За что отвечает емкость аккумулятора
Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит
Если попытаться объяснить совсем просто, то емкость аккумулятора в ампер-часах — это численное выражение того, как долго данный аккумулятор сможет питать нагрузку с определенным током потребления.
Например, если аккумулятор с номинальным напряжением 12 вольт полностью заряжен, при том имеет емкость 4 Ah, то это значит, что нагрузку с током потребления в 0,4 ампера, с номинальным напряжением в 12 вольт, данный аккумулятор будет в состоянии питать на протяжении 10 часов, пока не наступит состояние, при котором дальнейший его разряд станет опасным для рабочих характеристик. А через нагрузку с током потребления в 1 ампер, этот же аккумулятор будет разряжаться 4 часа (теоретически разумеется).
Конечно, для каждого аккумулятора существует ограничение по максимально допустимому разрядному току, и чем выше будет разрядный ток — тем ниже окажется линейность разрядной характеристики, и тем быстрее аккумулятор будет садиться по сравнению с расчетным временем.
Минимально допустимое напряжение, до которого можно разряжать аккумулятор, также регламентируется и всегда указывается в документации на конкретный аккумулятор, как и максимальное безопасное напряжение, выше которого заряжать аккумулятор уже очень не желательно.
Так например типичное для литий-ионного аккумулятора на 3,7 вольт, предельно допустимое минимальное напряжение разряда составляет 2,75 вольт, а максимальное — 4,25 вольт. Если разрядить литиевый аккумулятор до менее чем 2,75 вольт, то аккумулятор начнет терять емкость, а если перезарядить его сверх меры — может взорваться.
Для свинцово-кислотного аккумулятора на 12 вольт, предельно безопасный минимум равен 9,6 вольт, а максимум, до которого можно заряжать, составляет 13 вольт и т. д.
Как видите, в сведениях о емкости (в ампер-часах) вольты не упоминаются вовсе. А между тем, если перевести часы в секунды, а затем величину емкости умножить на напряжение аккумулятора, то получим величину энергии заряда данного аккумулятора в джоулях:
Так или иначе, емкость исправного аккумулятора практически не зависит от напряжения на его клеммах в текущий момент. А вот когда мы произносим «заряд аккумулятора», то имеем ввиду уже не емкость, а как раз то напряжение, до которого аккумулятор сейчас заряжен. Если аккумулятор заряжен до номинального напряжения, то можно рассчитывать на ту емкость, которой аккумулятор в этот момент обладает. Если же аккумулятор разряжен, то его емкость уже не имеет значения.
При этом реальная емкость аккумулятора, как можно видеть по семейству разрядных характеристик, сильно зависит от величины тока разряда. 10-часовой разряд и 10-минутный разряд, например для свинцово-кислотного аккумулятора (см. рисунок выше), покажут разницу в емкости приблизительно вдвое!
Можно обнаружить даже более-менее точную математическую зависимость между разрядным током и временем разряда того или иного экземпляра аккумулятора. Эту зависимость выявил немецкий ученый Пейкерт, и ввел так называемый «коэффициент Пейкерта» р, который, к примеру, для герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов находится в районе 1,25. Чем выше ток разряда — тем меньше время разряда. А константа в правой части уравнения — напрямую зависит он номинальной емкости аккумулятора.
При желании реальную емкость аккумулятора можно определить очень просто: зарядить полностью аккумулятор (до максимально разрешенного напряжения, которое указано в документации), а затем разрядить постоянным током (близким к 10-часовой разрядной характеристике из документации) до конечного напряжения разряда (которое также приведено в документации). Перемножить ток разряда и время разряда в часах — получится реальная емкость аккумулятора в ампер- или в миллиампер-часах.
Вопросы об аккумуляторах
С ама единица измерения показывает, что емкость аккумулятора является произведением постоянного тока разряда аккумулятора (в амперах, иногда в миллиамперах) на время разряда (в часах):
Е [А * час] = I [А] х T [час]
2. Емкость аккумулятора и энергия.
