Contenu
- Calcul du taux de sortie
- Comprendre la capacité de la batterie
- Équation de la courbe de décharge de la batterie
- Calculateur de décharge de batterie
- Applications de charge et de décharge de condensateur
Savoir combien de temps une pile devrait durer peut vous aider à économiser de l'argent et de l'énergie. Le taux de décharge affecte la durée de vie d'une batterie. Les spécifications et les caractéristiques de la manière dont les circuits électriques avec sources de batterie laissent le courant circuler sont à la base de la création d’électronique et d’équipements liés à l’électronique. La vitesse à laquelle la charge traverse un circuit dépend de la rapidité avec laquelle une source de batterie peut la traverser en fonction de son taux de décharge.
Calcul du taux de sortie
Vous pouvez utiliser la loi de Peukerts pour déterminer le taux de décharge d'une batterie. Peukerts Law est t = H (C / IH)k dans lequel H est le temps de décharge nominal en heures, C est la capacité nominale du taux de décharge en ampères-heures (également appelée valeur nominale d'ampères-heure AH), je est le courant de décharge en ampères, k est la constante de Peukert sans dimensions et t est le temps de décharge réel.
Le temps de décharge nominal d’une batterie correspond à ce que les fabricants de batteries ont estimé comme temps de décharge d’une batterie. Ce nombre est généralement donné avec le nombre d'heures auxquelles le taux a été pris.
La constante de Peukert est généralement comprise entre 1,1 et 1,3. Pour les batteries de tapis de verre absorbant (AGM), leur nombre est généralement compris entre 1,05 et 1,15. Il peut aller de 1,1 à 1,25 pour les batteries gel, et généralement de 1,2 à 1,6 pour les batteries noyées. BatteryStuff.com dispose d'une calculatrice permettant de déterminer la constante Peukert. Si vous ne souhaitez pas l'utiliser, vous pouvez estimer la constante de Peukert en fonction de la conception de votre batterie.
Pour utiliser la calculatrice, vous devez connaître le classement AH de la batterie ainsi que le classement horaire auquel la classification AH a été prise. Vous avez besoin de deux ensembles de ces deux évaluations. La calculatrice prend également en compte les températures extrêmes auxquelles la batterie fonctionne et son âge. La calculatrice en ligne vous indique ensuite la constante de Peukert basée sur ces valeurs.
La calculatrice vous permet également de lui indiquer le courant lorsqu'elle est connectée à une charge électrique. Elle peut ainsi déterminer la capacité pour la charge électrique donnée, ainsi que la durée d'exécution, afin de maintenir un niveau de décharge en toute sécurité à 50%. En gardant à l’esprit les variables de cette équation, vous pouvez la réorganiser pour obtenir I x t = C (C / IH)k-1 pour obtenir le produit Je x t comme le temps actuel le temps, ou le taux de décharge. C'est la nouvelle cote AH que vous pouvez calculer.
Comprendre la capacité de la batterie
Le taux de décharge vous fournit le point de départ pour déterminer la capacité d'une batterie nécessaire au fonctionnement de divers appareils électriques. Le produit Je x t est la charge Q en coulombs, dégagés par la batterie. Les ingénieurs préfèrent généralement utiliser l'ampère-heure pour mesurer le taux de décharge en utilisant le temps t en heures et en cours je en ampères.
À partir de là, vous pouvez comprendre la capacité de la batterie à l'aide de valeurs telles que le watt-heure (Wh), qui mesurent la capacité de la batterie ou l'énergie de décharge exprimée en watts, unité de puissance. Les ingénieurs utilisent le graphique de Ragone pour évaluer la capacité en wattheures des batteries au nickel et au lithium. Les graphiques de Ragone montrent comment la puissance de décharge (en watts) diminue lorsque l’énergie de décharge (Wh) augmente. Les graphiques montrent cette relation inverse entre les deux variables.
Ces graphiques vous permettent d’utiliser la chimie des batteries pour mesurer la puissance et le taux de décharge de différents types de batteries, notamment le phosphate de lithium-fer (LFP), l’oxyde de lithium-magnésium (LMO) et le nickel manganèse cobalt (NMC).
