6 sorozatú AA alkáli elemek cseréje NiMH elemekre - hogyan hasonlítom össze a lehetséges kapacitásokat a használható kapacitás optimalizálása érdekében?

James Haigh

2014-02-18 08:09:27 UTC

view on stackexchange narkive permalink

6 darab AA sorozatú 1,5 V alkáli elemből álló akkumulátort szeretnék cserélni sorozatosan újratölthető NiMH elemekre egy régi tranzisztoros megafonban, hogy optimalizálják a kapacitást. A meglévő akkumulátorcsomag tipikus 2 × 3 elrendezésű, és egy PP3 / PP6 rögzítő csatlakozóval van összekötve. Újratölthető akkumulátorokat szeretnék használni az elektronikai hulladék csökkentése érdekében.

Tisztában vagyok azzal, hogy a használható kapacitástól függ a készülék kikapcsolási feszültsége, a kisütési görbe és az elemek hatékonysága a hőmérséklet és a terhelés függvényében. jellemzők. Tekintettel arra, hogy ez egy régi eszköz, és valószínűleg nem alacsony áramszünettel tervezték, újratölthető 1,2 V-os elemeket szem előtt tartva, aggasztónak tartom, hogy 6 cella nem elég, és szeretnék egy 7 ^th .

Bár tisztában vagyok azzal, hogy a névleges kapacitás általában félrevezető adat, nem értem, hogy naiv számításaim miért tűnik többször nek abból, amire számítottam nagyjából az elemek tömege / térfogata alapján ítélve. Tényleg olyan rosszak a PP3-k?

Az elemtartóban az alábbi 5 elrendezés közül 4-nek van helye (lásd az alábbi 2. megjegyzést), amelyekhez bemutatom ezeket a naiv, hamisnak tűnő számításokat. (A 4. elrendezés esetében van hely egy kis adapter számára is, amelyet az akkumulátorok párhuzamos csatlakoztatásához szükséges 3 bepattintó csatlakozóval készítettem.) Ez nagyjából összefügg azzal, hogy „mekkora” az elemek, és lazán kapcsolódik a térfogatukhoz. , így ezek az elrendezések valószínűleg más eszközökre is alkalmazhatók.

  (#) Elrendezés Kombinált töltés Teljes névleges energiafeszültség-kapacitás [1] (1) 6 AA 1,5 V alkáli sorozat 9V 2100mAh 15.12Wh = 54.432kJ (2) 6 AA 1.2V NiMH sorozatban 7.2V 2400mAh 17.28Wh = 62.208kJ (3) 7 AAA 1.2V NiMH sorozatban 8.4V 950mAh 7.98Wh = 28.728kJ (4) 2 PP3 8.4V NiMH párhuzamosan 8,4V 200mAh 3,36Wh = 12,096kJ
(5) 14 AAA 1,2 V NiMH; 2 sorozat [2] 8.4V 950mAh 15.96Wh = 57.456kJ

1. megjegyzés: A „teljes energiakapacitás” naiv becslés a töltőkapacitás és cellánként 1,2 V alapján. átlagos feszültség.
2. megjegyzés: 14 (1 + √3) × 5 elrendezésű AAA elem (azaz 5, 4, 5 sor) megközelítőleg ugyanolyan kockás helyet foglalhat el, mint 2 × 3 AA elem . Ezt felvettem az általános esetre; azonban ebben az esetben az elemtartó rekesze lekerekített sarkokkal rendelkezik, így az elrendezés nem igazán illik rá.

Erre egyáltalán nem számítottam - még csak nem is zárva; Úgy tűnik, hogy a PP3-k kb. 2-szer, és egy kicsit meghaladják az AA térfogatát, ezért azt várnám, hogy a 4. elrendezés teljes energiakapacitása körülbelül 70% lesz a 2.-nél, de ez a durva becslés szerint 19%! Gondolom, hogy a névleges töltőkapacitást egy „tipikus” terheléshez viszonyítva osztályozzák, így az egyes kategóriák hatékonysága valószínűleg jelentősen eltér, ezért nem lehet megbízhatóan meghatározni a tényleges energiatároló kapacitást, amelyet alábecsülnének minden esetben más összeggel. A 4. számú elrendezés esetén a kombinált belső ellenállás a felére csökken (vagyis „belső vezetőképesség” hozzáadódik), tehát hatékonyabb lenne, és ugyanazon terhelés mellett akkumulátoronként több energiát szállítana, csak egyetlen PP3-hoz képest. Az 1-3. Elrendezésekben az IR-ek hozzáadódnak. Az 5. elrendezés fele a kombinált IR-nek # 3.

