12v 7ah аккумулятор что значит
Ампер-часы в аккумуляторе: что это такое?
Время автономной работы мобильного телефона, портативного инструмента или способность отдавать ток стартёру при пуске двигателя автомобиля – все это зависит от такой характеристики АКБ, как ёмкость. Она измеряется в ампер-часах или в миллиампер-часах. По величине ёмкости можно судить о том, сколько времени аккумулятор будет питать электрической энергией то или иное устройство. От неё зависит, как время разряда и заряда аккумулятора. При выборе аккумуляторной батареи для того или иного устройства полезно знать, что обозначает эта величина в ампер-часах. Поэтому сегодняшний материал будет посвящён такой характеристике, как ёмкость и её размерности в ампер-часах.
О ёмкости аккумулятора и почему ампер часы?
Вообще, ампер-час представляет собой внесистемную единицу электрического заряда. Её основное использование – это выражение ёмкости аккумуляторов.
Один ампер-час представляет собой электрический заряд, проходящий за 1 час через поперечное сечение проводника при пропускании тока 1 ампер. Можно встретить значения в миллиампер-часах.
Как правило, такое обозначение применяется для указания ёмкости аккумуляторов в телефонах, планшетах и других мобильных гаджетах. Давайте посмотрим, что значит ампер-час на реальных примерах.
Ёмкость автомобильного аккумулятора
Исходя из вышесказанного, 62 Ач говорит нам о том, что этот аккумуляторная батарея способна на протяжении 20 часов отдавать ток 3,1 ампера. При этом напряжение на выводах батареи не опустится ниже 10,8 вольта.
Ёмкость аккумулятора ноутбука
Нужно ещё добавить, что системной единицей электрического заряда является кулон. Кулон связан с ампер-часами следующим образом. Один кулон в секунду равен 1 ампер. Следовательно, если перевести секунды в часы получится, что 1 ампер-час равен 3600 кулон.
Вернуться к содержанию
Как связаны ёмкость аккумулятора (ампер-час) и его энергия (ватт-час)?
Многие производители на своих аккумуляторах не указывают ёмкость в ампер-часах, а вместо этого ставят значение запасаемой энергии в ватт-часах. Такой пример показан на фотографии ниже. Это аккумулятор смартфона Samsung Galaxy Nexus.
Запасаемая энергия аккумулятора в ватт-часах
Тогда для аккумулятора Galaxy Nexus получаем:
6,48 ватт-часа / 3,7 вольта = 1,75 ампер-часа или 1750 миллиампер-час.
Вот так можно выяснить номинальную ёмкость аккумулятора по запасаемой энергии и напряжению. Читайте также о том, как проверить емкость аккумулятора телефона.
Какие ещё есть разновидности ёмкости аккумулятора
Существует такое понятие, как энергетическая ёмкость аккумулятора. Она показывает способность АКБ разряжаться определённый временной интервал с постоянной мощностью. Временной интервал в случае автомобильных аккумуляторных батарей обычно устанавливают 15 минут. Энергетическую ёмкость первоначально стали измерять в Северной Америке, но затем к этому подключились производители АКБ в других странах. Её значение можно получить в ампер-часах по следующей формуле:
Е (Ач) = W (Вт/эл) / 4, где
Е – энергетическая ёмкость в ампер-часах;
W – мощность при 15 минутном разряде.
Есть и ещё одна разновидность, которая пришла к нам из США, это резервная ёмкость. Она показывает способность АКБ питать бортовую движущейся машины при неработающем генераторе. Проще говоря, можно узнать, сколько аккумулятор даст вам проехать на машине, если генератор выйдет из строя. Рассчитать эту величину в ампер-часах можно по формуле:
Е (ампер-часы) = T (минуты) / 2.
Важно отметить следующий момент. Величина ёмкости, наносимая на аккумуляторах, вычисляется при определённых условиях. Чаще всего это разряд в течение 10 и 20 часов. То есть, 55 Ач означает, что АКБ можно 10 часов разряжать током 5,5 ампера. Но это вовсе не означает, что батарею можно 1 час разряжать током 55 ампер. Если увеличивать разрядный ток, то время разряда снижается в соответствии со степенной зависимостью. Подробнее об этом мы писали в статье о ёмкости автомобильного аккумулятора.
Как узнать, сколько реально ампер-часов в вашем аккумуляторе?
