Bir AA pilinin kısa bir süre için sağlayabileceği maksimum akımı nasıl hesaplayabilirim?

Bir AA pilin (tam şarjlı) kısa bir süre için sağlayabileceği maksimum akımı ölçmek istiyorum (diyelim bir saniye)

Bunu bir multimetre ile yapmayı düşünüyorum:

• Amplifikatörü en yüksek değerde ölçmek için multimetre ayarlayın. Mevcut multimetremde 10A nominal giriş var (maksimum 30 saniye)
• negatif probu pilin negatif tarafına takın
• pozitif probu pilin pozitif tarafına takın (bir veya iki saniye)
• cihazdaki değeri oku

Genellikle belirli bir yük için akımı ölçmeniz gerektiğinde, multimetre devrede seri olarak bağlanır. Buradan beri, multimetreyi doğrudan bataryaya bağlamaya karar verdim (neredeyse) neredeyse hiç yük yok.

Bu kısa devre oluşturacaktır. Teoride, akım inanılmaz derecede yüksek olmalıdır (direnç neredeyse sıfır olduğu için), ancak AA pilin iç direnci (IR) olduğundan, sınırlı olacaktır (neyse ki).

Bu iyi bir fikir mi? Yoksa cihazı öldürecek mi yoksa ölçüm için istenen efekti vermeyecek mi?

Not: Bunu sadece AA pil kullanarak yapmayı düşünüyorum, bunu şebeke AC akımında yapmak, örneğin (sanırım) çok tehlikeli (220V AC kısa devre) ve cihazı hemen yok eder.

tarafından akım pil teslim edebilir bir ortalama amper olmayan amper-saat farklı bir birim olup (Ah).

UYARI: "Bunu evde denemek" durumunda, önemli bir tehlike oluşma olasılığının düşük olduğunu unutmayın - aşağıya bakın.

Önerdiğiniz, uygulanabilir ve faydalı ve potansiyel olarak tehlikeli bir yöntemdir.
Bunu yaparken kendinize zarar vermenizin son derece olası olmadığını düşünüyorum, ancak olasılığın var olduğunu not etmek gerekir.

Bunu tek bir Alkalin veya NiMh hücresi dışında yapmam. AA büyüklüğündeki hücreler için çok dikkatli olurdum. Bunu, hepsi daha yüksek terminal voltajlarına, yüksek potansiyel deşarj oranlarına ve bilinen (LiFePO4 hariç) LiFePO4 hücrelerinin LiIon veya LiPo ile denemeyi düşünmüyorum.

Kısmen kullanılmış Alkalin pilleri yıllarca iyi bir başarı ile test etme yöntemini kullandım. Onunla hiç problem yaşamadım ama bu herkesin çok şanslı olacağı anlamına gelmiyor. Sonunda ne yanlış gidebilir yorum.

Bir Alkalin AA 1.5V pilin "iyilik derecesini" belirlemek için iki şey yaparım.

• Hücre açık devre potansiyelini ölçün. Bu çok güvenli ve zararsız bir yöntemdir. Raf ömrünün çoğunu kullanmayan kullanılmamış bir Alkalin pil, 1,6V'tan fazla potansiyele sahip olacaktır - tipik olarak 1,65V. Bu, daha ucuz Karbon-Çinko / Le Clanche / Ağır hizmet hücrelerinden daha yüksektir ve hem bir hücrenin gerçekten bir Alkalin olduğunu hem de aslında yeni olduğunu belirlemenin güvenilir bir yoludur. 1.6V'den daha fazla veren bir hücrenin, aşağıda tarif edildiği gibi akım deşarjı ile "test edilmesi" gerekmez (ancak istenirse).

• Multimetre üzerinde 10 amper aralığı kullanarak hücre kısa devre akımını yaklaşık bir saniye ölçün. Ölçüm cihazının dahili direnci, kurşun dirençleri, fişli bağlantı dirençleri ve batarya ile temas direncinin tümü bu testte potansiyel olarak önemli dirençlerdir, bu nedenle sonuçlar metreler arasında ve probların ne kadar iyi temas ettiğine ve kurşun fişlerin ne kadar iyi olduğuna bağlı olarak değişir. sayaç soketlerine temas ettirin. Bu potansiyel farklılıklara rağmen (pun notu) test yararlıdır ve makul olarak tekrarlanabilir.

