Как часто случается в нашем несовершенном мире, общепринятой единицей измерения ёмкости аккумуляторов стала единица, не способная точно отразить ёмкость - миллиампер-часы (mAh, мАч, мА·ч). Многие производители пытались "привить" населению "правильную" единицу измерения - ватт-часы (Wh, Втч, Вт⋅ч), но почему-то она до сих пор не прижилась.
Объясню, почему ватт-часы "правильная единица", а миллиампер-часы (или ампер-часы) "неправильная". Аккумуляторы и аккумуляторные сборки бывают на разное номинальное напряжение, например 1.2, 3.6, 3.7, 7,4, 11.1, 14.8 V. При этом аккумулятор 7.4 V 2000 mAh имеет вдвое большую ёмкость, чем 3.7 V 2000 mAh, с ватт-часами такой путаницы не будет - первый аккумулятор имеет ёмкость 14.8 Wh, второй 7.4 Wh. В данном случае, чтобы получить ватт-часы я просто умножил номинальное напряжение аккумулятора на заряд в ампер-часах (1Ah=1000mAh).
Но это ещё не всё. Давайте посмотрим, как разряжается Li-ion аккумулятор от смартфона Cubot S200.
В процессе разряда напряжение на аккумуляторе меняется. У нашего литий-ионного аккумулятора оно падает от 4.291 V до 3.0 V.
При этом в характеристиках аккумулятора указывается среднее напряжение 3.7 V и заряд в миллиампер-часах для этого напряжения. Реальное количество энергии, которое выдаст аккумулятор, можно посчитать лишь в ватт-часах, умножая текущее напряжение на текущий ток в каждый момент времени и получая итоговое значение ёмкости из суммы этих значений, разделив её на количество таких подсчётов в час.
Анализатор разряжал аккумулятор 36694 секунды, поддерживая постоянный ток разряда 301 mA. Если просто умножить 301 на 36694 и разделить на 3600 (количество секунд в часе) получим 3068 mAh. Умножим это значение на номинальное напряжение аккумулятора 3.7 V и разделим на 1000. Получится 11.35 Wh.
А что же на самом деле?
Анализатор замеряет значения напряжения 10 раз в секунду. Умножив каждое значение напряжения на ток разряда получим мощность во время каждого замера. Сложим значения мощностей всех 366913 замеров и разделим на количество замеров в час (36000).
C вашего позволения, скриншоты 366893 промежуточных строк я приводить не буду. :)
Получается значение 11.78 Wh - реальное количество энергии, которое выдал аккумулятор. Если разделить это значение на 3.7V получим расчётный заряд 3184 mAh.
Расхождение реального количества энергии, которую выдал аккумулятор, отличается от расчётного на 3.8%, именно такая ошибка получится, если измерять не ватт-часы, а миллиампер-часы, выданные аккумулятором.
Справедливости ради надо сказать, что у обычных аккумуляторов это расхождение обычно составляет около одного процента.
Именно поэтому все устройства, измеряющие ёмкость аккумуляторов в миллиампер-часах дают лишь приблизительные результаты, ведь напряжение в процессе разряда меняется, а это не учитывается.
Точные результаты могут быть только в ватт-часах при условии, что в процессе разряда делается множество измерений.
Ампер-часы в аккумуляторе: что это такое?
Время автономной работы мобильного телефона, портативного инструмента или способность отдавать ток стартёру при пуске двигателя автомобиля – все это зависит от такой характеристики АКБ, как ёмкость. Она измеряется в ампер-часах или в миллиампер-часах. По величине ёмкости можно судить о том, сколько времени аккумулятор будет питать электрической энергией то или иное устройство. От неё зависит, как время разряда и заряда аккумулятора. При выборе аккумуляторной батареи для того или иного устройства полезно знать, что обозначает эта величина в ампер-часах. Поэтому сегодняшний материал будет посвящён такой характеристике, как ёмкость и её размерности в ампер-часах.
