如何计算AA电池在短时间内可以提供的最大电流?


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我想测量AA电池(充满电)在短时间内(比如说一秒钟)可以提供的最大电流

我想用万用表做到这一点:

  • 在最高值上设置万用表以测量安培。我当前的万用表的输入额定值为10A(最长30秒)
  • 将负极探针插入电池负极
  • 将正极探针插入电池正极(一两秒钟)
  • 读取设备上的值

通常,当您需要测量给定负载的电流时,万用表将串联在电路中。从这里开始,据我所知,几乎(几乎)没有负载,我决定将万用表直接连接到电池。

这会造成短路。从理论上讲,电流应该非常高(因为电阻几乎为零),但是由于AA电池具有内部电阻(IR),因此会受到限制(很幸运)。

这是一个好主意吗?还是会杀死设备或无法达到预期的测量效果?

注意:我只考虑使用AA电池进行此操作,例如,在市电交流电上进行此操作(我想)是非常危险的(220V AC短路),并且会立即损坏设备。

电流对电池能够提供我平均安培不安培小时(AH),这是一个不同的单元。


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任何来自信誉良好的电池都将具有一个数据表,该数据表会告诉您您需要了解的内容。阅读数据表,如果电池没有数据表,请不要进行测试,并获取具有数据表的电池。
安迪(aka Andy)

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我的回答摘要:在很多情况下,这对我来说效果很好。需要考虑安全性,但到目前为止对我来说还不是一个问题。
罗素·麦克马洪

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@Andyaka:这是数据表:media.professional.duracell.com/downloads//datasheets/product / ... 是否提供有关最大输出电流的信息(不是直接的,而是可以根据那里的数据计算得出的)?
tigrou

阅读数据表并解决是我的建议。这是我们所有人在工程学中必须做的,如果您不理解这一点,那么就会提出一个问题。理解数据表在EE中至关重要,这并不是我轻描淡写的。
安迪(aka Andy)

@ Andy,AA电池的数据表不会提供最大电流。它将给出最大持续电流,最大脉冲电流,或显示容量随电流变化的曲线图。我只看了其中的几个,没有任何迹象表明存在安全的最大电流或最大可能电流。最大持续电流与安全性或可能的电流无关,仅与合理使用电池的建议使用时间有关。
Phil Goetz

Answers:


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警告:如果“在家尝试”,请注意,发生重大危险的可能性很小-参见下文。

您建议的是一种可行,有用和潜在危险的方法。
我认为这样做极不可能伤害自己,但需要注意的是存在这种可能性。

除了单个碱性电池或NiMh细胞外,我不会这样做。对于大小超过AA的单元格,我将非常小心。我不会考虑使用LiFePO4电池的LiIon或LiPo尝试这样做-它们都具有较高的端电压,高的潜在放电速率,并且有已知的趋势(“ LiFePO4除外”)“着火”。

多年来,我一直使用这种方法来测试部分用过的碱性电池,并取得了良好的成功。我从来没有遇到过任何问题,但这并不意味着其他所有人都会很幸运。最后的评论说明可能出问题的地方。

为了确定碱性AA 1.5V电池的“良好程度”,我要做两件事。

  • 测量电池开路电位。这是一种非常安全且无损的方法。未使用的未用完的碱性电池将具有超过1.6V的电势-通常为1.65V。这比便宜的碳锌/勒克朗切/重型电池要高,这是一种确定电池是否真正属于碱性电池以及本质上是新电池的可靠方法。给出1.6V以上电压的电池无需通过电流放电进行“测试”,如下所述(但可以根据需要进行测试)。

  • 使用万用表上的10安培范围,测量电池短路电流约1秒钟。在此测试中,仪表的内部电阻,引线电阻,插入连接电阻和与电池的接触电阻都是潜在的显着电阻,因此结果在仪表之间会有所不同,具体取决于探头的接触方式以及引线插头的性能与仪表插座接触。尽管存在这些潜在的差异(请注意),该测试还是有用的并且可以合理地重复。

仅提供信息: 我进行此测试的最常见原因是确定一批电池中的哪些电池未使用,以及哪些已使用的电池适合用于高输出相机闪光灯。有关的闪光灯表示很重的负载。容量可能约为100次闪光-取决于随照片环境而变化的能量-进入黑暗的大房间的闪光灯需要充满电,而在近距离拍摄浅色的物体时,仅会使用一小部分存储的能量。当反复使用以耗尽电池电量时,将其从闪光灯中取出时可能太热而无法搬运-可能是70摄氏度!电池在满负载下提供的平均功率可能约为50至100瓦。电池需要处于良好状态才能提供。