В опреки расхожему мнению, емкость аккумулятора не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Ведь чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия. В самом деле, электрическая энергия равна произведению напряжения на ток и на время протекания тока:
W [Дж]= I [А] х U [В] х T [с]
С ледовательно, энергия аккумулятора равна произведению его емкости на номинальное напряжение:
W [Вт*час]= E [А*час] х U [В]
2. Емкость и энергия аккумуляторной батареи
Е сли несколько аккумуляторов одной емкости соединены последовательно, то емкость получившейся аккумуляторной батареи равна емкости входящих в батарею аккумуляторов. А энергия аккумуляторной батарея является произведением энергии одного аккумулятора на число аккумуляторов.
4. Емкость аккумулятора и заряд (заряженность)
И ногда путают емкость аккумулятора и заряд (заряженность) аккумулятора. 
Емкость показывает потенциал аккумулятора, то, сколько времени он сможет питать нагрузку, если будет полностью заряжен.
5. Какие еще бывают характеристики емкости свинцового аккумулятора?
Энергетическая емкость [Вт/элемент]
Х арактеристика аккумулятора, показывающая способность аккумулятора разряжаться в режиме постоянной мощности в течение определенного небольшого времени (обычно 15 минут). Эта характеристика распространена в США, но постепенно распространяется и среди производителей аккумуляторов из других стран. Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его энергии в Вт/эл (15 мин) можно по формуле:
Резервная емкость
Х арактеристика автомобильного аккумулятора, показывающая его способность питать электросистему движущегося автомобиля, если генератор автомобиля не работает. Измеряется в минутах разряда аккумулятора током 25 А. Распространена в США (reserve capacity). Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его резервной емкости в минутах можно по формуле:
Е [А*час] = T [мин] / 2
6. От чего зависит емкость аккумулятора?
Ток разряда
Д ля свинцовых аккумуляторов число Пейкерта обычно изменяется от 1.15 до 1.35. Величину константы в правой части уравнения можно определить по номинальной емкости аккумулятора. Тогда, после нескольких преобразований, получим формулу для емкости аккумулятора E при произвольном токе разряда I:
Конечное напряжение разряда
П о мере разряда напряжение на аккумуляторе падает. При достижении конечного напряжения разряда аккумулятор отключают. Чем меньше конечное напряжение разряда, тем больше емкость аккумулятора. Производитель аккумулятора устанавливает минимальное допустимое конечное напряжение разряда (оно зависит от тока разряда). Если напряжение аккумулятора становится меньше этой величины (глубокий разряд), аккумулятор может выйти из строя.
Температура
П ри повышении температуры от 20 до 40 градусов Цельсия емкость свинцового аккумулятора возрастает примерно на 5%. При уменьшении температуры от 20 до 0 градусов Цельсия емкость аккумулятора уменьшается примерно на 15%. При уменьшении температуры еще на 20 градусов, емкость аккумулятора падает еще на 25%.
Износ аккумулятора
7. Как проверить емкость свинцового аккумулятора?
К лассическим методом проверки аккумулятора является контрольный разряд. Аккумулятор заряжают, а затем разряжают постоянным током, регистрируя время до конечного напряжения разряда. Дальше определяют остаточную емкость аккумулятора по формуле:
Т ок разряда обычно выбирают таким, чтобы время разряда примерно соответствовало 10 или 20 часам (в зависимости от того, для какого времени разряда указана номинальная емкость аккумулятора). Теперь можно сравнить остаточную емкость аккумулятора с номинальной емкостью. Если остаточная емкость составляет менее 70-80% номинальной емкости, аккумулятор выводят из эксплуатации, потому что при таком износе, дальнейшее старение аккумулятора будет происходить очень быстро.
Н едостатки традиционного метода контроля емкости аккумулятора очевидны:
Для быстрого теста аккумуляторов сейчас существуют специальные приборы, которые позволяют проверить емкость аккумулятора за несколько секунд.
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:
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)
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.
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.
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.
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.
Что такое емкость аккумулятора и какой она должна быть
Когда начинается знакомство с характеристиками аккумуляторных батарей, у начинающих автомобилистов и любителей электроники возникает много вопросов — особенно когда речь идет о том, чтобы заменить батарею. Какой источник питания лучше и какой емкости нужен аккумулятор, как выбрать лучшую батарею и что такое показатель емкости АКБ? На эти вопросы мы и постараемся сейчас ответить.
