BATARYA DEĞERLERİ – AKIM , KAPASİTE ve VOLTAJ
Batarya değerleri nedir ? Batarya akım değerleri ve hesaplamaları nedir ? Batarya kapasite değeri nedir ? Batarya voltaj değeri nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Batarya Değerleri – Akım, Kapasite ve Voltaj adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
BATARYA DEĞERLERİ
Amper
Bir akü tarafından iletilen akım ,büyük ölçüde terminalleri arasına yerleştirilen dış yükün direnci ile belirlenir.
Bununla birlikte, devreyi tamamlamak için akünün içinde iyon aktarımı yapılması gerektiğinden, akım akünün dahili direnci ile de sınırlı olacaktır.
Bu, devrenin aktif bir parçası olarak düşünülmelidir.
Akü yük yoksa akım iletmeyeceğinden, yük takılıyken akım ölçülmelidir ve yalnızca bir metre ile ölçülemez.
Doğrudan akü terminalleri arasına veya yüke paralel olarak bağlanırsa, ölçüm cihazı hemen aşırı yüklenir.
Akım daima sayaç ile yük seri olarak ölçülmeli ve sayacın polaritesi akünün polaritesine uygun olmalıdır.(Resimde görebilirsiniz)
Kapasite
Bir pilin elektrik kapasitesi amp-saat cinsinden ölçülür, Ah, AH veya (nadiren) A/H olarak kısaltılır.
Daha küçük değerler miliamper-saat cinsinden, genellikle mAh olarak kısaltılır.
Ben bir aküden (amper cinsinden) çekilen akım ve T, akünün bu akımı (saat cinsinden) verebileceği süreyse, amper-saat kapasitesi formül tarafından verilir:
Ah = I * T
Formülü ters çevirerek, bir üreticinin bir batarya için belirlediği amp-saat derecesini biliyorsanız, bir bataryanın belirli bir akımı iletebileceği süreyi saat olarak hesaplayabiliriz:
T = Ah / I
Teorik olarak, Ah herhangi bir akü için sabit bir değerdir.
Bu nedenle 4Ah için derecelendirilmiş bir pil, 4 saat boyunca 1 amper, 1 saat için 4 amper, 0.8 saat (48 dakika) için 5 amper vb. Sağlamalıdır.
Gerçekte, bu uygun doğrusal ilişki mevcut değildir.
Akım yükseldikçe, özellikle yüksek akım iletmek için gerektiğinde iyi performans göstermeyen kurşun asitli piller kullanıldığında hızlı bir şekilde parçalanır.
Akımın bir kısmı ısı olarak kaybolur ve pil elektrokimyasal olarak talebi karşılayamayabilir.
Peukert numarası (1897’de Alman yaratıcısı olarak adlandırılmıştır), yüksek akımlarda T için daha gerçekçi bir değer elde etmek için bir fudge faktörüdür.
Belirli bir pil için Peukert numarası n ise, önceki formül şu şekilde değiştirilebilir:
T = Ah / In
Üreticiler genellikle (ama her zaman değil) Peukert’in bir batarya için belirttiği numarayı sağlarlar.
Bu nedenle, bir pil 4Ah olarak derecelendirilmişse ve Peukert numarası 1.2 (kurşun asitli piller için tipiktir) ve I = 5 (başka bir deyişle, ne kadar bir süre olduğunu bilmek isteriz, T -> pil 5 amper verebilir):
T = 4 / 51.2 = yaklaşık 4/6,9
Bu yaklaşık 0.58 saat veya 35 dakikadır – orijinal formülün önerdiği 48 dakikadan çok daha azdır.
Ne yazık ki, bu hesaplamada büyük bir sorun vardır.
Peukert’in çağında, bir pil için amper-saat değeri, 1A çizerek ve pilin bu akımı iletebileceği süreyi ölçerek bir üretici tarafından belirlenmiştir.
4 saat sürerse, pil 4Ah olarak derecelendirilir.
Üretici, aküden çekilecek akımı belirtmek için, testin çalışacağı süreyi belirler, ardından akünün o süre için sağlayabileceği maksimum akımı bulur.
Genellikle, süre 20 saattir.
Bu nedenle, bir pilin modern 4Ah derecesi varsa, test muhtemelen Peukert’in döneminde olduğu gibi, 4 saat boyunca 1A değil, 20 saat boyunca 0.2A verdiğini tespit eder.
Bu önemli bir ayrımdır, çünkü 20 saat boyunca 0,2A sağlayabilen aynı pil, 4 saat boyunca 1A’nın daha büyük talebini karşılayamayacaktır.
Bu nedenle eski amp-hour derecesi ve modern amp-hour derecelendirmesi farklı şeyler ifade eder ve uyumsuzdur.
Modern Ah derecesi eski Peukert formülüne eklenirse (yukarıda olduğu gibi), cevap yanıltıcı bir şekilde daha iyi olacaktır.
Ne yazık ki, bu gerçek göz ardı edilir.
Peukert’in formülü hala kullanılmaktadırr ve birçok pilin performansı yanlış değerlendirilmektedir.
Formül (başlangıçta SmartGauge Electronics’ten Chris Gibson tarafından), Ah derecelendirmelerinin bugün nasıl belirlendiğini dikkate almak için revize edilmiştir.
AhM’nin pil kapasitesi için amper-saat cinsinden modern derecelendirme olduğunu, H, pilin üretici tarafından kalibre edildiğinde test edildiği süredir, n Peukert’in (üretici tarafından sağlanan) numarasıdır ve I Aküden çekmeyi umduğunuz akımdır.
