Wie berechnet man den maximalen Strom, den eine AA-Batterie für einen kurzen Zeitraum liefern kann?

Ich möchte den maximalen Strom messen, den eine AA-Batterie (voll aufgeladen) für einen kurzen Zeitraum liefern kann (sagen wir eine Sekunde).

Ich habe vor, dies mit einem Multimeter zu tun:

• Richten Sie das Multimeter so ein, dass die Amperewerte mit dem höchsten Wert gemessen werden. Mein aktuelles Multimeter hat einen 10A-Eingang (für maximal 30 Sekunden)
• Stecken Sie die negative Sonde in die negative Seite der Batterie
• Stecken Sie die positive Sonde in die positive Seite der Batterie (für ein oder zwei Sekunden)
• Wert auf Gerät lesen

Normalerweise wird das Multimeter in der Schaltung in Reihe geschaltet, wenn Sie den Strom für eine bestimmte Last messen müssen. Da hier praktisch (fast) gar nichts geladen ist, habe ich mich nach bestem Wissen dazu entschlossen, das Multimeter direkt an die Batterie anzuschließen.

Dies führt zu einem Kurzschluss. Theoretisch sollte der Strom unglaublich hoch sein (weil der Widerstand fast Null ist), aber da die AA-Batterie einen Innenwiderstand (IR) hat, ist dieser (zum Glück) begrenzt.

Ist das eine gute Idee? Oder wird es das Gerät töten oder nicht den gewünschten Effekt für die Messung geben?

Hinweis: Ich habe vor, dies nur mit einer AA-Batterie zu tun. Wenn ich dies zum Beispiel mit Netzstrom tue, ist dies (glaube ich) sehr gefährlich (220 V Wechselstrom-Kurzschluss) und das Gerät wird sofort zerstört.

Mit Strom kann die Batterie Ampere liefern , nicht Ampere-Stunde (Ah), was eine andere Einheit ist.

WARNUNG: Wenn Sie dies zu Hause versuchen, beachten Sie, dass nur ein geringes Risiko besteht - siehe unten.

Was Sie vorschlagen, ist eine praktikable, nützliche und potenziell gefährliche Methode.
Ich halte es für äußerst unwahrscheinlich, dass Sie sich dabei verletzen, aber Sie müssen beachten, dass die Möglichkeit besteht.

Ich würde dies nicht mit anderen als einzelnen Alkali- oder NiMh-Zellen tun. Ich würde bei Zellen über AA-Größe äußerst vorsichtig sein. Ich würde nicht in Betracht ziehen, dies mit LiIon oder LiPo von LiFePO4-Zellen zu versuchen - die alle höhere Anschlussspannungen, hohe potentielle Entladungsraten und eine bekannte Tendenz (mit Ausnahme von LiFePO4) zum "Entlüften mit Flammen" aufweisen.

Ich habe die Methode zum Testen teilweise verwendeter Alkalibatterien viele Jahre mit gutem Erfolg verwendet. Ich hatte noch nie Probleme damit, aber das bedeutet nicht, dass alle anderen so viel Glück haben werden. Kommentare am Ende, was schief gehen könnte.

Um den "Grad der Güte" einer Alkaline AA 1,5 V Batterie zu bestimmen, mache ich zwei Dinge.

• Messen Sie das Leerlaufpotential der Zelle. Dies ist eine sehr sichere und nicht schädliche Methode. Eine unbenutzte Alkaline-Batterie, deren Haltbarkeit nur wenig genutzt wurde, weist ein Potenzial von mehr als 1,6 V auf - normalerweise 1,65 V. Dies ist höher als bei den billigeren Kohlenstoff-Zink- / Le-Clanche- / Hochleistungszellen und ist eine zuverlässige Methode, um festzustellen, ob eine Zelle wirklich eine alkalische Zelle ist oder ob sie im Wesentlichen neu ist. Eine Zelle, die mehr als 1,6 V liefert, muss nicht wie unten beschrieben durch Stromentladung "getestet" werden (kann aber gewünscht sein).

• Messen Sie den Zellkurzschlussstrom etwa eine Sekunde lang mit dem 10-A-Bereich eines Multimeters. Der Innenwiderstand des Messgeräts, die Leitungswiderstände, die Steckverbindungswiderstände und der Kontaktwiderstand zur Batterie sind bei diesem Test potenziell bedeutende Widerstände, sodass die Ergebnisse zwischen den Messgeräten etwas variieren und davon abhängen, wie gut die Sonden Kontakt haben und wie gut die Leitungsstecker sind Kontakt in den Messbuchsen herstellen. Trotz dieser möglichen Unterschiede (Wortspiel vermerkt) ist der Test nützlich und einigermaßen wiederholbar.