Рассмотрим процесс проверки ёмкости на примере автомобильного аккумулятора. Но такой разряд под контролем можно сделать для любой батареи. Будут отличаться только измеряемые величины.
Схема для контрольного разряда аккумулятора
E – номинальная ёмкость батареи,
T – 10 или 20 часов.
Этот процесс требует постоянного контроля напряжения на выводах АКБ. Как только напряжение упадёт до 10,8 вольта (1,8 на банке), разряд нужно остановить. Время, за которое аккумулятор разрядился, вы умножаете на ток разряда. Получается реальная ёмкость батареи в ампер-часах.
Если у вас нет резистора, то можете использовать автомобильные лампочки (12 вольт) подходящей ёмкости. Мощность лампочки подбираете в зависимости от того, какой разрядный ток вам нужен. То есть, если нужен ток разряда 2 ампера, то мощность будет 12 вольт умножить на 2 ампера. Итого 24 ватта.
Разрядка аккумулятора автомобильными лампочками
Как выбрать ёмкость аккумулятора?
Для автомобилей аккумулятор можно подобрать по объёму двигателя. В таблице ниже можно посмотреть соответствие объёма двигателя ёмкости аккумулятора.
Для легкового автомобиля класс седан или хэтчбек вполне хватит аккумуляторов ёмкостью 50─65 ампер-часов. Для внедорожников и крупных кроссоверов подойдут АКБ 70─95 ампер-часов. Если у вас автомобиль с дизельным двигателем и (или) большим числом потребителей тока в бортовой сети, то стоит взять аккумулятор с номинальной ёмкостью на 10─15 ампер-часов больше вышеназванных цифр.
Небольшой запас пригодиться и в зимнее время, когда из-за снижения температуры АКБ теряет часть своей ёмкости. Есть эмпирическая зависимость, согласно которой при снижении температуры ОС от 20 С на один градус аккумулятор теряет 1 ампер-час.
Как выбрать аккумуляторную батарею для источника бесперебойного питания
Когда нужна замена аккумуляторов в ИБП.
Источники бесперебойного питания уже не один десяток лет защищают наши компьютеры от сбоев в работе питающей сети. И любой пользователь ПК, защищающий свой компьютер с помощью ИБП достаточно долгое время, наверняка замечал, что со временем срок работы компьютера от ИБП становится все меньше и меньше. «Старички» возрастом в несколько лет дают своему хозяину считанные секунды на то, чтобы успеть сохранить все данные, а потом – продолжительный писк и темный экран монитора очередной раз напоминают о том, что срок жизни аккумулятора подошел к концу.
Ничего необычного в такой ситуации нет: аккумуляторы, устанавливаемые в бытовые ИБП, выдерживают 300-400 циклов заряда/разряда. Если в сети, к которой подключен компьютер с ИБП, отключения и долговременные просадки напряжения – не редкость, то свой ресурс аккумулятор может выработать очень быстро – за 6-12 месяцев. Именно в этот момент некоторые пользователи сталкиваются с неприятной тонкостью, чаще всего не замечаемой при покупке – иногда оказывается, что гарантийный срок на аккумулятор намного меньше гарантийного срока на сам ИБП. Справедливости ради следует отметить, что этим грешат производители дешевых ИБП, ставящие в свои «бесперебойники» аккумуляторы низкого качества.
Как бы там ни было, но замена аккумулятора в ИБП – дело рядовое, поэтому магазины компьютерных аксессуаров предлагают богатый выбор аккумуляторов для ИБП в большом диапазоне цен и характеристик. Как выбрать из них подходящий для установки в имеющийся источник бесперебойного питания?
Замена аккумулятора ИБП
Батарея ИБП, поврежденная вследствие высокого тока зарядки
Батарею первым делом следует тщательно осмотреть. Деформация (вздутость) аккумулятора и потеки на крышке могут сигнализировать о том, что причиной выхода батареи из строя является не исчерпание ресурса, а неисправность зарядного устройства ИБП. Если при этом еще и снижение времени работы от ИБП происходило не постепенно, а скачком (вчера – «тянул» полчаса, сегодня выключается через секунду), то лучше отнести ИБП в диагностику – скорее всего, замена батареи поможет ненадолго.