Вообще, ампер-час представляет собой внесистемную единицу электрического заряда. Её основное использование – это выражение ёмкости аккумуляторов.
Один ампер-час представляет собой электрический заряд, проходящий за 1 час через поперечное сечение проводника при пропускании тока 1 ампер. Можно встретить значения в миллиампер-часах.
Как правило, такое обозначение применяется для указания ёмкости аккумуляторов в телефонах, планшетах и других мобильных гаджетах. Давайте посмотрим, что значит ампер-час на реальных примерах.
На фото выше можно видеть обозначение ёмкости в ампер-часах. Это автомобильный аккумулятор 62 Ач. О чём нам это говорит? Из этой величины мы можем узнать, силу тока, с которой можно равномерный разряжать батарею до конечного напряжения. Для автомобильной АКБ конечное напряжение составляет 10,8 вольта. Стандартные циклы разряда обычно продолжаются 10 или 20 часов.
Исходя из вышесказанного, 62 Ач говорит нам о том, что этот аккумуляторная батарея способна на протяжении 20 часов отдавать ток 3,1 ампера. При этом напряжение на выводах батареи не опустится ниже 10,8 вольта.
На фото выше красным цветом подчёркнута ёмкость аккумулятора ноутбука – 4,3 ампер-часа. Хотя при таких величинах значение обычно выражается, как 4300 миллиампер-час (мАч).
Нужно ещё добавить, что системной единицей электрического заряда является кулон. Кулон связан с ампер-часами следующим образом. Один кулон в секунду равен 1 ампер. Следовательно, если перевести секунды в часы получится, что 1 ампер-час равен 3600 кулон.
Как связаны ёмкость аккумулятора (ампер-час) и его энергия (ватт-час)?
Многие производители на своих аккумуляторах не указывают ёмкость в ампер-часах, а вместо этого ставят значение запасаемой энергии в ватт-часах. Такой пример показан на фотографии ниже. Это аккумулятор смартфона Samsung Galaxy Nexus.
Прошу прощения за фото с мелким шрифтом. Запасаемая энергия составляет 6,48 ватт-часа. Запасаемую энергию можно рассчитать по следующей формуле:
1 ватт-час = 1 вольт * 1 ампер-час.
Тогда для аккумулятора Galaxy Nexus получаем:
6,48 ватт-часа / 3,7 вольта = 1,75 ампер-часа или 1750 миллиампер-час.
Какие ещё есть разновидности ёмкости аккумулятора
Существует такое понятие, как энергетическая ёмкость аккумулятора. Она показывает способность АКБ разряжаться определённый временной интервал с постоянной мощностью. Временной интервал в случае автомобильных аккумуляторных батарей обычно устанавливают 15 минут. Энергетическую ёмкость первоначально стали измерять в Северной Америке, но затем к этому подключились производители АКБ в других странах. Её значение можно получить в ампер-часах по следующей формуле:
Е (Ач) = W (Вт/эл) / 4, где
Е – энергетическая ёмкость в ампер-часах;
W – мощность при 15 минутном разряде.
Есть и ещё одна разновидность, которая пришла к нам из США, это резервная ёмкость. Она показывает способность АКБ питать бортовую движущейся машины при неработающем генераторе. Проще говоря, можно узнать, сколько аккумулятор даст вам проехать на машине, если генератор выйдет из строя. Рассчитать эту величину в ампер-часах можно по формуле:
Е (ампер-часы) = T (минуты) / 2.
Здесь можно ещё добавить, что при параллельном соединении АКБ их ёмкость суммируется. При последовательном соединении значение ёмкости не меняется.
Как узнать, сколько реально ампер-часов в вашем аккумуляторе?
Рассмотрим процесс проверки ёмкости на примере . Но такой разряд под контролем можно сделать для любой батареи. Будут отличаться только измеряемые величины.
Для того чтобы проверить реальные ампер-часы своего аккумулятора, нужно полностью его зарядить. Степень заряженности проконтролируйте по плотности . Полностью заряженная АКБ должна иметь плотность электролита 1,27─1,29 гр./см 3 . Затем нужно собрать схему, показанную на следующем рисунке.
Вам нужно выяснить, для какого режима разряда указана ёмкость вашего аккумулятора (10 или 20 часов). И поставить аккумулятор на разряд силой тока, вычисленной по формуле ниже.
I = E / T, где
E – номинальная ёмкость батареи,
T – 10 или 20 часов.
Этот процесс требует постоянного контроля напряжения на выводах АКБ. Как только напряжение упадёт до 10,8 вольта (1,8 на банке), разряд нужно остановить. Время, за которое аккумулятор разрядился, вы умножаете на ток разряда. Получается реальная ёмкость батареи в ампер-часах.
Если у вас нет резистора, то можете использовать автомобильные лампочки (12 вольт) подходящей ёмкости. Мощность лампочки подбираете в зависимости от того, какой разрядный ток вам нужен. То есть, если нужен ток разряда 2 ампера, то мощность будет 12 вольт умножить на 2 ампера. Итого 24 ватта.
Важно! После разряда аккумулятор сразу ставьте на зарядку, чтобы он не находился в таком разряженном состоянии. Для такой разряд лучше не делать вообще. При таком глубоком разряде они могут потерять часть своей ёмкости.
Привет, уважаемые друзья! Выбирая портативный аккумулятор, можно столкнуться с большим количеством негативных отзывов по поводу несоответствия их заявленной ёмкости и количеству заряженных гаджетов. Казалось бы, купив зарядку на 13 000 мАч мы должны зарядить свой смартфон с аккумулятором в 2300 мАч около 5,5 раз! Но не всё так просто.
Немного предыстории
Я как любитель гаджетов и современных технологий обладаю смартфоном и прочим добром. И на определенном пути столкнулся с одной, на мой взгляд, серьезной проблемой передовых устройств - они обладают относительно небольшим временем автономной работы от аккумулятора. Да, спорить не буду, есть «монстры» телефоностроения, обладающие аккумуляторами по 4000 мАч и более. Но, зачастую, такие устройства крайне редки и обладают другими минусами. В любом случае, даже если ваш гаджет способен продержаться до вечера (а мой Nexus 5 c 2300 мАч не из этого списка), рано или поздно встает вопрос о покупке портативного аккумулятора.Как у многих гиков, у меня давно чесались руки к покупке данного вида устройства. Рассматривал варианты и с покупкой бокса под аккумуляторы формата 18650, так и готового устройства (в котором с гигантской долей вероятности и стоят те самые 18650, как и в батареях ноутбуков). В итоге появилась необходимость иметь заряженный телефон на работе в условиях отсутствия розетки, и был куплен портативный аккумулятор DF TRIO-02 .
Скажу честно - не было много времени выбирать и читать обзоры. Просто быстро «прошерстил» один всеми известный интернет магазин (тот, что состоит в группе компаний наряду в банком и ювелиркой) и выбран по следующим критериям:
- необходимая ёмкость
- цена\качество
- внешний вид (да-да, нужно стремиться не только к эргономике, но получать удовольствие эстетически)
Коротко об этом самом девайсе
Плюсы:- хорошая ёмкость
- два выхода по 5В, 1 А; один выход 5В, 2.1 А
- вход для зарядки аккумулятора microUSB
- Маркий глянцевый корпус
Арифметика расчета ёмкости
Для легкости расчета введем следующие допущения :- принимаем КПД преобразователя напряжения за 100%
- принимаем все указанные ёмкости за реальные значения
- считаем постоянными значения тока и напряжения во время зарядки
- зарядка телефона происходит от идеальных 0% до 100% (без учета остаточного заряда, который закладывают производители и тд.)
