Как измерить емкость аккумуляторной батареи по формуле

Что такое емкость и зачем нужен этот показатель?

Емкость аккумуляторной батареи — ее ключевая характеристика. Она влияет на стоимость устройства, область применения (от бытовых нужд до медицинских), срок службы.

Эта характеристика отображает длительность временного промежутка, на время которого батарея будет полноценно питать соответствующее устройство (пульт, телефон и т.д.) и обеспечивать его автономную работу. Иными словами, емкость АКБ — это максимальное количество электрической энергии, которое батарея способна накапливать за 1 полный цикл заряда.

Единица измерения емкости АКБ — амперы в час (А*ч), а для батарей высокой мощности — миллиамперы в час (мА*ч).

Методы определения емкостных показателей

Опишем наиболее распространенные способы проверки емкости акб автомобиля. Эти 2 способа зарекомендовали себя с лучшей стороны и массово применяются в настоящее время.

Метод длительной разрядки

Этот метод нашел свое применение в лабораторных условиях. Существуют также бытовой метод и метод, основанный на длительной зарядке. Рассмотрим более подробно все три:

1. Стандартный метод (лабораторный). Для проверки батарею необходимо максимально зарядить и разрядить при помощи минимального тока. Параллельно учитывают количество времени, за которое происходит разрядка. Емкость акб, как было описано выше, есть не что иное, как произведение время на силу тока. Сложность измерений в данном случае зависит от поддержания постоянного разряда силы тока с помощью специализированного оборудования, поэтому метод и является лабораторным.
2. Бытовой метод. Проверить емкость аккумулятора можно при помощи постоянной нагрузки. В этом случае пользуются автомобильными лампами, создавая нагрузку с их помощью. По аналогии с первым способом, параллельно высчитывают время в часах. Данная процедура имеет свою погрешность, так как величина тока нагрузки постепенно уменьшается и финальный результат определения емкости не совсем точен. Стоит заметить, что нельзя допускать полного разряда источника питания, из – за этого он может выйти из строя.
3. Метод, основанный на длительной зарядке. В данном случае применяются электронные часы и электрическая схема, к которой они подключаются. Саму схему можно легко найти на просторах интернета. Измерения проводят в течение 20 – и часов.

Метод с применением электронного тестера

Этот способ выгодно отличается от остальных тем, что проводится в более сжатые сроки. Для его проведения потребуется специальный прибор — тестер, который одновременно может анализировать серию необходимых измерений.

Тестеры работают в автоматическом режиме и не требуют специальных познаний у человека, который проводит замеры. Время его работы занимает всего лишь 10 – 15 секунд. Прибор легко подключается к источнику питания и имеет всего одну кнопку, которая запускает процесс измерения емкости.

Подбор аккумулятора производят, исходя из сравнения емкости остаточной и емкостью номинальной, которая указывается производителем в паспорте акб. Разница не должна превышать 50%, в противном случае такой источник питания не готов к дальнейшей эксплуатации.

Метод с применением мультиметра

Данный прибор позволяет измерить не только емкость акб, но также может использоваться как омметр и вольтметр. Измерить емкость аккумулятора мультиметром не составит особого труда, если проделать следующие шаги в точности так, как они указаны ниже:

• Прибор необходимо перевести в режим постоянного измерения.
• Далее устанавливается диапазон, который немного больше заявленного в паспорте акб.
• Подключается специальный щуп, имеющий черный цвет к гнезду (-).
• Аналогично подключается щуп, имеющий красный цвет к гнезду (+).
• Показания считываются и выводятся на дисплей.
• По окончании измерительных процедур, электрическая цепь разъединяется.

В данном тексте были даны исчерпывающие ответы на такие вопросы, как: что нужно для того, чтобы замерить емкость акб? Чем замерить? Как узнать или как определить емкостные показатели? Были описаны самые популярные методы и способы измерений. Каждому автолюбителю будет полезна вся эта информация, ведь познания в этой области помогут в дальнейшем при выборе определенной аккумуляторной батареи. Зарядное устройство и данные навыки позволят поддерживать ваш источник питания в работоспособном состоянии намного дольше.

Правила обслуживания аккумулятора

Основным предназначением аккумулятора в транспортном средстве является запуск автомобильного двигателя. Помимо этого, аккумуляторная батарея становится аварийным источником питания, если из строя выходит генератор. Существуют требования к эксплуатации и обслуживанию аккумуляторов, которые должен знать каждый владелец машины.

Рекомендуется не снимать аккумулятор с автомобилей, у которых двигатель включен. Это в некоторых случаях может повредить целостность генератора. Перед тем как снять АКБ, параллельно ей нужно включить лампу накаливания на 12 В. В этом случае цепь не разомкнется и генератор не сработает сам на себя. Большая часть аккумуляторов, которые выпускаются в настоящее время, являются кислотно-свинцовым, применяется в них вариант двойной сульфации.

Подобная технология существует с 1858 года, применяется в первозданном виде и сегодня. Правда, в последнее время выпускаются в большей степени аккумуляторы для автомобилей, имеющие иммобилизованный электролит. Они способны работать во всех пространственных положениях. Состоит аккумулятор из контейнера, в котором есть шесть раздельных секций. В каждой секции происходит самостоятельная выработка энергии, а так как есть пластины, идет процесс электролиза. Масса аккумуляторной батареи составляет 16-17 килограммов, в нее включены: электролит, свинцовые пластины, а также дополнительные соединения.

Как работает аккумулятор? Принцип его работы весьма прост. На аноде есть оксид свинца темно-коричневого цвета. На катоде — губчатый серый свинец, внутри — раствор серной кислоты (электролит). В ходе химической реакции происходит образование сульфата цинка, выделение энергии. Для того чтобы обслуживать аккумулятор, особых действий предпринимать не нужно.

Существует четыре основных варианта аккумуляторных батарей, а именно:

• обслуживаемые;
• необслуживаемые;
• гибридные;
• малообслуживаемые.

Поговорим обо всех разновидностях чуть подробнее, так как все они в некоторой степени используются в быту и в технике.

1. Обслуживаемые аккумуляторы производят в небольшом количестве, чаще они встречаются в узкоспециализированных отраслях. Они имеют высокую стоимость, неустойчивы к перепадам температур. То есть при низких температурах они могут самопроизвольно разряжаться.
2. Малообслуживаемые аккумуляторы распространены широко, цена их варьируется в большом диапазоне, они надежны и прочны.
3. Необслуживаемые аккумуляторы подходят тем, кто не хочет тратить усилий для ухода за аккумулятором.
4. Гибридные аккумуляторы имеют большую цену, встречаются редко. Зарядку аккумуляторов лучше доверить профессионалам.

Для того чтобы процесс зарядки аккумуляторной батареи был безопасным, желательно проводить подобные мероприятия вне жилого помещения. Дело в том, что при зарядке выделяются пары водорода, которые могут воспламениться. Поэтому категорически запрещена зарядка АКБ вблизи открытых источников огня.

Можно ли повысить ёмкость

Увеличить ёмкость аккумулятора можно лишь незначительно. А вообще этот процесс имеет две стороны «медали»:

1. С одной стороны, это необходимо, если к бортовой сети подключено дополнительное электрооборудование. Кроме того, в холодное время года запас по ёмкости весьма кстати, ведь при снижении температуры воздуха на один градус соответственно уменьшается и мощность на 1 Ач.
2. С другой стороны, работая не в стандартном режиме, стартер подвержен большему износу. А также может не хватать величины характеристик генератора для полной зарядки батареи.

Что влияет на ёмкость батареи в реальных условиях эксплуатации?

Реальная ёмкость автомобильного аккумулятора, как правило, отличается от номинальной. Чем продолжительнее срок эксплуатации АКБ, тем значительнее её снижение. Причин, провоцирующих этот процесс, несколько:

• условия эксплуатации;
• особенности соблюдения сроков и технологии обслуживания;
• способ зарядки батареи.

Аккумулятор и аккумуляторная батарея

Зарядка для аккумуляторов 18650

Как добиться увеличения емкости источника питания? Самый простой и очевидный способ – это увеличение вещества, участвующего в химической реакции. При этом произойдет увеличение силы тока, и процесс выработки электроэнергии будет протекать дольше, то есть число ампер-часов станет больше. Однако этот метод далеко не всегда можно применить на практике. Получить рассчитанную емкость путем увеличения или уменьшения количества реактивов не всегда представляется возможным.