Annak érdekében, hogy megérje, a megafon egy pulzáló terhelésű, 5 W maximális teljesítményfelvétel, és az Egyesült Királyságban a szabadban működik, így az akkumulátorok általában 5 ° C és 25 ° C közötti hőmérsékleten működnek az évszakától függően . Megpróbálom megtalálni az általam használt NiMH akkumulátorok (Maplin L32BJ, L29BJ és L31BJ AA, AAA és PP3 ill.) Adatlapjait, hogy valóban megismerhessem az adatok valódi adatait, de van még nem szereztem be egyet sem. Mindazonáltal, a sajátosságokat leszámítva, úgy tűnik, hogy ezek az adatok annyira messze vannak, hogy általában jobb lenne a 6 AA-os alkáli elemeket tartalmazó akkumulátorok újratölthető cseréjének összehasonlítása, mivel ilyen típusú akkumulátorokat más típusú eszközökön is láttam, például jól.

Ez az első kérdésem ezen az oldalon. Attól tartok, hogy lehet, hogy „túl lokalizált” a határ, de keményen próbáltam átfogóbbnak tartani az általános hatókört, mint az a sajátos esetem, amikor összehasonlítottam ezeket a fajta „9V” elrendezéseket. Remélem rendben van.

Kipróbáltad, hogy csak 6 egyenes NiMH-t használtál az alkáliák pótlására? Lehet, hogy jobban működnek, mint várják, még akkor is, ha a készüléket nem úgy tervezték, hogy elfogadja őket - az alkáliok 1,2 V alá süllyednek, amikor a kapacitás körülbelül [fele] (http://www.powerstream.com/AA-tests.htm ) elhasználódott, a NiMH-k sokkal laposabb görbével rendelkeznek, és hosszabb ideig fenntartják az 1,2 V-ot.

@Johnny: Kiváló! Az Ön által összekapcsolt adatok tisztázzák a 7. ^th cella szükségességével kapcsolatos aggályaimat, és elmondják, hogy a 2. elrendezésnek valószínűleg legalább az 1. elrendezésű futási ideje van minden olyan eszközben, amelyet megfelelő mennyiségű alkáli akkumulátor kapacitása, és még jobb a nagy fogyasztású készülékeknél. Mivel John Meacham válasza elmagyarázza, hogy a kis cellák általában kevésbé hatékonyak, ez kizárja a 3. és a 4. helyet, így arra a következtetésre jutott, hogy a 2. helyzet a legjobb a „9V” készülékek valószínűleg túlnyomó többségében. (folytatás)…

… (Folytatás) És mivel a # 2 és az # 1 összehasonlítása általában alkalmazható (azaz tetszőleges számú cellára), ez azt jelenti, hogy ez a következtetés általában alkalmazható minden alkáli elemekhez tervezett eszközre is: azaz Többé nem fogok kétszer gondolkodni ugyanazon elrendezés megőrzésén, amikor lúgot NiMH-val cserélek. Ha válaszát válaszként tennék közzé, akkor valószínűleg elfogadott válaszként jelölném meg. A többiek is hasznosak voltak, és szavazni fogok rájuk, de ezen a webhelyen még nem léptem át az új felhasználókra vonatkozó korlátozásokat.

AAA a pokol gödöréből származnak. A PP3 rosszabb, hacsak nem kell eladni a formáját az általuk kínált tömörségért. Az, hogy milyen átlagos vagy terhelt feszültséget kap, a terheléstől függ. A megafon talán nehezebb, mint néhány. Ha mondjuk 5 wattra van szükség, akkor a rajz megközelíti az erősítőt, amikor az akkumulátor lemerül. A NimH általában nagyobb terhelés mellett boldogabb a kapacitása alja felé - azaz alacsonyabb töltöttség mellett kevésbé fog megereszkedni a Voc-tól. Az alkáli valamivel meghaladja az 1,6 V / cellát, gyorsan 1,5 V alá esik, majd egy S típusú görbében esik (hátra fekve, magas, majd hunyorgó szemekkel, hogy lássa).

... Minden görbe "ki van a fejemből". Az olyan emberek, mint például a http://batteryuniversity.com, tipikus görbékkel rendelkeznek. Nagyon fáradt 1,1 V-ra, többnyire 1 V-on ment, enyhe kapacitás onnan 0,9 V / -ra. Az A alkáli kapacitás alacsony áram esetén 2000-3000 mAh tartományban van, de körülbelül C sebességgel rosszul halványul. 2500 mAh NimH-t körülbelül 10 órás besorolással értékelnek, de jó márka esetében mondjuk C-nél közelebb vannak ehhez. C / 2 körül (itt 1200 mA) kb. 1,3 V-ról indulnak, gyorsan elhalványulnak 1,25 - 1,2 V tartományba, majd 1,1 V felé esnek, mondjuk 70% -on túl, majd gyorsabban 1 V-ra a kapacitás végén. ...

... Vigye őket 1 V alá, de ez árt a lomgevitásuknak, és nagyon kevés kapacitást kap. || Ha az eredeti készüléket az akkumulátor kapacitásának nagy részével használták fel, akkor az 6 x NimH-on jól működik. Az El cheapo eszközök nem feltétlenül érdekelnek, ha a Vbat 1.1 V feszültségen van, így a NimH kapacitás jelentős részét pazarolhatják. Próbálja ki és nézze meg. A Vlow-nál az eszközök "motorcsónakot" tehetnek, ha az ellátási impedancia nő. Ha olyan nagy kupakot tesz hozzá, amennyi a gyakorlatban rendelkezésre áll, javul az alacsony akkumulátorszintű működés. | Az extra cella biztonságos a NimH-nál. Az alkálinak el kell fogadnia az 1,6+ x 6 = 9,6 V + értéket. 9,6 V / 1,35 V sejtenként = 7,11 x NimH sejt

-1

@Johnny: azt hiszem, sok régi eszköz (esetleg a megafon is) lineáris feszültségszabályozót használ, amely az Ön által összekapcsolt ábrákat nézve gyakorlatilag csak a 7. ^{cella energiakapacitását pazarolná hővé. Tehát két NiMH elrendezés, pontosan ugyanazzal az energiakapacitással elrendezve, mint 6 vagy 7 cella, valamint egy lineáris szabályozóval és egy olyan határértékkel rendelkező készülék, amely a 6 cellás opció töltésének 90% -át eléri, a 7 cellás préseljen ki még egy 9% -os töltést, de csak 6/7-es töltőkapacitással rendelkezik, így a készülék csak körülbelül 6% -kal tölti fel a 6 cellás opció töltését,…}

… És a lineáris szabályozó miatt ez arányos a felhasznált energiával. Nem csak nem tartana sokáig, hanem a kimerült cellák feszültsége is lényegesen alacsonyabb lenne, ami nyilvánvalóan csökkentheti azok élettartamát. Tehát egy lineáris (és talán kisebb mértékben) más szabályozó számára a 2. cellás NiMH elrendezés messze a leghatékonyabb. Valószínűleg a hosszú élettartam szempontjából jobb, ha hagy egy kicsit a tartályban, és nem csak pazarolja.

@JamesHaigh Nem követem a 109% x 6/7 argumentumot, ha standard cellákat használunk. Ha a celláknak rögzített térben kellene futniuk, akkor egy másik cella hozzáadása csökkentené az egy cellára jutó kapacitást. De ha AA cellákat használtak, akkor a # 7 hozzáadása növeli a kapacitást x 7/6 az induláshoz. | A 7. cellának csak akkor van értelme, ha a Vmin_operating több mint kb. 6,6 V. Ebben az esetben egy elsődleges (pl. Lúgos) sejt 1,1 V-ra merülne ki, és kapacitását használná, míg 6 x NimH 1,1 V-nál még mindig hasznosabb kapacitás marad. 6,6 V / 7 = 0,94 V / sejt, ami valóban alacsonyabb, mint a NimH esetében bölcs. 7 x 1 V = 7 V hasznos Vmin értéket ad.

@JamesHaigh "Motoros csónakázás" egy audio erősítő alacsony frekvenciájú oszcillációja, amely akkor következik be, amikor az akkumulátor impedanciája a kisütési ciklus vége felé emelkedik. Az áramelvezetés eltérései az áramkör egyik részében a tápfeszültség megváltoztatását eredményezik a növekvő impedancia miatt, és a feszültségváltozások hatással vannak az áramkör más részeire - hatékonyan az akkumulátor impedanciája kapcsolja össze. Ha ez a "megfelelő" helyen történik, akkor oszcilláció léphet fel. Nagy kapacitású kondenzátor hozzáadása az áramellátáshoz csökkenti az impedanciát (vagy a feszültségváltozások eltávolításának tekinthető) (ugyanaz).

@RussellMcMahon: Ó, látom, a „sapka” kondenzátort jelentett. Most már értem. Gondolom, ez egy másik oka annak, hogy nem mindig jó teljesen lemeríteni az elemeket. …

… Ami a lineáris szabályozókkal kapcsolatos érvemet illeti, gondoljon arra, hogy téglalapot rajzolunk 6 cella kisülési görbéjébe úgy, hogy a jobb él a töltési kapacitás 90% -a. Pontosan azonos energiával 7 cellában a görbe 6/7 a feszültség tengelyén és 7/6 a feszültség tengelyén húzódik, de a téglalap teteje rögzített marad. Egy * viszonylag * alacsonyabb levágással a jobb szél mondjuk 9% -kal közelebb kerül a töltéseltéréshez, de ez most 6/7 annak, ami volt, tehát a számításom (0,9 + 0,09) * 6/7 = 0,849 ~ . A téglalap fölötti terület kárba veszik; a tőle jobbra lévő terület „a tartályban balra”.