배터리 등급

배터리는 이온 화학 반응에서 전자를 교환하여 회로에 전류 흐름을 생성하고 충전된 배터리에는 반응할 수 있는 분자 수가 제한되어 있기 때문에 배터리가 회로를 통해 동기를 부여할 수 있는 총 전하량은 제한되어야 합니다. 에너지 매장량이 소진되었습니다. 배터리 용량은 총 전자 수로 측정할 수 있지만 이는 엄청난 수입니다. 쿨롱 단위를 사용할 수 있습니다. (6.25 x 10₁₈과 동일 전자 또는 6,250,000,000,000,000,000개의 전자)를 사용하여 더 실용적으로 사용할 수 있지만 대신 새로운 단위인 암페어-시간 , 이를 위해 만들어졌습니다. 1암페어는 실제로 초당 1쿨롱 전자의 유속이고 1시간에는 3600초가 있으므로 쿨롱과 암페어-시간 사이의 정비례는 1암페어-시간 =3600쿨롱입니다. 오래된 장치는 괜찮았는데 왜 새 장치를 구성합니까? 물론 학생과 기술자로서의 삶을 더 어렵게 만들기 위해!

배터리 용량 측정을 위한 Amp-Hour 애플리케이션

1암페어시 용량의 배터리는 정확히 1시간 동안 부하에 1암페어, 1/2시간 동안 2암페어, 3시간 동안 1/3암페어 등의 전류를 부하에 지속적으로 공급할 수 있어야 합니다. 완전히 방전됩니다. 이상적인 배터리에서 연속 전류와 방전 시간 사이의 이러한 관계는 안정적이고 절대적이지만 실제 배터리는 이 간단한 선형 공식이 나타내는 것처럼 정확하게 동작하지 않습니다. 따라서 배터리에 대해 암페어시 용량이 주어지면 주어진 전류, 주어진 시간으로 지정되거나 8시간 동안 정격으로 가정됩니다(제한 요소가 없는 경우).

예를 들어, 평균적인 자동차 배터리는 3.5A의 전류로 지정된 약 70A의 용량을 가질 수 있습니다. 이것은 이 배터리가 부하에 3.5암페어의 전류를 지속적으로 공급할 수 있는 시간이 20시간(70암페어-시/3.5암페어)임을 의미합니다. 그러나 저저항 부하가 배터리에 연결되어 계속해서 70A를 소비한다고 가정해 보겠습니다. 암페어 시간 방정식은 배터리가 정확히 1시간(70암페어/70암페어) 동안 지속되어야 한다고 알려 주지만 실제 상황에서는 그렇지 않을 수 있습니다. 전류가 높을수록 배터리는 내부 저항을 통해 더 많은 열을 발산하여 내부에서 일어나는 화학 반응을 변경하는 효과가 있습니다. 배터리가 전에 완전히 방전될 가능성이 있습니다. 이 더 큰 부하에서 1시간으로 계산된 시간입니다.

반대로 매우 가벼운 부하(1mA)가 배터리에 연결되는 경우 방정식은 배터리가 70,000시간 동안 또는 8년 미만(70amp-hours/1mA) 동안 전력을 제공해야 한다고 말하지만 실제 배터리의 많은 화학 에너지는 8년이 경과하기 훨씬 전에 다른 요인(전해질의 증발, 전극의 열화, 배터리 내부의 누설 전류)으로 인해 소모되었을 가능성이 있습니다. 따라서 암페어-시간 관계를 배터리 수명의 이상적인 근사치로 간주해야 하며, 암페어-시간 등급은 제조업체가 제공한 지정된 전류 또는 시간 범위 근처에서만 신뢰할 수 있습니다. 일부 제조업체는 다양한 수준의 전류 및/또는 온도에서 총 용량 감소를 지정하는 암페어-시간 경감 계수를 제공합니다.

2차 전지의 경우 암페어-시간 등급은 주어진 충전 전류 수준에서 필요한 충전 시간에 대한 규칙을 제공합니다. 예를 들어 앞의 예에서 70암페어 시 자동차 배터리는 7암페어(70암페어 시/7암페어)의 일정한 충전 전류에서 완전히 방전된 상태에서 충전하는 데 10시간이 걸립니다.

일부 일반 배터리의 대략적인 암페어시 용량은 다음과 같습니다.

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일반 자동차 배터리:70amp-hours @ 3.5A (2차 전지)

D-크기 탄소-아연 배터리:100mA에서 4.5암페어-시간 (기본 셀)

9볼트 탄소-아연 배터리:400밀리암페어-시간 @ 8mA (기본 셀)

배터리 상태를 확인하는 방법 - 부하 유무에 관계없이?

배터리가 방전되면 내부 에너지 저장이 감소할 뿐만 아니라 내부 저항도 증가하고(전해액의 전도성이 감소함에 따라), 개방 회로 셀 전압이 감소합니다(화학 물질이 점점 더 희석됨에 따라). ). 방전 배터리가 나타내는 가장 기만적인 변화는 저항 증가입니다. 배터리 상태를 확인하는 가장 좋은 방법은 부하 상태에서 전압을 측정하는 것입니다. , 배터리가 회로를 통해 상당한 전류를 공급하는 동안. 그렇지 않으면 내부 저항이 상당히 증가했음에도 불구하고 단자에 걸친 간단한 전압계 검사로 건강한 배터리(적정 전압)를 잘못 표시할 수 있습니다. "상당한 전류"를 구성하는 것은 배터리의 설계 매개변수에 의해 결정됩니다. 물론 너무 낮은 전압을 나타내기 위한 전압계 검사는 배터리가 방전되었음을 나타냅니다.

완전히 충전된 배터리:

이제 배터리가 약간 방전되면 . . .

. . . 그리고 조금 더 방전됩니다. . .

. . . 죽을 때까지 조금 더.

배터리의 실제 상태는 부하가 없는 상태와 대조적으로 부하 상태에서 전압을 확인할 때 얼마나 더 나은지 알 수 있습니다. 전압계(무부하)로 배터리를 확인하는 것은 무의미하다는 뜻인가요? 음 ... 아니. 간단한 전압계 검사에서 13.2볼트 배터리에 대해 7.5볼트만 표시되면 의심할 여지 없이 배터리가 다 되었다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 전압계가 12.5볼트를 나타내면 거의 완전히 충전되었거나 다소 소모되었을 수 있습니다. 부하를 확인하지 않고는 알 수 없습니다. 배터리에 부하를 가하는 데 사용되는 저항은 소모될 것으로 예상되는 전력량에 따라 정격이 지정되어야 합니다. 자동차(공칭 12볼트) 납축전지와 같은 대형 배터리를 검사하는 경우 정격 전력이 수백 와트인 저항을 의미할 수 있습니다.

검토:

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암페어시 배터리 에너지 용량의 단위는 연속 전류량에 방전 시간을 곱한 값으로, 배터리가 내부 저장 화학 에너지를 소진하기 전에 공급할 수 있습니다.

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암페어-시간 배터리 정격은 배터리 충전 용량의 근사치일 뿐이며 제조업체가 지정한 현재 수준 또는 시간에서만 신뢰할 수 있어야 합니다. 이러한 등급은 매우 높은 전류 또는 매우 긴 시간 동안 어떤 정확도로도 외삽될 수 없습니다.

방전된 배터리는 전압을 잃고 저항이 증가합니다. 배터리가 방전되었는지 확인하는 가장 좋은 방법은 부하 상태에서 전압 테스트를 해보는 것입니다.

관련 워크시트:

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배터리 워크시트

기본 전압계 사용 워크시트