Nur zur Information: Der häufigste Grund für diesen Test ist die Feststellung, welche Zellen in einer Zellcharge nicht verwendet werden und welche der verwendeten Zellen für die Verwendung in einem Hochleistungskamerablitz geeignet sind. Die betroffenen Blitze sind stark belastet. Die Aufnahmekapazität liegt wahrscheinlich bei 100 Blitzen - abhängig von der aufgenommenen Energie, die sich je nach Fotoumgebung ändert -. Ein Blitz in einen dunklen, großen Raum lädt sich vollständig auf, während beim Fotografieren eines hellen Motivs aus nächster Nähe nur ein kleiner Teil der gespeicherten Energie verbraucht wird. Bei wiederholtem Gebrauch zur Erschöpfung sind die Batterien zu heiß, um sie zu handhaben, wenn sie aus dem Blitz entfernt werden - wahrscheinlich 70 ° C! Die durchschnittliche Leistung der Batterien bei Volllast liegt wahrscheinlich bei 50 bis 100 Watt. Die Batterien müssen in gutem Zustand sein, um dies zu liefern.

Der Kurzschlusstest liefert normalerweise ein Ergebnis von 5 bis 10 Ampere für neue Zellen guter Qualität, wobei der Strom während der Testperiode von ungefähr einer Sekunde leicht abfällt.

Die Ergebnisse für gebrauchte Zellen variieren erheblich. Alle Werte im Bereich von 3 bis 5 A bedeuten, dass die Zelle für die Verwendung mit Blitzlicht geeignet ist. Ein Ergebnis von wenigen Ampere bedeutet, dass die Batterie für Geräte mit niedrigem Stromverbrauch wie eine Uhr oder eine elektronische Waage immer noch nützlich ist. Weniger als das wird die Zelle wahrscheinlich am besten verworfen.

Während der obige Test für AA-Alkalizellen verwendet wird, ist er auch für NimH-AA-Zellen verwendbar - mit höherem Risiko. Eine NimH-Zelle kann bei voller Aufladung möglicherweise höhere Entladeraten erzielen, obwohl die in diesem Test vorhandenen Widerstände den Strom normalerweise auf etwa die gleichen Werte begrenzen. Ich habe es gerade mit einer voll aufgeladenen 2000-mAh-Eneloop-AA-Zelle (chinesische Version von Panasonic) versucht. Dieser erreichte ungefähr 7 Ampere. Die Eneloop-Zellen haben eine geringere Kapazität als die marktführenden Qualitäts-AA-NimH-Zellen, sind jedoch bei gegebenem Entladungsniveau viel länger haltbar und haben eine höhere Anschlussspannung. Ich würde erwarten, dass sie ähnliche Ergebnisse für "normale" AA-NimH-Zellen mit höherer Kapazität liefern.

Bei einigen Gelegenheiten war ich albern genug, eine Anzahl geladener AA-Zellen in der Hosentasche zu tragen, und bei drei Gelegenheiten hatte ich auch das Pech, dass sie einen stabilen Stromkreis mit verschiedenen Münzen, Schlüsseln usw. in der Tasche bildeten. Die Taschentemperaturen stiegen fast augenblicklich auf weit über das Schmerzniveau und Verbrennungen waren definitiv möglich. Tascheninhalte mussten bei jeder Gelegenheit mit unanständig abgelegt werden. Obwohl keine Zelle jemals einen Hinweis auf einen mechanischen Schaden gegeben hat, wäre ich trauriger, aber nicht überrascht gewesen, wenn eine Zelle bei einem solchen Missbrauch auf irgendeine Weise "explodiert" wäre.

Es ist unwahrscheinlich, dass ein auf 10 A eingestelltes Messgerät beschädigt wird, wenn eine einzelne AA NimH-Zelle für kurze Zeit kurzgeschlossen wird. Mehr als eine Zelle in Reihe oder größer als AA kann eine Zerstückelung der Zelle oder einen Brand oder eine Zerstückelung der Innenteile des Messgeräts verursachen. Einige Meter sind auf ihrem 10A-Bereich abgesichert, aber viele sind es nicht (und die billigsten, die ich gesehen habe, sind es nicht). Ein längerer Überstrom von 10A kann den 10A-Shunt und möglicherweise das Messgerät selbst einige Millisekunden später zerstören.

