Як обчислити максимальний струм, який може поставити батарея AA за короткий проміжок часу?


13

Я хочу виміряти максимальний струм батареї AA (повністю заряджений), який можна доставити за короткий проміжок часу (скажімо, одну секунду)

Я маю на увазі зробити це за допомогою мультиметра:

  • встановити мультиметр для вимірювання ампер, за найвищим значенням. Мій поточний мультиметр має вхідний показник 10А (максимум 30 секунд)
  • підключіть негативний зонд до негативної сторони акумулятора
  • підключіть позитивний зонд до позитивної сторони акумулятора (на одну-дві секунди)
  • значення зчитування на пристрої

Зазвичай, коли вам потрібно виміряти струм для заданого навантаження, мультиметр проводять послідовно в ланцюзі. Оскільки тут практично (майже) немає навантаження, я вирішив (наскільки мені відомо) підключити мультиметр безпосередньо до акумулятора.

Це створить коротке замикання. Теоретично струм повинен бути неймовірно високим (оскільки опір майже дорівнює нулю), але оскільки батарея АА має внутрішній опір (ІЧ), вона буде обмежена (на щастя).

Це гарна ідея? Або це вб'є пристрій або не дасть бажаного ефекту для вимірювання?

Примітка: я маю на увазі, що це робиться лише за допомогою батареї АА, наприклад, це робиться, наприклад, на мережевому струмі змінного струму (я думаю) буде дуже небезпечним (коротке замикання змінного струму 220 В) та негайно знищити пристрій.

під струмом акумулятор може доставити я маю на увазі ампер не ампер-годину (Ах), що є іншим блоком.


3
Будь-який акумулятор із гідного авторитетного джерела матиме аркуш даних, який розповість, що вам потрібно знати. Прочитайте аркуш, і якщо в акумуляторі немає інформаційного аркуша, не переймайтеся його тестуванням і отримайте акумулятор, який має аркуш.
Енді ака

1
Короткий зміст моєї відповіді: Це багато разів спрацювало для мене. Безпеку потрібно враховувати, але поки що це не є проблемою для мене.
Рассел Макмахон

2
@Andyaka: ось таблиця даних: media.professional.duracell.com/downloads//datasheets/product/… чи є інформація про максимальний поданий струм (не безпосередньо, але щось, що можна обчислити з даних там)?
tigrou

Прочитайте аркуш даних та опрацюйте його - моя порада. Це все, що ми повинні робити в техніці, і якщо ви не розумієте того чи іншого, тоді ставите питання. Розуміння аркуша даних є першорядним в EE, і це не те, що я кажу легковажно.
Енді ака

@Andy, лист даних для батареї AA не дасть максимум струму. Це буде давати максимум постійного струму, максимальний імпульсний струм, або графік, що показує потужність як функцію струму, що виводиться. Я щойно переглянув декілька з них, і немає вказівки на безпечний максимальний струм або на максимальний можливий струм. Максимальний постійний струм не має нічого спільного з безпекою чи можливим струмом, лише з рекомендованим використанням за розумний час автономної роботи.
Філ Гец

Відповіді:


18

ПОПЕРЕДЖЕННЯ. Якщо "намагаєтеся це зробити вдома", пам’ятайте, що існує малий потенціал виникнення значної небезпеки - див. Нижче.

Що ви пропонуєте - це життєздатний і корисний і потенційно небезпечний метод.
Я вважаю, що навряд чи ви завдасте шкоди собі, вважаючи, що це можливо, але потрібно зазначити, що така можливість існує.

Я б не робив цього з іншими, крім одиничних лужних або NiMh клітин. Я був би надзвичайно обережним із розмірами осередків вище АА. Я б не розглядав спроби цього з LiIon або LiPo клітинок LiFePO4 - які мають більш високі кінцеві напруги, високі потенційні швидкості розряду та відому тенденцію (крім LiFePO4) "випускати з полум’ям".

Я багато років використовую метод тестування частково використаних лужних акумуляторів. У мене ніколи не було жодних проблем з цим, але це не означає, що всім іншим так пощастить. Коментарі в кінці повторюють те, що може піти не так.

Щоб визначити "ступінь корисності" лужної батареї АА 1,5 В, я роблю дві речі.

  • Виміряйте потенціал відкритого контуру комірки. Це дуже безпечний і не згубний метод. Невикористаний лужний акумулятор, який не витратив багато часу на зберігання, матиме більше 1,6 В потенціалу - зазвичай 1,65 В. Це вище, ніж дешеві вуглецево-цинкові / ле кланчі / важкі клітини, і це надійний спосіб визначити, що клітина справді є лужною, і що вона по суті є новою. Осередок, що видає більше 1,6 В, не потрібно "перевіряти" струмом, як описано нижче (але можна за бажанням).

