Разница между ампер-часами и ватт-часами аккумуляторной батареи

Терминология, понятия, определения

Согласно ГОСТ Р 53165-2008 под емкостью аккумуляторной батареи понимается «количество электроэнергии, Ач, которое может отдать заряженная аккумуляторная батарея при данных условиях». Это определение кажется общим и неконкретным, но понятие номинальной 20-часовой емкости, обозначаемой как С20, позволяет лучше понять, о чем идет речь.

ВАЖНО — не разряжайте аккумулятор до напряжения менее 10,5 В. В этом случае он может выйти из строя или как минимум уменьшить количество возможных циклов заряда-разряда.

ГОСТ характеризует С20 как «количество электроэнергии, Ач, которое выдает заряженная батарея при 20-часовом разряде при номинальном токе при заданных условиях». Предполагается, что батарея не должна разряжаться ниже 10,5 В. Исходя из заданного значения напряжения, батарея, показанная на картинке выше (55 Ач), способна отдавать ток 2,75 А в течение 20 часов, и при этом напряжение аккумулятора не падает ниже 10,5 В (55 Ач: 20 ч = 2,75 А).

Экспертное мнениеАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос Интересно может быть такое понятие: номинальная резервная мощность — Cρ. Согласно ГОСТу, это «расчетное время разряда (в минутах), в течение которого батарея может выдать ток разряда 25 А при конечном напряжении 10,5 В». А также понятие — фактическая резервная емкость, Cρф — «результирующее время разряда для сравнения с номинальным”.

Все сказанное относится, прежде всего, к автомобильным аккумуляторам, используемым в качестве стартерных аккумуляторов или источников аварийного питания. В электронной технике чаще используются литий-ионные аккумуляторы, они имеют свои особенности, но и к ним применимо понятие электрической емкости.

Почему используются ампер-часы

Эта маркировка позволяет легко определить, как долго аккумулятор сможет обеспечивать нужный ток. Для этого достаточно данные в ампер-часах, указанные на маркировке, разделить на необходимый ток. Например, от заряженного и исправного аккумулятора емкостью 55 Ач можно получить ток 5,5 А в течение 10 часов (расчет прост: 55 Ач: 5,5 А = 10 часов).

Конечно, оценка приблизительна и не означает, что результат будет соответствовать прогнозам. Дело в том, что при периодической работе аккумулятора (когда он либо подключен к нагрузке, либо нет), когда он не выделяет энергию, емкость несколько восстанавливается. К тому же, если ток превысит допустимый, аккумулятор может просто выйти из строя.

Экспертное мнениеАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос ВАЖНО. Емкость аккумулятора величина переменная, она зависит от условий эксплуатации, конструктивных особенностей и его технического состояния. Поэтому необходимо постоянно следить за уровнем заряда батареи.

Ватт-часы = мощность за время

Мощность измеряется в ваттах (1 Вт соответствует 1 Дж в секунду). Втч — единица измерения количества произведенной или потребленной энергии за 1 час. Он используется для оценки энергопотребления электроприборов за определенный период времени. Чтобы узнать дневное потребление энергии лампы мощностью 50 Вт, например, умножьте 50 на 24 часа, что даст 1200 Вт·ч.

Ампер-часы = ток за время

В то время как Втч используется для измерения энергии, Ач используется для измерения заряда. Чтобы вычислить Ah, вы сначала знаете количество ампер или тока — потока заряженных частиц, электронов или ионов, движущихся через электрический проводник или пространство. Ач показывает, сколько ампер течет за 1 ч. Аккумулятор емкостью 150 Ач способен отдать 150 А за 1 час. Он также может доставить 300 А за 2 часа. Другими словами, Ah показывает, какой ток выдает батарея за определенное время. Чтобы узнать скорость полного заряда и разряда, посмотрите на рейтинг C. Зарядка при C 1C означает, что аккумулятор заряжается от 0 до 100% за один час. Скорость 0,5C или C2 означает двухчасовую разрядку, а C5 — пятичасовую разрядку. Если батарея имеет номинал 1С, то при емкости 20 Ач она должна обеспечивать ток 20 А в течение 1 часа.

Читайте также.: Арккосинус угла (arccos): определение, формула, таблица, график, свойства

Преобразование Вт⋅ч в А·ч и наоборот

Втч и Ач — разные единицы, но они связаны между собой. Один из них может быть использован для определения другого. Вт·ч = А·ч x ВА·ч = Вт·ч / В

Возьмем 12-вольтовую батарею емкостью 200 Ач. Умножьте 200 Ач на 12 В, чтобы получить 2400 Втч. Те же 2400 Втч обеспечит батарея с напряжением 24 В и емкостью 100 Ач. Из Wh можно вычислить Ah. Если батарея емкостью 1200 Втч, разделите 1200 Втч на напряжение (скажем, 12 В), чтобы получить 100 Ач.

