Capacitatea bateriilor (Ah)

Capacitatea bateriilor (Ah)

Datorita faptului ca bateriile dau nastere unei curgeri de electroni prin circuit prin intermediul reactiilor chimice (schimb de electroni), si, datorita faptului ca numarul de molecule dintr-o baterie este limitat, trebuie sa existe o limita a cantitatii totale de electroni dintr-o baterie ce sunt "impinsi" in circuit, inainte ca rezervele de energie a acesteia sa se termine. Am putea masura capacitatea unei baterii referindu-ne la numarul total de electroni, dar aceasta cifra ar fi extrem de mare. Am putea folosi Coulomb-ul (egal cu 6 x 10¹⁸ electroni), astfel incat cantitatile cu care lucram sa fie mult mai practice.

Amper-ora (Ah)

Totusi, in practica, nu se utilizeaza marimile de mai sus, ci se lucreaza cu amper-ora (Ah). Din moment ce un amper reprezinta o curgere de un Coulomb de electroni pe secunda, iar intr-o ora sunt 3.600 de secunde, putem exprima o relatie directa intre numarul de Coulombi (numarul de electroni) si amperi-ora: 1 Ah - 3600 C.

O baterie cu o capacitate de 1 Ah poate alimenta o sarcina cu un curent continuu de 1 A pentru o perioada de 1 ora, sau 2 A pentru o jumatate de ora, etc. Dupa aceasta perioada, spunem ca bateria este descarcata. In cazul unei baterii ideale, relatia dintre curentul continuu si timpul de descarcare este stabila si absoluta. Bateriile reale nu au insa acest comportament. Din acest motiv, atunci cand se specifica numarul de amperi-ora pentru o baterie, acest numar este specificat fie pentru o anumita valoare a curentului, fie a timpului, fie se presupune ca este dat pentru o perioada de 8 ore (in cazul in care nu este inclus alt factor de limitare).

In cazul acumulatorilor, notatia amper-ora specifica de fapt timpul necesar de incarcare pentru o anumita valoare a curentului de incarcare. De exemplu, o baterie auto de 70 Ah, complet descarcata, va necesita o perioada de incarcare de 10 ore la un curent de incarcare constant de 7 A (70 / 7).

Descarcarea bateriilor

De exemplu, o baterie auto tipica poate avea o capacitate de 70 Ah, specificata pentru un curent de 3,5 A. Acest lucru inseamna ca bateria ar putea genera un curent de 3,5 A pentru o perioada de 20 de ore (70 / 3,5). Dar, sa presupunem ca am conecta o sarcina cu o rezistenta mai mica la bornele bateriei, sarcina ce consuma un curent de 70 A. Ecuatia noastra ne-ar spune ca in acest caz, bateria ar functiona pentru exact o ora (70 / 70), dar acest lucru nu este neaparat valabil in realitate. In cazul unor curenti mai mari, bateria va disipa o caldura mai mare pe rezistenta sa interna. Efectul consta in modificarea reactiilor chimice ce au loc in interiorul acesteia. Realitatea este ca, bateria se va descarca in mai putin de o ora.

Invers, daca ar fi sa conectam o sarcina usoara (1 mA) la bornele bateriei, ecuatia ne-ar spune ca bateria ar trebui sa genereze putere pentru o perioada de 70.000 de ore, putin sub 8 ani. Totusi, sunt foarte mari sanse ca energia chimica a unei baterii reale sa se consume datorita altor factori, precum evaporarea electrolitului, deteriorarea electrozilor sau scurgeri de curent in interiorul bateriei, inainte de perioada de 8 ani calculata mai sus.

In concluzie, relatia amper-ora este doar o aproximare ideala a unei baterii reale. Aceasta trebuie luata in considerare doar pentru valori apropiate de curent sau de timp specificate de producator. Unii producatori specifica insa factori de reducere a capacitatii totale pentru functionarea la curenti si/sau temperaturi diferite de cele standard.

Verificarea starii de incarcare a unei baterii

Pe masura ce o bateria se descarca, pe langa diminuarea stocului de energie interna, creste si rezistenta interna a acesteia. Electrolitul devine din ce in ce mai putin conductiv iar tensiunea bateriei scade pe masura ce substantele chimice devin din ce in ce mai diluate. Cel mai inselator efect al unei baterii care se descarca este cresterea rezistentei.

Cea mai buna metoda de verificare a starii unei baterii consta in masurarea caderii de tensiune la bornele sale cand aceasta se afla conectata in circuit si genereaza un curent electric considerabil. Altfel, o simpla conectare a voltmetrului la bornele bateriei poate indica eronat o baterie "sanatoasa" (tensiune corespunzatoare), chiar daca rezistenta sa interna a crescut considerabil. Curentul electric "considerabil" este determinat de parametrii de proiectare a fiecarei baterii in parte. O cadere de tensiune prea mica (indicata de voltmetru), va indica, evident, o baterie descarcata. Sa luam cateva exemple.

Scenariul pentru o baterie complet incarcata arata aproximativ astfel:

Daca bateria se descarca putin:

Apoi putin mai mult:

Si inca putin pana cand este complet descarcata:

Observati diferenta dintre valoarea tensiunii masurata cu ajutorul voltmetrului in functie de conectarea sau neconectarea bateriei la o sarcina. Inseamna oare acest lucru ca este inutil sa verificam o baterie doar cu ajutorului unui voltmetru (fara sarcina)? Nu chiar. Daca un voltmetru simplu indica o valoare de doar 7 V pentru o baterie de 13,2 V, putem deduce fara urma de indoiala ca aceasta este descarcata. Totusi, daca voltmetrul ar indica 12 V, bateria este aproape incarcata. Atentie insa, marimea rezistorului folosit pe post de sarcina trebuie sa corespunda puterii maxime disipate de baterie. Pentru verificarea bateriilor mari, precum bateriile auto (12 V) de plumb-acid, acest lucru inseamna ca va trebui sa folosim un rezistor ce poate suporta o putere de cateva sute de W (watt).