Harte Kurzschlüsse bei Batterien KÖNNEN zu einem unverhältnismäßigen Leistungsabfall im Vergleich zur tatsächlich aufgenommenen Energie und zu einer dauerhaften Degradation der Sekundärzellen auf lange Sicht führen. Ich habe nicht bemerkt, dass dies der Fall ist, aber YMMV.

Nachdem die oben erwähnte Eneloop-Zelle für insgesamt etwa 5 Sekunden bei 7 A kurzgeschlossen worden war, wurden etwa 40 mAh Ladung benötigt, um die volle Kapazität wiederherzustellen. Energie aus ~ = 1 V sagen x 7 A x 5 Sekunden = 35 Joule. Wiederherstellungsenergie ~ ~ = 1,4 V × 40 mAh ~ = 200 Joule. Dieses Testmuster (1 Stück) ist zu klein und unkontrolliert, um einen guten Schluss zu ermöglichen, ist aber interessant.

Im schlimmsten Fall ist es wahrscheinlich, dass eine Zelle bei vollem Kurzschluss intern etwa 10 Watt und normalerweise weniger als 10 Watt verbraucht. Mein informeller versehentlicher Taschentest von NimH-Zellen bei hoher Entladung für wahrscheinlich 10-20 Sekunden zeigt, dass sie dies ohne Selbstzerlegung tolerieren (zumindest für die kleine Probe, die ich erlebt habe), und meine Verwendung, wenn ein Blitz bei vielen Gelegenheiten mit AA-Alkali auftrat Zellen, die zu heiß werden, um damit umzugehen, lassen vermuten, dass sie auch starke Entladungen und hohe Temperaturen "gut genug" vertragen.

Daher würde ich nicht erwarten, dass das Testen eines Kurzschlusses einer AA-Alkali- oder NimH-Zelle, wie oben beschrieben, physisch gefährlich ist. Aber wenn es sich jemals herausstellen sollte, wäre ich nicht total überrascht.

Wenn der Strom zu hoch ist, wird die Sicherung am Multimeter durchgebrannt oder die Batterie durchgebrannt.

Laut Wikipedia hat die Energiser AA-Batterie bei Raumtemperatur einen Innenwiderstand von ca. 0,15R. Dies ergibt einen Strom von ca. 10A. Der Innenwiderstand des Multimeters kann sich nun jedoch auswirken und den Strom verringern.

Kaufen Sie stattdessen einen sehr kleinen Widerstand, z. B. 0,01 R, mit hoher Nennleistung, und legen Sie diesen über die Batterie. Messen Sie dann die Spannung über dem Widerstand und verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um den Strom zu berechnen. Auf diese Weise schützen Sie Ihr Multimeter und der Nebenschlusswiderstand des Multimeters hat keine Auswirkung.

Hinweis

Bei der obigen Antwort wird von einer Alkali-AA-Batterie ausgegangen. Wie Spehro sagt, können andere Arten gefährlich sein.

Es wird das Multimeter sicherlich nicht töten, aber die Spannung wird so schnell abfallen (und der Strom damit), dass Sie nicht viel messen können. Eine Sekunde für ein solches Setup ist eigentlich keine kurze Zeit. Ein möglicher Aufbau wäre, mit einem Trimpot oder Potentiometer in Reihe zu testen, die Spannung über die Zeit aufzuzeichnen und dann die Ergebnisse zu analysieren. Aber das wäre eine Menge Arbeit. Sie müssten mit dem Topf bei einem Maximalwert beginnen (sagen wir 500R) und die Entladungskurve aufzeichnen. Reduzieren Sie dann schrittweise und wiederholen Sie dies jedes Mal mit einer neuen Batterie, bis Sie einen Wert erreicht haben, der die Batterie schneller als 1s entlädt. Beachten Sie, dass Sie in diesem Fall das Multimeter verwenden, um die Spannung und nicht den Strom zu messen, da es

Aber in der Regel hat der Batteriehersteller diese Arbeit bereits für Sie erledigt. Wenn Sie das Datenblatt für die bestimmte Batterie finden, die Sie verwenden möchten, enthält es möglicherweise diese Informationen.

Dies kann in der Tat gefährlich sein, insbesondere wenn es sich um eine Zelle handelt, die eine hohe Stromkapazität aufweist (z. B. NiCd). Es ist meiner Erfahrung nach nicht gefährlich, wenn es für kurze Zeit mit Alkali- und Zink-Kohlenstoff-Zellen gemacht wird, aber Vorsicht ist geboten, eine Schutzbrille zu tragen und die Zelle in etwas nicht brennbarem zu halten. Es ist bekannt, dass NiCd-Zellen (auch gutartig aussehende 9-V-Batterien) heftig explodieren, wenn kurzgeschlossene und nicht geschützte Lithiumzellen sich entzünden. NiMH-Zellen können unter bestimmten Bedingungen heißes Wasserstoffgas und Elektrolyt ablassen. Der Kurzschlussstrom von NiCd-Zellen kann die Nennleistung Ihres Messgeräts von 10 A erheblich überschreiten, sodass das Messgerät oder die Messleitungen möglicherweise beschädigt werden können.

