28.07.2019 11:25
[#1]
Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
Shredder
autor wątku
autor wątku
Potrzebuję przeliczyć pojemność akumulatora z amperogodzin na farady.
To do takiego nowego projektu.
Tzn. ilu bym musiał użyć superkondensatorow żeby zastąpić nimi akumulator o pojemności 20ah i 12v.
To do takiego nowego projektu.
Tzn. ilu bym musiał użyć superkondensatorow żeby zastąpić nimi akumulator o pojemności 20ah i 12v.
28.07.2019 12:21
[#2]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@Shredder, post #1
Wiesz, jak zaczynam przekształcać wzór to wychodzą kosmiczne wartości już przy 1Ah, a Ty chcesz ich 20...
Całość ze wzoru 1A = (1F*1V)/1s. Możemy to przekształcić dalej: 1A = ((1C/1V)*1V)/1s
Co po skróceniu da nam wynik: 1A = 1C/1s, czyli 1Ah = 3600C/h, a dalej 20Ah = 72 000C/h
W efekcie wychodzą potężne wartości.
Całość ze wzoru 1A = (1F*1V)/1s. Możemy to przekształcić dalej: 1A = ((1C/1V)*1V)/1s
Co po skróceniu da nam wynik: 1A = 1C/1s, czyli 1Ah = 3600C/h, a dalej 20Ah = 72 000C/h
W efekcie wychodzą potężne wartości.
28.07.2019 13:41
[#4]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@Slepaq, post #3
Zalozmy, ze wzor z Wikipedii jest poprawny:
Mamy 20 Ah na wejsciu i 12 V.
Dzielimy 20/12 otrzymujemy 1,(6) . Troche chyba za duzo Faradow jak na zwykly akumulator.
1 godzina ma 3600 sekund.
Podzielmy wynik przez 3600, otrzymamy ok.: 0.000462962962963
To juz wyglada znacznie znosniej i nawet jest dosc prawdopodobne, ze jest poprawnym wynikiem.
Trudniejsze pytanie brzmi, gdzie w Warszawie i okolicach mozna dostac za darmo niepotrzebne, nawet calkowicie zuzyte akumulatory, zwlaszcza od koparek i innych sporych maszyn
Mamy 20 Ah na wejsciu i 12 V.
Dzielimy 20/12 otrzymujemy 1,(6) . Troche chyba za duzo Faradow jak na zwykly akumulator.
1 godzina ma 3600 sekund.
Podzielmy wynik przez 3600, otrzymamy ok.: 0.000462962962963
To juz wyglada znacznie znosniej i nawet jest dosc prawdopodobne, ze jest poprawnym wynikiem.
Trudniejsze pytanie brzmi, gdzie w Warszawie i okolicach mozna dostac za darmo niepotrzebne, nawet calkowicie zuzyte akumulatory, zwlaszcza od koparek i innych sporych maszyn
28.07.2019 13:59
[#5]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #4
Mamy 20 Ah na wejsciu i 12 V.
Dzielimy 20/12 otrzymujemy 1,(6) . Troche chyba za duzo Faradow jak na zwykly akumulator.
1 godzina ma 3600 sekund.
Podzielmy wynik przez 3600, otrzymamy ok.: 0.000462962962963
To juz wyglada znacznie znosniej i nawet jest dosc prawdopodobne, ze jest poprawnym wynikiem.
Zamieniles jednostki (Ah na As) i podzieliles zamiast pomnozyc, dlatego twoj wynik bardzo odbiega od rzeczywistosci. 20 Ah = 20A*1h = 20A*3600s = 72000As = 72000C. 72000C / 12V = 6000F.
Ale to wyliczenie jest tez bledne, bo zaklada ze napiecie nie zmienia sie az do momentu rozladowania.
Tak naprawde trzeba porownac ze soba energie zgromadzona w kondensatorze: E=0.5 * C * V^2, z energia zgromadzona w akumulatorze: E=Q * V. Akumulator 20Ah 12V jest w stanie zmagazynowac 864 kJ energii (20A*3600s*12V). Pojemnosc kondenastora wyliczasz teraz tak: 864kJ = 0.5 * C * V^2. Ze wzoru wynika ze w przypadku superkondensatora na napiecie 1V potrzebujesz pojemnosci 1728 MF (megafaradow!!!). Superkondensator na napiecie 12V musialby miec pojemnosc 12000 faradow, Superkondensator na 60V moglby miec pojemnosc "tylko" 480F.
