Warum werden Batterien in Amperestunden gemessen, der Stromverbrauch jedoch in Kilowattstunden?

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Ich habe über den Energieverbrauch in Batterien gelesen und verstehe nicht ganz, warum er in anderen Einheiten gemessen wird als der Stromverbrauch zu Hause. Eine Amperestunde enthält kein Maß für Volt. Ich verstehe jedoch, dass eine Batterie eine konstante Spannung (1,5 V, 9 V, ...) hat, genauso wie der Stromverbrauch zu Hause (120 V, 220 V, ...). Ich verstehe also nicht, warum sie unterschiedliche Einheiten haben, an denen sie gemessen werden.

Alexis K
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fyi. Es sieht so aus, als würde Ihre Frage das Thema Batterieanzeige berühren. Hier ist ein aktueller Übersichtsartikel: batteryuniversity.com/learn/article/…
Nick Alexeev

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kWh sind ein Maß für die Energie, für die Netzkunden eine Rechnung erhalten und die in der Regel in leicht verständlichen Zahlen (0-1000, nicht 0-1 oder sehr große Zahlen; Bereiche, die leider viele Menschen verwirren) auf Ihrer Rechnung erscheinen. .

EINh ist ein Maß für die elektrische Ladung. Eine Batterie (oder ein Kondensator) kann unabhängig von ihren Betriebsbedingungen mehr oder weniger eine bestimmte Ladungsmenge speichern, während sich ihre Ausgangsenergie ändern kann. Wenn der Spannungsverlauf einer Batterie unter bestimmten Betriebsbedingungen (Stromkreis, Temperatur, Lebensdauer) bekannt ist, ist auch ihre Ausgangsenergie bekannt, aber nicht anders, obwohl Sie einige ziemlich gute Schätzungen treffen können.

Um von zu für eine Konstantspannungsquelle zu konvertieren , multiplizieren Sie mit dieser Spannung; Integrieren Sie für eine sich ändernde Spannungs- und / oder Stromquelle im Laufe der Zeit:k W h 1 k W hEINhkWh

1kWh1000Wht1t2ich(t)E(t)dt ;  E [V], ich [EIN], t1,2 [h]
Tyblu
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Netzkunden werden sowohl Strom als auch Energie in Rechnung gestellt. Die "Ausgangsenergie" einer Batterie kann sich nicht ändern (weder erzeugt noch zerstört). Ich denke du meinst "Ausgangsleistung". Die Energiespeicherkapazität einer Sekundärbatterie (dh einer wiederaufladbaren Batterie) kann sich im Laufe der Lebensdauer der Batterie aufgrund von Änderungen in ihrer Struktur ändern (weil daran gearbeitet wurde).
Argyle
Die Ausgangsenergie und die Ladung einer Batterie ändern sich, @Josh, vor allem in Bezug auf Änderungen der Temperatur und der Stromaufnahme, aber die Anzahl der Coulombs, die erforderlich sind, um diese Energie zu liefern, ist konstanter. Es würde mir nichts ausmachen, wenn Sie im Chat erklären würden, wie man allein die Macht abrechnen könnte.
Tyblu
Meine Güte, deine Verwendung ist korrekt. Ich fand es wichtig, hier die Unterscheidung zwischen Kraft und Energie zu treffen, aber sie hängen direkt zusammen. Die Energieabgabe variiert mit der Leistungsabgabe, da Energie das Integral der Leistung ist. Der springende Punkt einer Batterie ist das Speichern von Energie, und natürlich wird ihre Leistung mit zunehmendem Verbrauch geringer. Strom wird in der Regel nicht nur an Privatkunden abgerechnet (obwohl ein Teil unserer Kosten für die Infrastruktur anfällt), sondern an Großkunden als "Demand Charges".
Argyle
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Anmerkung zur Batteriespannung: Die Nennspannung der Batterie ist "nominal". Eine vollständig geladene 12-Volt-Blei-Säure-Batterie beginnt bei ca. 14,4 Volt und fällt ab, wenn Sie Energie daraus ziehen. Die tatsächliche Batteriespannung hängt von einer Reihe von Faktoren ab, die nicht auf den Ladezustand, das Batteriealter, das Lastprofil, die Chemie usw. beschränkt sind. Beispielsweise kann eine Lithium-Ionen-Batterie mit 3,7 V (Nennspannung) bei 4,15 V und 5 V beginnen Verringern Sie die Spannung auf ~ 2,7 Volt, bevor Sie das Gerät aufladen.

