив обратный сигнал, тестер проводит их распознание и с помощью микропроцессора делает необходимые вычисления ёмкости аккумулятора. Полученный результат выводится на электронный дисплей устройства.
Одним из таких приборов является тестер ёмкости аккумуляторных батарей SKAT-T-AUTO.
Тестер ёмкости аккумулятора SKAT-T-AUTO является полностью автоматический прибором, не требует специальных знаний для проведения измерений. Тестер предназначен для быстрой оценки технического состояния герметичных и негерметичных свинцово-кислотных АКБ с номинальным напряжением 12 В и номинальной ёмкостью от 1,0 до 120 Ач.
https://youtube.com/watch?v=OBLdu0nPrBM
Тестер емкости аккумулятора позволяет определить ёмкость аккумулятора с необходимой для эксплуатации АКБ точностью всего за 15 секунд. Работа с прибором очень проста. Нужно отсоединить батарею от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру с помощью специальных зажимов и нажать всего одну кнопку.
После определения остаточной ёмкости батареи, её сравнивают с номинальной ёмкостью новой батареи, указанной в паспорте изделия. Если остаточная ёмкость батареи менее 50 %, то её необходимо вывести из эксплуатации и провести восстановление или замену батареи.
Как сделать прибор собственными руками
Если под рукой необходимой техники нет, реализовать устройство можно самому. Подойдут нагрузочные вилки. Их всегда много в продаже, но их собирают и самостоятельно. Ниже рассмотрен такой вариант.
Схема вилки
У данной вилки расширена шкала, что позволяет достичь высочайшей точности показания. В строено сопротивление нагрузке. Диапазоны шкалы делятся напополам, благодаря чему понижается погрешность показаний. Прибор оснащен 3-х вольтовой шкалой. Это дает возможности проверить отдельные банки батареи. Шкалы в 15В достигают посредством понижения на диодах и стабилитронах напряжения.
Показание тока прибора вырастет, как только значения напряжения станут больше уровня открытия стабилитрона. Во время подачи напряжения не той полярности диоды оказывают защиту. На картинке: SB1 – тумблер, R1 является передатчиком требуемого тока, R2 и R3 – резисторами, предназначенными для M3240, R4 – определителями ширины узких диапазонов шкал, R5 – нагрузочным сопротивлением.
Как восстановить емкость литиевого аккумулятора
Каждый цикл работы, длительное хранение связаны с постоянной потерей емкости батарей. Особенно губительно действует перезаряд, работа в отсеке, где температура поднимается до +60 0 С. При понижении температуры окружающего воздуха до минуса, емкость банок снижается. Можно ли восстановить емкость аккумулятора li-ion?
Из всех случаев потери емкости, восстановление возможно только охлажденных li-ion аккумуляторов. Согревшись, они продолжают работать. В других случаях банки, потерявшие емкость, не восстанавливаются. Внутри активный элемент уже не принимает заряд, не происходит реакции, не создается разность потенциалов между обкладками.
Читать также: Как вытащить сломанный болт из резьбы
Чтобы восстановить аккумулятор, необходимо исследовать каждый элемент на емкость и заменить севшие. В последовательной схеме соединения достаточно одной неисправной банки, чтобы комплект не работал.