Équation de la courbe de décharge de la batterie
L'équation de la courbe de décharge de la batterie qui sous-tend ces tracés vous permet de déterminer la durée de fonctionnement d'une batterie en recherchant la pente inverse de la ligne. Cela fonctionne parce que les unités de watt-heure divisées par watt vous donnent des heures d'exécution. En mettant ces concepts sous forme d’équation, vous pouvez écrire E = C x Vavg pour l'énergie E en wattheures, capacité en ampères-heures C et Vavg tension moyenne de la décharge.
Le nombre de wattheures est un moyen pratique de convertir l’énergie de décharge en une autre forme d’énergie, car en multipliant le nombre de watts-heures par 3 600, vous obtenez l’énergie en secondes. Les joules sont fréquemment utilisées dans d'autres domaines de la physique et de la chimie tels que l'énergie thermique et la chaleur pour la thermodynamique ou l'énergie de la lumière en physique des lasers.
Quelques autres mesures diverses sont utiles parallèlement au taux de décharge. Les ingénieurs mesurent également la capacité de puissance en unités de C, ce qui correspond à la capacité en ampères-heures divisée par exactement une heure. Vous pouvez également convertir directement des watts en ampères en sachant que P = I x V Pour le pouvoir P en watts, courant je en ampères et tension V en volts pour une batterie.
Par exemple, une batterie 4 V avec une capacité nominale de 2 ampères-heures a une capacité en wattheures de 2 Wh. Cette mesure signifie que vous pouvez tirer le courant à 2 ampères pendant une heure ou à un seul amplificateur pendant deux heures. La relation entre le courant et le temps dépend l'un de l'autre, comme indiqué par la valeur nominale de l'ampère-heure.
Calculateur de décharge de batterie
L'utilisation d'un calculateur de décharge de batterie peut vous permettre de mieux comprendre comment différents matériaux de batterie affectent le taux de décharge. Les piles au carbone-zinc, alcalines et au plomb-acide diminuent généralement quand elles se déchargent trop rapidement. Le calcul du taux de décharge vous permet de quantifier cela.
La décharge d'une batterie vous fournit des méthodes de calcul d'autres valeurs telles que la capacité et la constante du taux de décharge. Pour une charge donnée émise par une batterie, la capacité de la batterie (à ne pas confondre avec la capacité, comme indiqué précédemment) C est donné par C = Q / V pour une tension donnée V_. La capacité, mesurée en farads, mesure la capacité de la batterie à stocker la charge.._
Un condensateur disposé en série avec une résistance peut vous permettre de calculer le produit de la capacité et de la résistance du circuit qui vous donne la constante de temps τ telle que τ = RC. La constante de temps de ce circuit indique le temps nécessaire pour que le condensateur consomme environ 46,8% de sa charge lors de la décharge à travers un circuit. La constante de temps correspond également à la réponse des circuits à une entrée de tension constante, de sorte que les ingénieurs utilisent fréquemment cette constante de temps comme fréquence de coupure pour un circuit.
Applications de charge et de décharge de condensateur
Lorsqu'un condensateur ou une batterie se charge ou se décharge, vous pouvez créer de nombreuses applications en génie électrique. Des lampes flash ou des tubes flash produisent une lumière blanche intense pendant de courtes périodes à partir d'un condensateur électrolytique polarisé. Ce sont des condensateurs qui ont une anode chargée positivement qui s'oxyde en formant un métal isolant comme moyen de stockage et de production de charge.
La lumière de la lampe provient des électrodes de la lampe connectées à un condensateur avec une tension importante afin qu'elles puissent être utilisées pour la photographie au flash dans des appareils photo. Ceux-ci sont généralement fabriqués avec un transformateur élévateur et un redresseur. Le gaz contenu dans ces lampes résiste à l'électricité afin que la lampe ne conduise pas l'électricité jusqu'à ce que le condensateur se décharge.
Outre les batteries simples, le taux de décharge est utilisé dans les condensateurs des conditionneurs d’alimentation. Ces conditionneurs protègent les composants électroniques des pointes de tension et de courant en éliminant les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences radio-fréquences (RFI). Pour ce faire, ils utilisent un système composé d’une résistance et d’un condensateur dans lesquels la vitesse de chargement et de décharge des condensateurs empêche les pointes de tension de se produire.