Avaliações da bateria

Como as baterias criam fluxo de corrente em um circuito trocando elétrons em reações químicas iônicas, e há um número limitado de moléculas em qualquer bateria carregada disponível para reagir, deve haver uma quantidade limitada de carga total que qualquer bateria pode motivar através de um circuito antes suas reservas de energia estão esgotadas. A capacidade da bateria poderia ser medida em termos de um número total de elétrons, mas seria um número enorme. Poderíamos usar a unidade do coulomb (igual a 6,25 x 10 ₁₈ elétrons, ou 6.250.000.000.000.000.000 de elétrons) para tornar as quantidades mais práticas para trabalhar, mas em vez de uma nova unidade, o amp-hora , foi feito para esse fim. Como 1 ampere é na verdade uma taxa de fluxo de 1 coulomb de elétrons por segundo, e existem 3600 segundos em uma hora, podemos estabelecer uma proporção direta entre coulombs e amperes-hora:1 ampere-hora =3600 coulombs. Por que fazer uma nova unidade quando uma velha teria dado certo? Para dificultar a vida de alunos e técnicos, claro!

Aplicação Amp-hora para medir a capacidade da bateria

Antes ficando completamente descarregado. Em uma bateria ideal, esta relação entre a corrente contínua e o tempo de descarga é estável e absoluta, mas as baterias reais não se comportam exatamente como esta fórmula linear simples indicaria. Portanto, quando a capacidade de amperes-hora é fornecida para uma bateria, ela é especificada para uma determinada corrente, determinado tempo ou considerada como classificada para um período de 8 horas (se nenhum fator de limitação for fornecido).

Por exemplo, uma bateria automotiva média pode ter uma capacidade de cerca de 70 amperes-hora, especificada para uma corrente de 3,5 amperes. Isso significa que a quantidade de tempo que esta bateria poderia fornecer continuamente corrente de 3,5 amperes a uma carga seria de 20 horas (70 amperes-hora / 3,5 amperes). Mas vamos supor que uma carga de resistência mais baixa foi conectada a essa bateria, consumindo 70 amperes continuamente. Nossa equação ampere-hora nos diz que a bateria deve durar exatamente 1 hora (70 ampere-hora / 70 ampere), mas isso pode não ser verdade na vida real. Com correntes mais altas, a bateria dissipará mais calor em sua resistência interna, o que tem o efeito de alterar as reações químicas que ocorrem internamente. Provavelmente, a bateria descarregaria totalmente algum tempo antes o tempo calculado de 1 hora sob esta carga maior.

Por outro lado, se uma carga muito leve (1 mA) fosse conectada à bateria, nossa equação nos diria que a bateria deve fornecer energia por 70.000 horas, ou pouco menos de 8 anos (70 amp-hora / 1 miliampere), mas as probabilidades são de que grande parte da energia química em uma bateria real teria sido drenada devido a outros fatores (evaporação do eletrólito, deterioração dos eletrodos, fuga de corrente dentro da bateria) muito antes de decorridos 8 anos. Portanto, devemos considerar a relação amp-hora como uma aproximação ideal da vida útil da bateria, a classificação amp-hora confiável apenas perto da corrente especificada ou intervalo de tempo fornecido pelo fabricante. Alguns fabricantes fornecerão fatores de redução de amperagem por hora especificando reduções na capacidade total em diferentes níveis de corrente e / ou temperatura.

Para células secundárias, a classificação de amperagem fornece uma regra para o tempo de carga necessário em qualquer nível de corrente de carga. Por exemplo, a bateria automotiva de 70 amperes-hora do exemplo anterior deve levar 10 horas para carregar de um estado totalmente descarregado em uma corrente de carga constante de 7 amperes (70 amperes-hora / 7 amperes).

Capacidades de amperagem aproximadas de algumas baterias comuns são fornecidas aqui:

• Bateria automotiva típica:70 A-hora @ 3,5 A (célula secundária)
• Bateria de zinco-carbono tamanho D:4,5 amperes-hora @ 100 mA (célula primária)
• bateria de carbono-zinco de 9 volts:400 miliamperes-hora @ 8 mA (célula primária)

Como verificar o estado da bateria - com e sem carga?

À medida que uma bateria se descarrega, não apenas diminui seu armazenamento interno de energia, mas sua resistência interna também aumenta (conforme o eletrólito se torna cada vez menos condutivo), e sua voltagem de célula de circuito aberto diminui (conforme os produtos químicos se tornam mais e mais diluídos ) A mudança mais enganosa que uma bateria descarregada exibe é o aumento da resistência. A melhor verificação para o estado da bateria é uma medição de tensão sob carga , enquanto a bateria está fornecendo uma corrente substancial através de um circuito. Caso contrário, uma verificação simples do voltímetro nos terminais pode indicar falsamente uma bateria saudável (tensão adequada), embora a resistência interna tenha aumentado consideravelmente. O que constitui uma "corrente substancial" é determinado pelos parâmetros de design da bateria. Uma verificação do voltímetro para revelar uma tensão muito baixa, é claro, indicaria positivamente uma bateria descarregada:

Bateria totalmente carregada:



Agora, se a bateria descarregar um pouco. . .



. . . e descarrega um pouco mais longe. . .



. . . e um pouco mais longe até que esteja morto.



Observe como a verdadeira condição da bateria é muito melhor revelada quando sua tensão é verificada sob carga em oposição a sem carga. Isso significa que é inútil verificar uma bateria com apenas um voltímetro (sem carga)? Bem não. Se uma verificação simples do voltímetro revelar apenas 7,5 volts para uma bateria de 13,2 volts, então você sabe sem dúvida que ela está morta. No entanto, se o voltímetro indicar 12,5 volts, ele pode estar quase cheio ou um pouco esgotado - você não poderia dizer sem uma verificação de carga. Lembre-se também de que a resistência usada para colocar uma bateria sob carga deve ser classificada para a quantidade de energia que se espera que seja dissipada. Para verificar baterias grandes, como baterias de chumbo-ácido de automóveis (nominal de 12 volts), isso pode significar um resistor com uma potência nominal de várias centenas de watts.

REVER:

• O amp-hora é uma unidade de capacidade de energia da bateria, igual à quantidade de corrente contínua multiplicada pelo tempo de descarga, que uma bateria pode fornecer antes de esgotar seu estoque interno de energia química.

• Uma classificação de bateria em ampère-hora é apenas uma aproximação da capacidade de carga da bateria e deve ser confiável apenas no nível atual ou tempo especificado pelo fabricante. Essa classificação não pode ser extrapolada para correntes muito altas ou tempos muito longos com alguma precisão.
• Baterias descarregadas perdem tensão e aumentam de resistência. A melhor verificação de bateria descarregada é um teste de tensão sob carga.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de baterias
• Planilha de uso de voltímetro básico