Mengapa baterai diukur dalam ampere-jam tetapi penggunaan listrik diukur dalam kilowatt-jam?

20

Saya membaca tentang penggunaan energi dalam baterai dan tidak begitu mengerti mengapa itu diukur dalam unit yang berbeda dari penggunaan listrik rumah. Satu ampere-jam tidak termasuk ukuran volt. Namun pemahaman saya adalah bahwa baterai memiliki tegangan konstan (1.5V, 9V, ...) seperti halnya penggunaan listrik rumah (120V, 220V, ...). Jadi saya tidak melihat mengapa mereka memiliki unit yang berbeda yang dengannya mereka diukur.

batteries watts Alexis K
sumber

fyi. Sepertinya pertanyaan Anda menyentuh subjek pengukuran baterai. Inilah artikel tinjauan terbaru: batteryuniversity.com/learn/article/…

Nick Alexeev

18

$kW \cdot h$ adalah ukuran energi, untuk itu pelanggan jaringan ditagih dan biasanya muncul pada faktur Anda dalam angka yang mudah dipahami (0-1000, bukan 0-1 atau angka yang sangat besar; rentang yang, sayangnya, membingungkan banyak orang) .

$A \cdot h$ adalah ukuran muatan listrik. Baterai (atau kapasitor) dapat menyimpan lebih atau kurang jumlah muatan tertentu terlepas dari kondisi operasinya, sedangkan energi keluarannya dapat berubah. Jika kurva tegangan untuk baterai dalam kondisi operasi tertentu diketahui (sirkuit, suhu, masa pakai), maka energi outputnya juga diketahui, tetapi tidak sebaliknya, meskipun Anda dapat menghasilkan beberapa perkiraan yang cukup bagus.

Untuk mengkonversi dari ke untuk sumber tegangan konstan, kalikan dengan tegangan itu; untuk perubahan tegangan dan / atau sumber arus, integrasikan dari waktu ke waktu: $A \cdot h$ $kW \cdot h$

\frac{1 k W \cdot h}{1000 W \cdot h} \int_{t_{1}}^{t_{2}} saya (t) E (t) d t; E [V], saya [SEBUAH], t_{1, 2} [h]

$\frac{1 kW\cdot h}{1000 W\cdot h}\int_{t_1}^{t_2} \! I(t)E(t)dt ~;~~E~[V],~I~[A],~{t_{1,2}}~[h]$

tyblu
sumber

Pelanggan Grid ditagih untuk daya dan energi. "Energi keluaran" baterai tidak dapat berubah (baik dibuat maupun dihancurkan). Saya pikir maksud Anda "kekuatan output". Kapasitas penyimpanan energi baterai sekunder (yaitu yang dapat diisi ulang) dapat berubah selama masa pakai baterai karena perubahan strukturnya (karena pekerjaan telah dilakukan pada baterai itu).

Argyle

Energi dan daya keluaran baterai berubah, @Josh, terutama berkenaan dengan perubahan suhu dan penarikan arus, tetapi jumlah coulomb yang diperlukan untuk menghantarkan energi itu lebih konstan. Saya tidak keberatan jika Anda akan menjelaskan dalam obrolan bagaimana seseorang dapat ditagih untuk kekuasaan saja.

tyblu

Buruk saya, penggunaan Anda sudah benar. Saya pikir penting untuk menggambarkan perbedaan antara kekuatan dan energi di sini, tetapi keduanya berhubungan langsung. Output energi akan bervariasi dengan output daya karena energi adalah bagian integral dari daya. Inti dari baterai adalah menyimpan energi dan tentu saja outputnya akan berkurang saat Anda menggunakannya. Listrik biasanya tidak ditagih sendiri ke pelanggan perumahan (meskipun sebagian dari yang kami bayar memang masuk ke infrastruktur), tetapi listrik ditagih ke pelanggan besar sebagai "Biaya Permintaan".

Argyle

5

Catatan tentang tegangan baterai: Nilai tegangan baterai adalah "nominal". Baterai asam timbal 12 volt yang terisi penuh sebenarnya dimulai sekitar ~ 14,4 volt dan turun saat Anda menarik energi darinya. Tegangan baterai aktual tergantung pada sejumlah faktor yang tidak terbatas pada kondisi pengisian, usia baterai, profil muatan, kimia, dll. ... Misalnya, baterai lithium ion 3,7V (nominal) dapat mulai pada 4,15 volt dan berkurang hingga ~ 2,7 volt sebelum perlu diisi ulang

Watt-Hours (atau kW-H) adalah indikator kapasitas penyimpanan energi baterai, sedangkan amp-jam akan merujuk pada berapa banyak amp minimum yang dapat Anda gunakan dari baterai dengan daya penuh selama satu jam sebelum tidak lagi mampu menyediakan tingkat aliran (mungkin pada atau di atas tegangan pengenal?). Mereka terkait erat, tetapi tidak setara. Beberapa baterai dirancang lebih untuk perangkat undian arus tinggi, sedangkan yang lain dirancang untuk bertahan lama untuk perangkat undian arus rendah.

Tambahkan: Sekarang saya melihat baterai ponsel saya, saya perhatikan bahwa semuanya memiliki tiga peringkat. Ini adalah baterai Lithium-Ion yang rating tegangan nominal-nya adalah 3.7V. Kapasitas energinya ditandai sebagai 4,81 Watt-Jam. Peringkat muatan listriknya adalah 1300 miliAmp-Jam. Ini tampaknya menunjukkan bahwa Energy = Voltage * Muatan Listrik (setidaknya dalam hal peringkat baterai), meskipun saya berpikir bahwa persamaan ini menyembunyikan fakta bahwa ada integrasi P = VI yang terjadi dan bahwa V lebih seperti sebuah nilai rata-rata daripada konstanta, yang mungkin memberikan perkiraan yang cukup bagus.

Argyle
sumber

Tegangan baterai yang terisi penuh (yang dibiarkan sendiri selama 24 jam) cukup dekat dengan 13 V daripada 14,4 V. 14,4 V adalah tegangan yang digunakan pengisi daya di bawah fase pengisian.

Gunnish

1

Ini salah: "amp-jam akan merujuk pada berapa banyak amp minimum yang dapat Anda tarik dari baterai dengan daya penuh selama satu jam". Ini tidak benar. Anda dapat dengan mudah mendapatkan baterai 2000mAH yang tidak akan pernah menghasilkan 2 amp, tetapi mungkin bisa menghasilkan 500mA selama 4 jam.

Rocketsarefast

4

Cara baterai bekerja, coulomb total yang dapat didorongnya jatuh lebih langsung daripada energi total yang dapat disimpan. Tegangan tidak konstan. Ini bervariasi berdasarkan kondisi pengisian daya untuk satu, dan hubungan antara keduanya dapat sangat berbeda antara kimia baterai. Semua ini untuk mengatakan bahwa Ah lebih relevan dengan produsen baterai daripada Wh atau Joules.

Joule tentu saja dapat relevan dengan desain sirkuit, sehingga informasi ini tersedia, hanya saja tidak termasuk dalam gigitan suara 2 detik yang disebut peringkat Amp-jam. Lembar data baterai bisa menjadi sangat kompleks. Seperti kebanyakan hal, ada sejumlah pengorbanan dan informasi menyeluruh lebih dari satu nomor. Jika Anda harus memilih hanya dua angka untuk mengkarakterisasi baterai dengan cepat, Volts dan Amp-jam sama bagusnya dengan yang lainnya, dan inilah yang telah digabungkan dalam industri ini.

Olin Lathrop
sumber

Masalahnya dengan Ah adalah tergantung pada beban, dan biasanya tidak ditentukan pada info singkat yang terdapat pada baterai, bahkan tidak selalu tersedia dari produsen.

Gunnish

@Gunnish: Semua lembar data baterai yang saya lihat memberi Anda gambaran tentang apa yang dapat dihasilkan baterai pada berbagai kondisi, dengan Ah yang sangat umum. Ya, baterai yang dapat dikirimkan bervariasi dengan profil saat ini, suhu, dan parameter lainnya, tetapi demikian juga total energi. Semuanya adalah fungsi dari banyak parameter lain dalam hal baterai, tetapi total muatan yang dapat dikirim mungkin lebih konstan daripada yang lain, seperti energi total yang dapat dikirim.

Olin Lathrop

@Josh: Tidak, itu tidak mudah. Total muatan baterai dapat memberikan yang bervariasi dengan beban. Lembar data baterai yang baik akan menunjukkan kurva Ah atau faktor penurunan dari nominal untuk arus pelepasan. Baterai Anda 25 Ah dapat dinilai pada 25 degC lebih dari 10 h debit (2,5 A). Pada usia 25 A, Anda mungkin mendapatkan 75% dari itu, misalnya. Pada suhu yang lebih rendah akan turun juga. Ini semua berbeda secara berbeda antara kimia baterai, detail konstruksi, dan berbagai parameter lainnya. Baterai itu rumit. Lihat datasheet beberapa saat.

Olin Lathrop

3

Tegangan baterai berubah sepanjang masa pakai baterai. Arus diatur oleh sirkuit yang terhubung dengannya.

Karena arus adalah nilai yang diketahui konstan dan dapat diprediksi, dan tegangan tidak dapat, unit berada dalam nilai yang dapat diprediksi.

Pasokan listrik Anda adalah tegangan konstan dan dapat diprediksi.

Majenko
sumber

Saya merasa bahwa jawaban singkat ini jauh lebih baik daripada jawaban yang diterima; itu langsung menjadi inti dari "mengapa?", yang sebenarnya ingin diketahui oleh si penanya.

Ryan V. Bissell

Itu tidak sepenuhnya masuk ke jantung mengapa, tetapi jika jawabannya adalah "Jumlah Coulomb muatan listrik (Ampere-detik atau 1 / 3,6 mAh) yang dapat disimpan dan dipulihkan dari baterai kira-kira konstan lebih masa pakai baterai sedangkan jumlah Joule energi (J atau 1 / 3.600.000 kWh) yang dapat disimpan dan dipulihkan dari baterai yang sama sangat bervariasi selama masa pakainya "maka saya setuju

codeshot

3

Salah satu faktor yang belum disebutkan adalah bahwa karena baterai memiliki sejumlah hambatan internal, menarik lebih banyak arus akan menyebabkan tegangan melorot. Anggaplah, secara hipotesis, bahwa baterai tertentu yang telah habis dalam jumlah tertentu akan memasok 12 volt saat memasok 10mA, atau 10 volt ketika memasok 100mA. Menggambar 10mA dari baterai selama 10 jam akan mengeluarkannya sebanyak menggambar 100mA selama satu jam, tetapi dalam skenario sebelumnya baterai akan memasok 20% lebih banyak energi "berguna". Poin kunci: sebagian kecil energi dalam baterai akan hilang ketika mencoba mengeringkannya dengan cepat daripada ketika mencoba mengurasnya dengan lambat.

Saluran listrik juga memiliki tingkat resistensi tertentu, dan faktor-faktor serupa mungkin berlaku, tetapi tegangan saluran yang mencapai meteran pelanggan tetap umumnya tidak terlalu terpengaruh oleh penggunaan pelanggan itu. Perusahaan listrik dapat memasok satu amp pada 105 volt menggunakan energi 20% lebih sedikit (per unit waktu) daripada yang dibutuhkan untuk memasok satu amp pada 126 volt. Jika pelanggan ditagih per amp-jam, perusahaan listrik akan memiliki insentif untuk memasok energi mereka pada tegangan serendah mungkin. Penagihan per kWh berarti penggunaan yang dapat ditagih pelanggan akan sebanding dengan jumlah energi yang harus dihasilkan oleh perusahaan listrik untuk memasoknya. Kebetulan, beberapa perangkat (misalnya motor induksi) akan sering menarik arus lebih sedikit pada tegangan yang lebih tinggi (saat melakukan jumlah pekerjaan yang sama),

supercat
sumber

0

Cukup "Amp. Jam" bukan unit ilmiah atau unit SI. Amp.hr adalah peringkat yang digunakan pabrikan baterai tetapi karena satu ampre = satu Coulomb per detik, ketika dikalikan dengan satu jam, dua faktor waktu dibatalkan dan hasilnya hanya 1 Amp.Hr = 3600 Coulomb muatan, tanpa faktor waktu yang terlibat . Jadi sedikit asap dan cermin dari produsen baterai. Jika Anda ingin benar-benar tahu bagaimana kinerja baterai Anda, Anda harus melihat sedikit lebih dalam daripada mengambil kata orang-orang penjualan ...!

pengguna217664
sumber

Amp-jam bersifat ilmiah karena ampere dan jam didefinisikan secara ilmiah. Amp-jam sangat umum digunakan dalam rekayasa. Perhatikan bahwa pertanyaan itu memiliki jawaban yang diterima dari tujuh tahun yang lalu.

Transistor

Mengapa baterai diukur dalam ampere-jam tetapi penggunaan listrik diukur dalam kilowatt-jam?

Jawaban: