Nehmen wir an, eine ideale AA-Batterie, die ich habe, liefert 2,0 Wattstunden. Es könnte anders sein, nur eine schnelle Suche nach diesem Beispiel.
Meine sehr einfache Ladung ist die Batterie, die an eine 5-mm-LED angeschlossen ist. Die LED hat eine Durchlassspannung von ca. 2 Volt und ein idealer Durchlassstrom von 20 mA für eine gute Beleuchtung.
Hier sind meine Berechnungen:
Load (power) = 20mA * 1.2v(battery) = 0.024W (or 24mW)
Possible life: 2Wh/0.024 = ~83.3 hours = ~3.47 days
Ist es richtig, Wattstunden durch verbrauchte Watt zu teilen, um wieder Stunden zu erhalten? Ich bin ein bisschen müde, obwohl 3,5-jährige Tage ziemlich korrekt klingen - dachte, es wäre mehr.
Antworten:
Ihre AA-Batterie liefert nicht die 2 V für die LED, daher benötigen Sie zwei davon in Reihe. Ich denke, die 1,2 V sind die Zellenspannung, also haben Sie 2,4 V für zwei Zellen. Ihre LED würde dann 20 mA x 2 V = 40 mW verbrauchen, aber die Gesamtlast der Batterie beträgt 20 mA x 2,4 V = 48 mW. Die zusätzlichen 8 mW werden im Vorwiderstand der LED abgeführt.
Die Akkulaufzeit (2 Zellen) beträgt also 4Wh / 48mW = 83 Stunden, wie Sie berechnet haben.
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Siehe "Glossar" am Ende bezüglich mAh, Watt = Leistung, Wattsekunde = Energie.
Batterien sollten zu Berechnungszwecken in Ah-Kapazität ausgelegt sein, wenn ein Linearregler oder eine Konstantstromlast verwendet wird.
Die Verwendung der Wh-Kapazität kann geeigneter sein, wenn ein Schaltregler verwendet wird, vorausgesetzt, dass korrekte Annahmen über das Spannungs-Zeit-Profil der Batterie getroffen werden.
Auch wenn sich die Antwort in diesem Fall nicht ändert, weil dieses Problem "erfunden" ist *, ist es gefährlich, Batterien als Wattstunden = Energiequellen zu behandeln, wenn ein Linearregler verwendet wird.
[* Es ist kein Problem, ein Beispiel zu liefern - es ist nur so, dass die in solchen Fällen getroffenen Annahmen gewürdigt werden müssen, damit Sie sich nicht irren, wenn einige der Parameter geändert werden.]
Bei Lasten, die entweder aufgrund eines Reglers oder auf andere Weise einen konstanten Strom ziehen, ist es ratsam, die Batterie als Strom x Zeitquelle zu behandeln und in mAh (oder Ah) zu arbeiten. Dies liegt daran, dass sich die Batterie Watt pro mAh mit der Zeit ändert, auch wenn die Last Watt dies nicht tut. Wenn die Batteriespannung abfällt, verbraucht eine Last, die denselben mA verbraucht, weniger Energie und verbraucht weniger Watt.
NimH-Zellen werden mit mAh-Bewertungen und normalerweise nicht mit Wattstunden-Bewertungen verkauft. Die gegenseitige Umwandlung ist einfach, wenn die richtigen Annahmen getroffen werden, aber die Änderungen der Batteriespannung mit der Last machen Wh bei Linearreglern weniger wertvoll.
In der obigen Antwort wurde die Zellenspannung auf einen Mittelwert von 1,2 V geschätzt. Dies mag nahezu korrekt sein, ändert sich jedoch bei gleicher Stromaufnahme mit der Batteriekapazität, dem Hersteller, der Temperatur und mehr.
mAh ändert sich auch mit Temperatur und Last und einigen anderen Faktoren, erfordert jedoch insgesamt weniger Rätselraten.
Wenn ein Schaltregler verwendet wird, wird die Wattstundenzahl wichtiger, da eine höhere Batteriespannung (sollte) zu einem niedrigeren Iin für eine gegebene Last führen. Dies ist besonders wichtig, wenn die Vbatterie über einen Entladezyklus stark variiert. z. B. neigt Nimh dazu, von etwa 1,3 V bis 1,0 V zu variieren, verbringt jedoch die meiste Zeit im Bereich von etwa 1,25 V bis 1,1 V bei leichter Last und im Bereich von 1,2 V bis 1,0 V unter schwerer Last.
Glossar:
Strom x Zeit = Amperestunden = Ah oder mAh
V x I = Watt oder mW = Leistung
V x I xs = Energie = Wattsekunden oder Joule
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