Wattstunden (oder kWh) sind ein Indikator für die Energiespeicherkapazität des Akkus, während Amperestunden angeben, wie viele Ampere mindestens ein Akku bei voller Ladung für eine Stunde verbrauchen kann, bevor er nicht mehr in der Lage war um diesen Durchfluss zu erreichen (vielleicht bei oder über der Nennspannung?). Sie sind eng miteinander verwandt, aber nicht gleichwertig. Einige Batterien sind eher für Geräte mit hoher Stromaufnahme ausgelegt, während andere für Geräte mit niedriger Stromaufnahme ausgelegt sind, die eine lange Lebensdauer haben.

Angefügt: Wenn ich jetzt auf meinen Handy-Akku schaue, stelle ich fest, dass alle drei Bewertungen aufgedruckt sind. Es handelt sich um einen Lithium-Ionen-Akku mit einer Nennspannung von 3,7V. Die Energiekapazität ist mit 4,81 Wattstunden angegeben. Die elektrische Ladung beträgt 1300 Milliamperestunden. Dies scheint darauf hinzudeuten, dass Energie = Spannung * elektrische Ladung (zumindest in Bezug auf die Batterieleistung), obwohl ich denke, dass diese Gleichung die Tatsache verbirgt, dass eine Integration von P = VI stattfindet und dass V eher wie eine ist Durchschnittswert als eine Konstante, was wahrscheinlich eine ziemlich gute Annäherung ergibt.

Argyle
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Die Spannung eines vollständig geladenen Akkus (der 24 Stunden lang in Ruhe gelassen wurde) liegt ziemlich nahe bei 13 V anstatt bei 14,4 V. 14,4 V ist die Spannung, die das Ladegerät während einer Ladephase verwendet.
Gunnish
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Dies ist falsch: "Amperestunden beziehen sich darauf, wie viele Ampere mindestens eine Stunde lang bei voller Ladung aus einem Akku entnommen werden können". Das ist nicht wahr. Sie können leicht eine 2000-mAh-Batterie erhalten, die niemals 2 Ampere erzeugt, aber wahrscheinlich 4 Stunden lang 500 mAh erzeugt.
Rocketsarefast
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Die Art und Weise, wie eine Batterie funktioniert, die gesamten Coulombs, die sie herumschieben kann, fallen direkter ab als die gesamte Energie, die sie speichern kann. Die Spannung ist nicht konstant. Sie variiert je nach Ladezustand und die Beziehung zwischen den beiden kann zwischen den Batteriechemien sehr unterschiedlich sein. All dies bedeutet, dass Ah für Batteriehersteller relevanter ist als Wh oder Joule.

Joule können natürlich für das Schaltungsdesign relevant sein, daher sind diese Informationen verfügbar und nicht im 2-Sekunden-Soundbite enthalten, der als Amp-Hour-Rating bezeichnet wird. Batterie-Datenblätter können sehr komplex werden. Wie bei den meisten Dingen gibt es eine Vielzahl von Kompromissen und gründliche Informationen sind mehr als eine einzelne Zahl. Wenn Sie nur zwei Zahlen auswählen müssen, um eine Batterie schnell zu charakterisieren, sind Volt und Amperestunden so gut wie jede andere und genau darauf hat sich die Branche konzentriert.

Olin Lathrop
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Das Problem mit Ah ist, dass es lastabhängig ist und es in der Regel nicht in der Kurzinfo auf der Batterie angegeben ist, es ist nicht immer beim Hersteller erhältlich.
Gunnish
@ Gunnish: Alle Batterie-Datenblätter, die ich gesehen habe, geben Ihnen eine Vorstellung davon, was die Batterie unter verschiedenen Bedingungen produzieren kann, wobei Ah sehr verbreitet ist. Ja, die Ah, die eine Batterie liefern kann, hängt vom aktuellen Profil, der Temperatur und anderen Parametern ab, aber auch von der Gesamtenergie. Alles ist eine Funktion von vielen anderen Parametern, wenn es um Batterien geht, aber die insgesamt zu liefernde Ladung ist wahrscheinlich konstanter als andere, wie die insgesamt zu liefernde Energie.
Olin Lathrop
@Josh: Nein, so einfach ist das nicht. Die Gesamtladung, die ein Akku liefern kann, hängt von der Last ab. Gute Batteriedatenblätter zeigen eine Kurve des Ah oder des Derating-Faktors vom Nennwert für den Entladestrom. Ihre 25-Ah-Batterie ist möglicherweise für eine Entladung von 25 ° C über 10 Stunden (2,5 A) ausgelegt. Bei 25 A erhalten Sie zum Beispiel 75% davon. Bei niedrigerer Temperatur wird es zusätzlich sinken. Dies ist je nach Batteriechemie, Konstruktionsdetails und verschiedenen anderen Parametern unterschiedlich. Batterien sind kompliziert. Schauen Sie sich einige Zeit ein Datenblatt an.
Olin Lathrop
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Eine Batteriespannung ändert sich im Laufe ihrer Lebensdauer. Der Strom wird durch den Stromkreis eingestellt, an den er angeschlossen ist.

Da der Strom ein konstanter bekannter Wert ist und vorhergesagt werden kann und die Spannung nicht, befinden sich die Einheiten in dem Wert, der vorhergesagt werden kann.

Ihre Stromversorgung ist eine konstante Spannung und kann vorhergesagt werden.

Majenko
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Ich bin der Meinung, dass diese prägnante Antwort viel besser ist als die akzeptierte Antwort. es geht direkt auf das "Warum?", was der Fragesteller eigentlich wissen wollte.
Ryan V. Bissell
Es ist nicht ganz klar, warum, aber wenn die Antwort lautet: "Die Anzahl der Coulombs elektrischer Ladung (Amperesekunden oder 1 / 3,6 mAh), die in einer Batterie gespeichert und aus dieser wiedergewonnen werden können, ist ungefähr konstant seine Lebensdauer, während die Anzahl der Joule Energie (J oder 1 / 3.600.000 kWh), die in der gleichen Batterie gespeichert und daraus gewonnen werden kann, über seine Lebensdauer erheblich variiert ", stimme ich zu
CodeShot 15.11.15
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Ein Faktor, der noch nicht erwähnt wurde, ist, dass die Spannung sinkt, wenn Batterien einen bestimmten Innenwiderstand haben und mehr Strom verbraucht wird. Angenommen, eine bestimmte Batterie, die um einen bestimmten Betrag entladen wurde, liefert 12 Volt, wenn sie 10 mA liefert, oder 10 Volt, wenn sie 100 mA liefert. Wenn 10 Stunden lang 10 mA aus der Batterie entnommen werden, entlädt sich diese ungefähr so ​​viel wie eine Stunde lang 100 mA. Im ersten Szenario hätte die Batterie jedoch 20% mehr "nützliche" Energie geliefert. Entscheidender Punkt: Ein größerer Teil der Energie einer Batterie geht verloren, wenn versucht wird, sie schnell zu entleeren, als wenn versucht wird, sie langsam zu entleeren.

Stromleitungen weisen ebenfalls einen bestimmten Widerstandsgrad auf, und ähnliche Faktoren können zutreffen, aber die Netzspannung, die den Zähler eines Mietkunden erreicht, wird im Allgemeinen durch die Nutzung dieses Kunden nicht nennenswert beeinflusst. Ein Energieversorgungsunternehmen könnte einen Ampere mit 105 Volt mit 20% weniger Energie (pro Zeiteinheit) versorgen, als es erforderlich wäre, um einen Ampere mit 126 Volt zu versorgen. Würden Kunden pro Amperestunde abgerechnet, hätten die Energieversorger einen Anreiz, ihre Energie mit der niedrigstmöglichen Spannung zu liefern. Abrechnung pro kWh bedeutet, dass der abrechnungsfähige Verbrauch des Kunden proportional zu der Menge an Energie ist, die das Energieversorgungsunternehmen erzeugen muss, um diese zu liefern. Im Übrigen ziehen einige Geräte (z. B. Induktionsmotoren) bei höheren Spannungen häufig weniger Strom (bei gleichem Arbeitsaufwand).

Superkatze
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Einfach eine "Amp.Hour" ist keine wissenschaftliche Einheit oder SI-Einheit. Amp.hr ist eine Bewertung, die von Batterieherstellern verwendet wird. Da jedoch eine Ampere = 1 Coulomb pro Sekunde ist, heben sich die beiden Zeitfaktoren bei Multiplikation mit einer Stunde auf und das Ergebnis ist einfach 1 Amp.Hr = 3600 Coulomb, ohne Zeitfaktor . Also ein bisschen Rauch und Spiegel von den Batterieherstellern. Wenn Sie wirklich wissen möchten, wie Ihr Akku funktioniert, müssen Sie etwas genauer hinschauen, als wenn Sie das Wort der Verkäufer nehmen ...!

user217664
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Die Amperestunde ist insofern wissenschaftlich, als sowohl das Ampere als auch die Stunde wissenschaftlich definiert sind. Die Amperestunde wird im Ingenieurwesen sehr häufig verwendet. Beachten Sie, dass die Frage eine akzeptierte Antwort von vor sieben Jahren hat.
Transistor