Làm thế nào để tính toán dòng điện tối đa mà pin AA có thể cung cấp trong một khoảng thời gian ngắn?


13

Tôi muốn đo dòng điện tối đa mà pin AA (đã sạc đầy) có thể cung cấp trong một khoảng thời gian ngắn (giả sử một giây)

Tôi có ý định làm điều này với một vạn năng:

  • thiết lập vạn năng để đo ampe, trên giá trị cao nhất. Đồng hồ vạn năng hiện tại của tôi có đầu vào được xếp hạng 10A (tối đa 30 giây)
  • cắm đầu dò âm vào cực âm của pin
  • cắm đầu dò dương vào cực dương của pin (trong một hoặc hai giây)
  • đọc giá trị trên thiết bị

Thông thường khi bạn cần đo dòng điện cho tải đã cho, đồng hồ vạn năng được nối tiếp trong mạch. Vì ở đây, thực tế (hầu như) không tải chút nào tôi đã quyết định (theo hiểu biết tốt nhất của tôi) để kết nối vạn năng trực tiếp với pin.

Điều này sẽ tạo ra một mạch ngắn. Về lý thuyết, dòng điện phải cực kỳ cao (vì điện trở gần như bằng 0), nhưng vì pin AA có điện trở trong (IR), nên nó sẽ bị hạn chế (may mắn thay).

Đây có phải là một ý tưởng tốt? Hoặc nó sẽ giết thiết bị hoặc không cho hiệu quả mong muốn để đo lường?

Lưu ý: Tôi có ý định làm điều này chỉ sử dụng pin AA, làm điều này trên dòng điện xoay chiều chẳng hạn (tôi đoán) sẽ rất nguy hiểm (ngắn mạch AC AC) và phá hủy thiết bị ngay lập tức.

bởi hiện tại, pin có thể cung cấp, ý tôi là ampere không phải ampe (giờ) là một đơn vị khác.


3
Bất kỳ pin từ một nguồn có uy tín tốt sẽ có một bảng dữ liệu sẽ cho bạn biết những gì bạn cần biết. Đọc bảng dữ liệu và nếu pin không có bảng dữ liệu, đừng bận tâm kiểm tra nó và lấy pin có bảng dữ liệu.
Andy aka

1
Tóm tắt câu trả lời của tôi: Điều này đã làm việc tốt cho tôi trong nhiều dịp. An toàn cần phải được xem xét nhưng cho đến nay không phải là một vấn đề đối với tôi.
Russell McMahon

2
@Andyaka: đây là bảng dữ liệu: media.prof Profession.duracell.com/doads//datasheets/product/, có bất kỳ thông tin nào về phân phối tối đa hiện tại không
tigrou

Đọc bảng dữ liệu và làm việc đó là lời khuyên của tôi. Đó là những gì tất cả chúng ta phải làm trong kỹ thuật và, nếu bạn không hiểu điều này hoặc điều đó đặt ra một câu hỏi. Sự hiểu biết về bảng dữ liệu là tối quan trọng trong EE và đây không phải là điều tôi nói nhẹ.
Andy aka

@Andy, bảng dữ liệu cho pin AA sẽ không cung cấp dòng điện tối đa. Nó sẽ cung cấp một dòng duy trì tối đa, dòng xung tối đa hoặc biểu đồ thể hiện công suất như là một hàm của dòng điện được vẽ. Tôi chỉ nhìn vào một vài trong số chúng, và không có dấu hiệu nào về dòng điện tối đa an toàn hoặc dòng điện tối đa có thể. Dòng duy trì tối đa không liên quan gì đến an toàn hoặc dòng điện có thể, chỉ với mức sử dụng được đề nghị cho thời lượng pin hợp lý.
Phil Goetz

Câu trả lời:


18

CẢNH BÁO: Nếu "thử điều này ở nhà" hãy lưu ý rằng có một tiềm năng nhỏ cho nguy cơ đáng kể xảy ra - xem bên dưới.

Những gì bạn đề xuất là một phương pháp khả thi và hữu ích và có khả năng nguy hiểm.
Tôi cho rằng việc bạn tự làm hại mình là điều cực kỳ khó xảy ra nhưng cần lưu ý rằng khả năng tồn tại.

Tôi sẽ không làm điều này với các tế bào kiềm hoặc NiMh đơn lẻ. Tôi sẽ cực kỳ cẩn thận với các tế bào có kích thước trên AA. Tôi sẽ không cân nhắc việc thử điều này với các tế bào LiIon hoặc LiPo của LiFePO4 - tất cả đều có điện áp đầu cuối cao hơn, tốc độ phóng điện cao và xu hướng đã biết (ngoại trừ LiFePO4) để "trút lửa".

