Akumulator to źródło prądu, które jest wielokrotnego użytku i działa dzięki odwracalnym wewnętrznym procesom chemicznym. Akumulatory są wykorzystywane do autonomicznego zasilania różnych urządzeń. Wybierając akumulator do samochodu, innego sprzętu AGD lub elektronicznego, pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest pojemność akumulatora - kluczowy parametr urządzenia. Ważne jest, aby nie mylić go z ładunkiem lub pojemnością.
Co to jest pojemność akumulatora i jak się ją mierzy?
Pojemność akumulatora, wyrażona w amperogodzinach (Ah), oznacza czas, przez jaki akumulator może samodzielnie zasilać podłączone urządzenia na jednym ładowaniu. W przypadku małych akumulatorów, które zasilają urządzenia elektroniczne, do przedstawiania pojemności stosuje się inną jednostkę - mAh (miliamperogodzina). Innymi słowy, pojemność akumulatora to maksymalna ilość energii, jaką może on zmagazynować podczas jednego pełnego cyklu ładowania.
Miarą potencjału akumulatora jest jego pojemność, a nie ładunek. Można to porównać do butelki z wodą - bez względu na to, czy jest wypełniona płynem, czy nie, jej objętość nie zmienia się. W tym przypadku poprawne jest porównywanie pojemności z pojemnością: nie zmienia się ona niezależnie od tego, czy akumulator jest w pełni naładowany czy rozładowany. W większości przypadków wartość ta jest wydrukowana na akumulatorze, np. na naklejce akumulatora samochodowego, obok wartości prądu rozruchowego.
Na przykład: akumulator samochodowy o pojemności 60 Ah informuje, że może pracować przez godzinę przy obciążeniu 60 amperów i napięciu znamionowym 12,7 V (klasyczne napięcie dla większości akumulatorów samochodowych).
Jeśli potrzebujesz autonomicznego źródła zasilania dla jakiegoś urządzenia, jak samodzielnie obliczyć dokładną pojemność akumulatora odpowiednią do danego zadania? Aby to zrobić, trzeba znać kilka zmiennych:
- obciążenie krytyczne, mierzone w watach (oznaczane jako P);
- czas, przez jaki akumulator ma dostarczać energię do urządzenia elektrycznego (t);
- napięcie każdej baterii (V, mierzone w woltach)
- współczynnik wykorzystania pojemności akumulatora: 1 dla 100% wykorzystania, 0,5 dla 50% itd. (oznaczone literą k).
Litera Q oznacza wymaganą pojemność. Aby go obliczyć, należy skorzystać ze wzoru:
Q = (P-t) / V-k
Przykład: Przy standardowym akumulatorze 12 V, wymaganej wydajności 5 godzin, obciążeniu krytycznym 500 W i maksymalnym rozładowaniu akumulatora 80%
Q= (500-5) / (12-0,8) = 260,4 Ah
Jest to minimalna pojemność akumulatora dla danego zadania, a także całkowita pojemność akumulatorów 12 V. Jednak w każdym przypadku lepiej jest kupić źródło zasilania z niewielkim zapasem mocy, np. o 20% większym. Wtedy prawdopodobieństwo rozładowania do zera jest mniejsze i akumulator będzie dłużej "żył".
Wiemy już, czym jest pojemność akumulatora i jak ją obliczyć, ale czasami etykieta na akumulatorze może kłamać lub może jej brakować. Albo trzeba porównać arkusz danych z rzeczywistym obrazem. Jak w takim przypadku zmierzyć pojemność akumulatora? Najlepiej jest przeprowadzić procedurę próbnego rozładowania. Pomysł jest prosty: naładuj akumulator do 100% za pomocą ładowarki o odpowiednich parametrach, a następnie rozładuj go całkowicie prądem o stałym natężeniu, mierząc czas rozładowania. Następnie stosuje się wzór:
Q = I-T
gdzie I to stały prąd rozładowania mierzony w amperach, a T to czas rozładowania w godzinach. Na przykład pomiar pojemności w pełni naładowanego akumulatora, który pracował przez 22 i pół godziny przy stałym natężeniu prądu 3,6 A, daje wynik 81 Ah. Nie oznacza to jednak, że ten sam akumulator będzie działał dłużej niż 2 godziny przy prądzie 36 A: większy prąd prowadzi do krótszych czasów rozładowania. Mają na nią wpływ również inne czynniki, takie jak temperatura elektrolitu.
Należy pamiętać, że po zakończeniu cyklu rozładowywania minimalne napięcie na zaciskach nie może spaść poniżej końcowego napięcia rozładowania (często 10,8 V). Jest to minimalna dopuszczalna wartość określona przez producenta - po osiągnięciu tej wartości akumulator musi zostać odłączony. Jeśli akumulator jest często rozładowywany poniżej tej wartości, może ulec uszkodzeniu.
Z czasem pojemność akumulatora i tak spada ze względu na nieuchronną degradację. Jeśli po pomiarze okaże się, że pojemność jest o 70-80% mniejsza od pojemności nominalnej, należy wymienić akumulator.
Powiązane artykuły:
