Isi
- Menghitung Tingkat Debit
- Memahami Kapasitas Baterai
- Persamaan Kurva Pelepasan Baterai
- Kalkulator Pelepasan Baterai
- Aplikasi Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Mengetahui berapa lama baterai bisa bertahan dapat membantu Anda menghemat uang dan energi. Tingkat debit mempengaruhi masa pakai baterai. Spesifikasi dan fitur bagaimana sirkuit listrik dengan sumber baterai membiarkan arus mengalir adalah dasar untuk membuat elektronik dan peralatan terkait elektronik. Laju pengisian daya melalui sirkuit bergantung pada seberapa cepat sumber baterai dapat mengalir melaluinya berdasarkan laju pemakaiannya.
Menghitung Tingkat Debit
Anda dapat menggunakan hukum Peukerts untuk menentukan tingkat pemakaian baterai. Hukum Peukerts adalah t = H (C / IH)k di mana H adalah waktu debit terukur dalam jam, C adalah kapasitas pengenal laju pengosongan dalam amp-jam (juga disebut rating amp-AH), saya adalah debit saat ini di amp, k adalah konstanta Peukert tanpa dimensi dan t adalah waktu debit aktual.
Waktu pengurutan yang diperingkat untuk suatu baterai adalah apa yang oleh pengrajin baterai dinilai sebagai waktu pengosongan baterai. Nomor ini biasanya diberikan dengan jumlah jam di mana tarif diambil.
Konstanta Peukert umumnya berkisar antara 1,1 hingga 1,3. Untuk baterai Absorbent Glass Mat (AGM), jumlahnya biasanya antara 1,05 dan 1,15. Dapat berkisar dari 1,1 hingga 1,25 untuk baterai gel, dan umumnya bisa 1,2 hingga 1,6 untuk baterai yang terendam. BatteryStuff.com memiliki kalkulator untuk menentukan konstanta Peukert. Jika Anda tidak ingin menggunakannya, Anda dapat membuat estimasi konstanta Peukert berdasarkan desain baterai Anda.
Untuk menggunakan kalkulator, Anda perlu mengetahui peringkat AH untuk baterai serta peringkat jam di mana peringkat AH diambil. Anda membutuhkan dua set dari dua peringkat ini. Kalkulator juga memperhitungkan suhu ekstrem di mana baterai beroperasi dan usia baterai. Kalkulator online kemudian memberi tahu Anda konstanta Peukert berdasarkan dari nilai-nilai ini.
Kalkulator ini juga memungkinkan Anda mengetahui arus saat terhubung ke beban listrik sehingga kalkulator dapat menentukan kapasitas untuk beban listrik yang diberikan serta runtime untuk menjaga tingkat debit aman 50%. Dengan variabel persamaan ini dalam pikiran, Anda dapat mengatur ulang persamaan untuk mendapatkan I x t = C (C / IH)k-1 untuk mendapatkan produk Saya x t seperti waktu saat ini, atau tingkat debit. Ini adalah peringkat AH baru yang dapat Anda hitung.
Memahami Kapasitas Baterai
Tingkat debit memberi Anda titik awal untuk menentukan kapasitas baterai yang diperlukan untuk menjalankan berbagai perangkat listrik. Produk Saya x t adalah biayanya Q, dalam coulomb, dilepaskan oleh baterai. Insinyur biasanya lebih suka menggunakan amp-jam untuk mengukur tingkat debit menggunakan waktu t dalam hitungan jam dan saat ini saya dalam amp.
Dari ini, Anda dapat memahami kapasitas baterai menggunakan nilai-nilai seperti watt-jam (Wh) yang mengukur kapasitas baterai atau mengeluarkan energi dalam hal watt, unit daya. Insinyur menggunakan plot Ragone untuk mengevaluasi kapasitas watt-jam baterai yang terbuat dari nikel dan lithium. Plot Ragone menunjukkan bagaimana daya pelepasan (dalam watt) jatuh ketika energi pelepasan (Wh) meningkat. Plot menunjukkan hubungan terbalik ini antara kedua variabel.
Plot-plot ini memungkinkan Anda menggunakan kimia baterai untuk mengukur tingkat daya dan debit berbagai jenis baterai termasuk lithium-iron phosphate (LFP), lithium-magnanese oxide (LMO) dan nikel manganese cobalt (NMC).
