نحوه محاسبه ظرفیت باتری مورد نیازتان

نحوه محاسبه ظرفیت باتری مورد نیازتان

همه انواع باتری ها با ظرفیت‌های مختلفی به بازار عرضه می‌شود. همچنین، هر دستگاهی نیاز به مقدار خاصی جریان ورودی دارد. اگر از باتری با ظرفیت مخصوص دستگاه الکتریکی خود استفاده نکنیم، جریان برق بیشتر یا کمتر از نیاز وارد دستگاه شده؛ و دستگاه به مرور آسیب می‌بیند.

معمولا روی هر دستگاهی یا در بروشور آن ظرفیت باتری مورد نیاز را نوشته‌اند. اما گاهی به این اطلاعات دسترسی نداریم. پس بهتر است فرمول محاسبه ظرفیت باتری را بدانیم تا با یک محاسبه ساده از آسیب به دستگاه جلوگیری کنیم. در این مقاله نحوه محاسبه ظرفیت باتری توضیح می‌دهیم.

 

 

ظرفیت باتری چیست؟

قبل از پرداختن به نحوه محاسبه ظرفیت باتری، به توضیح ظرفیت باتری می‌پردازیم.

ظرفیت باتری از مهم‌ترین ویژگی‌های باتری است. هر چه ظرفیت یک باتری بیشتر باشد، مدت زمان تخلیه یا دشارژ آن نیز بیشتر است. در زیر تعریف‌های ظرفیت باتری را آورده‌ایم. همگی به یک معنی هستند اما به بیان‌های مختلف.

  • ظرفیت باتری، همان مقدار شارژ ذخیره شده در باتری است.
  • ظرفیت باتری، میزان جریان الکتریکی است که هنگام تخلیه باتری از بین می‌رود.
  • ظرفیت باتری، حداکثر بار الکتریکی قابل دریافت از باتری، در یک ولتاژ مشخص است.
  • به بیانی دیگر، ظرفیت باتری یا به اصطلاح آمپرساعت باتری، یعنی مقدار جریان برقی که باتری می‌تواند در هر ساعت به دستگاه منتقل کند.

 

 

واحد محاسبه ظرفیت باتری

ظرفیت در سیستم آحاد بین‌المللی، با واحد کولن(Coulomb) اندازه‌گیری می‌شود. یک کولن، برابر با جریان‌دهی ۱ آمپر طی مدت ۱ ثانیه است.

اما چون زمان ۱ ثانیه در کاربردهای روزمره باتری بسیار کوتاه است؛ از واحدهای آمپرساعت برای باتری‌های بزرگ (مثل سیستم‌های سولار، باتری خودرو و …)، یا میلی‌آمپرساعت برای باتری‌های متوسط و کوچک (مثل باتری گوشی موبایل، پاوربانک و …)  استفاده می‌شود. 1 آمپر ساعت برابر با جریان‌دهی ۱ آمپر، ظرف مدت ۱ ساعت است.

واحد اندازه گیری ظرفیت باتری، آمپر ساعت(Ah)، میلی آمپر ساعت(mAh) است. که همان واحد کولنی است که از باتری خارج می‌شود.(کولن: واحد بار الکتریکی)

۱ آمپرساعت = ۱۰۰۰ میلی‌آمپرساعت

۱ آمپرساعت = ۳۶۰۰ کولن

 

 

فرمول محاسبه ظرفیت باتری (عملی)

اگر جریان باتری را ثابت فرض کنیم، مقدار بار خارج شده از باتری، برابر با ضرب جریان در مدت زمان استفاده از باتری است. و ظرفیت باتری از طریق فرمول زیر بدست می‌آید.

q(C) = I(A) * ∆t(S)

Q: ظرفیت باتری

I: جریان باتری

∆t: مدت زمان استفاده از باتری

از آنجایی که واحد زمان ثانیه است؛ در آخر که ظرفیت بدست آمد، باید آن را در 3600 تقسیم کرد. تا واحد ظرفیت باتری، یعنی آمپر ساعت درست در بیاید.

 

 

فرمول دوم محاسبه ظرفیت باتری

هر دستگاه الکتریکی به باتری با ظرفیت خاصی نیاز دارد. برای اینکه بدانیم چه باتری با چه ظرفیتی مناسب دستگاه ماست، از فرمول محاسبه ظرفیت باتری استفاده کنید.

فرمول دوم محاسبه ظرفیت باتری

برای محاسبه ظرفیت باتری به این اطلاعات نیاز داریم:

  • میزان زمان پشتیبانی دستگاه (میزان بک آپ ساعت)
  • میزان توان مصرفی دستگاه
  • ولتاژ باتری دستگاه.(عدد ولتاژ باتری دستگاه‌ها، مجموع ولتاژ باتری‌های مورد نیاز آن دستگاه است. در مثال زیر، که ولتاژ باتری 48 ولت است. باید بدانیم چند باتری با ولتاژ استاندارد نیاز است. شما به راحتی و با تقسیم کردن ولتاژ باتری دستگاه بر عدد ولتاژ هر باتری(برای مثال 12 ولت)، می‌توانید تعداد باتری را بدست آورید.)