对于高质量的新电池,短路测试通常返回5到10安培的结果,在大约一秒钟的测试期间电流会略有下降。

使用过的电池的结果差异很大。3到5安培范围内的任何值均表示该单元易于用于闪光灯。几安培的结果意味着该电池仍可用于低耗电设备,例如时钟或电子秤。小于该值的单元可能最好被丢弃。

尽管以上测试用于AA碱性电池,但它也可用于NimH AA细胞-风险更大。NimH电池充满电后可能会具有更高的放电速率,尽管此测试中存在的电阻通常会将电流限制在大约相同的值。我刚刚用充满电的2000 mAh Eneloop AA电池(松下中文制造版)进行了尝试。该峰值约为7安培。与市场领先的AA NimH电池相比,Eneloop电池的容量要低,但在给定的放电水平下,其货架寿命要长得多,而端子电压要高得多。我希望它们能对更高容量的“正常” AA NimH细胞产生相似的结果。

有几次我很傻,无法在裤兜里装几个带电的AA电池,而在3个这样的场合下,我也很不幸,无法在口袋里装上各种硬币,钥匙等,形成一个稳定的电路。口袋温度几乎立即上升到远高于疼痛水平的高度,并且肯定有烧伤的可能。口袋里的东西每次都必须撒上不雅的东西。虽然没有任何细胞能够提供任何机械损伤的迹象,但是如果有人在这种虐待下以某种方式“爆炸”,我会是个悲伤的人,但并不感到惊讶。

短时将单个AA NimH电池短路可能不会损坏设置为10A的电表。串联的一个以上电池或大于AA的电池可能会导致电池解体或仪表内部起火或解体。有些电表在其10A量程上装有保险丝,但许多电表却没有(我所见过的最便宜的电表却没有)。扩展的10A量程过电流使用可能会在几毫秒后损坏10A分流器,并可能损坏电表本身。

与实际消耗的能量相比,电池的硬性短路可能会导致容量下降过多,并可能导致二次电池长期永久性退化。我没有注意到,但是YMMV就是这种情况。

将上述Eneloop电池在7A处短路总计约5秒钟后,需要约40 mAh的电荷才能将其恢复到满容量。能量输出〜= 1V表示x 7A x5秒= 35焦耳。恢复能量~~ = 1.4V x 40 mAh〜= 200焦耳。该测试样本(1个项目)太小且不受控制,无法得出任何良好的结论,但很有趣。

最坏的情况是,在完全短路的情况下,电池内部可能会耗散10瓦左右的能量,通常会更低。我对高放电NimH细胞进行的非正式无意口袋测试可能会持续10到20秒,这表明它们可以忍受这一点而不会自我破坏(至少对于我所经历的小样本而言),如果在许多AA碱性电池上闪光,我也可以使用电池以至于它们变得太热以至于无法处理,这表明该电池太耐重放电和高温,“足够”。

因此,我不希望如上所述对任何AA碱性电池或NimH电池进行短路测试在物理上是危险的。但是,如果事实确实如此,我将不会感到完全惊讶。


很好的答案,您比我走得更远。顺便说一句,我找到了碱性电池的数据表,但与我在回答中所说的相反,它的作用不大,因为范围的下限是1h:data.energizer.com/PDFs/E91.pdf
fceconel

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@fceconel在过去7年左右,我一直在参与使用500,000 AA镍氢电池在这样的事情 -谈论电池往往经过一段时间:-)发生
拉塞尔麦克马洪

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如果电流过高,则会烧毁万用表上的保险丝,或炸毁电池。

维基百科说,劲量AA电池在室温下的内阻约为0.15R。这样可以提供大约10A的电流。但是,万用表的内部电阻可能会产生影响,从而降低电流。

取而代之的是,购买一个很小的电阻,例如0.01R,并具有较高的额定功率,然后将其放在电池上。然后测量电压电阻两端,用欧姆定律计算电流。这样,您可以保护万用表,并且万用表的分流电阻不会起作用。

注意

以上答案假设碱性AA电池。正如Spehro所说,其他类型可能很危险。


除了任何危险之外,电表对于测量瞬息万变的信号不是一个好的选择。大多数更新每秒更新的次数不会超过几次,如果更新了,您将无法阅读。该值似乎可能在数十毫秒内发生显着变化。使用示波器来捕获单个扫描来测量小电阻两端的电压会更好。
Ross Millikan

