?

Log in

No account? Create an account
Емкость аккумуляторов: ликбез - Мы земную жизнь перевернем! — LiveJournal [entries|archive|friends|userinfo]
alex_avr

[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Емкость аккумуляторов: ликбез [Feb. 12th, 2014|03:17 pm]
alex_avr
[Tags|]

Думаю тема может быть многим интересна, т.к. с этим сейчас сталкиваются практически все.

Речь про емкость аккумуляторов и ее обозначение.
Так исторически сложилось, что емкость аккумуляторов чаще всего указывают в мАч (mAh) или Ач (Ah). В ряде случаев это может привести к серьезным заблуждениям. Например, может получиться так, что человек увидит два аккумулятора, скажем 800 мАч и 2400 мАч. И скорее всего решит, что второй запасает в три раза больше энергии. Но это может оказаться не так. Вполне может оказаться, что в аккумуляторе "800 мАч" энергии будет запасаться гораздо больше. И я сейчас говорю вовсе не о хитрых китайцах, пишущих что попало на этикетке, а о физике.

Давайте разберемся, что значит емкость аккумулятора скажем 4000 мАч. Все очень просто, это означает, что аккумулятор может отдавать ток 4000 мА в течение одного часа. Или 1000 мА в течение четырех часов. Или 2000 мА в течение двух часов и так далее. Но, потребляемый устройством/отдаваемый аккумулятором ток является только одной характеристикой, есть еще одна - напряжение. При одинаковом токе напряжение может быть разным. Вспоминая школьный курс физики - можно подсчитать, что например при токе 1 А и напряжении 10 В нагрузка потребляет 10 Вт. А при том же самом токе 1 А и напряжении 3 В, нагрузка потребляет уже всего лишь 3 Вт. Поэтому напряжение является важнейшей характеристикой и говорить о количестве энергии, который может запасать аккумулятор, зная только про ток нельзя.

Самой правильной характеристикой емкости аккумулятора является Вт*ч (Втч, Wh). Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он может питать нагрузку 10 Вт в течение одного часа. При этом какой там ток и напряжение нам уже совершенно не важно. Емкость в Втч подсчитать очень просто - достаточно перемножить емкость в Ач и номинальное напряжение аккумулятора в вольтах.

Почему все-таки прижилось обозначение в мАч?
Дело в том, что напряжения на аккумуляторах не случайные, а зависят от типа элемента. Сейчас чаще всего это литиевые элементы. Номинальное напряжение на одном литиевом элементе 3.7В. До тех пор пока мы говорим об одинаковом типе аккумуляторов и одинаковом количестве последовательных ячеек в аккумуляторе - мы можем "законно" сравнивать емкость в мАч. Но как только в одном аккумуляторе оказывается одна ячейка, а во втором две соединенные последовательно (7.4В), сравнивать емкости в мАч уже нельзя, ибо при одинаковых мАч, во втором энергии будет в два раза больше.

Когда стоит заморачиваться?
Когда нет уверенности, что аккумуляторы одного типа, с одним количеством ячеек. Скажем в телефонах всегда используются литиевые аккумуляторы в количестве одной ячейки(может исключения есть, но я не встречал). А значит их спокойно можно сравнивать в мАч. Также спокойно можно сравнивать аккумуляторы предназначенные для одного устройства, ибо крайне редко устройство поддерживает аккумуляторы с разным количеством последовательных ячеек. А вот сравнивать аккумуляторы разных устройств и типов так нельзя. Скажем у ноутбуков бывают аккумуляторы с двумя последовательными ячейками (7.4В) и с тремя (11.1В).

Так же, бывает люди удивляются, что на обычном АА аккумуляторе написано 2700 мАч, в то время как на примерно таком же по объему в телефоне - всего 800 мАч. Это как раз тот случай, когда сравнивать мАч неправильно, ибо
емкость АА аккумулятора составляет 1.2В*2.7Ач=3.24Втч, в то время как емкость литиевого аккумулятора 3.7В*0.8Ач=2.96Втч, то есть они почти одинаковы, а вовсе не отличаются в три раза.

