Как найти емкость аккумулятора формула

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.
 

Использование батареи сопровождается проверкой ее емкости. Перед тем как рассчитать емкость аккумулятора, требуется изучить методику подсчета. Это позволит быстро и правильно получить результат.

Понятие емкости АКБ

Основной характеристикой аккумулятора считают емкость.

Показатель влияет на несколько других характеристик батарейки:

• стоимость,
• сферу использования,
• допустимый срок эксплуатации.

Значение выражает временной период, на протяжении которого комплектующая способна поддерживать автономное функционирование аппарата, полноценно обеспечивая его энергией.

Измеряется показатель в ампер-часах (А · ч), для аккумуляторов небольшой мощности — в миллиампер- часах (мА · ч).

Зависимость изменения значения емкости

На емкость АКБ влияет несколько показателей. Если подключить аккумулятор к защищенной нагрузке, то величина тока останется неизменной. Расчет емкости производится умножением значения времени, требуемого на разрядку батарейки, на постоянный ток разряда.

Между энергией и напряжением аккумулятора существует прямая зависимость. Увеличение одного показателя автоматически активирует рост второго. Расчет электроэнергии заключается в умножении напряжения, постоянного тока и времени разряда между собой.

Показатели энергетической и резервной емкостей также оказывают влияние на изменение объема. Они позволяют применять элементарные формулы для расчета емкости АКБ. Зная эти данные, достаточно разделить значение энергетической – на 4, а резервной – на 2.

Часто возникают трудности с поиском подобной информации. По этой причине определять емкость батареи приходится более сложными методами. Предварительно ознакомьтесь с причинами, позволяющими удостовериться в необходимости проведения процедуры.

Причины расчета емкости батарейки

Существует несколько оснований для такого расчета.

Знать емкость необходимо:

• при замене АКБ,
• починке неисправной батареи,
• покупке и смене элементов аккумуляторов,
• использовании старой комплектующей для установки на новый аппарат,
• заимствовании запчастей для монтажа неработающей батарейки,
• проверке соответствия всех установленных элементов.

Допустимы и другие причины определения емкости батареи. Избежать ошибок при подсчете поможет тщательное изучение нескольких методов. Есть стандартные и специальные способы. Выбор зависит не только от вашего желания и удобства.

Чтобы получить точный результат, потребуется провести тщательный анализ, но в дальнейшем это поможет быстро применять знания в любой ситуации и безошибочно определять емкость батареек.

Способы получения информации о емкости батарейки

Расчет емкости аккумулятора в зависимости от нагрузки и разновидности аппарата возможен в разных вариантах. Изучив их, вы сможете самостоятельно определять емкость источников питания электромобилей, пожарных сигнализаций охранного поста, конденсаторов и прочих инверторов.

Стандартная формула расчета для АКБ

Вариант используют для любой разновидности батарейки.

Расчет производят по формуле

Q = (P t) / V k,,

где P — мощность нагрузки;

t — время резервирования;

V — напряжение батарейки;

k — коэффициент использования АКБ (часть).

В случае неполного заряда батареи используют значение k.

Для ноутбука, используя командную строку

Требуется выполнить ряд последовательных действий для расчета емкости аккумулятора модели 18650 на 220 В:

• отключить аппарат от электропитания;
• перейти в меню «Пуск»;
• в командной строке ввести запрос cmd;
• кликнуть на появившемся запросе правой кнопкой мыши;
• в выпадавшем меню выбрать команду «Запустить от имени администратора»;
• ввести следующее: powercfg.exe-energy-output c:report.html;
• кликнуть по кнопке Enter.

После запустится программа-тестировщик, определяющая состояние батареи. На процедуру уйдет около 2 минут. На экране появится информация с основными данными о состоянии АКБ.

При помощи утилиты Battery Care

Программа бесплатная, воспользоваться ею вы можете в любое время. Резервная версия организовывает соединение с системой и позволяет узнать практически все данные о батарейке. Сильной нагрузки не происходит, что помогает быстро получить информацию в свободном доступе.

Процесс осуществляется в несколько действий:

1. скачать и установить утилиту на ноутбук, планшет или смартфон;
2. кликнуть по ярлыку для запуска программы;
3. в появившемся окне перейти во вкладку «Дополнительно».

Вам станет доступно наименование батареи, текущее состояние, емкость и ряд других показателей.

Для аппаратов производства компании Apple

Ранее получить информацию о емкости АКБ было возможно только у сотрудников Genius Bar. Недавно реальным стало использование утилиты CoconutBattery. Бесплатная программа быстро и беспроблемно решает проблему расчета данных.

Приложение проверяет общее состояние аккумулятора и фазы его перезарядки. Утилита поддерживается на моделях смартфонов разных производителей, но чаще используется на iPhone и iPad.