Зачем рассчитывать Вт⋅ч и А·ч

Они помогут вам понять, сколько энергии или тока выдаст батарея за определенное время. Если вы не знаете, сколько Ач или Втч вам нужно, вы не знаете, сможет ли литий-ионный аккумулятор покрыть ваши потребности в энергии. Например, если вы строите накопитель солнечной энергии для своего дома, вы должны сначала оценить, сколько электроэнергии вам потребуется, сложив все ватты, которые ваши домашние устройства используют в день. Затем используйте приведенные выше уравнения, чтобы определить характеристики вашей системы. Это поможет вам выбрать литий-ионный аккумулятор, который соответствует вашим потребностям.

Соображения по безопасной утилизации литий-ионных аккумуляторов

Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?

Что такое «ампер в час»? — Это единица измерения электрического заряда, основное назначение которого выражается емкостью аккумулятора. Несистемной сущности можно дать логическое объяснение.

НАПРАВЛЕНИЯ! «Ач» считается заряженным электроном, который проходит в течение одного часа через площадь металлического проводника при прохождении тока в 1 Ампер.

То есть теоретически полностью заряженный аккумулятор емкостью 1000 мАч готов демонстрировать силу тока 1 А в течение 1 часа. Если требуется ток 10А, батарея сможет обеспечить его в течение 0,1 часа, требуется ток 0,2А, батарея обеспечит его за 5 часов. Здесь хорошо видна логика перевода.

В небольших батареях для удобства используется значение миллиампер в час. В редких случаях используются микроампер в час. Этими батареями оснащаются небольшие устройства — в основном электроника.

В реальности емкость батареи приведена из расчета на двадцатичасовой цикл разрядки до «Минимального» значения «Umin» — параметра, до которого аккумуляторную батарею лучше не доводить.

Рассмотрим примеры из реальной жизни того, что означает значение мощности.

Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ

В автомобиле используются тяжелые аккумуляторы большой емкости. Например, емкость аккумулятора 6СТ-62Н составляет 62 Ач. По этому значению можно рассчитать силу тока, при которой устройство будет равномерно разряжаться до конечного напряжения. В автомобиле оно равно 10,8 В. Измерения производятся исходя из первых данных:

1. Емкость — 62 Ач.
2. Время разряда — 20 часов.
3. Рабочее U — 12 В.
4. Конечное напряжение — 10,8 В.

Чтобы узнать, какой ток способна отдать батарея в течение 20 часов, следует:

62/20 = 3,1 А

Кроме того, вы можете перевести емкость Ач в единицу измерения — кулон. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.

Перевод в Вт/ч

Производителей аккумуляторных батарей условно нужно разделить на две касты:

1. Первый указывает на «резервный заряд» (в амперах/часах) батареи.
2. Последний пишет «запасенная энергия» в Втч.

Самое интересное, что эти единицы обозначают емкость аккумулятора. Для измерения наиболее точного значения емкости путем перевода Втч в Ампер-часы необходимо произвести математический расчет с использованием интегралов показателя мгновенного тока, который выдает аккумуляторная батарея при разряде.

Но если вам нужно посчитать примерно, то можно использовать средние значения напряжения и силы тока, и привести все данные к этому знаменателю:

1Вт=1В*1А

Если сюда добавить время, то получится:

1Втч=1В*1Ач

Формула расшифровывается следующим образом — запасенная энергия (ватт-час) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (Ампер-часы в аккумуляторе) на напряжение (В, среднее).

E=q*U

Или:

Е=д*У*3600

Если ватты перевести в Дж.

Вернемся к примеру с аккумулятором, который нужен для стартера. Там написано, что запасенный заряд 62 Ач, рабочее напряжение 12 В.

Емкость (запасенная энергия) с допустимой погрешностью составляет:

62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч * 3600 = 2,678 МДж.

Применение АКБ

Существует множество типов аккумуляторов, используемых в различных гаджетах, направлениях и системах:

1. В энергетике, подстанциях телекоммуникационного оборудования, в качестве аварийного источника питания железнодорожных переездов применяют стационарные свинцовые батареи.
2. Никель-кадмиевые аккумуляторы используются для питания шахтных подъемников, аппаратуры связи, для запуска дизельных станций и авиационных двигателей.
3. Никель-металлогидридные аккумуляторы используются для автономного питания портативных устройств.
4. Портативные устройства, такие как мобильные телефоны, колонки, камеры питаются от литий-ионных аккумуляторов.
5. Некоторые портативные гаджеты могут питаться от литий-полимерных аккумуляторов. Их обычно ставят с повышенной безопасностью и повышенным ресурсом по сравнению с Li-ion.