28.07.2019 14:35
[#6]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@mschulz, post #5
Ja sie nie zamierzam klocic na ten temat i twierdzic, ze mam racje. Ale w ogolnosci superkondensatory sa uzywane obecnie chocby w autobusach. Skoro obliczenia teoretyczne sa bledne, a doswiadczenie stwierdza, ze da sie, to widocznie ktos robi blad we wzorze.
Mozna sprobowac dobrac doswiadczalnie liczbe kondensatorow do akumulatora i porownac.
Jak ktos potrzebuje kalkulatora to jakis jest tutaj: link
Przykladowo - kondensator na plycie glownej ma 5F, a napiecie jest 50 mV. Daje to 0,25 C. Czy to oznacza, ze wedlug Ciebie superkondensator zastepujacy go, bedzie musial miec MF?
Ostatnia aktualizacja: 28.07.2019 14:42:27 przez pgru2
Mozna sprobowac dobrac doswiadczalnie liczbe kondensatorow do akumulatora i porownac.
Jak ktos potrzebuje kalkulatora to jakis jest tutaj: link
Przykladowo - kondensator na plycie glownej ma 5F, a napiecie jest 50 mV. Daje to 0,25 C. Czy to oznacza, ze wedlug Ciebie superkondensator zastepujacy go, bedzie musial miec MF?
Ostatnia aktualizacja: 28.07.2019 14:42:27 przez pgru2
28.07.2019 14:46
[#7]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #6
Ale w ogolnosci superkondensatory sa uzywane obecnie chocby w autobusach
Tak, sa uzywane, prawda. Ale nie zastepuja tam akumulatora, sa stosowane do chwilowego zmagazynowania energii ktora moze byc potem do jakiegos sensownego celu wykorzystana. To jest ich zaleta - potrafia w bardzo krotkim czasie przyjac spora porcje energii. Zwykly akumulator tego nie potrafi.
Skoro obliczenia teoretyczne sa bledne
Obliczenia teoretyczne sa jak najbardziej w porzadku. Twoje obliczenia sa bledne, ale to zupelnie inna sprawda.
to widocznie ktos robi blad we wzorze.
Wlasnie. Zweryfikuj twoje wyliczenie.
Mozna sprobowac dobrac doswiadczalnie liczbe kondensatorow do akumulatora i porownac.
W poscie powyzej policzylem Ci, jaka pojemnosc musi miec superkondensator albo bateria superkondensatorow.
PS. Gdyby to bylo takie proste to auta elektryczne nie mialy by akumulatorow litowych, tylko same superkondensatory. Wtedy czas ladowania takiego cuda bylby zdefiniowany praktycznie tylko przez wydajnosc pradowa ladowarki.
28.07.2019 14:47
[#8]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #6
Obliczenia są błędne, a supercapy się stosuje w pseudohybrydach, bo raz, że mogą bardzo szybko duży prąd oddać to dwa - że potrafią bardzo szybko duży prąd przyjąć. Natomiast gęstość zgromadzonej energii jest jednak mniejsza niż akumulatora (0.09MJ/kg dla akumulatora kwasowego, 0.02MJ/kg dla superkondensatora) - dla porównania niech będzie LiIon z 0.72MJ/kg albo litowy z 2.5MJ/kg. Poza tym naładowany akumulator 12V ma jakieś 13,6V a rozładowany 10,8 iirc. Naładowany caps 5.5V to 5.5V, a rozładowany 0V. Co oznacza, że dla większości elektroniki trzeba dodatkowej elektroniki zapewniającej niemal pełne rozładowanie (regulator buck-boost) przy zachowaniu odpowiedniego napięcia wyjściowego.
28.07.2019 14:54
[#10]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #6
Jak ktos potrzebuje kalkulatora to jakis jest tutaj: link
Przykladowo - kondensator na plycie glownej ma 5F, a napiecie jest 50 mV. Daje to 0,25 C.
No i wlasnie o tym mowie. Skorzystalem z tego kalkulatora, wpisalem tam moje wyniki: Pojemnosc 480F, napiecie 60V. Wyszlo mi to samo co u mnie, czyli zgromadzona energia to 864000 J, a zgromadzony ladunek to 28800 C.
A teraz wezmy energie zgromadzona w akumulatorze: 20Ah * 12V, czyli 20A*3600s*12V, czyli, o dziwo, 864000 J.
Zamiast sie bez sensu klocic sprawdzilbys swoje rachunki. Prosciej by bylo.
Czy to oznacza, ze wedlug Ciebie superkondensator zastepujacy go, bedzie musial miec MF?
Porownujesz jeden kondensator z drugim, w tym watku porownujemy kondensatory z akumulatorami.
28.07.2019 15:19
[#12]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #11
kondensator na plycie glownej ma 5F
Jak ma 5F to jest superkondensatorem. Nie wyobrażaj sobie, że supercap to tylko te wielkie tuleje z wyświetlaczem. Takie małe 2x grubsze od CR2330 to też superkondensatory. I na tej płycie głównej to są, ale na jakieś 0,47F/5.5V przy czym pełnią rolę podtrzymania pamięci więc nie pracują w całym zakresie a jedynie ~2.5-5V (ładowane do 5, a rozładowują się do max 2.5 czy ile tam wynosi data retention voltage dla danego modułu RAM). I owszem, gdyby porównać do zwykłego elektrolita na podobne napięcie (6.3V z typoszeregu) to musiałby być olbrzymi. Natomiast taki supercap jest po prostu mniej wymagającym uwagi (bo trwalszym, ale gorszym) zamiennikiem akumulatora NiMH czy po prostu baterii litowej.
28.07.2019 15:19
[#13]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@pgru2, post #11
Zadaj sobie pytanie, co otrzymujemy dzielac przez czas.
Skoro chcesz brnac dalej to przyjmij ode mnie jedna rade - jezeli cos liczysz, nie pomijaj jednostek.
A teraz przejdzmy do twojego postu #4. Podales tam poprawny wzor: 1F = 1A * 1s / 1V. A potem skopales proste obliczenia. Zamiast dzielnej, 1A * 1s, wstawiles liczbe 20 (bez jednostek), innymi slowy wziales pojemnosc akumulatora wyrazona w Ah. Zamiast dzielnika wstawiles 12 (w domysle volt). Wyszla Ci liczba 1,(6). Poniewaz wydawala Ci sie zbyt duza, podzieliles ja przez 3600, bo przeciez 1h = 3600s. Tylko dlaczego podzieliles.
Powinno byc tak: 20Ah = 20A * 1h = 20A * 3600s = 72000 A * 1s. A nastepnie: 72000 A * 1s / 12V = 6000 F.
Mam to jeszcze napisac na kartce czy zauwazysz swoj trywialny blad? Jezeli nie podobaja Ci sie moje wyliczenia wejdz na jakas strone, na przyklad link, i wpisz dane akumulatora: pojemnosc 20Ah, napiecie 12V. Musisz dodatkowo wpisac C rate, mozesz wpisac 1 albo jakakolwiek inna liczbe. Wcisnij przycisk "calculate" i podziwiaj wynik: energia zmagazynowana w akumulatorze = 864 kJ. Nastepnie otworz strone do ktorej link sam podawales i wpisz nastepujace dane: pojemnosc kondensatora 480 F, napiecie 60V. Dla wlasnej wygody mozesz wybrac kJ jako jednostke energii, zeby uniknac bledu z mnozeniem/dzieleniem przez 1000. Wcisnij "calculate" i sprawdz, ze "capacitor energy" wynosi 864 kJ, czyli dokadnie tyle samo ile dla w/w akumulatora.
A teraz policzmy jeszcze dla zabawy energie mozliwa do zmagazynowania w "wyliczonym" przez ciebie kondensatorze. Napiecie 12V, pojemnosc 0.000462962962963F, jednostka energi J. Kalkulator z twojego postu, zeby nie bylo ze oszukuje.
Co otrzymujemy? Energia = 0.03(3) J. Wiesz ile to jest? To sila 1 Newtona ktora dzialasz na odcinku 3 i 1/3 centymetra. Gratuluje pomyslu uzycia takiego "superkondensatora" np. w autobusie. Nie wiem co on moglby napedzac. Pewnie jakas diode LED, koniecznie "low current", przez jakas chwile.
Ostatnia aktualizacja: 28.07.2019 15:28:15 przez mschulz
28.07.2019 21:27
[#16]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@mschulz, post #13
Zakładam więc, że podane przeze mnie wyliczenie teoretyczne (w 3 poście) było prawidłowe :) Zastanawia mnie jednak sposób rozładowania. Zaletą akumulatora jest to, że przy podanej pojemności i określonym prądzie mamy jego stopniowe rozładowanie w danej jednostce czasu (przy czym wraz z rozładowaniem spada napięcie). Kondensator w założeniu może przez stosunkowo długi czas magazynować energię, jednak jej wydanie następuje w krótkim czasie (w porównaniu do akumulatora). Czy nie będzie to powodować problemów konstrukcyjnych (przy zamiennym stosowaniu akumulatora i kondensatorów)? Nie jestem elektronikiem, a moje doświadczenie w fizyce "prądowej" sprowadza się do lekcji fizyki w szkole, jednak intuicja podpowiada, że problem ze stopniowym rozładowywaniem akumulatora kondensatorowego można by rozwiązać po przez zastosowanie "baterii" mniejszych kondensatorów, które stopniowo rozładowując się zapewniały by energię w porównywalnej, do akumulatora, jednostce czasu. Jednak zastanawiają mnie straty energii, które powstawały by przy takiej konstrukcji. Jedyną zaletą aku kondensatorowego wydaje się czas ładowania zależny od przyłożonego natężenia i napięcia prądu (czyli w przypadku dużych jednostek czas ładowania mógłby by być wyjątkowo krótki, bez większego uszczerbku dla żywotności kondensatorów, podczas gdy w przypadku akumulatorów wysokie napięcie ładowania skraca ich żywotność. Pytanie jednak pozostaje: jakie byłyby straty energii na "baterii" mniejszych kondensatorów + przetwornik, który stabilizowałby impulsy energii z chwilowego rozładowania poszczególnych składowych... W praktyce gra nie bardzo warta świeczki (przynajmniej na logikę).
Temat raczej nie wiele ma wspólnego z Amigą :D
Temat raczej nie wiele ma wspólnego z Amigą :D
29.07.2019 22:02
[#18]
Re: Pojemność akumulatora wyznaczona w faradach.
@Slepaq, post #16
To ile czasu będzie trwało rozładowanie kondensatora zależy tylko i wyłącznie od parametrów tego rozładowywania (przebieg prądu w czasie), pojemności kondensatora i napięcia do jakiego został naładowany. Nie jest prawdą, że rozładowanie kondensatora musi trwać krótki czas, ta opinia wynika z tego, że typowe kondensatory gromadzą znacznie mniej energii, niż ogniwa (baterie).
Kłopotem konstrukcyjnym jest to, że napięcie na kondensatorze cały czas spada przy rozładowywaniu (jeżeli rozładowywanie jest stałym prądem, to spada liniowo, jeżeli przez stałą rezystancję – wykładniczo). Bateria, dzięki reakcjom elektrochemicznym zachodzącym w trakcie rozładowywania, utrzymuje mniej więcej stałe napięcie, w małym stopniu zależne od obciążenia. To dla konstruktorów bardzo cenna właściwość. Żeby uzyskać ten sam efekt z superkondensatorem, trzeba zastosować przetwornicę DC/DC, co komplikuje układ, podnosi jego cenę i zmniejsza sprawność. Przetwornice małych mocy osiągają sprawność około 90 do 95%. Alternatywnie można tak zaprojektować zasilany układ, żeby poprawnie pracował w szerokim zakresie napięć, ale to znów komplikacja i koszty, czasem jest to zresztą niemożliwe.
Kombinacje z baterią kondensatorów to chyba niezrozumienie fizyki, albo nie rozumiem koncepcji.
Kłopotem konstrukcyjnym jest to, że napięcie na kondensatorze cały czas spada przy rozładowywaniu (jeżeli rozładowywanie jest stałym prądem, to spada liniowo, jeżeli przez stałą rezystancję – wykładniczo). Bateria, dzięki reakcjom elektrochemicznym zachodzącym w trakcie rozładowywania, utrzymuje mniej więcej stałe napięcie, w małym stopniu zależne od obciążenia. To dla konstruktorów bardzo cenna właściwość. Żeby uzyskać ten sam efekt z superkondensatorem, trzeba zastosować przetwornicę DC/DC, co komplikuje układ, podnosi jego cenę i zmniejsza sprawność. Przetwornice małych mocy osiągają sprawność około 90 do 95%. Alternatywnie można tak zaprojektować zasilany układ, żeby poprawnie pracował w szerokim zakresie napięć, ale to znów komplikacja i koszty, czasem jest to zresztą niemożliwe.
Kombinacje z baterią kondensatorów to chyba niezrozumienie fizyki, albo nie rozumiem koncepcji.