Persamaan Kurva Pelepasan Baterai
Persamaan kurva debit baterai yang mendasari plot ini memungkinkan Anda menentukan runtime baterai dengan menemukan kemiringan terbalik garis. Ini bekerja karena unit watt-jam dibagi dengan watt memberi Anda jam runtime. Menempatkan konsep-konsep ini dalam bentuk persamaan, Anda dapat menulis E = C x Vrata-rata untuk energi E dalam watt-jam, kapasitas dalam amp-jam C dan Vrata-rata tegangan rata-rata debit.
Watt-jam menyediakan cara mudah untuk mengkonversi dari energi pelepasan ke bentuk energi lain karena mengalikan watt-jam dengan 3600 untuk mendapatkan watt-detik memberi Anda energi dalam satuan joule. Joule sering digunakan di bidang fisika dan kimia lainnya seperti energi panas dan panas untuk termodinamika atau energi cahaya dalam fisika laser.
Beberapa pengukuran lain-lain membantu di samping laju pengosongan. Insinyur juga mengukur kemampuan daya dalam unit C, yang merupakan kapasitas amp-jam tepat dibagi satu jam. Anda juga dapat mengonversi langsung dari watt ke amp dengan mengetahui hal itu P = I x V untuk kekuatan P dalam watt, saat ini saya dalam amp dan tegangan V dalam volt untuk baterai.
Sebagai contoh, baterai 4 V dengan rating 2 amp-jam memiliki kapasitas watt-jam 2 Wh. Pengukuran ini berarti Anda dapat menggambar arus pada 2 amp selama satu jam atau Anda dapat menggambar arus pada satu amp selama dua jam. Hubungan antara arus dan waktu keduanya bergantung satu sama lain, seperti yang diberikan oleh peringkat amp-jam.
Kalkulator Pelepasan Baterai
Menggunakan kalkulator pelepasan baterai dapat memberi Anda pemahaman lebih dalam tentang bagaimana berbagai bahan baterai mempengaruhi laju pelepasan. Baterai karbon-seng, alkali, dan asam timbal pada umumnya mengalami penurunan efisiensi saat baterai dikeluarkan terlalu cepat. Menghitung tingkat buangan memungkinkan Anda menghitungnya.
Pengosongan baterai memberi Anda metode penghitungan nilai-nilai lain seperti kapasitansi dan konstanta laju pengosongan. Untuk muatan tertentu yang dilepaskan oleh baterai, kapasitansi baterai (jangan dikacaukan dengan kapasitas, seperti dibahas sebelumnya) C diberikan oleh C = Q / V untuk tegangan V_ yang diberikan. Kapasitansi, diukur dalam farad, mengukur kemampuan baterai untuk menyimpan muatan._
Kapasitor yang disusun secara seri dengan resistor dapat memungkinkan Anda menghitung produk kapasitansi dan resistansi rangkaian yang memberi Anda konstanta waktu τ sebagai τ = RC. Konstanta waktu dari pengaturan rangkaian ini memberi tahu Anda waktu yang diperlukan kapasitor untuk mengkonsumsi sekitar 46,8% dari muatannya ketika dikeluarkan melalui suatu rangkaian. Konstanta waktu juga merupakan respons sirkuit terhadap input tegangan konstan sehingga insinyur sering menggunakan konstanta waktu sebagai frekuensi cutoff untuk rangkaian.
Aplikasi Pengisian dan Pengosongan Kapasitor
Ketika kapasitor atau baterai diisi atau dilepaskan, Anda dapat membuat banyak aplikasi di bidang teknik listrik. Lampu kilat atau lampu kilat menghasilkan ledakan cahaya putih yang intens untuk waktu singkat dari kapasitor elektrolitik terpolarisasi. Ini adalah kapasitor yang memiliki anoda bermuatan positif yang teroksidasi dengan membentuk logam isolator sebagai cara menyimpan dan menghasilkan muatan.
Cahaya lampu berasal dari elektroda lampu yang terhubung ke kapasitor dengan sejumlah besar tegangan sehingga mereka dapat digunakan untuk fotografi flash di kamera. Ini biasanya dibuat dengan transformator step up dan penyearah. Gas dalam lampu ini menahan listrik sehingga lampu tidak menghantarkan listrik sampai kapasitor habis.
Selain dari baterai yang mudah, laju pemakaian juga digunakan pada kapasitor kondisioner daya. Kondisioner ini melindungi elektronik dari lonjakan tegangan dan pekerjaan saat ini dengan menghilangkan interferensi elektromagnetik (EMI) dan interferensi frekuensi radio (RFI). Mereka melakukan ini melalui sistem resistor dan kapasitor di mana tingkat kapasitor pengisian dan pemakaian mencegah lonjakan tegangan terjadi.