  • Виміряйте струм короткого замикання на комірці близько однієї секунди, використовуючи діапазон 10 ампер на мультиметрі. Внутрішній опір лічильника, опір свинцю, опір підключення та опір контакту з акумулятором - це потенційно значні опори в цьому тесті, тому результати будуть дещо відрізнятися між метрами та залежно від того, наскільки зонди контактують і наскільки добре свинцеві штепсельні вилки встановіть контакт у розетках лічильника. Незважаючи на ці потенційні відмінності (відзначив каламбур), тест є корисним і розумно повторюваним.

Тільки інформація: Найбільш звичайна причина проведення цього тесту - визначити, які комірки в партії комірок не використовуються, а які з використаних підходять для використання у спалаху камери з високим виходом. Відповідні спалахи представляють велике навантаження. Ємність, ймовірно, становить близько 100 спалахів - залежно від енергії, яка приймається, залежно від середовища фотозйомки - спалах у темну велику кімнату заряджається повною мірою, тоді як при фотографуванні світлого кольорового об'єкта на близькій відстані використовується лише невелика частина накопиченої енергії. При багаторазовому використанні для виснаження акумулятори занадто гарячі для обробки, коли виймаєте спалах - ймовірно, 70 градусів! Середня потужність, яку живлять батареї при повному навантаженні, ймовірно, від 50 до 100 Вт. Щоб забезпечити це, батареї повинні бути у справному стані.

Тест на коротке замикання, як правило, повертає результат від 5 до 10 ампер для нових осередків хорошої якості, при цьому струм трохи падає протягом приблизно одного другого періоду випробування.

Результати для використаних клітин значно відрізняються. Все, що знаходиться в діапазоні від 3 до 5 ампер, означає, що комірка може бути корисною для використання спалаху. Через кілька амперів акумулятор все ще корисний для обладнання з низьким рівнем стоку, наприклад, годинника або електронних ваг. Менше, ніж клітина, мабуть, найкраще відкинути.

Хоча вищенаведений тест використовується для лужних клітин АА, він також може бути використаний для клітин NimH АА - з більшим ризиком. Осередок NimH МОЖЕ бути здатний підвищувати швидкість розряду при повному заряді, хоча опори, наявні в цьому тесті, зазвичай обмежують струм приблизно однаковими значеннями. Я щойно спробував це з повністю зарядженою клітиною Eneloop AA 2000 мА * год (версія китайського виробництва Panasonic). Цей пік досяг близько 7 ампер. Осередки Eneloop мають меншу ємність, ніж якісні на ринку ячейки AA NimH, але мають набагато більший термін зберігання та більш високу кінцеву напругу при заданому рівні розряду. Я б очікував, що вони дадуть подібні результати для більш високої ємності "нормальних" AA NimH клітин.

У кількох випадках я був досить нерозумним, щоб перенести в кишені штанів кілька заряджених клітин АА, і в 3 таких випадках мені також не пощастило, щоб вони склали в кишені стійку схему з різними монетами, ключами тощо. Кишенькові температури майже миттєво піднялися до рівня болю, і опіки були певною можливістю. Кишеньковий вміст потрібно було проливати з непристойним поспіхом кожного разу. Хоча жоден осередок ніколи не вказував на механічні пошкодження, якби хтось «вибухнув» якимось чином під таким зловживанням, я був би горем, але не здивований.

Лічильник, встановлений на 10A, навряд чи може бути пошкоджений за рахунок короткого періоду, якщо коротко зафіксувати одну клітинку AA NimH. Більше однієї комірки в серії або більше, ніж АА, може спричинити розчленування комірки або спалах або розчленування внутрішніх лічильників. Деякі лічильники сплавлені в діапазоні 10A, але багато ні (і більшість дешевих, які я бачив, ні). Використання розширеного діапазону 10А над струмом може знищити шунт 10А і, можливо, сам лічильник через кілька мілісекунд.

Жорсткі шорти на батареях МОЖЕ викликати непропорційне зменшення ємності порівняно з фактично витраченою енергією, і МОЖЕ викликати тривалу постійну деградацію в вторинних камерах. Я не помітив, що це так, але YMMV.