Вывод: говорить о емкости аккумулятора в мАч можно только и исключительно в том случае, если также оговаривать тип аккумулятора(химия и количество последовательных ячеек) или его напряжение. В других случаях сравнение емкости по данному параметру является абсолютно бессмысленным.
LinkReply

promo alex_avr2 july 2, 2018 13:00 41
Buy for 200 tokens
Думаю многие слышали рассказы про огромные бункеры под Москвой, подземные города, секретное метро на случай ядерной войны. Многое в этих рассказах очевидно преувеличено, что-то придумано, но безусловно, основаны они не на пустом месте. Совсем недавно небольшой кусочек этих подземных тайн был…

Comments:
[User Picture]From: executehv
2014-02-12 11:54 am (UTC)
К тому же, например, отдаваемая емкость у свинцовых аккумуляторов, например, сильно зависит от тока нагрузки.
Например вот - один из лучших аккумуляторов для ксенона, у меня такой в ксеноне 35Вт почти два часа пашет, можно сравнивать его только с Panasonic.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2014-02-12 11:57 am (UTC)
А почему ты именно свинцовые выделил? У них как раз эта зависимость не очень ярко выражена, только на очень больших токах. Скажем у NI-MH в этом плане все гораздо хуже :)

Впрочем в потребительской электронике это обычно мало актуально ибо там редко когда аккумуляторы используются на пределах возможностей по мощности. Разве что в каких-нибудь внешних вспышках это может быть актуально.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: sevasat
2014-02-12 01:37 pm (UTC)
Чисто улыбнуться: в моем финкпаде поддерживаются аккумуляторы на 9, 6 и 4 банки, при этом 9 и 6 это 3S(2-3)P 18650 а 4 баночная это 4S призматические банки, так что ноут умеет заряжать как минимум 2 варианта батарей.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: sp_86
2014-02-12 03:05 pm (UTC)
Просто, ясно, доступно о важном. Спасибо. Хотя, наверное, ваши читатели это знают и так.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2014-02-12 03:06 pm (UTC)
Пожалуйста!
Многие, наверное знают, но и не электронщиков среди читающих тоже хватает, так что пусть будет.
Да и чтобы каждый раз заново не объяснять, иногда проще вот так вот написать один раз и потом ссылку давать.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: shark_ru
2014-02-12 03:13 pm (UTC)
> Давайте разберемся, что значит емкость аккумулятора скажем 4000 мАч. Все очень просто, это означает, что аккумулятор может отдавать ток 4000 мА в течение одного часа. Или 1000 мА в течение четырех часов. Или 2000 мА в течение двух часов и так далее.

Вообще говоря, нет.
Единица "ампер-час" имеет размерность электического заряда. Соответствующая единица СИ -- кулон (кл). Ампер, по определению -- это такой ток, при котором в цепи за одну секунду переносится один кулон заряда, ампер-час, соответсвенно, -- 3600 кл.
Ёмкость аккумулятора, скажем, 4000 мАч означает, что при зарядке или разрядке в цепи с аккумулятором переместится 14400 кулон электрического заряда. Больше это не говорит ни о чём.

> Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он может питать нагрузку 10 Вт в течение одного часа.

Опять нет.
Ватт-час -- это единица работы (или энергии). Системная единица -- джоуль. 1 вт-ч = 3600 Дж.
Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он при разрядке выделит 36000 Дж энергии. СУММАРНО. Но ни каких сведений о возможном режиме выделения этой энергии в такой маркировке не содержится.

> Емкость в Втч подсчитать очень просто - достаточно перемножить емкость в Ач и номинальное напряжение аккумулятора в вольтах.

Это даст сильно завышенное значение. Потому что "номинальное напряжение" -- это ЭДС, т.е. разность потенциалов в отсутстви нагрузки.
Более реалистичная (но всё равно завышенная) оценка получится, если взять СРЕДНЕЕ значение допустимых значений напряжения под нагрузкой.

А точное значение можно получить только экспериментально, проинтегрировав по времени мгновенную мощность.

И надо отдавать себе отчёт в том, что даже если аккумулятор промаркирован в ватт-часах, то это значение справедливо только для КОНКРЕТНОГО РЕЖИМА разряда.

> Почему все-таки прижилось обозначение в мАч?

Потому что это теоретическое значение и оно получается тривиально из суммарного уравнения химической реакции в элементе и количества вещества.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2014-02-12 03:33 pm (UTC)
>>Вообще говоря, нет.
>>Ёмкость аккумулятора, скажем, 4000 мАч означает, что при зарядке или разрядке в цепи с аккумулятором переместится 14400 кулон электрического заряда. Больше это не говорит ни о чём.

Угу. И 14400 кулон это и есть тот самый заряд, переносящийся в цепи с током 4000 мА в течение часа.

>>Опять нет.
>>Скажем емкость аккумулятора 10 Втч скажет нам о том, что он при разрядке выделит 36000 Дж энергии.

Ну да, а нагрузка с потребляемой мощностью 10 Вт за час как раз эти 36000 Дж скушает.