После активации программы на экране появятся данные:

1. об общем состоянии аккумулятора,
2. емкости АКБ,
3. уровне заряда,
4. циклах перезаряда батареи.

Используя онлайн-калькулятор

На аккумуляторе указано значение показателя, но оно только помогает рассчитать реальное значение (ток разряда). Каждому присваивается рейтинг. Для подсчета применяют стандартную формулу, носящую название «Пекрета»:

Ср=R(C/R)n,

где C —емкость, указанная на батарейке;

R — присвоенный рейтинг, выраженный в часах;

n – экспонента.

По этому принципу калькулятор производит расчет емкости АКБ. Наименьшее потребление тока обеспечивает наибольшее время работы батарейки. Но вечную работу не сможет обеспечить ни один аккумулятор.

На каких устройствах можно узнать емкость АКБ представленными способами

Получить информацию о емкости батареи при помощи рассмотренных вариантов можно на различных устройствах. Методы помогают рассчитать емкость аккумулятора планшета, телефона, ноутбука, автомобиля, электровелосипеда, ИБП и прочих аппаратов.

Пример расчета емкости батареи представлен на видео.

Емкость аккумулятора может рассчитываться в любое время эксплуатации. Использование одного из методов должно зависеть от разновидности аппарата и источника его питания. На выбор оказывает влияние и необходимое напряжение, время зарядки и разряда. Подробное изучение методологии позволит определять значения быстро и точно, не допуская ошибок и отклонений.

Для
расчета ёмкости аккумуляторной батареи
нужно знать напряжение, ток нагрузки и
время резервирования.
Чтобы получить
числовое значение емкости АКБ, нужно
произведение тока в нагрузке и времени
резервирования разделить на коэффициент
0,8 (батареи с течением срока службы
теряют в емкости).

Например:
Uн
= 48В (напряжение в нагрузке)
Iн = 3А
(нагрузочный ток)
Tрез = 8 часов (время
резервирования)

C = Iн х Tрез / 0,8
С =
3 х 8 / 0,8 = 30 Ач.

Таким образом, необходима
аккумуляторная батарея емкостью не
менее 30 Ач.

Можно взять Sonnenschein A412/32.0 G6. Так как
аккумулятор 12-вольтовый, а необходимо
обеспечить бесперебойное питание
нагрузки напряжением 48В, таких батарей
потребуется 4 шт, соединенных между
собой последовательно перемычками.

Расчет
аккумуляторных батарей (2 вариант
технологический)

а)
Находим число элементов в аккумуляторной
батарее по формуле:

,

где номинальное
напряжение на элементе принимается
равным U_эл.ном=2В, а
потери в ТРС равны(см.
п.8 раздела 2.5). ЧислоN_ЭЛ
округляется до целого числа в большую
сторону.

б)
Проверяем минимально допустимый уровень
напряжения при разряде АБ с учетом
минимального уровня напряжения на одном
элементе, которое определяется по
графикам рис.14.

Рисунок 14 – Конечное напряжение в
зависимости от температуры

где –
установившееся отклонение выходного
напряжения согласно п. 9 раздела 2.5. В
противном случае необходимо добавить
один элемент в ряду.

Напряжение
конвертора ВДК (схема рис.3)

Рисунок
3 – Буферная система электропитания с
ВДК

определяется выражением:

.

Из
таблицы 9 выбираем типовой ВДК с учетом
тока нагрузки I₀и
выходного напряжения ВДК, определяем
их количество (параллельно работающих
и один резервный). Число параллельно
работающих конверторов не ограничено.

Таблица 9 – Параметры
ВДК

тип конвертора	Номинальное напряжение на нагрузке, В	Выходное напряжние, В	Входное напряжние, В	Выхоной ток, А	Максимальная выходная мощность, Вт	кпд
КУВ 6/100	24	0,5…6,0	19,2…29	10…100	600	0,5
КУВ12/100	60	1,0…12	48…66	10…100	1200	0,7
КУВ14/100	61,5	1,0…14	47,5…66	10…100	1400	0,72

в)
Находим необходимую емкость аккумуляторов,
приведенную к условному 10 – часовому
режиму разряда и температуре среды
20^оС:

, (Aч)

где
ток разряда равен сумме максимального
тока нагрузки (I₀) и
тока аварийного освещения (I_ОСВ):I_р=I₀+I_ОСВ. Значения
коэффициента отдачи по емкостиh_Qприведены в таблице 10.