Після вкорочення вищезгаданої комірки Eneloop протягом приблизно 5 секунд при 7А потрібно було зарядити близько 40 мАг для відновлення її на повну потужність. Вихід енергії ~ = 1 В скажімо x 7A x5 секунд = 35 Джоулів. Енергія відновлення ~~ = 1.4V x 40 мАг ~ = 200 джоулів. Цей тестовий зразок (1 предмет) занадто малий і неконтрольований, щоб можна було зробити хороший висновок, але цікавий.

Найгірший вигляд, мабуть, ймовірно, що при повному короткому замиканні клітина всередині може розсіюватися близько 10 Вт, і зазвичай менше. Моє неофіційне ненавмисне кишенькове тестування клітин NimH під високим розрядом, ймовірно, 10-20-х років, вказує на те, що вони будуть терпіти це без самостійного демонтажу (принаймні, для невеликого зразка, який я зазнав), і моє використання, якщо спалах багато разів AA Alkaline клітини, так що вони стають занадто гарячими для обробки, говорить про те, що занадто добре переносять сильний розряд і високі температури "досить добре".

Отже, я б не очікував, що тестування на коротке замикання будь-якого АЛ лужного або NimH-комірки, як описано вище, було б фізично небезпечним. Але якби це колись виявилося, я не був би абсолютно здивований.


Гарна відповідь, ти пішов набагато далі, ніж я. До речі, я знайшов таблицю даних для лужної батареї, але всупереч тому, що я сказав у своїй відповіді, це не дуже допомагає, оскільки низька сторона діапазону становить 1 год: data.energizer.com/PDFs/E91.pdf
fceconel

1
@fceconel Протягом останніх 7 років або близько того я брав участь у використанні 500 000+ клітин AA NimH в таких речах - розмова про батареї, як правило, відбувається через деякий час :-)
Рассел Макмахон

9

Якщо струм занадто високий, він може підірвати запобіжник на мультиметрі або підірвати акумулятор.

Вікіпедія говорить, що батарея Energiser AA має внутрішній опір близько 0,15R при кімнатній температурі. Це дає близько 10A струму. Однак внутрішній опір мультиметра тепер може мати вплив, зменшуючи струм.

Натомість придбайте дуже маленький резистор, наприклад, 0,01R, з високим значенням потужності та покладіть його на акумулятор. Потім виміряйте напругу на резисторі і використовуйте закон Ома для обчислення струму. Таким чином ви захищаєте свій мультиметр, а опір шунту мультиметра не впливає.

Примітка

Вищенаведена відповідь передбачає лужну батарею АА. Як каже Спехро, інші види можуть бути небезпечними.


Крім будь-якої небезпеки, лічильник - це поганий вибір для вимірювання сигналу, який швидко змінюється. Більшість не оновлюються більше декількох разів на секунду, і ви не могли прочитати її, якби. Здається, це значення суттєво зміниться за десятки мілісекунд. Вимірювання напруги на малому резисторі з осцилографом, встановленим для зйомки одинарної розгортки, буде працювати набагато краще.
Росс Мілікан

@RossMillikan звучить добре. Ви думаєте, що акумулятор так швидко змінює струм? Можливо, мультиметр із максимальним / мінімальним / середнім обсягом пам’яті також спрацював би.
геометрикал

Я міг би повірити, що дуже швидке падіння, коли схема завершена. Мені здається, що ОП хоче це наздогнати. Я міг легко помилитися в будь-якому рахунку. Я, звичайно, не хочу використовувати лічильник, щоб зловити щось, що триває лише одну секунду.
Росс Мілікан

@RossMillikan - див. Мою відповідь - я виявив, що цей метод для мене працює дуже добре.
Рассел Макмахон

2

Він, звичайно, не вб'є мультиметр, але напруга впаде так швидко (і струм з ним), що ви не зможете багато виміряти. Одна секунда для такого налаштування - це насправді не короткий час. Один з можливих налаштувань - це тестування за допомогою тримпота або потенціометра послідовно, реєстрація напруги з часом, а потім аналіз результатів. Але це було б багато роботи. Вам потрібно буде почати з горщика з максимального значення (скажімо, 500R) і записати криву скиду. Потім поступово зменшуйте і повторюйте, кожен раз з новим акумулятором, поки не досягнете значення, яке розряджає акумулятор швидше, ніж за 1 секунду. Зауважте, що в цьому випадку ви будете використовувати мультиметр для вимірювання напруги, а не струму, оскільки це "

Але зазвичай виробник акумуляторів вже робив таку роботу за вас. Якщо ви можете знайти таблицю даних для конкретного акумулятора, який ви хочете використовувати, він, ймовірно, має цю інформацію.