Максимально возможный полезный заряд аккумулятора называется зарядной ёмкостью, или просто ёмкостью. Ёмкость аккумулятора - это заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ ёмкость аккумуляторов измеряют в кулонах, на практике часто используется внесистемная единица - ампер-час. 1 А⋅ч = 3600 Кл. Ёмкость аккумулятора указывается производителем. Не путать с электрической ёмкостью конденсатора.В настоящее время всё чаще на аккумуляторах указывается энергетическая ёмкость - энергия, отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ она измеряется в джоулях, на практике используется внесистемная единица - ватт-час. 1 Вт⋅ч = 3600 Дж.
На упаковке имеем гордую надпись: «13000 мАч». Это наша зарядная ёмкость.
Внимательно посмотрев на наклеечку с обратной стороны видим следующее.
Напряжение:
3.7 В.
Зарядная ёмкость:
13000 мАч.
Энергетическая ёмкость:
48.1 Вт⋅ч.
Оказывается, многие производители указывают запасаемый заряд в мАч (mAh), но также важно напряжение работы данного устройства. В самой полной мере «ёмкость» характеризует запасаемая энергия .
Часто люди путают понятия запасаемый заряд и запасаемая энергия называя это «ёмкостью». Если не нужна большАя точность, то можно считать, что запасаемая энергия (в Вт·ч) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в А·ч) на среднее напряжение (в Вольтах).
1 Вт·ч = 1 В · 1 А·ч.
Теперь, разобравшись в понятиях, перейдем к нашему примеру: 48.1 Вт⋅ч аккумулятора это и есть 13 Ач (13000 мАч) умноженные на 3.7 В. Пока всё сходится. Но, наше устройство заряжается от выхода в 5 В. Поэтому заряд, который способно выдать наше устройство находится как частное от запасаемой энергии и выходного напряжения.
48.1 Вт⋅ч / 5 В = 9.62 Ач (9620 мАч).
Анализируем
Теперь можно легко посчитать «сколько раз я могу зарядить своё устройство». Так, тот же Nexus 5 можно зарядить:9620 мАч/ 2300 мАч = 4.18
Или, иначе говоря, немногим более 4 раз . Что против 5,5
Делаем выводы
Рассчитанный запасаемый заряд 9620 мАч оказался на 26% меньше, чем 13000 мАч, которые мы видим на коробке. И на 26% меньше чем ожидает неискушенный расчетами пользователь. Хотя, фактически производитель нас совершенно не обманывал. Просто такой маркетинговый ход.Полезные статьи и источники.
Выбираем в магазине две вещи, которые должны использоваться «в тандеме», например, утюг и розетку, и внезапно сталкиваемся с проблемой - «электропараметры» на маркировке указаны в разных единицах.
Как же подобрать подходящие друг к другу приборы и устройства? Как амперы перевести в ватты?
Смежные, но разные
Сразу надо сказать, что прямого перевода единиц сделать нельзя, поскольку обозначают они разные величины.
Ватт - указывает на мощность, т.е. скорость, с которой потребляется энергия.
Ампер - единица силы, говорящая о скорости прохождения тока через конкретное сечение.
Чтобы электрические системы работали безотказно, можно рассчитать соотношение амперов и ваттов при определенном напряжении в электросети. Последнее - измеряется в вольтах и может быть:
- фиксированным;
- постоянным;
- переменным.
С учетом этого и производится сопоставление показателей.
«Фиксированный» перевод
Зная, помимо величин мощности и силы, еще и показатель напряжения, перевести амперы в ватты можно по следующей формуле:
При этом P - это мощность в ваттах, I - сила тока в амперах, U - напряжение в вольтах.
Онлайн калькулятор
Для того, чтобы постоянно быть «в теме» можно составить для себя «ампер-ватт»-таблицу с наиболее часто встречаемыми параметрами (1А, 6А, 9А и т.п.).