برای مثال دستگاهی با 2 ساعت زمان پشتیبانی و 2000 وات توان مصرفی و ولتاژ باتری 48 ولت، به باتری با ظرفیت 83 آمپر ساعت نیاز دارد.

مثال محاسبه ظرفیت باتری

اگر مثل مثال بالا، عدد ظرفیت باتری مورد نیازتان رند به دست نیامد، باید باتری با اولین آمپر بالاتر را بخرید. در مثال بالا باید باتری باظرفیت 100 آمپر ساعت برای دستگاه گفته شده استفاده شود.

با دانستن میزان زمان پشتیبانی دستگاه، می‌توان ظرفیت باتری؛ و به کمک ظرفیت باتری می‌توان میزان زمان پشتیبانی دستگاه را به دست آورد.

 

 

فرمول محاسبه ظرفیت باتری (تئوری)

در فرمولی دیگر، ظرفیت تئوری باتری را می‌توان اینگونه محاسبه کرد. البته به شرط متناسب بودن جرم ماده در دو سمت باتری.

معکوس ظرفیت آند و معکوس ظرفیت کاتد را با هم جمع می‌کنیم و سپس عدد بدست آمد را معکوس می‌کنیم تا ظرفیت تئوری باتری بدست آید.

فرمول محاسبه ظرفیت باتری (تئوری)

اما ظرفیت عملی به شدت از ظرفیت تئوری پایین تر است. این تفاوت بدلیل اضافه جرم بدنه و … باتری است. که باعث کاهش ظرفیت آن می‌شود. پس اگر جرم‌های مواد فعال در آند و کاتد متناسب نباشد، وزن باتری بدون افزایش در ظرفیت، زیاد می‌شود. در این صورت، بیهوده از مواد فعال را در باتری استفاده کرده‌ایم و فقط جرم و هزینه‌ی باتری را بالا برده‌ایم؛ بدون آنکه ظرفیت افزایش یابد. به همین دلیل است که محققان به دنبال کاهش جرم باتری و افزایش ظرفیت ان هستند.

 

 

فرمول محاسبه ظرفیت جرمی و حجمی باتری

در تکنولوژی‌های جدید باتری‌ها، از ظرفیت جرمی و حجمی استفاده می‌شود. که از تقسیم ظرفیت اولیه بر جرم و حجم بدست می‌آید.

Q(Ah/g)=q/M          Q(Ah/m3)=q/V

چگالی ظرفیت مهم‌تر از خود ظرفیت است. زیرا برای افزایش بار یک باتری، می‌توان باتری بسیار بزرگ ساخت. اما مسئله ای که مهم است، کاهش جرم باتری به همراه افزایش ظرفیت آن است. زیرا وزن باتری در همه صنایع، جایگاه ویژه‌ای دارد.

 

 

عوامل موثر بر ظرفیت باتری

عوامل موثر بر ظرفیت باتری

ظرفیت باتری، یک پارامتر فعال نیست. و در شرایط مختلف متفاوت خواهد بود. میزان ظرفیت هر باتری به عوامل زیر بستگی دارد.

  • سطح جریان شارژ
  • نحوه فرایند شارژ
  • چگالی ویزه و درجه حرارت
  • عمر باتری. به دلیل اینکه ظرفیت باتری برگرفته از مواد فعال آن است. با تحلیل مواد فعال، ظرفیت باتری نیز کم خواهد شد.

 

 

نکات مهم برای بالا بردن ظرفیت باتری

نکات مهم برای بالا بردن ظرفیت باتری

حالا که با نحوه محاسبه ظرفیت باتری آشنا شدید، بهتر است بدانید که چگونه می‌توانید ظرفیت باتری خود را، مخصوصا اگر باتری صنعتی دارید، افزایش دهید.

  • بهتر است از باتری‌های Front Access، به دلیل کوچکی و نگهداری آسان‌تر استفاده کنید.
  • تهویه مناسب برای محل نگهداری باتری‌ها ضروری است.
  • برای افزایش عمر باتری در هنگام دشارژ، نباید ولتاژ کمتر از 10.8 ولت دریافت کند.
  • بهتر است باتری‌ها در یک اتاق مجزا نگهداری شوند.
  • حتما برای جریان ورودی به باتری‌ها از محافظ DC استفاده کنید.
  • حتما در ابتدای کار، و بعد از آن در دوره‌های زمانی معین، باتری ها را به صورت مجزا تست کرده. و اگر باتری معیوبی وجود داشت آن را جدا کنید. زیرا باتری معیوب، هم از نظر ایجاد انفجار خطرناک است. و هم باعث آسیب به باتری‌های دیگر خواهد شد.
  • توجه داشته باشید که باتری‌ها در استفاده‌های اولیه ظرفیت نامی کارخانه را ندارند. و پس از چند بار عمل شارژ و دشارژ به ظرفیت نامی خود می‌رسند.

اگر  ظرفیت یک باتری،2 آمپرساعت باشد، این عدد می‌تواند به این معنی باشد که اگر از باتری، به مدت 1 ساعت جریان 2 آمپر کشیده شود، باتری خالی خواهد شد. پس اگر می‌خواهید باتری شما دیرتر خالی شود، باتری با ظرفیت بالاتر تهیه کنید.

 

 

ظرفیت اسمی و ظرفیت واقعی باتری

ظرفیت واقعی باتری از ظرفیت صوری آن متفاوت است.

ظرفیت اسمی باتری مقیاس اندازه گیری انرژی ذخیره شده در باتری است. تعریف ظرفیت اسمی باتری طبق استاندارد EN60095-1 به شرح زیر است:

ظرفیت اسمی باتری (K20) برابر با مقدار جریان الکتریکی است که بر حسب آمپر ساعت و در جریان ثابت دشارژ I20 می‌توان در مدت 20 ساعت از باتری گرفت. به طوریکه ولتاژ نهایی دشارژ برابر با 10.5 ولت شود. (در دمای 25 درجه سانتی گراد)

جریان دشارژ I20: این جریان معادل 20 K20/h است. و مخصوص ظرفیت اسمی باتری است. یعنی باتری باید در کل زمان دشارژ این جریان را تحویل دهد.

از آنجایی که از کل ظرفیت باتری نمی‌توان استفاده کرد، یعنی باتری نمی‌تواند کامل تخلیه شود. در نتیجه، ظرفیت واقعی باتری، میزان ظرفیتی است که باتری در اختیارتان قرار می‌هد. زیرا هیچ باتری نمی‌تواند 100 درصد ظرفیت خود را تخلیه کند.

 

گاهی نماد ظرفیت باتری را اینگونه نشان می‌دهند: Cx=y

X میزان ساعت تخلیه باتری و y ظرفیت باتری است. یعنی ظرفیت باتری هنگامی که x ساعت تخلیه شده باشد، y است.

 

 

رابطه ضریب تخلیه باتری و ظرفیت باتری

میزان شارژ و تخلیه بر ظرفیت باتری تاثیر می‌گذارد. اگر باتری سریع‌تر زمان ضریب تخلیه خود، تخلیه شود، میزان انرژی خارج شده از باتری کاهش می‌یابد و در نتیجه  ظرفیت باتری پایین‌تر می‌آید. و بالعکس.

ضریب تخلیه باتری یا C-rate میزان شارژ و دشارژ (تخلیه) باتری را نشان می‌دهد. و به صورت Cx نشان داده می‌شود. ضریب تخلیه باتری معمولا C1 است. یعنی باتری کاملا شارژ شده با ظرفیت 1 آمپر ساعت، می‌تواند 1آمپر را به مدت 1 ساعت تامین کند.

اما مقدار C-rate استاندارد در باتری‌های کنونی، C20 یا C 0.05است. C20 برابر با جریانی است که باتری می‌تواند طی مدت 20 ساعت به طور مستمر و در دمای 25 درجه سانتی گراد یا 80 درجه فارنهایت تولید کند. در این مدت ولتاژ باتری نباید از 10.5 آمپر کمتر شود.

عدد کنار C به معنای همان زمان معین در تعریف ظرفیت هستند. برای مثال در C100، C5 یا C10 و … اعداد 100، 5 و 10 بیانگر مدت زمانی هستند که انرژی باید در باتری توزیع شود. عدد 20 مدت زمان استاندارد اندازه گیری ظرفیت باتری است. برای مثال می‌گویند که C20 یک باتری 100 آمپر ساعت است. یعنی آن باتری می‌تواند جریان 100 آمپر را برای مدت 20 ساعت تولید کند. به بیانی دیگر آن باتری طی 20 ساعت با بار 5 آمپر تخلیه خواهد شد.

 

 

کلام آخر

کیفیت باتری به ظرفیت آن بستگی دارد. از این رو دانستن محاسبه ظرفیت باتری مورد نیازتان مهم است. در مدار‌ها و تجهیزات آی تی، دستگاه‌های الکتریکی و …، به باتری با ظرفیت مخصوص آن دستگاه نیاز است. تا در زمان قطعی برق، تجهیزات خاموش نشده و ژنراتور برای روشن شدن مجدد و انتقال توان فرصت کافی داشته باشد.

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا