Peringkat Baterai

Karena baterai menciptakan aliran arus dalam rangkaian dengan menukar elektron dalam reaksi kimia ionik, dan jumlah molekul yang tersedia untuk bereaksi dalam jumlah terbatas, harus ada jumlah total muatan terbatas yang dapat dimotivasi oleh baterai melalui rangkaian sebelum cadangan energinya habis. Kapasitas baterai dapat diukur dalam jumlah total elektron, tetapi ini akan menjadi jumlah yang sangat besar. Kita bisa menggunakan satuan coulomb (sama dengan 6,25 x 10₁₈ elektron, atau 6.250.000.000.000.000 elektron) untuk membuat kuantitas lebih praktis untuk digunakan, tetapi sebagai gantinya unit baru, amp-hour , dibuat untuk tujuan ini. Karena 1 amp sebenarnya adalah laju aliran 1 coulomb elektron per detik, dan ada 3600 detik dalam satu jam, kita dapat menyatakan proporsi langsung antara coulomb dan amp-jam:1 amp-jam =3600 coulomb. Mengapa membuat unit baru ketika yang lama akan baik-baik saja? Untuk membuat hidup Anda sebagai siswa dan teknisi lebih sulit, tentu saja!

Aplikasi Amp-Hour untuk Mengukur Kapasitas Baterai

Baterai dengan kapasitas 1 amp-jam harus dapat secara terus menerus mensuplai arus 1 amp ke beban selama tepat 1 jam, atau 2 amp selama 1/2 jam, atau 1/3 amp selama 3 jam, dst., sebelum menjadi benar-benar habis. Dalam baterai yang ideal, hubungan antara arus kontinu dan waktu pengosongan ini stabil dan mutlak, tetapi baterai asli tidak berperilaku persis seperti yang ditunjukkan oleh rumus linier sederhana ini. Oleh karena itu, ketika kapasitas amp-jam diberikan untuk baterai, kapasitas tersebut ditentukan pada arus tertentu, waktu tertentu, atau diasumsikan dinilai untuk jangka waktu 8 jam (jika tidak ada faktor pembatas yang diberikan).

Misalnya, baterai otomotif rata-rata mungkin memiliki kapasitas sekitar 70 amp-jam, ditentukan pada arus 3,5 amp. Ini berarti bahwa jumlah waktu baterai ini dapat terus menerus memasok arus 3,5 amp ke beban adalah 20 jam (70 amp-jam / 3,5 amp). Tapi mari kita misalkan beban resistansi yang lebih rendah terhubung ke baterai itu, menarik 70 amp terus menerus. Persamaan amp-jam kami memberi tahu kami bahwa baterai harus bertahan tepat selama 1 jam (70 amp-jam / 70 amp), tetapi ini mungkin tidak benar dalam kehidupan nyata. Dengan arus yang lebih tinggi, baterai akan menghilangkan lebih banyak panas melalui resistansi internalnya, yang memiliki efek mengubah reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Kemungkinannya adalah, baterai akan terisi penuh beberapa saat sebelum waktu yang dihitung 1 jam di bawah beban yang lebih besar ini.

Sebaliknya, jika beban yang sangat ringan (1 mA) dihubungkan ke baterai, persamaan kami akan memberi tahu kami bahwa baterai harus menyediakan daya selama 70.000 jam, atau hanya di bawah 8 tahun (70 amp-jam / 1 miliamp), tetapi kemungkinannya adalah bahwa banyak energi kimia dalam baterai nyata akan terkuras karena faktor lain (penguapan elektrolit, kerusakan elektroda, arus bocor di dalam baterai) jauh sebelum 8 tahun berlalu. Oleh karena itu, kita harus menganggap hubungan amp-jam sebagai perkiraan ideal masa pakai baterai, peringkat amp-jam hanya dipercaya di dekat arus atau rentang waktu yang ditentukan yang diberikan oleh pabrikan. Beberapa produsen akan menyediakan faktor penurunan amp-jam yang menentukan pengurangan kapasitas total pada tingkat arus dan/atau suhu yang berbeda.

Untuk sel sekunder, peringkat amp-jam memberikan aturan untuk waktu pengisian yang diperlukan pada tingkat arus pengisian tertentu. Misalnya, baterai otomotif 70 amp-jam pada contoh sebelumnya akan membutuhkan waktu 10 jam untuk mengisi daya dari kondisi terisi penuh pada arus pengisian konstan 7 amp (70 amp-jam / 7 amp).

Perkiraan kapasitas amp-jam dari beberapa baterai umum diberikan di sini:

• Baterai otomotif pada umumnya:70 amp-jam @ 3,5 A (sel sekunder)
• Baterai karbon-seng ukuran D:4,5 amp-jam @ 100 mA (sel utama)
• Baterai seng karbon 9 volt:400 miliamp-jam @ 8 mA (sel utama)

Bagaimana Cara Mengecek Kondisi Baterai - Dengan dan Tanpa Beban?

Saat baterai habis, baterai tidak hanya mengurangi penyimpanan energi internalnya, tetapi resistansi internalnya juga meningkat (karena elektrolit menjadi semakin tidak konduktif), dan voltase sel sirkuit terbukanya berkurang (karena bahan kimia menjadi semakin encer. ). Perubahan paling menipu yang ditunjukkan oleh baterai pengosongan adalah peningkatan resistensi. Pemeriksaan terbaik untuk kondisi baterai adalah pengukuran tegangan di bawah beban , sedangkan baterai mensuplai arus yang cukup besar melalui suatu rangkaian. Jika tidak, pemeriksaan voltmeter sederhana di seluruh terminal mungkin salah menunjukkan baterai yang sehat (tegangan yang memadai) meskipun resistansi internal telah meningkat pesat. Apa yang merupakan "arus substansial" ditentukan oleh parameter desain baterai. Pemeriksaan voltmeter untuk menunjukkan voltase yang terlalu rendah, tentu saja, akan secara positif menunjukkan baterai yang kosong:

Baterai terisi penuh:

Sekarang, jika baterai sedikit habis. . .

. . . dan debit sedikit lebih jauh. . .

. . . dan sedikit lebih jauh sampai mati.

Perhatikan betapa jauh lebih baik kondisi baterai yang sebenarnya terungkap ketika tegangannya diperiksa di bawah beban daripada tanpa beban. Apakah ini berarti tidak ada gunanya memeriksa baterai hanya dengan voltmeter (tanpa beban)? Yah, tidak. Jika pemeriksaan voltmeter sederhana hanya menunjukkan 7,5 volt untuk baterai 13,2 volt, maka Anda pasti tahu bahwa baterai itu mati. Namun, jika voltmeter menunjukkan 12,5 volt, mungkin hampir terisi penuh atau agak habis — Anda tidak dapat mengetahuinya tanpa pemeriksaan beban. Ingatlah juga bahwa resistansi yang digunakan untuk menempatkan baterai di bawah beban harus dinilai untuk jumlah daya yang diharapkan akan hilang. Untuk memeriksa baterai besar seperti baterai timbal-asam mobil (12 volt nominal), ini dapat berarti resistor dengan peringkat daya beberapa ratus watt.

TINJAUAN:

• amp-jam adalah satuan kapasitas energi baterai, sama dengan jumlah arus kontinu dikalikan dengan waktu pengosongan, yang dapat disuplai baterai sebelum menghabiskan simpanan energi kimia internalnya.

• Peringkat baterai amp-jam hanyalah perkiraan kapasitas pengisian baterai dan harus dipercaya hanya pada level atau waktu saat ini yang ditentukan oleh pabrikan. Peringkat seperti itu tidak dapat diekstrapolasi untuk arus yang sangat tinggi atau waktu yang sangat lama dengan akurasi apa pun.
• Baterai yang sudah kosong kehilangan voltase dan resistansinya meningkat. Pemeriksaan terbaik untuk baterai mati adalah uji tegangan di bawah beban.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Baterai
• Lembar Kerja Penggunaan Voltmeter Dasar