Es wird Ihnen nicht wirklich viel Sinnvolles für den normalen Betrieb sagen - Sie könnten die Spannung an Ihrem Messgerät ablesen, wenn Sie 10 A (vielleicht 100 mV) ablesen, und eine Art Schätzung des Innenwiderstands erhalten, aber es gibt elektrochemische Effekte ("Polarisation"). ), wodurch der Kurzschlussstrom schnell von der Spitze abfällt. Wenn sich die Zelle entlädt, steigt der Innenwiderstand, sodass Sie keine Vorstellung davon haben, was während der Lebensdauer der Zelle passiert, wenn Sie Strom in kurzen Impulsen entnehmen.

Wenn Sie sich einen Eindruck über den maximalen Fehlerstrom verschaffen möchten (z. B. über den Ausschaltstrom von Schutzschaltungen), kann dies eine nützliche Übung sein.

Methode 1. Zum sicheren und genau die Messung in der Nähe von Kurzschlussstrom von einer Batterie benötigen Sie eine gepulste Last einzurichten. Eine solche Last kann aus einem Oszillator mit niedrigem Tastverhältnis, beispielsweise 10 ms Impuls pro Sekunde, bestehen, der die Basis eines NPN-Leistungstransistors wie 2N3055 ansteuert. Schließen Sie einen 1 Ohm 1 W Widerstand von Batterie + V an den Transistorkollektor an. Emitter und Batterie sind zusammen mit der Oszillatormasse verbunden. Verwenden Sie das Oszilloskop, um den Spannungsimpuls über dem Widerstand zu messen: Ein 10-V-Impuls bedeutet, dass die Batterie 10-A-Stromimpulse liefert. Beachten Sie, dass diese Methode misst eine Verwendung in der Nähe von Kurzschluss; Es ist schwierig, einem echten Kurzschluss viel näher zu kommen.

Methode 2. Diese Methode misst den Innenwiderstand der Batterie, ohne Strom zu ziehen. Schließen Sie einen 1000-uF-Kondensator (elektrolytischer Typ, Polarität beachten!), Die Batterie, einen 50-Ohm-Widerstand und einen Oszillator in Reihe an, wobei der Oszillator ein Laborinstrument sein kann, das eine Sinuswelle von beispielsweise 100 Hz 1 V bei 50 Ohm liefert. Verwenden Sie das Oszilloskop, um die Spitze-Spitze-Spannungen an der Batterie und an den 50 Ohm zu messen. Ihr Verhältnis gibt den Innenwiderstand der Batterie an, von dem man erwarten kann, dass er die einzige Grenze für den Anfangsstrom ist, wenn die Batterie kurzgeschlossen werden sollte.

Die Prüfspitzen stellen eine signifikante Widerstandsquelle dar, und Sie erhalten keine genaue Messung der Leistungsabgabe, es sei denn, Ihr endgültiges Design verwendet auch den Handdruck der Prüfspitzen zu den Zellkontakten.

Bauen Sie einen Testbatteriehalter mit Bananensteckern, die Sie an Ihr Multimeter anschließen können. Suchen Sie nach einem Batteriehalter mit gutem mechanischen Kontakt. Dies gibt Ihnen mehr Energie aus der Batterie, indem der Kontaktwiderstand verringert wird - und in Hochstromanwendungen wie diesen ist dies eine signifikante Quelle für Leistungsverluste.

Aber auch Batteriehalter (zumindest die üblichen) sind nicht für mehr als 1 A Strom gedacht. Gruppen wie Hersteller von Taschenlampen und Modellbegeisterte mit Funksteuerung stoßen auf dieses Problem. Von den verschiedenen Vorschlägen, die ich gesehen habe, ist es am besten, Kupfergeflecht zu verwenden, um den Federkontakten gegenüberzustehen und dann ein dickeres Kabel an das Kupfergeflecht anzulöten . Dies stellt einen Kontakt mit hohem Strom und geringem Widerstand zur Batterie dar und ermöglicht es Ihnen, den größtmöglichen Strom aus der Batterie zu ziehen.