Если же внешне батарея выглядит «как новая», можно подбирать замену. Проще всего, конечно, взять аналогичную батарею от того же производителя, но такое не всегда возможно – бывает, что эта конкретная модель уже снята с производства или стоит слишком дорого. Тогда следует снять размеры батареи и найти на батарее информацию о емкости и рабочем напряжении.
Еще одна тонкость, на которую следует обратить внимание – расположение и вид клемм. Единого стандарта на это нет, поэтому, для подсоединения некоторых аккумуляторов того же типоразмера, что и старый, может понадобиться удлинить провода или перепаять клеммы (с лепестковых на винтовые или наоборот)
Напряжение аккумуляторов для ИБП чаще всего бывает 12Вольт, реже – 6. Напряжение нового аккумулятора должно в точности соответствовать напряжению старого. Установка аккумулятора с другим напряжением может привести к поломке ИБП и к необходимости его полной замены.
Емкость обычно обозначается в Ампер-часах (А∙ч, Ah).
Иногда емкость батареи приведена в Ватт/Вольт/минутах, обычно указывается для одной ячейки напряжением 1,67 В, сколько ватт она может выдать в течение 15 минут. Формулы точного перевода в Ампер-часы не существует, для приблизительного следует поделить число ватт на 3,8. Полученное число будет примерно равно емкости аккумулятора в А∙ч.
Какова должна быть емкость нового аккумулятора?
Нежелательно, чтобы емкость была меньше емкости старого. Она может быть незначительно меньше (90-85% от емкости старого), но не более – для аккумуляторов с меньшей емкостью зарядный ток от ИБП может оказаться слишком большим, что плохо скажется на сроке службы нового аккумулятора.
Устанавливать аккумулятор с емкостью больше чем в два раза от старого тоже не стоит. Во-первых, такой аккумулятор, скорее всего, уже будет иметь большие габариты и на старое место просто не полезет.
Во-вторых, для такого аккумулятора ток зарядки уже будет слишком мал, что при глубоких разрядах (нередких при работе ИБП), тоже вредно сказывается на емкости аккумулятора.
В-третьих, многие современные ИБП контролируют параметры зарядки и, если они сильно отклоняются от стандартных, выдают сообщение об ошибке и отказываются работать. Современный ИБП может «забраковать» аккумулятор с емкостью, сильно отличающейся от изначальной.
Сборка ИБП
При установке нового аккумулятора следует:
— убедиться, что ИБП выключен (особенно актуально для старых моделей с клавишным выключателем). Новый аккумулятор, как правило, имеет 50% заряда, и, если ИБП по каким-то причинам остался включенным, при подсоединении аккумулятора возникает опасность поражения электрическим током.
Новый аккумулятор большей емкости имеет другой типоразмер (выше на несколько см) и входит на штатное место «впритирку». Клеммы пришлось изогнуть.
— если клеммы нового аккумулятора расположены по-другому, убедиться, что ни его клеммы, ни клеммы подходящих к ним проводов ни при каких обстоятельствах не будут касаться корпуса ИБП, элементов схемы или дорожек на платах.
Характеристики аккумуляторных батарей для ИБП
Емкость. Одна из основных характеристик, определяющая, как долго подключенный к ИБП компьютер сможет работать при отсутствии питающей сети. Обычно измеряется в Ампер-часах и нормировано на 20-часовой режим разряда (что обычно обозначено на корпусе как “C20” или “20 hour rate”). Часто встречающееся объяснение, что, к примеру, 7 А∙ч означает, что аккумулятор выдает 7 ампер в течение часа, некорректно – емкость аккумулятора сильно снижается при увеличении тока (снижении времени) разряда. При разряде аккумулятора за час его емкость падает относительно номинала на 30%.
Чем выше емкость аккумуляторной батареи, тем она дороже.