Литий-ионные аккумуляторы десятилетиями считались лучшими для небольших устройств благодаря их быстрой зарядке, большей емкости для их размера, меньшему весу и более длительному сроку службы.

Что происходит в период эксплуатации?

К сожалению, все перезаряжаемые батареи со временем подвергаются химическому старению. В результате емкость постепенно снижается, что приводит к необходимости частой подзарядки. В дополнение к этому процессу может быть уменьшена максимальная мгновенная производительность батареи (также называемая пиковой).

Для правильной работы аккумуляторного блока все электрически зависимые компоненты должны иметь непосредственный доступ к источнику питания.

Основным фактором, влияющим на мгновенную передачу заряда аккумулятору, является его импеданс. Если оно высокое, аккумуляторная батарея не всегда сможет обеспечить заряд, необходимый для качественной работы устройства. Из-за этого он может не запуститься или перестать работать. Общее сопротивление батареи может увеличиваться:

1. На постоянной основе с химическим старением.
2. Кратковременно, когда батарея разряжена.
3. Временно при низких и отрицательных температурах воздуха.

В случае преодоления минимального порога напряжения для работы аккумулятора с увеличением сопротивления (то есть количество выдаваемых мАч становится меньше), устройство не сможет поддерживать автономную работу.

Как перевести ёмкость аккумулятора в Ватт-часы (Wh)

Если Втч характеристики аккумулятора нет, или узнать невозможно из-за конструктивной особенности (размещается внутри зарядного устройства, как в промышленном оборудовании), просто умножьте то, что известно из документации (или с сайта устройство/производитель аккумулятора) Вольт на Ампер-час.

✅ Вт•ч (Втч) = В (В) * Ач (Ач)

Рассмотрим пример №1

Это аккумулятор емкостью 4400 мАч с напряжением 11,1 вольта (об этом мы узнали на сайте производителя устройства, с которого сняли «баночку»).

1. Разделите номинальную стоимость в мАч на 1000, чтобы получить значение в Ач.
2. 4400 / 1000 = 4,4 Ач
3. Теперь умножим напряжение на значение в Ач по формуле.
4. 4,4 Ач * 11,1 В = 48,8 Втч

В соответствии с правилами воздушного транспорта мы можем взять 2 таких аккумулятора, чтобы они соответствовали лимиту в 100 Втч (ИКАО). На практике, конечно, за это право приходится бороться (убедить сотрудников в правильности ваших расчетов и выполнении требований организации IATA).

Рассмотрим пример №2

Необходимо перевезти аккумулятор на 12 вольт емкостью 50 Ач (например для катера или яхты). Возьмут ли ее на борт?

1. Также умножаем напряжение на значение емкости по формуле.
2. 12 В * 50 А = 600 Втч

Они не возьмут это. Это больше, чем самое верное правило IATA (160 Втч). При выезде из России он будет помещен в специальное хранилище на один месяц, после чего будет отправлен на переработку .

Таблица миллиампер-часов в ампер-часы

0 мАч	0 Ач
1 мАч	0,001 Ач
10 мАч	0,01 Ач
100 мАч	0,1 Ач
1000 мАч	1 Ач
10 000 мАч	10 Ач
100 000 мАч	100 Ач
1000000 мАч	1000Ач

Что означают буквы mAh

Возможно, кто-то замечал, что на одних батареях указано Wh, а на других mAh. Что это значит? И в чем разница?

Чаще всего обозначение Wh можно увидеть на батареях для ноутбуков Dell, а значение mAh — на батареях Asus, Toshiba и устройствах других компаний. Чтобы понять разницу, нужно разобраться в определениях.

Ноутбукам и телефонам не нужна мощная батарея, и поэтому их емкость измеряется в миллиампер-часах, которые записываются как уже известные — мАч (а вот аккумуляторы для автомобилей имеют ампер-час — Ач). Миллиампер — это одна тысячная часть ампера. То есть это не что иное, как производная тока и времени.

Итак, ма — что это значит? Миллиампер-час — это единица измерения, которая показывает количество заряда, хранящегося в батареях. 1 мАч — заряд, который передается в течение одного часа по проводнику с силой тока 1 мА. Когда батарея имеет 2000 мАч, она будет обеспечивать ток 2 ампера (2000 мА) в течение этого часа.

Что такое Wh

Втч (ватт-час) показывает, сколько энергии запасено в батарее, то есть 1 Втч дает эффект 1 ватта, посылаемого в течение одного часа через проводник. Как правило, для пользователей гаджетов более понятно обозначение Втч, ведь так проще понять, сколько часов проработает ноутбук, на сколько хватит батареи.

Например, на аккумуляторе ноутбука указано 90Wh. Зная, что в час потребляется 1 ватт, можно рассчитать время работы ноутбука, которому для функционирования требуется мощность не менее 60 ватт: 90Втч разделить на 60 ватт, получается 1,5 часа работы электронного устройства.