Понятие емкости АКБ
Независимо от того, о какой АКБ идет речь, есть такое понятие, как емкость аккумуляторной батареи (С). Если мы говорим об автомобильной батарее, наряду с электродвижущей силой, массой, объемом, током холодной прокрутки и другими техническими характеристиками емкость также является ключевым показателем. Она измеряется в ампер-часах (А/ч). Емкость же аккумулятора смартфона, планшета или ноутбука измеряется в миллиампер-часах, что вполне понятно, потому что этот источник питания предназначен для иных целей и гораздо меньше по объему и размеру.
Что такое емкость? С — значит объем энергии, который может накопить, сохранять в себе и отдавать аккумуляторная батарея в течение определенного промежутка времени. На корпусе каждой АКБ всегда указывается показатель его емкости (например, 60 А/ч для автомобильной батареи, а 1500 мА/ч для смартфона). Эти цифры всегда разные. Как выбрать подходящую батарею и что будет, если поставить аккумулятор большей емкости?
Выбрать источник питания с емкостью больше прежнего можно всегда, но при этом нужно учитывать и технические характеристики вашего автомобиля, либо гаджета. Они тоже влияют на продуктивность работы, и, пытаясь ответить на вопрос о том, какой аккумулятор лучше, всегда следует учитывать определенные тонкости.
Читайте о том, как проверить емкость аккумулятора мультиметром →
Как правильно выбрать емкость для автомобильного аккумулятора
Для того чтобы показатель емкости аккумулятора оптимально соответствовал характеристикам машины, следует прежде всего ориентироваться на цифру, указанную на корпусе АКБ. С одной стороны, можно приобрести такую же батарею и не заботиться дальше этим вопросом. Но, с другой стороны, есть большая разница в показателях: 55, 60, 65 А/ч и гораздо выше.
Разумеется, у любого водителя-новичка возникнет желание, чтобы устанавливаемый в машину источник питания работал гораздо дольше. И, если старая АКБ была, например, емкостью 55 А/ч, почему бы не установить новую большей емкости. Какая лучше для легкового автомобиля и насколько целесообразна будет такая замена? Ясно, что и цена у аккумуляторов с хорошим показателем емкости гораздо выше.
Если коротко вспомнить о том, как устроена автомобильная АКБ, внутри нее находятся свинцовые пластины разного качества, а также электролитическая составляющая в виде жидкости, геля или иной комбинации химических соединений. Чем больше количество материалов, которые применяются при изготовлении батарей, тем больше энергии они могут накопить внутри.
Так, если выбирать между вариантами емкостью в 40 или 75 А/ч — есть очень большая разница между продуктивностью работы этих двух батарей. Они различны как по размерам, так и на вес. Иными словами, С имеет прямопропорциональную зависимость от того, как выглядит батарея снаружи, сколько она весит и какое качество материалов используется при ее выпуске.
Если у вас небольшая машина, которую принято называть «малолитражкой», батарея большей емкости и размеров может просто не поместиться в подкапотное пространство. В случае, когда прежний вариант прекрасно справляется с запуском двигателя, устанавливать другую АКБ будет нецелесообразно.
Ниже приведем небольшой список, который поможет водителю правильно определить, какой емкости нужен аккумулятор.
При этом следует ориентироваться на показатели объема двигателя:
Таким образом, для легковых автомашин самый распространенный вариант аккумулятора от 50 до 65 А/ч, для внедорожников — уже больше.
Приобрести батарею большей емкости, чем была раньше, можно и нужно в случае, если бортовая сеть авто снабжена большим количеством опций, которые требуют большего количества энергии. Это может быть навигатор, система сигнализации, магнитола, обогреватель. Также и машинам, которые питаются дизельным топливом, может потребоваться более емкая АКБ, чтобы запустить двигатель. Ну и, конечно, никогда не помешает немного «запастись» емкостью в расчете на запуск мотора в холодное и морозное время года.