Дело в том, что будь аккумулятор самых больших размеров, и на его изготовление потрачено огромное количество лития, напряжение вырабатываемого электричества нисколько не увеличится. Этот показатель заложен в самой основе химической реакции. Для кислотного аккумулятора он составляет 2 V, для литий-ионного – 3,7 V.

Так как же получить напряжение 12 V, необходимое для запуска автомобильного двигателя? Для этого нужно аккумуляторы объединить в батарею. Например, 6 свинцово-кислотных аккумуляторов с напряжением 2 V соединить последовательно между собой.

Существует два способа соединения аккумуляторов:

• последовательное, при котором возрастает напряжение, при неизменной емкости;
• параллельное, когда количество ампер-часов увеличивается, напряжение остается постоянным.

Емкость аккумуляторной батареи, как и ее напряжение, посчитать нетрудно, для этого может не понадобится даже обычного калькулятора. Если, например, два кислотных аккумулятора емкостью 1 Ah соединить между собой параллельно, то фактически произойдет удвоение емкости при неизменном напряжении. При их последовательном соединении получится наоборот: напряжение увеличится в 2 раза, емкость останется прежней. При этом в обоих случаях количество электроэнергии от двух источников питания увеличится вдвое.

Как правильно замерить напряжение аккумулятора

Максимально точные значения можно получить, осуществив комплекс диагностик. Для этого необходимо иметь при себе специальные устройства (мультиметр,  вольтметр или нагрузочную вилку). Для осуществления измерений напряжения от аккумулятора необходимо соединить контакты устройства и клеммы батареи.

Во время диагностических процедур стоит понимать, что источник питания, подсоединённый к бортовой системе авто, потребляет энергию. Поэтому показания могут быть несколько ниже, но они не должны опускаться ниже значений 11—11,5 вольт. Проведение корректных измерений допустимо на полностью отключённой и заряженной АКБ, то есть электрическая цепь должна быть разомкнута.  Однако это необязательное условие: если вы проверяете напряжение в замкнутой цепи, то учитывайте определённую погрешность.

1. АКБ подсоединена к системе автомобиля, который не заведён. При этом условии бортовая сеть потребляет определённое количество энергии, поэтому показатель напряжений должен находиться в диапазоне 12,5—13,0 В.
2. На заведённой машине с выключенными источниками потребления энергии показания прибора должны варьироваться в промежутке от 13,5 до 14 вольт. Более высокие показания говорят о том, что батарея разряжена, а генератор работает не в штатном режиме. Стоит учесть, что повышение данных в холодное время года не является точным свидетельством разряженности АКБ. Если в течение некоторого времени вольтаж вошёл в рамки, то система полностью работоспособна. Пониженные показатели (от 13 до 13,4 вольта) говорят о некоторой разряженности батареи. Необходима зарядка аккумулятора.
3. На заведённой машине с включёнными источниками потребления электроэнергии значение напряжений должно быть больше 12,8—13,0 В.

Обращаем ваше внимание, работа с мультиметром или вольтметром допускает обратное соотношение полюсов измерительного прибора и клемм АКБ. Нагрузочная вилка должна использоваться строго в соответствии с полярностью. Мы не рекомендуем проверять напряжение аккумулятора в машине с помощью бортовой системы, потому что она подключена не напрямую к батарее

Поэтому допускаются определённые погрешности измерений

Мы не рекомендуем проверять напряжение аккумулятора в машине с помощью бортовой системы, потому что она подключена не напрямую к батарее. Поэтому допускаются определённые погрешности измерений.

Проверка заряда аккумулятора по напряжению рекомендуется спустя некоторое время после полной зарядки аккумулятора автомобиля, а также в условиях рабочей температуры (около 20 градусов Цельсия).

Ниже представлена таблица «Степень заряда АКБ по напряжению».

Таблица 1. Степень заряда аккумулятора по напряжению.

Моноблок

Собрать батарею из отдельных аккумуляторов можно с помощью медного провода или шины с клеммами. Этот процесс, хотя и несложный, все же довольно трудоемкий, поэтому на заводах изготавливают готовые моноблоки. Они представляют из себя несколько элементов, собранных в одном корпусе из прочной пластмассы. Моноблок свинцово-кислотных аккумуляторов, как правило, состоит из 6 или 12 отдельных элементов. Напряжение составляет, соответственно, 12 V или 24 V.

