Допустим, идеальная батарея AA, которая у меня есть, обеспечивает 2,0 Вт-часа. Это может быть по-другому, просто быстрый поиск для этого примера.
Моя очень простая нагрузка — это батарея, подключенная к 5-миллиметровому светодиоду. Светодиод имеет прямое напряжение около 2 вольт, а идеальный прямой ток составляет 20 мА для хорошего освещения.
Вот мои расчеты:
Load (power) = 20mA * 1.2v(battery) = 0.024W (or 24mW)
Possible life: 2Wh/0.024 = ~83.3 hours = ~3.47 days
Правильно ли разделить ватт-часы на использованные ватты, чтобы снова получить часы? Я немного устал, хотя 3,5 дня звучит довольно правильно - думал, что будет больше.
Ваша батарея AA не обеспечит 2 В для светодиода, поэтому вам понадобятся две из них последовательно. Я предполагаю, что 1,2 В - это напряжение ячейки, поэтому у вас есть 2,4 В для двух ячеек. Тогда ваш светодиод будет рассеивать 20 мА x 2 В = 40 мВт, но общая нагрузка на аккумулятор составляет 20 мА x 2,4 В = 48 мВт. Дополнительные 8 мВт будут рассеиваться в последовательном резисторе светодиода.
Таким образом, срок службы батареи (2 ячейки) составляет 4 Вт/ч/48 мВт = 83 часа, как вы и подсчитали.
См. «глоссарий» в конце относительно мАч, ватт = мощность, ватт-секунда = энергия.
Аккумуляторы должны иметь номинальную емкость в Ач для целей расчета, когда используется линейный регулятор или нагрузка постоянного тока.
Использование емкости Втч может быть более целесообразным при использовании импульсного регулятора при условии, что сделаны правильные предположения о зависимости напряжения батареи от времени.
Несмотря на то, что ответ в данном случае не меняется, потому что эта проблема «надумана»*, опасно рассматривать батареи как ватт-часы = источники энергии при использовании линейного регулятора.
[* То, что вы придумали привести пример, не является проблемой - просто нужно оценить предположения, сделанные в таких случаях, чтобы они не ошибались при изменении некоторых параметров.]
Для нагрузок, которые потребляют постоянный ток либо из-за регулятора, либо из-за чего-то еще, разумнее рассматривать батарею как источник тока x время и работать в мАч (или Ач). Это связано с тем, что ватты батареи на мАч со временем меняются, даже если ватты нагрузки не меняются. Когда напряжение батареи падает, нагрузка, потребляющая такое же количество мА, будет потреблять меньше энергии и рассеивать меньше ватт.
Ячейки NimH продаются с номиналом в мАч, а не в ватт-часах. Взаимное преобразование легко, если сделать правильные предположения, но изменения напряжения батареи с нагрузкой делают Wh менее ценным с линейными регуляторами.
В приведенном выше ответе напряжение ячейки было рассчитано в среднем на 1,2 В. Это может быть близко к правильному, но при этом потребляемый ток будет меняться в зависимости от емкости батареи, производителя, температуры и многого другого.
мАч также будет меняться в зависимости от температуры, нагрузки и некоторых других факторов, но в целом требует меньше догадок.
Когда используется импульсный регулятор, номинальная мощность в ватт-часах становится более важной, поскольку более высокое напряжение батареи (должно) приводить к более низкому Iin для данной нагрузки. Это особенно важно, когда Vbattery сильно варьируется в зависимости от цикла разрядки. например, Nimh имеет тенденцию изменяться примерно от 1,3 В до 1,0 В, но проводит большую часть времени, скажем, в диапазоне от 1,25 В до 1,1 В при небольшой нагрузке и в диапазоне от 1,2 В до 1,0 В при большой нагрузке.
Глоссарий:
Ток x время = ампер-часы = Ач или мАч
V x I = Вт или мВт = мощность
V x I xs = энергия = ватт-секунды или джоули
Ракетный магнит
эндолит