@RossMillikan听起来不错。您认为电池改变电流那么快?具有最大/最小/平均存储量的万用表也许也可以很好地工作。
geometrikal

我可以相信电路完成后会有非常快速的下降。在我看来,OP希望抓住这一点。无论哪种情况,我都很容易错。我当然不希望使用电表来捕捉只能持续一秒钟的东西。
Ross Millikan

@RossMillikan-看到我的答案-我发现这种方法在实践中对我非常有效。
罗素·麦克马洪

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它当然不会杀死万用表,但是电压下降得如此之快(以及随之而来的电流),以至于您将无法进行太多测量。这样的设置实际上在一秒钟内并不是很短的时间。一种可能的设置是使用串联的微调电位计或电位计进行测试,记录随时间变化的电压,然后分析结果。但这将是很多工作。您需要以最大值(例如500R)的电位器开始,并记录放电曲线。然后逐渐减少并重复一次,每次更换一个新电池,直到达到使电池放电快于1s的值。请注意,在这种情况下,您将使用万用表来测量电压,而不是电流,因为它会

但是通常电池制造商已经为您完成了此类工作。如果您可以找到要使用的特定电池的数据表,则可能包含此信息。


当我第一次阅读您的问题时,我正在考虑使用碱性电池。但是如果不是这种情况,@ Spehro有一个很好的论点,并且在没有负载的情况下进行此测试会涉及严重的安全问题。
fceconel 2015年

查看我的答案-我发现该方法在实践中对我非常有效。他希望进行非常高的电流测试,并且在10A范围内用电表直接短路在实践中效果很好。
罗素·麦克马洪

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这确实是危险的,特别是如果是具有高电流容量的电池(例如NiCd)。以我的经验,如果对碱性和锌-碳电池进行短时间的处理并不危险,但是仍然要谨慎地建议一定要戴安全眼镜并将电池存放在不易燃的东西中。当短路和无保护的锂电池着火时,NiCd电池(甚至是看起来不错的9V电池)也会剧烈爆炸,而NiMH电池可以在某些条件下排出高温氢气和电解液。NiCd电池的短路电流可能会大大超过电表的10A额定值,因此电表或测试导线可能会损坏。

它并不能真正告诉您对正常操作有用的信息-您可以在读数为10A(可能为100mV)时查找电表两端的电压,并获得某种形式的内部电阻估算值,但是会产生电化学效应(“极化” )会导致短路电流从峰值迅速下降。当电池放电时,内部电阻会上升,因此如果您以短脉冲汲取电流,则无法很好地了解电池寿命期间会发生什么。

如果您的目的是了解最大故障电流(例如保护电路的分断电流),则可能会有用。


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方法1.为了安全,准确地测量来自电池的短路电流,您需要设置脉冲负载。这样的负载可能包含一个低占空比的振荡器,例如每秒10 ms的脉冲,从而驱动NPN功率晶体管(如2N3055)的基极。从电池+ ve连接一个1 ohm 1W电阻到晶体管集电极;发射极和电池-ve一起连接到振荡器接地。使用示波器测量电阻两端的电压脉冲:10V脉冲表示电池正在提供10A电流脉冲。注意,该方法使用接近短路进行测量。很难接近真正的短路。

方法2。此方法在不汲取电流的情况下测量电池的内部电阻。串联一个1000uF的电容器(电解型,注意极性!),一个电池,一个50欧姆的电阻和一个振荡器,在这里,振荡器可以是一个实验室仪器,能够向50欧姆传递100 Hz 1V rms正弦波。使用示波器测量电池两端和50欧姆之间的峰峰电压。它们的比率给出了电池内部电阻,如果电池应该短路,则可以期望这是对初始电流的唯一限制。


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1.5 V电池无法为1 Ohm负载提供10 A电流。但是,最好使脉动短。
tomnexus 2015年

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测试探针会带来很大的阻力,除非最终设计也将测试探针的手压施加到电池触点上,否则您将无法准确测量功率输出。

考虑建造一个带有香蕉插头的测试电池座,您可以将其连接到万用表。寻找机械接触良好的电池座。通过降低接触电阻,这将为您提供更多来自电池的功率-在像这样的大电流应用中,这将是功率损耗的重要来源。

但是,即使电池座(至少是普通的电池座)也不意味着电流超过1A。诸如手电筒制造商和无线电控制模型爱好者之类的团体遇到了这个问题,在我看到的一些建议中,看起来最好的方法是使用铜编织层面对弹簧触点,然后将较粗的电线焊接到铜编织层上。这为电池提供了高电流,低电阻的触点,并允许您从电池中获取最大电流。

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