Возникает вопрос: откуда взялись эти 60 Вт? На портативном блоке питания они почти всегда указываются в виде вольт и ампер, которые нужно перемножить друг с другом — это покажет цифру мощности, эти пресловутые 60 или 70 ватт.

В чем разница между мАч и Втч мАч — указывает количество заряда (тока), хранящегося в аккумуляторе; Wh — уведомляет о мощности, которую аккумулятор может обеспечить устройству, например, тому же ноутбуку.

Как переводить mAh в Wh и обратно

Если посмотреть на батарею ноутбука, то можно увидеть, что там указана емкость, скажем, 5200мАч, а также напряжение 14,9 вольта (В). Что со всем этим делать? Разделите 5200 на 1000 и получите 5,2 ампер-часа (Ач). Затем вам нужно умножить 5,2 на 14,9, и вы получите 78,48 ватт-часов (Втч).

Если вам нужно перевести Втч в миллиампер-часы (мАч), вам следует «вернуться» назад. То есть 78,48 Втч разделить на 14,9 В — получится 4,9 Ач, умножить на 1000 и получить 4900 мАч.

Что значит mAh на аккумуляторе

Как оказалось, мАч не показатель энергии, а связан с ней. Все становится понятно с помощью простых математических расчетов.

С данными о батарее телефона 5000 мАч и использованном токе 1 миллиампер батарея проработает 5000 часов, при потере 2 миллиампер — 2500 часов, при использованной батарее 1000 миллиампер — 5 часов.

Часто бывают ситуации, когда аккумулятор на 6000 мАч сначала дает ток 6 ампер в час, но потом все меньше и меньше, то есть «садится». Это зависит от того, какие задачи выполняются на электронном устройстве. Известно, что если вы слушаете музыку или смотрите видео на своем смартфоне, гаджет «сядет» быстрее, чем когда вы одновременно читаете электронную книгу.

Иногда на упаковке электронных устройств можно увидеть значение: «2000 mah две ячейки». Что это значит? мАч для расчета суммарной ёмкости 2000 надо удвоить, и общая ёмкость будет 4000 мАч (2000*2).

Что еще влияет на производительность электронных устройств

Многое зависит от типа аккумулятора — большинство электронных гаджетов сегодня имеют литий-ионный аккумулятор, который можно заряжать, не дожидаясь полной разрядки.

Аппаратное обеспечение тоже влияет на производительность: чем мощнее телефон, тем больше мА должно быть в аккумуляторе. Например, гаджет с аккумулятором на 1550 мАч может продержаться без подзарядки 5 дней, а другой с 3500 мАч и дня не протянет.

Экран также является большим потребителем энергии. Здесь кроется секрет технологии производства экрана. IPS потребует больше энергии, чем Super AMOLED, которые очень энергоэффективны из-за преимущественно черного цвета экрана. Не списывайте со счетов яркость и разрешение.

Важно, чтобы в телефоне было активировано как можно меньше ненужных фоновых процессов и служб. К счастью, устройства от Sony и Samsung включают в программное обеспечение специальные инструменты, которые оптимизируют работу устройства и экономят электроэнергию.

И это еще не все: не забывайте сердце любого электронного гаджета — процессор, который тоже любит хорошо покушать».

Оказывается, это не так важно, если смотреть на остальные характеристики. Поэтому при покупке нового устройства следует обращать внимание не только на батарею, но и на аппаратную часть, программное обеспечение и тип экрана.

Как определить реальные характеристики аккумулятора

Емкость аккумулятора в процессе эксплуатации может существенно меняться. Не касаясь конкретного использования аккумулятора, несложно оценить его реальное текущее состояние. Для этого используются два метода.

1. Лаборатория.
   Предварительно заряженный аккумулятор долго разряжается малым током, и определяет время, за которое осуществляется этот разряд.Емкость заряженного аккумулятора будет равна произведению времени на ток. Сложность метода заключается в использовании специального оборудования.
2. Одомашненный.
   Подход тот же, но с использованием обычной лампы ближнего или дальнего света мощностью 55 Вт, скажем, 55 Вт. Он обеспечивает силу тока 4,6 А. К предварительно заряженному аккумулятору подключают лампочку и отмечают время разряда. В этом случае желательно проверить напряжение на клеммах аккумулятора. Когда оно достигает значения 10,5 В, разряд прекращается. Произведение времени разряда на силу тока (в нашем случае 4,6 А) дает емкость аккумулятора. Таким образом, если бы процесс занял 10 часов, емкость аккумулятора составила бы 46 Ач.

использование лампочки для оценки состояния аккумулятора не даст такой же точности, как лабораторное оборудование, но позволит примерно определить текущие характеристики аккумулятора.