Таблица 10 –
Коэффициент отдачи АБ по емкости

tр ,ч	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
hQ	1	0,97	0,94	0,91	0,89	0,83	0,8	0,75	0,61	051

– 35-

г)
По таблицам П.1, П2 выбираем соответствующий
10-часовому режиму разряда аккумулятор
по ближайшему большему значению
номинальной емкости
и номинальному напряжению. Последовательно
можно включать только элементы или
блоки одинакового типа и емкости.

Таблица
П 1 – Стационарные кислотные аккумуляторы
для ИПБ и телекоммуникаций

Соседние файлы в папке ЭПУ

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Все фотографии и иные изображения используемые в статье авторские. Любое использование без разрешения запрещено.

Единственный способ 100% узнать ёмкость аккумулятора – это проверить её по ГОСТу. Ведь те цифры, что вы видите на этикетке появились в следствии проверки этим способом.

Вот выдержка из #гост Р 53165-2008

8.2.2 Заряд открытых батарей при постоянном напряжении и постоянной величине тока (двухступенчатый метод)

Батареи должны заряжаться при постоянном напряжении в течение 20 ч с ограничением максимального тока до 5*Iном, причем постоянное напряжение устанавливают в зависимости от расхода воды в батарее (в процессе испытаний циклированием):

– нормальный расход воды (14,80±0,10) В;

– малый расход воды (15,20±0,10) В;

– очень малый расход воды (16,00±0,10) В.

Затем проводят заряд при постоянной величине тока Iном в течение 4 ч.

При определении характеристик прокрутки (в соответствии с 9.3) время заряда при постоянном напряжении может быть ограничено до 10 ч.

Примечание – Если отсутствуют полные сведения о конструкции батареи или отсутствует спецификация от изготовителя, то рекомендуется проводить заряд в соответствии с 8.2.2 при напряжении 14,80 В.

3.2 ток разряда номинальный: Ток Iном , А, который батарея способна отдать во внешнюю цепь в течение 20 ч до падения напряжения на выводах 10,50 В.

Получаем что Iном=3А. Для 60Ач акб.

Все остальное по сути приблизительные варианты. Какие-то более точные и приближенные к реальности, некоторые вообще не имеют с ней ничего общего.

Так почему же мы все ищем способы узнавать ёмкость не по ГОСТу? Основная причина – это время. Ведь для проверки необходимо сначала полностью зарядить акб, а это может занять около 15-20 часов, так потом еще и делать разряд в течении 20ти часов. И последний шаг опять заряжать. Итого можно потерять около трех суток. А в результате иметь значение ёмкости на тот момент когда ее измеряли. И не факт, что через пару дней она не станет иной. Хорошо, если увеличиться за счет проведенного КТЦ (когда ёмкость измеряли), а если уменьшится?

Получается что время могло быть потрачено зря. Да и оборудование для измерений тоже надо будет покупать.

По этому люди неустанно ищут альтернативные способы. Давайте посмотрим какие уже есть.

1) Разряд нагрузкой не постоянным током, а лампами.

Плюсы: дешевый способ, автомобильные лампы есть у каждого автомобилиста. Изначальный ток можно подобрать близкий к ГОСТовскому значению.

Минусы: 1-Время. 2- На протяжении разряда ток будет снижаться, вместе с напряжением.

Итог: Оценочный способ, близкий к ГОСТовскому. Однако, имеющий погрешность измерения. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз.

2) Во время заряда.

Во время заряда севшего акб, можно узнать сколько Ач в него было залито самим З.У. некоторые из них сами считают, некоторые нет, и тогда придется докупать отдельный ВАТметр.

Как показала практика ёмкость акб приблизительно верна при заряде от 10.5В до 14.8В. Изначальное значение тока 0.1 от ёмкости на этикетке. И до снижения к 0.2А. При дозаряде вливается не более 20% от этикеточной емкости, большая часть энергии идет на перемешивание электролита.

Плюсы: Вы все равно заряжаете акб, и эта информация у вас будет. Чаще всего бесплатно.

Минусы: Точность будет зависеть от многих факторов. От начального напряжения акб (чем ближе к 10.5В, тем более точный будет результат). От КПД З.У. и состояния аккумулятора.

Итог: Бесплатно, и попутно получаем значение. Для отслеживания динамики при КТЦ сгодиться. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз.

3) Тестеры ёмкости.

Skat-T-AUTO – стоит 6000-8000р.

Либо Кулон 126р. -48-66т.р.

Специальные устройства, которые при помощи замеров данных с акб, за несколько минут высчитывают ожидаемую ёмкость акб.

Плюсы: Время. Пара минут и данные есть.

Минусы: 1 – Стоимость. Данное оборудование стоит порой как новый аккумулятор. 2 – Точность измерений. Порой она пальцем в небо.

Итог: Красиво, наглядно, порой совпадает с реальностью. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз, так как оборудование не сертифицировано.