Наверняка каждого покупателя волнует вопрос: сколько «протянет» компьютер от аккумулятора конкретной емкости? Это можно подсчитать по формуле
где Т – время автономной работы компьютера от ИБП в часах, Pнагр – суммарная мощность оборудования в ваттах, Uакб– общее напряжение аккумуляторных батарей, Сакб – общая емкость в А∙ч, К – КПД преобразования источника бесперебойного питания (0,8-0,95), Кгр – коэффициент глубины разряда аккумулятора (0,8-0,9) и Кде – коэффициент доступной емкости, зависящий от времени (тока) разряда (0,7 для часового разряда, 0,85 для двухчасового, 0,95 для десятичасового, 1 для двадцатичасового)
Для оценки точного времени лучше всего замерить потребляемую компьютером мощность, но, для грубой оценки, достаточно сориентироваться по мощности блока питания системного блока и не забыть про мощность монитора. Так, ИБП с 12-вольтным аккумулятором емкостью 7 А∙ч будет «тянуть» компьютер с 400 Ваттным блоком питания и монитором мощностью 50 Ватт в течение:
Напряжение новой аккумуляторной батареи должно в точности соответствовать напряжению старой. В ИБП большой емкости могут использоваться несколько аккумуляторных батарей, соединенных последовательно. Их можно заменить на одну батарею, при этом напряжение новой АКБ должно быть равно суммарному напряжению старых батарей, а емкость соответствовать емкости одной старой батареи.
Максимальный ток разряда определяет, насколько мощное оборудование можно запитать от данной батареи. Чем выше этот параметр, тем лучше – тем более щадящим будет ток разряда при отключении питания. Так, ток разряда оборудования суммарной мощностью 400 Вт будет составлять 400 Вт/12 В = 33 А. С учетом падения мощности на преобразовании и прочих допусков, максимальный ток разряда аккумулятора для ИБП в таком случае должен быть не меньше 60 А.
Внутреннее сопротивление новой АКБ зависит от рабочей площади пластин аккумулятора, качества электрохимического контакта электролита с пластинами и косвенно характеризует качество всей батареи: чем внутреннее сопротивление ниже, тем лучше. При прочих равных параметрах следует отдать предпочтение АКБ с меньшим внутренним сопротивлением – скорее всего, параметры другой батареи завышены. Так, максимальный ток разряда у батареи с высоким внутренним сопротивлением должен быть ниже.
Варианты выбора.
Если в вашем ИБП использовались батареи напряжением 6 В, следует выбирать среди аналогичных по напряжению. Стоят они 400-1000 рублей.
12-вольтовые аккумуляторные батареи потребуются, если в вашем ИБП стояли АКБ с таким рабочим напряжением. Стоят они от 550 до 6000 рублей в зависимости от емкости и производителя.
Если вы хотите, чтобы с новым аккумулятором ИБП проработал как можно дольше, приобретайте аккумуляторную батарею с продолжительным сроком гарантии. Это обойдется вам в 400-6000 рублей в зависимости от других характеристик.
Обзор аккумуляторов GiNZZU GB-1270 (7Ач 12В) и GB-1290 (9Ач 12В).
Итак, 2 аккумулятора визуально и по размеру абсолютно идентичны и являются самым распространённым вариантом аккумуляторов, применяемым в большинстве бытовых источниках бесперебойного питания (ИБП) и зачастую в нижнем сегменте серверных ИБП, иногда по несколько штук. Аккумуляторы Свинцово-Кислотные (Lead-Acid), герметичные, не обслуживаемые. На сайте производителя удалось найти исчерпывающее описание со всеми необходимыми характеристиками.
В качестве вступления приведём описание основных характеристик аккумуляторов, важных для использования их в ИБП.
Две самые очевидные из них — номинальная ёмкость и напряжение. Исходя из них можно посчитать ёмкость в ватт-часах — 84 и 108 соответственно для 7Ач и 9Ач аккумуляторов.
Кроме этого есть характеристики менее известные широкой публике — максимальный ток разряда, и зависимость количества энергии которую способен отдать аккумулятор от тока разряда. Дело в том, что в ИБП аккумуляторы эксплуатируются в достаточно жестких условиях, как мы дальше увидим ток разряда может составлять порядка 30-40 ампер при питании 300вт нагрузки, а это очень много для аккумулятора ёмкостью всего лишь 7/9Ач. Вообще способность работать при токе разряда в разы превышающем ёмкость аккумулятора — очень редкая особенность данного типа аккумуляторов, которая и обуславливает его применение в ИБП. Кроме того есть ещё минимально допустимое напряжение, разряд ниже которого крайне вреден для аккумулятора. Оно зависит от тока разряда и при токе
ёмкости аккумулятора составляет
10.8В. При больших токах разряда допустимы более низкие значения напряжения. Для данных аккумуляторов предельный ток разряда составляет 105А и 135А соответственно для 7Ач и 9Ач модели. При этом для 7Ач модели заявлено время разряда до 10.5в (именно при этом напряжение отключался ИБП использовавшийся для тестов) за 5 минут при токе 24.2А, 15 минут при токе 12.7А и 30 минут при токе 7.66А. При этом аккумулятор «отдаёт» 2Ач, 3.2Ач и 3.8Ач соответственно. Как видно чем выше ток разряда тем меньше энергии может отдать аккумулятор. Эти же характеристики для 9Ач модели: 5мин — 30,5А, 15 мин — 15,6А, 30мин — 9.03А и соответственно 2,5 ; 3,9 ; 4.5 Ач.
Но хватит теории — перейдём к практической части обзора — собственно к испытанию аккумуляторов совместно с ИБП. Для этих целей использовался ИБП Powercom IMP-625АР, как вполне типичный представитель бытовых ИБП. Его максимальная мощность составляет 375вт (625VA). В качестве нагрузки использовались 5 60-ваттных ламп накаливания (300Вт). Кроме того аккумуляторы испытывались при более низкой нагрузке — 2*60Вт (120Вт).
Выглядит это всё так:
Однако не стоит забывать о том, что инвертор ИБП имеет далеко не 100% КПД и значительная часть энергии, потребляемой от аккумулятора уходит на его нагрев.
Результаты тестирования:
При мощности нагрузки 300Вт были получены следующие результаты:
При этом если взять ёмкость и время работы 7Ач аккумулятора за 100% то получаются такая картина:
т.е. При увеличении ёмкости на
30% время работы увеличилось на
50%. Это наглядно демонстрирует тот факт, что чем больше отношение тока разряда к ёмкости тем меньше эффективность работы аккумулятора.
При разряде ток и напряжение изменялись следующим образом:
Тут имеется 2 особенности, касающиеся скорее работы ИБП чем аккумуляторов:
1. Инвертор ИБП удерживает выходное напряжение в определённых пределах, шагово увеличивая потребляемый ток.
2. В момент срабатывания сигнала «батарея разряжена» выходное напряжение ИБП резко падает примерно до 180в, а потом возрастает примерно до 200в. Этим вызвано резкое падение потребляемого тока на графике. Это существенный недостаток ИБП, который при питании более чувствительного оборудования (компьютера например) почти наверняка вызовет проблемы, но к самим аккумуляторам это отношения не имеет.
Кроме того, мощность потребляемая ИБП от батареи в среднем составила порядка 400вт, следовательно КПД инвертора в таком режиме работы составил
Ток разряда изменялся в пределах от 33.5А до 35.8А, среднее значение — 35.2А. Напряжение при котором ИБП отключался — 10.4В.
Теперь рассмотрим результаты при мощности нагрузки 120Вт:
И относительные результаты для двух батарей:
Как видим при такой нагрузке время работы увеличилось практически пропорционально ёмкости, на 32%.
Графики изменения напряжения и тока:
Получаем гораздо более «красивые» графики. Нет никаких резких скачков, выходное напряжение ИБП остаётся стабильным. Очевидно для ИБП 300вт просто слишком много, не смотря на заявленные 375Вт.
Ток разряда изменяется в пределах от 10.9А до 14А. Среднее значение — 12А.
Мощность, потребляемая от аккумулятора
Напряжение при котором ИБП отключался — 10.4В.
Выводы:
Предоставленные на обзор аккумуляторы соответствуют заявленным характеристикам. Явных недостатков в процессе тестирования замечено не было. В целом характеристики идентичны большому числу аналогичных аккумуляторов от других производителей. Единственное что не возможно проверить за разумное время это срок службы, но оснований считать что он будет хуже чем у других подобных аккумуляторов нет.
Кроме этого из полученных данные можно сделать интересные выводы касательно выбора бытового ИБП:
Во-первых не стоит рассчитывать на то, что ИБП будет способен обеспечить надёжную работу при мощности близкой к максимально допустимой, всегда лучше иметь некоторый запас.
Во-вторых стоит обратить внимание на то, какие аккумуляторы используются в ИБП. Использование аккумуляторов небольшой ёмкости для питания мощной нагрузки во-первых неэффективно, а во-вторых может существенно сократить срок службы аккумулятора.
Выражаю благодарность компаниям DNS и Overseas за предоставленные для обзора аккумуляторы.