>>Это даст сильно завышенное значение. Потому что "номинальное напряжение" -- это ЭДС, т.е. разность потенциалов в отсутстви нагрузки.
Более реалистичная (но всё равно завышенная) оценка получится, если взять СРЕДНЕЕ значение допустимых значений напряжения под нагрузкой.

Да ну?
Номинальное напряжение NI-MH - 1.2В, при этом разряжается примерно от 1.3 до 1.1.
номинальное напряжение Лития - 3.7В, при этом разряжается от 4.2 до 3.0.
(примерно)
номинальные напряжения как раз весьма близки к среднему за время разрадки.
Вот типичная разрадная характеристика лития:

Даже на глаз видно, что при нормальных токах, пологая часть как раз находится в районе номинальных 3.7.

>>А точное значение можно получить только экспериментально, проинтегрировав по времени мгновенную мощность.
Спасибо, ко, но этом посте речь о заявленных характеристиках и не более :)

>>И надо отдавать себе отчёт в том, что даже если аккумулятор промаркирован в ватт-часах, то это значение справедливо только для КОНКРЕТНОГО РЕЖИМА разряда.

Это уже выше в комментах обсудили.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: d_u_s_t_m_a_n
2014-02-12 05:58 pm (UTC)
развёл тут научпоп!!
яндекс тебя полюбит, конечно, но как же забота о технически грамотных читателях!

(хотел написать, что щас всё равно набигут технари и будут обсуждать неточности, а они уже набижали!)
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2014-06-06 07:31 pm (UTC)
Ха-ха. Про яндекс - как в воду глядел - тыща запросов вида https://yandex.ru/yandsearch?text=%D1%87%D1%82%D0%BE%20%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B8%D1%82%20%D0%B5%D0%BC%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0%204000%20%D0%BC%D0%B0%D1%87&lr=213 почти каждый день приводят сюда людей :)
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: dibr
2014-02-12 08:06 pm (UTC)
> Скажем в телефонах всегда используются литиевые аккумуляторы в количестве одной ячейки(может исключения есть, но я не встречал)

Сейчас - да, безвариантно одна ячейка LiIon, других не вижу. А вот насчёт "не встречал" в прошедшем времени... уж три NiMH банки в телефонах ты точно встречал - до массового появления LiIon это была самая типовая конфигурация для сотовых. Две NiMH банки - знаменитая nokia 3210 (не имел, но в руках держал), в хламовнике до сих пор лежит очень древний philips с пятью банками NiMH, слышал о каких-то ранних CDMA аппаратах (qalcomm?) с двухбаночным LiIon - аккумы в руках держал, сами телефоны не видел...
В-общем, как относительная экзотика - было много разного :-)
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2014-02-12 08:12 pm (UTC)
Да, конечно, я про современные модели :)
Трехбаночный телефон у меня в свое время был даже. А еще какаято оооочень древняя моторолла с аккумулятором банок на пять, по нынешним меркам совершенно огромнейших размеров. У нее еще был светодиодный матричный дисплей 8*8х5 (!). До сих пор где-то валяется плата от него.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: texxxnik
2014-02-17 06:25 pm (UTC)
можно было бы ещё про высоту разрядной характеристики упомянуть, она тоже кое что значит и может быть разной на схожей химии.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: mitia_baban
2014-02-22 09:44 pm (UTC)
Спасибо Алекс, для себя кое что уяснил...
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: huj_vojne
2014-11-29 02:07 pm (UTC)
Наконец-то стало понятно.
Спасибо.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: chaosfather
2016-04-09 09:04 am (UTC)

ватт/ч и А/ч

добрый день.
подскажите, пожалуйста, как соотнести заявленную емкость аккумулятора ноута в 43 вт/ч (на адаптере написано 19В и 3,16А) и 18000 мА/ч внешнего портативного?аккумулятора.
спасибо.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2016-04-09 06:33 pm (UTC)

Re: ватт/ч и А/ч

Здравствуйте. Ну во-первых не 43 вт/ч, а 43 вт*ч!

Что касается внешнего аккумулятора, то для них чаще всего указывают емкость из расчета одной литиевой ячейки, т.е. напряжения 3.7В, а значит его емкость примерно 18*3.7=66.6 Вт*ч.
Тут нужно учесть, что часто показатели завышены + часть энергии теряется на преобразованиях напряжения, так что в реальности полезная емкость будет меньше.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: 212
2019-01-02 01:03 am (UTC)
Так я и не понял, сгорит прибор если 6в 1000мАh поменять на 6в 2400мАh????
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: alex_avr2
2019-01-02 01:04 am (UTC)
Не должен.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)