Bu, T’yi belirlemek için revize edilmiş formüldür:
T = H * (AhM / (I * H)n)
H’nin değerini nasıl biliyoruz? Çoğu (hepsi değil) üretici bu numarayı pil özelliklerinde verecektir.
Alternatif olarak ve kafa karıştırıcı olarak, 1/H olarak tanımlanabilen C-oranı terimini kullanabilirler.
Bu, C oranını biliyorsanız, H değerini kolayca alabileceğiniz anlamına gelir:
H = 1 / C oranı
Şimdi orijinal hesaplamayı yeniden işlemek için düzeltilmiş formülü kullanabiliriz.
Örneğe geri dönersek, pil modern sistem kullanılarak 4Ah için derecelendirildiyse, 20 saat süren bir deşarj testinde (0.05’lik bir C oranı ile aynıdır) ve üretici hala bir Peukert olduğunu belirtir 1.2 için Peukert sayısı ve 5A’yı ne kadar süre çekebileceğimizi bilmek istiyoruz:
T = 20 * (4 / (5 * 20)1.2) = yaklaşık 20 * 0.021
Bu, yaklaşık 0.42 saat veya 25 dakikadır – modern bir Ah derecesine göre olası deşarj süresi hesaplanırken asla kullanılmaması gereken formülün eski sürümü ile elde edilen 35 dakikadan oldukça farklıdır.
Bu sorunlar gizli görünebilir, ancak elektrikli araçlar gibi pille çalışan ekipmanların olası performansını değerlendirirken büyük önem taşırlar.
Resimde, Peukert sayısı 1.1, 1.2 ve 1.3 olan pillerin olası gerçek performansını göstermektedir.
Eğriler, Peukert’in formülünün gözden geçirilmiş versiyonundan türetildi ve akım arttıkça her pil için bekleyebileceğiniz amp-saat sayısının nasıl azaldığını gösteriyor.
Örneğin, üreticinin Peukert sayısı 1.2’yi atadığı bir pil, modern 20 saatlik test kullanılarak 100Ah olarak derecelendirilir, ancak ondan 30A çizersek, pil aslında sadece 70Ah teslim edebilir.
Bir ek faktör: Şarj edilebilir herhangi bir pil için, pil kimyasal olarak bozulduğu için Peukert numarası yaşla birlikte giderek artar.
Voltaj
Tam olarak şarj edilmiş bir pilin nominal gerilimi, terminaller arasında yük olmadığında mevcut potansiyel olarak tanımlanan açık devre gerilimi (kısaltılmış OCV veya Voc) olarak bilinir.
Bir volt metrenin (veya DC volt ölçmek için kullanıldığında bir multimetrenin) iç direnci çok yüksek olduğundan, başka bir yük olmadan akü terminalleri arasında doğrudan bağlanabilir ve OCV’yi oldukça doğru bir şekilde sayacın hasar görme riski olmaksızın gösterecektir.
Tamamen şarj edilmiş 12 voltluk bir akü, yaklaşık 12.6 voltluk bir OCV’ye sahip olabilirken, yeni bir 9 voltluk alkalin akü tipik olarak yaklaşık 9.5 voltluk bir OCV’ye sahiptir.
DC voltajlarını aküye bağlamadan önce ölçmek için bir multimetre ayarlamaya çok dikkat edin.
Genellikle bu, kırmızı probdan gelen telin, amper değil, voltaj ölçümü için ayrı ayrı bir sokete takılmasını gerektirir.
Bir akü tarafından verilen voltaj, bir yük uygulandığında önemli ölçüde aşağı çekilecek ve bir deşarj döngüsü sırasında zaman geçtikçe daha da azalacaktır.
Bu nedenlerden dolayı, bir pil, voltajda geniş bir varyasyonu tolere etmeyen dijital entegre devre devreleri gibi bileşenlere güç verdiğinde bir voltaj regülatörü gereklidir.
Aküye yük uygulanırken voltajı ölçmek için ölçüm cihazının yüke paralel olarak bağlanması gerekir.(Resimde görebilirsiniz)
Bu tip ölçüm, yükün direnci, sayacın iç direncine kıyasla nispeten düşük olduğu sürece, yüke uygulanan potansiyel için makul derecede doğru bir okuma verecektir.
Yine resimde, yaygın olarak kullanılan beş boyuttaki alkalin pilin performansını göstermektedir.
Bu grafikteki derecelendirmeler uygun koşullar altında alkalin piller için türetilmiştir ve uzun bir süre için nispeten yüksek bir ohm yükünden küçük bir akım geçirir (aküye bağlı olarak 40 ila 400 saat) kullanımı önerilir.
Her 1.5V akü için son voltaj 0.8V olana ve 9V akü için son voltaj sadece 4.8V olana kadar test devam etti.
Bu voltajlar, aküler için Ah değerleri üretici tarafından hesaplandığında kabul edilebilir olarak kabul edildi, ancak gerçek dünyadaki durumlarda, 9V’luk bir aküden 4,8V’luk bir son voltajın birçok elektronik uygulamasında kabul edilemez olması muhtemeldir.
Genel bir kural olarak, bir uygulama önemli bir voltaj düşüşünü tolere etmiyorsa, gerçekçi bir sayı elde etmek için üreticinin küçük bir batarya için amp-saat değeri 2’ye bölünebilir.
BATARYA DEĞERLER – AKIM , KAPASİTE ve VOLTAJ SONUÇ :
Bugün Batarya Değerler – Akım , Kapasite ve Voltaj adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı birtakım bilgiler edinmişsinizdir.
İyi Çalışmalar