Коли я вперше прочитав ваше запитання, я думав про лужну батарею; але якщо це не так, у @Spehro є дуже хороший момент, і для виконання цього тесту без навантаження є серйозні проблеми щодо безпеки.
fceconel

Дивіться мою відповідь - я виявив, що цей метод для мене дуже добре працює на практиці. Він хоче дуже високих випробувань на струм і пряме замикання з лічильником, наприклад, діапазон 10А добре працює на практиці.
Рассел Макмахон

1

Це справді може бути небезпечно, особливо якщо це клітина, яка має високу потужність струму (наприклад, NiCd). На мій досвід, це не небезпечно, якщо робити це за короткий час із лужними та цинково-вуглецевими клітинами, але все-таки розсудливість передбачає обов'язково надягати захисні окуляри та містити клітинку у чомусь негорючому. Відомо, що NiCd-клітини (навіть доброякісні 9В-батареї) жорстоко вибухають, коли короткозамкнені і незахищені літієві клітини, щоб запалити вогонь, а NiMH-клітини можуть випускати гарячий газ та електроліт водню за певних умов. Струм короткого замикання від NiCd-комірок може значно перевищувати 10А вашого лічильника, тому можливо, що лічильник або випробувальні проводки можуть бути пошкоджені.

Насправді це не скаже вам багато корисного для нормальної роботи - ви можете шукати напругу на вашому лічильнику, читаючи 10А (можливо, 100мВ) і отримувати якусь оцінку внутрішнього опору, але є електрохімічні ефекти ("поляризація" ), що призведе до швидкого падіння струму короткого замикання з піку. Оскільки клітинна розрядність внутрішнього опору зростає, тому це не дасть вам хорошого уявлення про те, що відбувається протягом життя клітини, якщо ви проводите струм короткими імпульсами.

Якщо ваша мета полягає в тому, щоб отримати уявлення про максимальний струм несправності (наприклад, для струму розриву схеми захисту), це може бути корисною вправою.


0

Спосіб 1. Для безпечного та точного вимірювання струму ближнього замикання від акумулятора потрібно встановити імпульсне навантаження. Таке навантаження може складатися з генератора з низьким циклом дії, скажімо, 10 мс імпульсом щосекунди, керуючи базою транзистора потужності NPN, такого як 2N3055. Підключіть 1 Ом 1 Вт резистор від акумулятора + ве до транзисторного колектора; випромінювач і акумулятор -ve з'єднані разом із землею генератора. Використовуйте осцилоскоп для вимірювання імпульсу напруги через резистор: імпульс 10 В означає, що акумуляторна батарея подає імпульси струму 10А. Зауважте, що цей метод вимірює використання близького короткого замикання; важко наблизитися до справжнього короткого замикання.

Спосіб 2. Цей метод вимірює внутрішній опір акумулятора без виведення струму. Підключіть конденсатор 1000uF (електролітичний тип, зверніть увагу на полярність!), Акумулятор, 50-омний резистор і генератор послідовно, коли генератор може бути лабораторним приладом, здатним подавати синусоїду частотою 100 Гц 1 В / мс в 50 Ом. Використовуйте осцилоскоп для вимірювання максимальної напруги в акумуляторі та на 50 Ом. Їх співвідношення дає внутрішній опір акумулятора, який, як можна очікувати, буде єдиним обмеженням для початкового струму, якщо акумулятор повинен бути короткозамкненим.


1
1,5 В акумулятор не збирається доставляти 10 А на 1 Ом. Але хороша ідея, щоб імпульси були короткими.
tomnexus

0

Тестові зонди представлятимуть істотне джерело опору, і ви не отримаєте точного вимірювання вихідної потужності, якщо ваша остаточна конструкція також не використовує тиск зондів для випробувань вручну.

Подумайте про те, щоб побудувати тестовий держатель акумулятора, який має бананові пробки, які можна підключити до мультиметра. Шукайте акумулятор, який має хороший механічний контакт. Це дасть вам більше енергії від акумулятора, зменшивши контактний опір - і в таких умовах, як ця потужність, це буде істотним джерелом втрати електроенергії.

Але навіть утримувачі акумуляторів (принаймні звичайні) не призначені для струму більше 1А. Такі групи, як виробники ліхтариків та любителі моделей радіоуправління, стикаються з цим питанням, і з декількох пропозицій, які я бачив, найкраще використовувати мідну тасьму для стикання пружинних контактів, а потім припаяти до мідної тасьми більш важкий дріт калібру. . Це представляє високий струм, низький опір контакту з акумулятором і дозволяє отримати максимальний струм від акумулятора, який ви можете.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.