Такой «график соотношений» будет достоверным для сетей с фиксированным и постоянным напряжением.
«Переменные нюансы»
Для расчета при переменном напряжении в формулу включается еще одно значение - коэффициент мощности (КМ). Теперь она выглядит так:
Сделать процесс перевода единиц измерения более быстрым и простым поможет такое доступное средство, как онлайн-калькулятор «ампер в ватты». Не забывайте, что если надо ввести в графу дробное число, производится это через точку, а не через запятую.
Таким образом, на вопрос «1 ватт - сколько ампер?», с помощью калькулятора можно дать ответ - 0,0045. Но он будет справедливым только для стандартного напряжения в 220в.
Используя представленные в интернете калькуляторы и таблицы, вы сможете не мучиться над формулами, а легко сопоставить разные единицы измерения.
Это поможет подобрать автоматические выключатели на разную нагрузку и не тревожиться за свои бытовые приборы и состояние электропроводки.
Ампер - ватт таблица:
| 6 | 12 | 24 | 48 | 64 | 110 | 220 | 380 | Вольт | |
| 5 Ватт | 0,83 | 0,42 | 0,21 | 0,10 | 0,08 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | Ампер |
| 6 Ватт | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,13 | 0,09 | 0,05 | 0,03 | 0,02 | Ампер |
| 7 Ватт | 1,17 | 0,58 | 0,29 | 0,15 | 0,11 | 0,06 | 0,03 | 0,02 | Ампер |
| 8 Ватт | 1,33 | 0,67 | 0,33 | 0,17 | 0,13 | 0,07 | 0,04 | 0,02 | Ампер |
| 9 Ватт | 1,5 | 0,75 | 0,38 | 0,19 | 0,14 | 0,08 | 0,04 | 0,02 | Ампер |
| 10 Ватт | 1,67 | 0,83 | 0,42 | 0,21 | 0,16 | 0,09 | 0,05 | 0,03 | Ампер |
| 20 Ватт | 3,33 | 1,67 | 0,83 | 0,42 | 0,31 | 0,18 | 0,09 | 0,05 | Ампер |
| 30 Ватт | 5,00 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,47 | 0,27 | 0,14 | 0,03 | Ампер |
| 40 Ватт | 6,67 | 3,33 | 1,67 | 0,83 | 0,63 | 0,36 | 0,13 | 0,11 | Ампер |
| 50 Ватт | 8,33 | 4,17 | 2,03 | 1,04 | 0,78 | 0,45 | 0,23 | 0,13 | Ампер |
| 60 Ватт | 10,00 | 5 | 2,50 | 1,25 | 0,94 | 0,55 | 0,27 | 0,16 | Ампер |
| 70 Ватт | 11,67 | 5,83 | 2,92 | 1,46 | 1,09 | 0,64 | 0,32 | 0,18 | Ампер |
| 80 Ватт | 13,33 | 6,67 | 3,33 | 1,67 | 1,25 | 0,73 | 0,36 | 0,21 | Ампер |
| 90 Ватт | 15,00 | 7,50 | 3,75 | 1,88 | 1,41 | 0,82 | 0,41 | 0,24 | Ампер |
| 100 Ватт | 16,67 | 3,33 | 4,17 | 2,08 | 1,56 | ,091 | 0,45 | 0,26 | Ампер |
| 200 Ватт | 33,33 | 16,67 | 8,33 | 4,17 | 3,13 | 1,32 | 0,91 | 0,53 | Ампер |
| 300 Ватт | 50,00 | 25,00 | 12,50 | 6,25 | 4,69 | 2,73 | 1,36 | 0,79 | Ампер |
| 400 Ватт | 66,67 | 33,33 | 16,7 | 8,33 | 6,25 | 3,64 | 1,82 | 1,05 | Ампер |
| 500 Ватт | 83,33 | 41,67 | 20,83 | 10,4 | 7,81 | 4,55 | 2,27 | 1,32 | Ампер |
| 600 Ватт | 100,00 | 50,00 | 25,00 | 12,50 | 9,38 | 5,45 | 2,73 | 1,58 | Ампер |
| 700 Ватт | 116,67 | 58,33 | 29,17 | 14,58 | 10,94 | 6,36 | 3,18 | 1,84 | Ампер |
| 800 Ватт | 133,33 | 66,67 | 33,33 | 16,67 | 12,50 | 7,27 | 3,64 | 2,11 | Ампер |
| 900 Ватт | 150,00 | 75,00 | 37,50 | 13,75 | 14,06 | 8,18 | 4,09 | 2,37 | Ампер |
| 1000 Ватт | 166,67 | 83,33 | 41,67 | 20,33 | 15,63 | 9,09 | 4,55 | 2,63 | Ампер |