Tôi đã sử dụng phương pháp để kiểm tra pin kiềm được sử dụng một phần trong nhiều năm với thành công tốt đẹp. Tôi chưa bao giờ có bất kỳ vấn đề nào với nó NHƯNG điều này không có nghĩa là mọi người khác sẽ rất may mắn. Nhận xét cuối cùng những gì có thể đi sai.

Để xác định "mức độ tốt" của pin kiềm 1,5V, tôi làm hai việc.

  • Đo điện thế mở tế bào. Đây là một phương pháp rất an toàn và không gây hại. Pin kiềm chưa sử dụng chưa sử dụng hết thời hạn sử dụng sẽ có tiềm năng hơn 1.6V - thường là 1.65V. Giá trị này cao hơn các tế bào Carbon-Kẽm / Le Clanche / Nhiệm vụ nặng rẻ hơn và là một cách đáng tin cậy để xác định cả một tế bào thực sự là một kiềm và về cơ bản là mới. Một tế bào cung cấp nhiều hơn 1.6V không cần phải được "kiểm tra" bằng cách xả hiện tại như được mô tả dưới đây (nhưng có thể nếu muốn).

  • Đo dòng điện ngắn mạch trong khoảng một giây bằng cách sử dụng phạm vi 10 amp trên đồng hồ vạn năng. Điện trở trong của máy đo, điện trở chì, điện trở kết nối và điện trở tiếp xúc với pin đều là điện trở đáng kể trong thử nghiệm này, do đó, kết quả sẽ thay đổi phần nào giữa các mét và tùy thuộc vào đầu dò tiếp xúc và phích cắm chì tốt như thế nào liên lạc trong các ổ cắm mét. Mặc dù có những khác biệt tiềm năng (chơi chữ lưu ý), bài kiểm tra rất hữu ích và có thể lặp lại hợp lý.

Chỉ thông tin: Lý do thông thường nhất của tôi để thực hiện kiểm tra này là để xác định các ô nào trong một lô ô không được sử dụng và những ô nào được sử dụng phù hợp để sử dụng trong đèn flash camera đầu ra cao. Các đèn flash liên quan hiện một tải nặng. Công suất có thể là khoảng 100 lần nhấp nháy - tùy thuộc vào năng lượng được thay đổi theo môi trường ảnh - đèn flash vào một căn phòng lớn tối sẽ sạc đầy trong khi chụp ảnh một đối tượng màu sáng ở cự ly gần chỉ sử dụng một phần nhỏ năng lượng được lưu trữ. Khi sử dụng nhiều lần để cạn kiệt, pin quá nóng để xử lý khi tháo khỏi đèn flash - có thể là 70 độ C! Công suất trung bình được cung cấp bởi pin khi đầy tải có thể là 50 đến 100 Watts. Các pin cần phải ở trong tình trạng tốt để cung cấp này.

Thử nghiệm ngắn mạch thường trả về kết quả từ 5 đến 10 ampe cho các tế bào mới có chất lượng tốt, với dòng điện giảm nhẹ trong khoảng thời gian thử nghiệm khoảng một giây.

Các kết quả cho các tế bào được sử dụng thay đổi đáng kể. Bất cứ điều gì trong phạm vi 3 đến 5 amp có nghĩa là tế bào có thể hữu ích cho việc sử dụng flash. Kết quả của một vài ampe có nghĩa là pin vẫn hữu ích cho các thiết bị có mức tiêu hao thấp như đồng hồ hoặc cân điện tử. Ít hơn thế có lẽ là loại bỏ tốt nhất.

Mặc dù thử nghiệm trên được sử dụng cho các tế bào kiềm kiềm, nó cũng có thể sử dụng được cho các tế bào NimH AA - có nhiều rủi ro hơn. Một tế bào NimH CÓ THỂ có khả năng phóng điện cao hơn khi được sạc đầy, mặc dù các điện trở có trong thử nghiệm này thường sẽ giới hạn dòng điện về cùng các giá trị. Tôi vừa thử điều này với một pin Eneloop 2000 mAh được sạc đầy (phiên bản sản xuất tại Trung Quốc của Panasonic). Điều này đạt đỉnh vào khoảng 7 amps. Các tế bào Eneloop có công suất thấp hơn các tế bào AA NimH chất lượng hàng đầu thị trường, nhưng có thời hạn sử dụng lâu hơn nhiều và điện áp đầu cuối cao hơn ở mức xả nhất định. Tôi hy vọng họ sẽ cho kết quả tương tự với các tế bào AA NimH "bình thường" có dung lượng cao hơn.

Trong một số trường hợp, tôi đã đủ ngớ ngẩn để mang các tế bào trong túi quần của mình một số tế bào AA tích điện và trong 3 lần như vậy cũng không may mắn khi chúng tạo thành một mạch ổn định với nhiều đồng xu, chìa khóa, vv trong túi của tôi. Nhiệt độ bỏ túi tăng lên trên mức đau gần như ngay lập tức và bỏng là một khả năng rõ ràng. Nội dung bỏ túi phải được đổ ra với sự vội vàng không đứng đắn trong mỗi dịp. Mặc dù không có tế bào nào đưa ra bất kỳ dấu hiệu nào về thiệt hại cơ học, nhưng nếu một người đã 'phát nổ' trong một số thời trang dưới sự lạm dụng như vậy, tôi đã là phù thủy nhưng không ngạc nhiên.

Một mét được đặt thành 10A dường như không bị hỏng bằng cách rút ngắn một tế bào AA NimH trong thời gian ngắn. Nhiều hơn một ô trong chuỗi hoặc lớn hơn AA có thể gây ra sự phân rã của tế bào hoặc sự nhầm lẫn hoặc mất dần các phần bên trong của đồng hồ. Một số mét được hợp nhất trên phạm vi 10A của chúng nhưng nhiều mét thì không (và hầu hết các loại rẻ tiền mà tôi đã thấy không có). Việc sử dụng quá mức phạm vi 10A có thể phá hủy shunt 10A và có thể chính đồng hồ đo vài mili giây sau đó.

Quần short cứng trên pin CÓ THỂ làm giảm công suất không cân xứng so với năng lượng thực tế và CÓ THỂ gây ra sự xuống cấp lâu dài trong các tế bào thứ cấp. Tôi đã không nhận thấy rằng đây là trường hợp nhưng YMMV.

Sau khi rút ngắn tế bào Eneloop đã đề cập ở trên trong tổng thời gian khoảng 5 giây ở mức 7A, phải mất khoảng 40 mAh để khôi phục lại hết công suất. Hết năng lượng ~ = 1V nói x 7A x5 giây = 35 Joules. Năng lượng phục hồi ~ ~ = 1,4V x 40 mAh ~ = 200 Joules. Mẫu thử nghiệm này (1 mục) quá nhỏ và không được kiểm soát để cho phép bất kỳ kết luận tốt nào, nhưng thật thú vị.

Trường hợp xấu nhất có vẻ như trong tình trạng ngắn mạch hoàn toàn, một tế bào có thể tiêu tan khoảng 10 Watts bên trong, và thường ít hơn thế. Việc tôi vô tình thử nghiệm các tế bào NimH trong tình trạng phóng điện cao trong khoảng 10-20 giây cho thấy họ sẽ chịu đựng được điều này mà không cần tự tháo dỡ (ít nhất là đối với mẫu nhỏ mà tôi đã trải qua) và sử dụng nếu chớp trong nhiều lần sử dụng AA kiềm. các tế bào trở nên quá nóng để xử lý cho thấy rằng quá dung nạp quá nhiều và nhiệt độ cao "đủ tốt".

Vì vậy, tôi không mong đợi rằng việc kiểm tra ngắn mạch bất kỳ tế bào kiềm kiềm hoặc NimH nào như mô tả ở trên sẽ nguy hiểm về mặt vật lý. Nhưng nếu nó trở thành như vậy, tôi sẽ không hoàn toàn ngạc nhiên.


Câu trả lời tốt đẹp, bạn đã đi xa hơn tôi sẽ làm. Btw Tôi đã tìm thấy một bảng dữ liệu cho pin kiềm, nhưng trái với những gì tôi đã nói trong câu trả lời của mình, nó không giúp ích gì nhiều vì mặt thấp của phạm vi là 1h: data.energizer.com/PDFs/E91.pdf
fceconel

1
@fceconel Trong hơn 7 năm qua, tôi đã tham gia vào việc sử dụng hơn 500.000 tế bào AA NimH trong những việc như thế này - nói về pin có xu hướng xảy ra sau một thời gian :-)
Russell McMahon

9

Nếu dòng điện quá cao, nó sẽ làm nổ cầu chì trên đồng hồ vạn năng, hoặc làm nổ pin.

Wikipedia cho biết pin Energiser AA có điện trở trong khoảng 0,15R ở nhiệt độ phòng. Điều này cung cấp cho khoảng 10A hiện tại. Tuy nhiên, điện trở trong của vạn năng giờ có thể có tác dụng, làm giảm dòng điện.

Thay vào đó, hãy mua một điện trở rất nhỏ, ví dụ 0,01R, với mức công suất cao và đặt nó trên pin. Sau đó đo điện áp trên điện trở và sử dụng định luật Ohms để tính toán dòng điện. Bằng cách này, bạn bảo vệ đồng hồ vạn năng của mình và điện trở shunt của vạn năng không có tác dụng.

Ghi chú

Câu trả lời ở trên giả sử pin kiềm kiềm. Như Spehro nói, các loại khác có thể nguy hiểm.


Bên cạnh bất kỳ nguy hiểm nào, một mét là một lựa chọn kém để đo lường tín hiệu đang thay đổi nhanh chóng. Hầu hết không cập nhật nhiều hơn một vài lần một giây và bạn không thể đọc nó nếu họ đã làm. Giá trị này dường như có thể thay đổi đáng kể trong hàng chục mili giây. Đo điện áp trên một điện trở nhỏ với một máy hiện sóng được thiết lập để chụp quét đơn sẽ hoạt động tốt hơn nhiều.
Ross Millikan

@RossMillikan nghe có vẻ tốt. Bạn nghĩ rằng pin thay đổi nhanh chóng? Có lẽ một vạn năng với lưu trữ tối đa / phút / trung bình cũng sẽ hoạt động tốt.
geometrikal

Tôi có thể tin rằng có một sự sụt giảm rất nhanh khi mạch được hoàn thành. Nghe có vẻ như OP muốn nắm bắt điều đó. Tôi có thể dễ dàng sai trong cả hai tính. Tôi chắc chắn không muốn sử dụng một mét để bắt một cái gì đó chỉ kéo dài một giây.
Ross Millikan

@RossMillikan - xem câu trả lời của tôi - Tôi đã thấy rằng phương pháp này hoạt động rất tốt cho tôi trong thực tế.
Russell McMahon

2

Nó chắc chắn sẽ không giết được vạn năng, nhưng điện áp sẽ giảm rất nhanh (và dòng điện với nó) mà bạn sẽ không thể đo được nhiều. Một giây cho một thiết lập như vậy không thực sự là một thời gian ngắn. Một thiết lập có thể là kiểm tra với một trimpot hoặc chiết áp nối tiếp, ghi lại điện áp theo thời gian và sau đó phân tích kết quả. Nhưng đó sẽ là rất nhiều công việc. Bạn cần bắt đầu với nồi ở giá trị tối đa (giả sử 500R) và ghi lại đường cong xả. Sau đó giảm dần và lặp lại, mỗi lần với một pin mới, cho đến khi bạn đạt được giá trị xả pin nhanh hơn 1 giây. Lưu ý rằng trong trường hợp này, bạn sẽ sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện áp, không phải dòng điện, vì nó '

Nhưng thông thường các nhà sản xuất pin đã làm công việc như vậy cho bạn. Nếu bạn có thể tìm thấy bảng dữ liệu cho loại pin cụ thể mà bạn muốn sử dụng, nó có thể có thông tin này.


Khi tôi lần đầu tiên đọc câu hỏi của bạn, tôi đã nghĩ về pin kiềm; nhưng nếu đó không phải là trường hợp @Spehro có một điểm rất tốt và có những lo ngại an toàn nghiêm trọng liên quan đến việc thực hiện thử nghiệm này mà không tải.
fceconel

Xem câu trả lời của tôi - Tôi đã thấy rằng phương pháp này hoạt động rất tốt cho tôi trong thực tế. Anh ta muốn các bài kiểm tra hiện tại rất cao và rút ngắn trực tiếp với một mét trên, ví dụ như phạm vi 10A hoạt động tốt trong thực tế.
Russell McMahon

1

Điều này thực sự có thể nguy hiểm, đặc biệt nếu đó là loại tế bào có công suất hiện tại cao (ví dụ NiCd). Theo kinh nghiệm của tôi, nó không nguy hiểm, nếu được thực hiện trong một thời gian ngắn với các tế bào kiềm và kẽm-carbon, nhưng vẫn thận trọng sẽ đề nghị đeo kính an toàn và chứa tế bào trong một thứ không bắt lửa. Các tế bào NiCd (thậm chí cả pin 9V trông lành tính) đã được biết là phát nổ dữ dội khi các tế bào lithium được bảo vệ ngắn và không được bảo vệ để bắt lửa và các tế bào NiMH có thể thoát khí hydro và chất điện phân trong một số điều kiện. Dòng điện ngắn mạch từ các tế bào NiCd có thể vượt quá định mức 10A của đồng hồ của bạn, do đó, có thể đồng hồ đo hoặc dây dẫn thử nghiệm có thể bị hỏng.

Nó sẽ không thực sự cho bạn biết nhiều hữu ích cho hoạt động bình thường - bạn có thể tra điện áp trên đồng hồ của mình khi đọc 10A (có thể 100mV) và có được ước tính nào đó về điện trở trong, nhưng có hiệu ứng điện hóa ("phân cực" ) sẽ làm cho dòng điện ngắn mạch giảm nhanh từ đỉnh. Khi tế bào phóng điện trở bên trong tăng lên, do đó, nó sẽ không cung cấp cho bạn ý tưởng hay về những gì xảy ra trong cuộc sống của tế bào nếu bạn vẽ dòng điện trong các xung ngắn.

Nếu mục đích của bạn là để có được một ý tưởng về dòng sự cố tối đa (ví dụ cho dòng ngắt của mạch bảo vệ) thì đó có thể là một bài tập hữu ích.


0

Phương pháp 1. Đối với một cách an toàn và chính xác đo gần dòng ngắn mạch từ một pin bạn cần phải thiết lập một tải xung. Tải như vậy có thể bao gồm một bộ tạo dao động với chu kỳ nhiệm vụ thấp, giả sử xung 10 ms mỗi giây, điều khiển cơ sở của một bóng bán dẫn điện NPN như 2N3055. Kết nối điện trở 1 ohm 1W từ pin + ve với bộ thu bóng bán dẫn; bộ phát và pin -ve được kết nối với nhau với mặt đất dao động. Sử dụng máy hiện sóng để đo xung điện áp trên điện trở: xung 10V có nghĩa là pin đang cung cấp xung 10A. Lưu ý rằng phương pháp này đo bằng cách sử dụng ngắn mạch gần ; thật khó để đến gần hơn với một mạch ngắn thực sự.

Phương pháp 2. Phương pháp này đo điện trở trong của pin mà không cần vẽ dòng điện. Kết nối một tụ điện 1000uF (loại điện phân, phân cực lưu ý!), Pin, điện trở 50 ohm và một bộ dao động nối tiếp, trong đó bộ tạo dao động có thể là một dụng cụ phòng thí nghiệm có khả năng cung cấp điện áp 100 Hz 1V rms thành 50 ohm. Sử dụng máy hiện sóng để đo điện áp từ cực đại đến cực đại trên pin và trên 50 ohm. Tỷ lệ của chúng mang lại cho điện trở bên trong của pin mà người ta có thể mong đợi là giới hạn duy nhất cho dòng điện ban đầu nếu pin bị ngắn mạch.


1
Pin 1,5 V sẽ không cung cấp 10 A vào tải 1 Ohm. Nhưng ý tưởng tốt để giữ cho các xung ngắn.
tomnexus

0

Các đầu dò thử nghiệm sẽ cung cấp một nguồn kháng đáng kể và bạn sẽ không đo được chính xác công suất đầu ra trừ khi thiết kế cuối cùng của bạn cũng sử dụng áp lực của đầu dò thử nghiệm vào các tiếp điểm của tế bào.

Xem xét việc xây dựng một bộ giữ pin thử nghiệm có phích cắm chuối mà bạn có thể kết nối với đồng hồ vạn năng của mình. Hãy tìm một người giữ pin có tiếp xúc cơ học tốt. Điều này sẽ cung cấp cho bạn nhiều năng lượng hơn từ pin bằng cách giảm điện trở tiếp xúc - và trong các ứng dụng hiện tại cao như thế này, nó sẽ là một nguồn mất điện đáng kể.

Nhưng ngay cả những người giữ pin (ít nhất là những người phổ biến) không có nghĩa là nhiều hơn 1A hiện tại. Các nhóm như người xây dựng đèn pin và những người đam mê mô hình điều khiển vô tuyến gặp phải vấn đề này và trong một số gợi ý tôi đã thấy, có vẻ như tốt nhất là sử dụng bím đồng để đối mặt với các tiếp điểm lò xo, sau đó hàn một dây đo nặng hơn vào bím đồng . Điều này thể hiện một tiếp xúc dòng điện cao, điện trở thấp với pin và cho phép bạn có được dòng điện mới nhất từ ​​pin mà bạn có thể.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.