Однако перебарщивать с показателями С аккумулятора тоже не стоит, потому что бортовая система машины, в том числе и генератор, имеют ориентиры на четкие характеристики АКБ. Если батарея будет слишком «мощная», она не сможет подзаряжаться от генератора и быстро потеряет свои дополнительные резервы. Также стартер при чрезмерно емком источнике питания будет работать более интенсивно, что приведет к быстрому износу коллектора и его щеток.
Как правильно выбрать емкость для аккумулятора телефона
Емкость аккумулятора телефона расходуется прежде всего на сотовую связь и Интернет, а потом уже на дополнительные опции. Социальные сети, бесконечные новостные ленты — все это уже давно стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Поэтому важно правильно подобрать телефон, чтобы он отвечал вашим потребностям. Главное, чтобы качество самого гаджета оптимально сопоставлялось с потенциалом батареи.
К примеру, многие современные телефоны и планшеты при батареях со скромным показателем емкости могут работать весьма оперативно: у них высококачественные процессоры и софты. Безусловно, это относится только к недешевым вариантам смартфонов.
Что же касается народных и более доступных по цене «андроидов», их батареи могут работать от 12 часов до пары дней, в зависимости от интенсивности эксплуатации. Однако в случае с телефонами не стоит опасаться покупать батареи с более высокими емкостными характеристиками — особенно, если есть возможность заменить окончательно севший аккумулятор на новый.
При приобретении АКБ рекомендуется обращать внимание на следующие полезные ориентиры:
Если вы хотите только читать книги с помощью вашего смартфона и разговаривать, вам будет достаточно и небольшого уровня С. Что же касается фильмов, прослушивания музыки и постоянного присутствия в Сети — помните о том, что вам потребуется более мощная батарея — как минимум, в 4000 мА/ч.
Ориентируясь на приведенные выше показатели, можно самостоятельно определиться с тем, какой аккумулятор нужен для того или иного устройства. Главное — запомнить основные принципы и цифры. Тогда при покупке вместе с продавцом можно будет сделать правильный выбор, о котором никогда не придется жалеть.
Ампер-часы в аккумуляторе: что это такое?
Время автономной работы мобильного телефона, портативного инструмента или способность отдавать ток стартёру при пуске двигателя автомобиля – все это зависит от такой характеристики АКБ, как ёмкость. Она измеряется в ампер-часах или в миллиампер-часах. По величине ёмкости можно судить о том, сколько времени аккумулятор будет питать электрической энергией то или иное устройство. От неё зависит, как время разряда и заряда аккумулятора. При выборе аккумуляторной батареи для того или иного устройства полезно знать, что обозначает эта величина в ампер-часах. Поэтому сегодняшний материал будет посвящён такой характеристике, как ёмкость и её размерности в ампер-часах.
О ёмкости аккумулятора и почему ампер часы?
Вообще, ампер-час представляет собой внесистемную единицу электрического заряда. Её основное использование – это выражение ёмкости аккумуляторов.
Один ампер-час представляет собой электрический заряд, проходящий за 1 час через поперечное сечение проводника при пропускании тока 1 ампер. Можно встретить значения в миллиампер-часах.
Как правило, такое обозначение применяется для указания ёмкости аккумуляторов в телефонах, планшетах и других мобильных гаджетах. Давайте посмотрим, что значит ампер-час на реальных примерах.
Ёмкость автомобильного аккумулятора
Исходя из вышесказанного, 62 Ач говорит нам о том, что этот аккумуляторная батарея способна на протяжении 20 часов отдавать ток 3,1 ампера. При этом напряжение на выводах батареи не опустится ниже 10,8 вольта.
Ёмкость аккумулятора ноутбука
Нужно ещё добавить, что системной единицей электрического заряда является кулон. Кулон связан с ампер-часами следующим образом. Один кулон в секунду равен 1 ампер. Следовательно, если перевести секунды в часы получится, что 1 ампер-час равен 3600 кулон.
Вернуться к содержанию
Как связаны ёмкость аккумулятора (ампер-час) и его энергия (ватт-час)?
Многие производители на своих аккумуляторах не указывают ёмкость в ампер-часах, а вместо этого ставят значение запасаемой энергии в ватт-часах. Такой пример показан на фотографии ниже. Это аккумулятор смартфона Samsung Galaxy Nexus.
Запасаемая энергия аккумулятора в ватт-часах
Тогда для аккумулятора Galaxy Nexus получаем:
6,48 ватт-часа / 3,7 вольта = 1,75 ампер-часа или 1750 миллиампер-час.
Вот так можно выяснить номинальную ёмкость аккумулятора по запасаемой энергии и напряжению. Читайте также о том, как проверить емкость аккумулятора телефона.
Какие ещё есть разновидности ёмкости аккумулятора
Существует такое понятие, как энергетическая ёмкость аккумулятора. Она показывает способность АКБ разряжаться определённый временной интервал с постоянной мощностью. Временной интервал в случае автомобильных аккумуляторных батарей обычно устанавливают 15 минут. Энергетическую ёмкость первоначально стали измерять в Северной Америке, но затем к этому подключились производители АКБ в других странах. Её значение можно получить в ампер-часах по следующей формуле:
Е (Ач) = W (Вт/эл) / 4, где
Е – энергетическая ёмкость в ампер-часах;
W – мощность при 15 минутном разряде.
Есть и ещё одна разновидность, которая пришла к нам из США, это резервная ёмкость. Она показывает способность АКБ питать бортовую движущейся машины при неработающем генераторе. Проще говоря, можно узнать, сколько аккумулятор даст вам проехать на машине, если генератор выйдет из строя. Рассчитать эту величину в ампер-часах можно по формуле:
Е (ампер-часы) = T (минуты) / 2.
Важно отметить следующий момент. Величина ёмкости, наносимая на аккумуляторах, вычисляется при определённых условиях. Чаще всего это разряд в течение 10 и 20 часов. То есть, 55 Ач означает, что АКБ можно 10 часов разряжать током 5,5 ампера. Но это вовсе не означает, что батарею можно 1 час разряжать током 55 ампер. Если увеличивать разрядный ток, то время разряда снижается в соответствии со степенной зависимостью. Подробнее об этом мы писали в статье о ёмкости автомобильного аккумулятора.
Как узнать, сколько реально ампер-часов в вашем аккумуляторе?
Рассмотрим процесс проверки ёмкости на примере автомобильного аккумулятора. Но такой разряд под контролем можно сделать для любой батареи. Будут отличаться только измеряемые величины.
Схема для контрольного разряда аккумулятора
E – номинальная ёмкость батареи,
T – 10 или 20 часов.
Этот процесс требует постоянного контроля напряжения на выводах АКБ. Как только напряжение упадёт до 10,8 вольта (1,8 на банке), разряд нужно остановить. Время, за которое аккумулятор разрядился, вы умножаете на ток разряда. Получается реальная ёмкость батареи в ампер-часах.
Если у вас нет резистора, то можете использовать автомобильные лампочки (12 вольт) подходящей ёмкости. Мощность лампочки подбираете в зависимости от того, какой разрядный ток вам нужен. То есть, если нужен ток разряда 2 ампера, то мощность будет 12 вольт умножить на 2 ампера. Итого 24 ватта.
Разрядка аккумулятора автомобильными лампочками
Как выбрать ёмкость аккумулятора?
Для автомобилей аккумулятор можно подобрать по объёму двигателя. В таблице ниже можно посмотреть соответствие объёма двигателя ёмкости аккумулятора.
Для легкового автомобиля класс седан или хэтчбек вполне хватит аккумуляторов ёмкостью 50─65 ампер-часов. Для внедорожников и крупных кроссоверов подойдут АКБ 70─95 ампер-часов. Если у вас автомобиль с дизельным двигателем и (или) большим числом потребителей тока в бортовой сети, то стоит взять аккумулятор с номинальной ёмкостью на 10─15 ампер-часов больше вышеназванных цифр.
Небольшой запас пригодиться и в зимнее время, когда из-за снижения температуры АКБ теряет часть своей ёмкости. Есть эмпирическая зависимость, согласно которой при снижении температуры ОС от 20 С на один градус аккумулятор теряет 1 ампер-час.