| 1100 Ватт | 183,33 | 91,67 | 45,83 | 22,92 | 17,19 | 10,00 | 5,00 | 2,89 | Ампер |
| 1200 Ватт | 200 | 100,00 | 50,00 | 25,00 | 78,75 | 10,91 | 5,45 | 3,16 | Ампер |
| 1300 Ватт | 216,67 | 108,33 | 54,2 | 27,08 | 20,31 | 11,82 | 5,91 | 3,42 | Ампер |
| 1400 Ватт | 233 | 116,67 | 58,33 | 29,17 | 21,88 | 12,73 | 6,36 | 3,68 | Ампер |
| 1500 Ватт | 250,00 | 125,00 | 62,50 | 31,25 | 23,44 | 13,64 | 6,82 | 3,95 | Ампер |
Рассмотрим маркировку LiPo аккумуляторных батарей на примере батареи, на которой имеются следующие надписи:
- 3000 - емкость в мАч (mAh);
- 11,1 В - номинальный вольтаж;
- 3S - количество и порядок соединения банок (отдельных аккумуляторов, из которых собрана батарея) - это означает, что батарея соединена последовательно из 3-х аккумуляторов, то есть емкость батареи будет 3000мАч, а напряжение будет 3,7х3 = 11,1В;
- 20С - ток разряда (на аккумуляторе 3000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*3000=60000 мА=60А).
Напряжение
На аккумуляторах вместо напряжения пишут количество банок.
Напряжение одной банки равно 3,7 В. Соответственно 3 банки равны 11,1 В.
Количество банок обозначается буквой S .
Ток разряда
Обозначается буквой C и числом коэффициентом емкости.
Например, если на аккумуляторе написано 20С, а его емкость равна 3000 мАч (3 Ач),то ток отдачи равен 3 Ач * 20 С = 60 А
Пиковый ток разряда
Ток, который аккумулятор может отдавать короткий промежуток времени (который тоже указан в характеристиках). Обычно это 10-30 с.
Обозначается так же как и ток разряда, вторым числом.
20С-30С значит что ток разряда равен 20С, а пиковый - 30С.Емкость
Обозначается в мАч (миллиампер-час). 1000 мА/ч = 1 А/ч.
Зарядка аккумуляторов.
LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток батареи 1000 мАч - Ампер. Для батареи 2200 - будет 2.2 ампера и тд.
Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля мы настоятельно рекомендуем подключать балансировочный разъем всегда
! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!
Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).
Режим "хранение".
На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.
Эксплуатация.
Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется - может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Мы используем з или . Также рекомендуем применять . Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит - то пора на посадку.
При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго!
Сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.
Подготовка к работе.
Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто - просто зарядите ее и все! :)
Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать - делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.
Если вы заряжаете в поле, то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С. По идее их можно заряжать током 33 Ампера!
Зарядник имеет максимум 5А, но и это позволит сократить зарядку с 50 минут до 20! (аккумулятор 1000 мАч)