Yalnızca bilgi: Bu testi yapmak için en yaygın nedenim, bir hücre grubundaki hangi hücrelerin kullanılmadığını ve kullanılan hücrelerin hangilerinin yüksek çıkışlı bir kamera flaşında kullanılmaya uygun olduğunu belirlemektir. İlgili flaşlar ağır bir yük oluşturur. Kapasite muhtemelen yaklaşık 100 flaştır - fotoğraf ortamına göre değişen enerjiye bağlı olarak - koyu büyük bir odaya bir flaş tam şarj alırken, açık renkli bir nesneyi yakın mesafeden fotoğraflarken depolanan enerjinin sadece küçük bir kısmı kullanılır. Bitmek üzere tekrar tekrar kullanıldığında piller flaştan çıkarıldığında işlemek için çok sıcaktır - muhtemelen 70 derece C! Pillerin tam yükte sağladığı ortalama güç muhtemelen 50 ila 100 Watt arasındadır. Bunu sağlamak için pillerin iyi durumda olması gerekir.

Kısa devre testi tipik olarak kaliteli yeni hücreler için 5 ila 10 amperlik bir sonuç verir, akım yaklaşık bir saniye test periyodunda hafifçe düşer.

Kullanılan hücreler için sonuçlar önemli ölçüde değişir. 3 ila 5 amper aralığındaki herhangi bir şey, hücrenin flaş kullanımı için yararlı olduğu anlamına gelir. Birkaç amperin bir sonucu, pilin saat veya elektronik terazi gibi düşük drenajlı cihazlar için hala yararlı olduğu anlamına gelir. Bundan daha az hücre muhtemelen en iyi atılır.

Yukarıdaki test AA Alkalin hücreleri için kullanılırken, daha fazla riskle NimH AA hücreleri için de kullanılabilir. Bir NimH hücresi tam olarak şarj edildiğinde daha yüksek deşarj oranlarına sahip olabilir, ancak bu testte mevcut dirençler genellikle akımı yaklaşık aynı değerlerle sınırlayacaktır. Bunu tam olarak şarj edilmiş 2000 mAh Eneloop AA hücresiyle denedim (Panasonic Çin yapımı versiyon). Bu yaklaşık 7 amperde zirve yaptı. Eneloop hücreleri, pazar lideri AA NimH hücrelerinden daha düşük kapasiteye sahiptir, ancak belirli deşarj seviyesinde çok daha uzun raf ömrüne ve daha yüksek terminal voltajına sahiptir. Daha yüksek kapasiteli "normal" AA NimH hücrelerine benzer sonuçlar vermelerini beklerdim.

Birkaç kez pantolon cebimde hücreleri taşıyacak kadar aptalca oldum ve bu tür 3 durumda da cebimde çeşitli paralar, anahtarlar vb.Ile istikrarlı bir devre oluşturacak kadar şanssızdı. Cep sıcaklıkları neredeyse anında ağrı seviyesinin çok üstüne çıktı ve yanıklar kesin bir olasılıktı. Cep içerikleri her seferinde uygunsuz bir acele ile dökülmek zorunda kaldı. Hiçbir hücre herhangi bir mekanik hasar belirtisi vermese de, bu tür bir istismar altında bir şekilde 'patlamış' olsaydı, üzücü olurdum ama şaşırmadım.

10A'ya ayarlanmış bir ölçüm cihazının, tek bir AA NimH hücresinin kısa sürelerle kısaltılmasıyla hasar görmesi olası değildir. Seri olarak veya AA'dan büyük birden fazla hücre, hücre parçalanmasına veya sayaç iç parçalarının yanmasına veya parçalanmasına neden olabilir. Bazı sayaçlar 10A aralığında sigortalıdır, ancak birçoğu değildir (ve gördüğüm en ucuz olanlar değildir). Genişletilmiş 10A aralığı aşırı akım kullanımı, 10A şöntünü ve muhtemelen birkaç milisaniye sonra sayacın kendisini yok edebilir.

Pillerdeki sert şortlar, alınan gerçek enerjiye kıyasla kapasitede orantılı düşüşlere neden olabilir ve İkincil hücrelerde uzun süreli kalıcı bozulmaya neden olabilir. Bunun böyle olduğunu fark etmedim ama YMMV.

Yukarıda bahsedilen Eneloop hücresini 7A'da toplam yaklaşık 5 saniye kısalttıktan sonra, tam kapasiteye geri yüklenmesi yaklaşık 40 mAh şarj gerektirdi. Enerji çıkışı ~ = 1V x 7A x5 saniye = 35 Joule söylüyor. Restorasyon enerjisi ~~ = 1.4V x 40 mAh ~ = 200 Joule. Bu test örneği (1 öğe) iyi bir sonuca varmak için çok küçük ve kontrolsüz, ancak ilginç.

En kötü durumda, tam kısa devre altında bir hücrenin dahili olarak yaklaşık 10 Watt dağılabileceği ve genellikle bundan daha az olabileceği görülmektedir. NimH hücrelerinin muhtemelen 10-20 saniye boyunca yüksek deşarj altında gayri resmi cebim testi, kendiliğinden parçalara ayrılmadan (en azından yaşadığım küçük örnek için) buna tahammül edeceklerini ve AA Alkalin birçok durumda bir flaş hücrelerin işlenemeyecek kadar ısınmaları, ağır deşarj ve yüksek sıcaklıkların "yeterince iyi" olduğunu tolere ettiğini gösterir.

Dolayısıyla, yukarıda açıklandığı gibi herhangi bir AA Alkalin veya NimH hücresinin kısa devre testinin fiziksel olarak tehlikeli olmasını beklemem. Ama eğer ortaya çıktıysa, tamamen şaşırmazdım.

Akım çok yüksekse, multimetre üzerindeki sigortayı ya da pili havaya uçuracaktır.

Wikipedia , Energiser AA pilinin oda sıcaklığında yaklaşık 0.15R dahili dirence sahip olduğunu söylüyor. Bu yaklaşık 10A akım verir. Bununla birlikte, multimetrenin iç direnci, akımı azaltan bir etkiye sahip olabilir.

Bunun yerine, yüksek güç oranına sahip çok küçük bir direnç, örneğin 0.01R satın alın ve bunu akünün üzerine yerleştirin. Daha sonra direnç üzerindeki voltajı ölçün ve akımı hesaplamak için Ohm yasasını kullanın. Bu şekilde multimetrenizi korur ve multimetrenin şönt direncinin bir etkisi olmaz.

Not

Yukarıdaki cevap bir Alkalin AA pil varsaymaktadır. Spehro'nun dediği gibi, diğer türler tehlikeli olabilir.

Kesinlikle multimetreyi öldürmez, ancak voltaj o kadar hızlı (ve onunla olan akım) düşecek ki çok fazla ölçemeyeceksiniz. Böyle bir kurulum için bir saniye, gerçekten kısa bir süre değildir. Olası bir kurulum, bir trimpot veya potansiyometre ile seri olarak test etmek, voltajı zaman içinde kaydedip sonuçları analiz etmek olacaktır. Ama bu çok iş olurdu. Tencereye maksimum bir değerle (500R diyelim) başlamanız ve deşarj eğrisini kaydetmeniz gerekir. Ardından, pili 1 saniyeden daha hızlı boşaltan bir değere ulaşıncaya kadar yavaş yavaş azaltın ve her seferinde yeni bir pil ile tekrarlayın. Bu durumda, akımı ölçmek için voltajı ölçmek için multimetreyi kullanacağınızı unutmayın, çünkü

Ancak genellikle pil üreticisi zaten sizin için böyle bir iş yaptı. Kullanmak istediğiniz belirli pilin veri sayfasını bulabilirseniz, muhtemelen bu bilgilere sahiptir.