Все элементы моноблока ничем не отличаются друг от друга, и их старение  протекает одновременно, поэтому срок эксплуатации моноблока больше, чем у каждого отдельного аккумулятора. В процессе сборки моноблока возможно использование как параллельного, так и последовательного соединения его отдельных элементов.

Обратите внимание! Срок службы АКБ измеряется не в годах или месяцах, а количеством зарядных циклов. Чтобы батарея могла служить как можно дольше, повторную зарядку желательно производить после использования лишь малой части ее номинальной емкости

Контроль саморазряда

Каждый аккумулятор неизбежно теряет заряд. Для контроля расхода ампер часов аккумулятора расчёты обязательно необходимы. Сначала нужно вычислить энергию, которая хранится в накопителе на момент полного заряда. Делать это придётся сразу же после отключения аккумулятора от сети. Рекомендуем: Титан Арктик: высококачественные автомобильные аккумуляторы titan Затем нужно оставить его где-то на месяц, а после повторить действия. Если сроки не терпят, то можно подождать всего неделю, а результат умножить на четыре. Нормальными значениями расхода для среднего устройства считается десятая часть от полной ёмкости в неделю либо четыре таких части в месяц.

Как рассчитать емкость конденсатора

На значение емкости конденсатора влияют следующие показатели: расстояние между обкладками, их площадь, относительная диэлектрическая проницаемость среды, которая расположена между ними. Существует обратная пропорциональная зависимость между емкостью конденсатора и первым из вышеуказанных параметров, и прямая зависимость ее от двух других.

1. Для определения емкости конденсатора, необходимо, в первую очередь, рассчитать площадь его пластин. Если она различна, учитывается меньшая ее значение. Форма пластины определяет способ расчета.

• Для прямоугольного варианта: S = ab. Здесь: S–площадь (измеряете в м2); a–длина (измеряете в м); b–ширина (измеряете в м)
• Для круглого варианта: S = π(R^2). Здесь: S – площадь (измеряете в м2); π – число «пи»; R – радиус (измеряете в м).

В некоторых онструкциях бывает, что обкладки свернуты в рулон. Тогда площадь рассчитывается для развернутых пластин.

2. Диэлектрическая проницаемость площади, расположенной между двумя обкладками, также влияет на значение емкости конденсатора. Ее показатели можно узнать из таблицы, находящейся в конце статьи. Она является безразмерной величиной и в вакууме равна 1. В воздухе значение проницаемости составляет примерно 1,00058986, что позволяет считать ее при большинстве расчетов равной единице. Для этого используется следующая формула: C = (ε абс. вак. * ε отн. вещ.* S)/d. Здесь: C – емкость (измеряете в Фарад); ε абс. вак. – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, равная — 8,85418 (измеряете в Ф/м); ε отн. вещ. * S–относительная диэлектрическая проницаемость вещества (безразмерная величина); S – площадь наименьшей из обкладок (измеряете в м2); d – расстояние между обкладками (измеряете в м).

3. На действующих конденсаторах емкость, как правило, обозначается в пико-, нано- или микрофарадах. Поэтому, полученные при расчете значения рекомендуется перевести в соответствующую размерность для более удобного представления в схеме.

Простая проверка емкости АКБ тестером с последующим уточнением

Для измерения вместимости батареи часто используют USB-тестер. У приспособления есть много функций, позволяющих узнать емкость АКБ смартфона, планшета и внешнего пауэрбанка.

USB-тестер подключается к любому портативному устройству посредством провода или переходника.

Полученные показатели помогают определить изношенность аккумулятора. На тестере присутствует кнопка управления, предназначенная для измерения разных показателей. С ее помощью переключаются режимы работы и ячейки памяти устройства.

Когда подключаемый аппарат обладает необходимым напряжением, тестер начинает работать. Снизу в углу появляется значение вместимости батареи. Тестер не дает стопроцентно верного результата.

По этой причине можно воспользоваться математическими вычислениями по формуле: начальный показатель тока*3 = реальная вместимость АКБ. Некоторые производители указывают на устройстве номинальную емкость, превышающую фактический показатель. Эта информация неверная и является рекламой.

Очень важная поправка

Приведенная выше формула приближенно верна для больших времен работы UPS от аккумуляторной батареи (более 8-10 часов). При малых временах разряда (больших токах разряда) аккумулятор отдает только часть емкости. Точно эту величину можно узнать из технических характеристик аккумулятора, а приближенно отражено на графике.

Поэтому, если по приведенной выше формуле получилось время около 6 часов, его нужно уменьшить на 20%. Для 4 часов — уменьшить на 30%, для 2 часов — на 40%, а если в расчете получилось время около 30 минут, его нужно разделить на 2.

Для точного расчета времени работы UPS от аккумуляторной батареи, нужно использовать точные значения КПД инвертора UPS при данной мощности и разрядные кривые данного типа аккумуляторов.

Источник

Как проверить емкость аккумулятора мультиметром

Емкость аккумуляторной батареи показывает, какой ток может отдать батарея в нагрузку в течение определенного промежутка времени. Возьмём автомобильный аккумулятор емкостью 60 А⋅ч. Такая батарея может отдать в нагрузку ток 60 А в течении 1 часа, или 6 А течении 10 часов. Емкость батарей рассчитывается по формуле: Е(А)=I(A)*Т(ч) где,

Е — емкость батареи в А⋅ч, I — ток в амперах, T — время разряда батареи в часах.

Одним мультиметром можно определить емкость любых аккумуляторов. Измерить емкость батареи можно несколькими методами.

1. Проверка емкости аккумулятора мультиметром.
2. Проверка степени заряда батареи нагрузочной вилкой.
3. Проверка ёмкости аккумулятора тестером SKAT-T-AUTO или аналогичным.
4. Проверка емкости батареи электронной нагрузкой.

Определить емкость батареи возможно можно одним мультиметром по величине напряжения. Однако это значение будет очень приблизительным и не совсем достоверным. Мультиметром и одним реостатом можно более точно вычислить емкость аккумулятора. Это вычисление будет полнее и достовернее.

Проверка емкости аккумулятора мультиметром и реостатом

На реостате выставляют сопротивление 2- 3 Ома. Подключают его к клеммам батареи через мультиметр, который включён в режиме измерения тока 10 А соответствующей полярности и замеряют ток через реостат. Если мультиметр один, его отключают, ставят режим работы на измерение постоянного напряжения 20 В и подключают к клеммам аккумулятора.

К этим же клеммам подключают реостат. Засекают время, и ждут несколько часов, пока мультиметр не покажет 12 В. Всё, процесс измерения заряда аккумулятора мультиметром завершён. Теперь время умножаем на ток и находим емкость аккумуляторной батареи.

Более точный результат можно получить, если использовать два мультиметра или мультиметр и амперметр на 10 А. В этом варианте каждый час замеряют ток разряда и записывают. По мере разряда батареи ток будет уменьшаться. По окончанию эксперимента находят среднее значение разрядного тока (суммируют токи и делят на число замеров), далее умножают усредненный ток разряда на время разряда.

Степень заряда АКБ на холостом ходу после стоянки автомобиля 24 часа

Тестер емкости аккумуляторов SKAT-T-AUTO выдает результаты через 15 — 20 сек. Его показания не высокой точности, приблизительные. Высокие результаты по точности, при измерении емкости аккумуляторов (при токе разряда 5А — 1,2%) можно получить, работая с электронной нагрузкой.

Электронную нагрузку удобно использовать автоэлектрикам и тем, кому нравиться экспериментировать с аккумуляторами, тренировать их и вычислять точную емкость батареи. Для тренировки, на электронной нагрузки выставляется ток разряда 4 — 6 А и напряжение 12В, достигнув которого включается звуковая сигнализация окончания разряда батареи.

Электронная нагрузка для проверки емкости всех типов аккумуляторов

Ниже 12 В это уже глубокий разряд и разряжать далее не рекомендуется, так как есть вероятность разрушения пластин. Следом заряжают аккумулятор обычным зарядным устройством до 14,2 В, после зарядки батарее вновь повторяют процесс разряда.

По окончании тренировки заряжают аккумулятор, дают 2 часа покоя и замеряют емкость батареи электронной нагрузкой. Для измерения емкости в режиме А⋅ч выставляют напряжение 12 В и ток разряда 4-6 А. Об окончании процесса известит звуковая сигнализация. Далее вновь заряжают аккумулятор и устанавливают на автомобиль. Этой электронной нагрузкой проверяют любые аккумуляторы напряжением 6, 12 и 24 В.

Как долго заряжать автомобильный аккумулятор

Ездить без аккумулятора невозможно. Он обеспечивает электричеством катушку зажигания, электрические цепи и стартер. Это источник постоянного тока, который используется, когда автомобиль припаркован с выключенным двигателем и когда двигатель запущен. Он постоянно подзаряжается во время движения от генератора переменного тока или от выпрямителя.

Если вы редко пользуетесь машиной, то будьте готовым к тому, что аккумулятор может разрядиться. Особенно быстро это происходит зимой. Все потому, что во время простоя энергия все равно используется для поддержания работоспособности таких устройств, как компьютер, блок управления, часы. Поэтому аккумулятор надо каждые 3-4 недели подключать к зарядному устройству.

На продолжительность зарядки батареи влияют три главных фактора:

• процент разрядки АКБ;
• температура окружающей среды;
• сила тока на выходе зарядного устройства.

Оптимально, когда зарядный ток составляет от 0,05 до 0,1 емкости аккумулятора. Например, если емкость 60 Ач, оптимальный ток зарядки будет 3 А, а максимально допустимый 6 А.

При использовании тока 0,05 от емкости, на зарядку уйдет намного больше времени, но зато полностью восстановятся активные массы во всех пластинах. Аккумулятор будет дольше держать заряд и увеличится срок его эксплуатации.

При этом надо учитывать, что низкие температуры снижают параметры аккумуляторов. Если элемент имеет 100% электрическую емкость при 25 ° C, то при 0 ° C она падает до 80%, а при -25 ° C — до 60%. Поэтому, если аккумулятор частично разряжен или недостаточно заряжен, он может перестать работать в любое время.

Как использовать калькулятор расчета времени зарядки АКБ

Очень важно правильно заряжать батарею. Поскольку по внешнему виду невозможно определить на каком уровне находится зарядка, то очень важно знать сколько времени необходимо для этого процесса

Здесь вам поможет калькулятор расчета времени зарядки АКБ. После ввода основных данных, таких как

• номинальная емкость,
• степень разряда (в процентах),
• ток зарядки.

Достаточно нажать на кнопку “Рассчитать” и в результате вы получите время необходимое для зарядки. Например, если емкость АКБ 60 Ач и он разряжен на 80%, то для восстановления запаса энергии ему потребуется 16 часов (ток зарядки 6А).

Как рассчитать время заряда АКБ самостоятельно

Можно рассчитать это время, используя специальные формулы. Первым делом узнайте насколько разряжена батарея. Сделать это можно с помощью тестера, путем измерения напряжению на клемах.

Проценты считаем по формуле x = V*100/v. где x — процент зарядки, V — реальное напряжение на клемах, v — оптимальное напряжение. Рассчитаем на примере. Если напряжение АКБ 12В, то на клемах будет 12+1,2(10%)=13,2V. При замерах вы получили показатель 7V. Процент зарядки будет 7*100/13,2=53%, соответственно, он разряжен на 100-53=47%.

Следующий шаг — определение потерянной емкости в Ач. Рассмотрим на примере: 60 (емкость АКБ)*47/100=28,2Ач. Дальше рассчитаем время зарядки АКБ по такой формуле Т=2*С/І, где Т — время зарядки, С — потерянная емкость, І — ток зарядки 2 — КПД заряда составляет 45-50%, поэтому умножаем на 2.

Т=2*28,2/6=9,4 часа.

Предполагается, что среднее время заряда батареи с помощью ЗУ составляет 10–12 часов. Периодически его необходимо контролировать. В случае использования микропроцессорных выпрямителей, устройство автоматически переходит в режим ожидания, постоянно отслеживая уровень заряда.

Перед подключением ЗУ слегка встряхните аккумулятор, чтобы смешать электролит. При использовании обслуживаемой АКБ, проверьте уровень электролита. При необходимости добавьте дистиллированную воду.

Заряжать аккумулятор с помощью ЗУ лучше всего вне автомобиля, например, в гараже или другом помещении, где есть вытяжка или хорошая вентиляция.