4) При помощи тестеров АКБ

Производителей стало много, к примеру мой Lancol пишет SOH – общее состояние акб Уровень жизни. По сути это так они ёмкость обозвали.

Плюсы: Время. Пара минут и данные есть.

Минусы: 1 – Стоимость. Данное оборудование стоит порой как дешевый акб. 2 – Точность измерений. Порой она пальцем в небо.

Итог: Красиво, наглядно, порой совпадает с реальностью. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз, так как оборудование не сертифицировано.

5) Расчет по формуле.

Формулы встречаются различные. Приведу ниже те что смог найти.

5.1. – Вот тут взято “Существует формула, согласно которой приблизительное ССА аккумулятора, равно ёмкости аккумулятора делённой на 0,0725.” Получаем в обратную сторону тоже должно работать?

5.2. – Взято вот тут “в моем случае ток холодной прокрутки 600А, емкость 60 а/ч
Затем меряем напряжение на клеммах аккумулятора, в моем случае: 12,71В
Подключаем лампочку на 55w например и измеряем напряжение с подключенной лампочкой, в моём случае : 12,5В
Переключаем мультиметр в режим амперметра и подключаем его в разрыв лампочки и аккумулятора(лампочку одним контактом к плюсу, другим контактом к первому щупу мультиметра и вторым оставшимся щупом к минусу аккумулятора), в моем случае ток составил 3,75А

Далее берём калькулятор и считаем:

Рассчитываем начальное внутреннее сопротивление при -18:
Rнач = (12,666(ток нрц кальциевого заряженного аккумулятора при -18)-7,5)/600(ток холодной прокрутки) = 0,00861 Ом

Сопротивление зависит от окружающей температуры, примерно 40% при температуре -18 от значения при 25 градусах.
Рассчитываем эталонное сопротивление:
Rэталон=0,00861 / 0,40 = 0,0215 Ом

Рассчитываем текущее внутреннее сопротивление:
Rфакт=(12.71(напряжение на аккумуляторе без нагрузки)-12.5(напряжение с лампочкой))/3.75(измеренный ток лампочки) = 0,056 Ом

Рассчитываем остаточную запасенную энергию
Cфакт=60*0,0215/0,056 = 23,035 А/ч

Учитывая что мой аккумулятор полностью заряжен, то в нем расчетная оставшаяся емкость составляет 23,035 А/ч, что много 50% от первоначальной ёмкости и подлежит утилизации.”

5.3. Модифицировал формулу (скачать файл exel) из 5.2. В конце ввел поправочный коэффициент. Он подгоняется под нужное значение после того как получаю реперные точки при ГОСТовском разряде. Точным считается только под конкретный акб. Чтобы в следующий раз не разряжать и видеть динамику акб. Или прикинуть ее быстро на результате измерения тестером акб. (Буду благодарен, если поможете и добавите ваши измерения в эту таблицу.)

Плюсы: Достаточно косвенных измерений, и получаем некое значение.

Минусы: Точность чаще всего пальцем в небо. Или надо подгонять под конкретный акб.

Итог: Быстро, точность сомнительна без подгонки под конкретный акб. Ведь разные технологии производства, разное состояние акб, все вносит свою погрешность. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз, так как оборудование не сертифицировано.

6) Разряд по ГОСТу до 12В

Считается, что при разряде током 20 часового разряда до 12В с аккумулятора снимается 50-70% от полной ёмкости.

Плюсы: Быстрее чем по ГОСТу.

Минусы: Погрешность слишком большая.

Итог: Порой напряжение аккумулятора после 12В резко стремиться вниз, и снятая там ёмкость в реальности будет 10% не больше, а мы то будем рассчитывать на 30-50. Невозможно использовать для проведения технических экспертиз, так как оборудование не сертифицировано.

7) Вес

Подходит только для новых аккумуляторов. Считается что в среднем на каждый килограмм получаем 4Ач. Однако за время службы акб намазка пластин оплывает, емкость падает, а вес практически не меняется. Так что способ так себе. Больше подходит на еще один пункт при выборе нового аккумулятора.

Плюсы: поможет выбрать из двух одинаковых по указанной емкости, но разных производителей.

Минусы: Подходит только для новых акб.

Итог: Слишком мала область применения.

А каким образом вы узнаете реальную ёмкость аккумулятора? Знаете иные способы альтернативного получения ее значения? Поделитесь в комментариях. Думаю всем будет интересно.

А на этом у меня всё. До новых встреч, и обсуждений в комментариях.

Официальный чат. И канал в Мессенджере. Присоединитесь чтоб быть всегда на связи.

Если было интересно поддержите статью лайком и подпиской на канал. Если есть что возразить, милости прошу в комментарии. Я открыт для общения и аргументированных споров. 😉