Contenido
- Cálculo de la tasa de descarga
- Comprensión de la capacidad de la batería
- Ecuación de curva de descarga de batería
- Calculadora de descarga de batería
- Aplicaciones de carga y descarga de condensadores
Saber cuánto debería durar una batería puede ayudarlo a ahorrar dinero y energía. La velocidad de descarga afecta la vida útil de una batería. Las especificaciones y características de cómo los circuitos eléctricos con fuentes de batería permiten el flujo de corriente son la base para la creación de equipos electrónicos y electrónicos. La velocidad a la que fluye la carga a través de un circuito depende de la rapidez con que una fuente de batería puede pasar por ella en función de su velocidad de descarga.
Cálculo de la tasa de descarga
Puede usar la ley de Peukerts para determinar la velocidad de descarga de una batería. La ley de Peukerts es t = H (C / IH)k en el cual H es el tiempo de descarga nominal en horas, C es la capacidad nominal de la velocidad de descarga en amperios-hora (también llamada AH amperios-hora), yo es la corriente de descarga en amperios, k es la constante de Peukert sin dimensiones y t es el tiempo real de descarga.
El tiempo de descarga nominal de una batería es lo que los fabricantes de baterías han calificado como el tiempo de descarga de una batería. Este número generalmente se proporciona con el número de horas a las que se tomó la tasa.
La constante de Peukert generalmente varía de 1.1 a 1.3. Para las baterías de alfombrilla de vidrio absorbente (AGM), el número generalmente está entre 1.05 y 1.15. Puede variar de 1.1 a 1.25 para baterías de gel, y generalmente puede ser de 1.2 a 1.6 para baterías inundadas. BatteryStuff.com tiene una calculadora para determinar la constante de Peukert. Si no desea usarlo, puede hacer una estimación de la constante de Peukert en función del diseño de su batería.
Para usar la calculadora, debe conocer la clasificación AH para la batería, así como la clasificación por hora a la que se tomó la clasificación AH. Necesita dos conjuntos de estas dos clasificaciones. La calculadora también tiene en cuenta las temperaturas extremas a las que funciona la batería y la antigüedad de la batería. La calculadora en línea le indica la constante de Peukert basada en estos valores.
La calculadora también le permite determinar la corriente cuando está conectada a una carga eléctrica para que pueda determinar la capacidad de la carga eléctrica dada, así como el tiempo de ejecución para mantener un nivel de descarga de forma segura al 50%. Con las variables de esta ecuación en mente, puede reorganizar la ecuación para obtener I x t = C (C / IH)k-1 para obtener el producto I x t como tiempo actual, o la tasa de descarga. Esta es la nueva calificación AH que puede calcular.
Comprensión de la capacidad de la batería
La velocidad de descarga le proporciona el punto de partida para determinar la capacidad de una batería necesaria para hacer funcionar varios dispositivos eléctricos. El producto I x t es el cargo Q, en coulombs, emitidos por la batería. Los ingenieros generalmente prefieren usar amperios-hora para medir la velocidad de descarga usando el tiempo t en horas y corriente yo en amperios
A partir de esto, puede comprender la capacidad de la batería utilizando valores como vatios-hora (Wh) que miden la capacidad de las baterías o la energía de descarga en términos de vatios, una unidad de potencia. Los ingenieros utilizan el diagrama de Ragone para evaluar la capacidad de vatios-hora de las baterías hechas de níquel y litio. Las gráficas de Ragone muestran cómo la potencia de descarga (en vatios) disminuye a medida que aumenta la energía de descarga (Wh). Las gráficas muestran esta relación inversa entre las dos variables.
Estos gráficos le permiten utilizar la química de la batería para medir la potencia y la velocidad de descarga de diferentes tipos de baterías, incluidos el fosfato de litio y hierro (LFP), el óxido de litio y magnesio (LMO) y el níquel, manganeso y cobalto (NMC).
Ecuación de curva de descarga de batería
La ecuación de la curva de descarga de la batería que subyace a estas gráficas le permite determinar el tiempo de ejecución de una batería al encontrar la pendiente inversa de la línea. Esto funciona porque las unidades de vatios-hora divididas por vatios le dan horas de tiempo de ejecución. Poniendo estos conceptos en forma de ecuación, puedes escribir E = C x Vpromedio Por energía mi en vatios-hora, capacidad en amperios-hora C y Vpromedio voltaje medio de la descarga.
Los vatios-hora proporcionan una forma conveniente de convertir la energía de descarga en otras formas de energía porque multiplicar los vatios-hora por 3600 para obtener vatios-segundo le proporciona la energía en unidades de julios. Los julios se usan con frecuencia en otras áreas de la física y la química, como la energía térmica y el calor para la termodinámica o la energía de la luz en la física láser.
Algunas otras medidas diversas son útiles junto con la tasa de descarga. Los ingenieros también miden la capacidad de potencia en unidades de C, que es la capacidad de amperios por hora dividida precisamente por una hora. También puede convertir directamente de vatios a amperios sabiendo que P = I x V por poder PAGS en vatios, corriente yo en amperios y voltaje V en voltios para una batería.
Por ejemplo, una batería de 4 V con una clasificación de 2 amperios por hora tiene una capacidad de 2 vatios por hora. Esta medida significa que puede extraer la corriente a 2 amperios durante una hora o puede extraer una corriente a un único amplificador durante dos horas. La relación entre la corriente y el tiempo depende la una de la otra, como lo indica la clasificación de amperios por hora.
Calculadora de descarga de batería
El uso de una calculadora de descarga de batería puede brindarle una comprensión más profunda de cómo los diferentes materiales de la batería afectan la velocidad de descarga. Las baterías de carbono-zinc, alcalinas y de ácido de plomo generalmente disminuyen en eficiencia cuando se descargan demasiado rápido. Calcular la tasa de descarga le permite cuantificar esto.
La descarga de una batería le proporciona métodos para calcular otros valores como la capacitancia y la constante de velocidad de descarga. Para una carga dada emitida por una batería, la capacidad de la batería (no debe confundirse con la capacidad, como se discutió anteriormente) C es dado por C = Q / V para un voltaje dado V_. La capacitancia, medida en faradios, mide la capacidad de las baterías para almacenar carga._
Un condensador dispuesto en serie con una resistencia puede permitirle calcular el producto de capacitancia y resistencia del circuito que le da la constante de tiempo τ como τ = RC. La constante de tiempo de esta disposición de circuito le indica el tiempo que le toma al capacitor consumir aproximadamente el 46.8% de su carga cuando se descarga a través de un circuito. La constante de tiempo también es la respuesta de los circuitos a una entrada de voltaje constante, por lo que los ingenieros usan con frecuencia la constante de tiempo como frecuencia de corte para un circuito
Aplicaciones de carga y descarga de condensadores
Cuando un condensador o batería se carga o descarga, puede crear muchas aplicaciones en ingeniería eléctrica. Las lámparas de destello o tubos de destello producen ráfagas intensas de luz blanca durante cortos períodos de tiempo desde un condensador electrolítico polarizado. Estos son condensadores que tienen un ánodo con carga positiva que se oxida formando un metal aislante como un medio para almacenar y producir carga.
La luz de la lámpara proviene de los electrodos de las lámparas conectados a un condensador con una gran cantidad de voltaje, por lo que pueden usarse para fotografía con flash en cámaras. Por lo general, se hacen con un transformador elevador y un rectificador. El gas en estas lámparas resiste la electricidad, por lo que la lámpara no conducirá electricidad hasta que se descargue el condensador.
Además de las baterías sencillas, la velocidad de descarga se utiliza en los condensadores de los acondicionadores de potencia. Estos acondicionadores protegen la electrónica de sobretensiones en el trabajo de voltaje y corriente al eliminar la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI). Lo hacen a través de un sistema de resistencia y un condensador en el que la velocidad de carga y descarga de los condensadores evita que se produzcan picos de voltaje.