Bu gerçekten tehlikeli olabilir, özellikle de yüksek akım kapasitesine sahip bir hücre tipi ise (örn. NiCd). Deneyimlerime göre, alkalin ve çinko-karbon hücreleri ile kısa bir süre için yapılırsa tehlikeli değildir, ancak yine de ihtiyatlılık kesinlikle güvenlik gözlükleri takmayı ve hücreyi yanıcı olmayan bir şeyde içermesini önerir. NiCd hücrelerinin (iyi huylu görünen 9V piller bile), kısa devre ve korumasız lityum hücrelerinin ateş yakması için şiddetli bir şekilde patladığı bilinmektedir ve NiMH hücreleri bazı koşullar altında sıcak hidrojen gazı ve elektroliti havalandırabilir. NiCd hücrelerinden gelen kısa devre akımı, ölçüm cihazınızın 10A derecesini büyük ölçüde aşabilir, bu nedenle ölçüm cihazı veya test uçları zarar görebilir.

Gerçekten normal çalışma için size çok faydalı olmaz - 10A (belki 100mV) okurken ölçüm cihazınızdaki voltajı arayabilir ve iç direncin bir tür tahminini alabilirsiniz, ancak elektrokimyasal etkiler vardır ("polarizasyon" ) kısa devre akımının tepe noktasından hızla düşmesine neden olur. Hücre boşaldığında iç direnç artar, bu nedenle kısa darbelerde akım çekiyorsanız, hücre ömrü boyunca neler olduğu hakkında size iyi bir fikir vermeyecektir.

Amacınız maksimum arıza akımı hakkında bir fikir edinmekse (örneğin koruma devresinin kesme akımı için) yararlı bir egzersiz olabilir.

Güvenli ve doğru bir ölçüm için Yöntem 1. yakınında bir aküden kısa devre akımı bir darbeli yük kurmak gerekir. Bu tür bir yük, 2N3055 gibi bir NPN güç transistörünün tabanını çalıştıran, düşük çalışma döngüsüne sahip bir osilatörden, örneğin saniyede 10 ms darbe içerebilir. Akü + ve transistör toplayıcısına 1 ohm 1W direnç bağlayın; yayıcı ve akü ve osilatör toprağına birbirine bağlıdır. Direnç boyunca voltaj darbesini ölçmek için osiloskop kullanın: 10V'luk bir darbe, pilin 10A akım darbeleri verdiği anlamına gelir. Bu yöntemin yakın kısa devre kullanmayı ölçtüğünü unutmayın ; gerçek bir kısa devreye çok yaklaşmak zordur.

Yöntem 2. Bu yöntem, akım çekmeden pilin iç direncini ölçer. 1000 uF kapasitör (elektrolitik tip, polarite not!), Pil, 50 ohm direnç ve seri olarak bir osilatör bağlayın, burada osilatör 100 Hz 1V rms sinüs dalgasını 50 ohm'a iletebilen bir laboratuar aleti olabilir. Pil ve 50 ohm arasındaki tepe-tepe gerilimlerini ölçmek için osiloskop kullanın. Oranları, bataryanın kısa devre yapması gerekiyorsa, başlangıç ​​akımında tek sınır olmasını bekleyebileceği batarya iç direncini verir .

Test probları önemli bir direnç kaynağı gösterecektir ve son tasarımınız hücre kontaklarına test problarının el basıncını kullanmadıkça güç çıkışının doğru bir ölçümünü elde edemezsiniz.

Multimetrenize bağlayabileceğiniz muz fişleri olan bir test pil tutucusu oluşturmayı düşünün. Mekanik teması iyi olan bir pil yuvası olup olmadığına bakın. Bu, temas direncini azaltarak pilden daha fazla güç sağlayacaktır - ve bunun gibi yüksek akım uygulamalarında önemli bir güç kaybı kaynağı olacaktır.

Ancak pil tutucuları (en azından ortak olanlar) bile 1A'dan fazla akım için tasarlanmamıştır. El feneri üreticileri ve radyo kontrol modeli meraklıları gibi gruplar bu konuya giriyor ve gördüğüm birkaç öneri, en iyisi, yay kontaklarıyla yüzleşmek için bakır örgüyü kullanmak, daha sonra bakır örgüye daha ağır bir gösterge teli lehimlemek gibi görünüyor. . Bu, aküye yüksek akım, düşük dirençli bir temas sağlar ve aküden mümkün olan en fazla akımı almanızı sağlar.