शुरू होने के बाद कार बैटरी को रिचार्ज करने में कितना समय लगता है?

Question

एक सामान्य लेड-एसिड, 12 V कार की बैटरी (आमतौर पर 13 V या तो पूरी तरह से चार्ज होने पर), और मान लें कि इंजन शुरू करने में लगभग 3 सेकंड में 500 A से अधिक समय लगता है, तो किसी भी चार्ज पर बैटरी को रिचार्ज करने में कितना समय लगेगा? मूल्यांकन करें?

भौतिकी के बारे में मुझे जो कुछ याद है, उससे मेरा प्रयास यहाँ है:

12.8 वी * 500 ए = 6400 डब्ल्यू

3 सेकंड में जो 19,200 जूल है।

इसलिए, एक आदर्श दुनिया में, जहाँ सभी करंट वापस बैटरी में जाता है और क्या नहीं, मेरे सभी जूल को फिर से हासिल करने और उन्हें वापस अपनी बैटरी में डालने में कितना समय लगता है?

2 ए प्रभार दर को देखते हुए:

14 वी (चार्जर का आउटपुट?) * 2 ए = 28 वाट

यहाँ मैं थोड़ा अस्थिर हूँ। आगे क्या होगा? समय प्राप्त करने के लिए वाट क्षमता द्वारा जूल को विभाजित करें? इसी की तरह लगता है:

19,200 जूल / 28 वाट = 11.4 मिनट।

बस? 2 ए पर 11.4 मिनट और सभी 19,200 जूल वापस आ गए हैं? यकीन करना मुश्किल है। मेरे चार्जर में 10A सेटिंग भी है। तो इसका मतलब है कि लगभग 2.5 मिनट में, यह "रिचार्ज" हो जाएगा।

तो, क्या मेरी धारणा सही है? क्या आप वास्तव में इस की गणना करने के लिए चार्जिंग वोल्टेज का उपयोग करते हैं, ऐसा लगता है जैसे आपको बैटरी की क्षमता / वोल्टेज / जो भी हो के संबंध में चार्जिंग वोल्टेज लगाने की आवश्यकता होगी।

Comments

14v * 2A = 28 वाट, लेकिन यह केवल तभी सही होगा जब आपकी बैटरी 0v पर होगी। यदि आपकी बैटरी 12v पर थी, तो केवल 2v अंतर है, 2V * 2A = 4W = इसे रिचार्ज करने के लिए बहुत लंबा समय। इसलिए क्यों ऑटोमोटिव अल्टरनेटर आमतौर पर 100A आउटपुट पर चलते हैं।

— जॉन यू

आह, ठीक है, यह एक और बात थी जिसके बारे में मैं अनिश्चित था। धन्यवाद।

— निक

यह भी मानता है कि आपका चार्जर 12A बैटरी में 2A का प्रबंधन करेगा, यह वास्तव में बहुत कम हो सकता है क्योंकि बैटरी वोल्टेज 14v की ओर आता है।

— जॉन यू

@ जॉन, यह एक ऐसी चीज है जिसके बारे में मैं भी सोच रहा था क्योंकि बैटरी पर वोल्टेज उसी तरह बढ़ेगा जैसे चार्जिंग कैपेसिटर के साथ होता है - जिससे चार्ज करंट कम होता है। हालांकि, ऑटोमोबाइल के संदर्भ में, क्या एल्टनेटर उच्च वर्तमान क्षमताओं वाले निरंतर वोल्टेज स्रोतों के बजाय निरंतर वर्तमान स्रोतों के रूप में कार्य करते हैं?

— sherrellbc

वर्तमान और वोल्टेज का उपयोग अनिश्चितताओं के बहुत से परिचय करता है। आपकी गणनाएं (और उत्तरों में जो आपकी मान्यताओं को सही मानती हैं) वे कम हैं। आपको स्टार्टर मोटर पावर (आमतौर पर 1-1,5 किलोवाट, कि अभी भी overestimated है, अगर आप बैटरी वोल्टेज में गिरावट पर विचार करते हैं) और कार शुरू करने का समय लेना चाहिए। बेहतर गणना के लिए यहां देखें और नीचे दिए गए उत्तरों को अनुकूलित करें: Phys.stackexchange.com/questions/57794/ ... मूल रूप से यह 19.2 kJ नहीं है जैसा आपने लिखा है, यह केवल 4 kJ है।

— फ़ारो

Answer 1

नहीं, यह जूल नहीं है = जूल बाहर। पहले सन्निकटन के लिए, यह Coulombs in = Coulombs आउट है। यह सर्किट के माध्यम से बहने वाले इलेक्ट्रॉन हैं जो बैटरी के अंदर रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं (लेकिन 100% दक्षता पर नहीं)।

ऊर्जा / शक्ति / वोल्टेज की गणना के बारे में भूल जाओ और बस डिस्चार्जिंग के लिए एम्पीयर-सेकंड के बराबर चार्ज करने के लिए एम्पीयर-सेकंड बनाएं, और फिर अक्षमताओं को ध्यान में रखते हुए एक फ्रॉड कारक द्वारा गुणा करें।

500A × 3s = 1500 As = 2A × 750s = 10A × 150s

750 = 12.5 मिनट

90% दक्षता के बारे में चित्रा, इसलिए 12.5 मिनट / 0.90 = लगभग 14 मिनट।

Comments

ठीक है कि बहुत आसान है। इसमें वोल्टेज कैसे खेलता है? विशेष रूप से, अगर मैं 13 वी के बजाय 15 वी पर चार्ज करता हूं तो क्या होगा? एक चार्ज वोल्टेज कैसे लेता है और यह चार्जिंग को कैसे प्रभावित करता है?

— निक

@ निक: चार्ज वोल्टेज बैटरी के वर्तमान आंतरिक वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध के आधार पर, बैटरी में जाने वाले तात्कालिक वर्तमान को प्रभावित करता है। उच्च वोल्टेज का मतलब अधिक करंट होता है, लेकिन बैटरी के भौतिक निर्माण के आधार पर करंट को एक निश्चित मूल्य तक सीमित करने की आवश्यकता हो सकती है।

— डेव ट्वीड

मैंने इस बारे में कभी नहीं सोचा है। यदि आप एक डिस्चार्ज बैटरी (कहते हैं 12V) को 15V की क्षमता से जोड़ते हैं, तो आप अनिवार्य रूप से केवल तार प्रतिरोध में 3V को छोटा कर रहे हैं। इसका परिणाम क्या है? 1 ओम प्रतिरोध को मानते हुए, क्या यह बैटरी को 3 ए निरंतर चालू करने के साथ चार्ज करने के बराबर है? आगे कोई परिणाम नहीं (वर्तमान आपूर्ति की जा सकती है)? यह भी संभावना है कि एक छोटे से पर्याप्त तार में << 1 ओम प्रतिरोध है, इसलिए इस मामले में वर्तमान 3 ए से बहुत अधिक है।

— शेरेल्ब्क

500 सीसीए बैटरी की अधिकतम रेटिंग है। आम तौर पर यह केवल 100-200A लेता है ताकि आपकी गणना द्वारा बैटरी को रिचार्ज करने के लिए 5 मिनट में एक कार शुरू की जा सके।

— सरप्राइजडॉग

Answer 2

"पर्याप्त बंद करें" के लिए, आप उपयोग कर सकते हैं

टी _{चार्ज} = टी _{डिस्चार्ज} * (मैं _{डिस्चार्ज} / आई _{चार्ज} ) * के

कश्मीर एक unitless वर्तमान दक्षता कारक है और बैटरी रसायन शास्त्र, चार्ज और डिस्चार्ज दर, प्रभार से बैटरी राज्य और चरण चंद्रमा के साथ बदलता रहता है (और कभी कभी कि क्या आज एक बैंक अवकाश है), लेकिन एक के लिए

• लीड एसिड बैटरी: लगभग 1.1 से 1.2
• लिथियम आयन बैटरी: लगभग 1.01
• निकल-धातु हाइड्राइड (NiMH): लगभग 1.15 से 1.2

यह सिर्फ यह कहता है कि चार्ज और डिस्चार्ज समय एक चर स्थिर द्वारा गुणा किए गए वर्तमान नाली के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

"स्थिर" कई कारकों के कारण भिन्न होता है। लिथियम केमिस्ट्री में कोई माध्यमिक प्रतिक्रिया नहीं होती है जो वर्तमान इनपुट को "खाती है"। निम्ह (एनआईसीडी) में माध्यमिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो गैसों, गर्मी और अन्य मज़ेदार सामग्री बनाती हैं और आपूर्ति की गई कुछ ऊर्जा का उपभोग करती हैं।

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नोट: वर्तमान अनुपात ऊर्जा चार्ज अनुपात के समान नहीं हैं । चार्ज करते समय, आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाह, इनपुट और Battery_proper के बीच वोल्टेज में गिरावट का कारण होगा , इसलिए V _को V _{Battery_proper} से अधिक होना चाहिए क्योंकि आंतरिक प्रतिरोध में वर्तमान ड्रॉप खो गया है।

डिस्चार्ज करते समय, आंतरिक प्रतिरोध फिर से वोल्टेज को गिरा देता है , लेकिन वी _आउट अब आंतरिक बूंदों के कारण वी _{बैटरी_प्रॉपर} से कम होगा । तो आप दोनों तरह से हार जाते हैं । कुल मिलाकर,

(ऊर्जा दक्षता) = k * (V _{out, mean} / V _{in, mean} )

उच्च धाराओं (जैसे कि स्टार्टर-मोटर को क्रैंक करने वाली कार) से लेकर कुल वोल्टेज तक लगभग आंतरिक प्रतिरोध में गिराया जा सकता है। इसका मतलब है कि पूरी तरह से चार्ज होने से कम, अच्छी स्थिति से कम 12 वी कार की बैटरी क्रैंकिंग के दौरान टर्मिनलों पर 6 वी माप सकती है। एक ही बैटरी को चार्ज करने पर 13.6 & nbap; V तक की आवश्यकता होगी।

तो, वोल्टेज दक्षता, अगर क्रैंकिंग द्वारा छुट्टी दे दी जाती है और जब बैटरी लगभग पूरी तरह से चार्ज हो जाती है, तो 6 / 13.6 = 44% के बराबर होती है। यह लीड एसिड के लिए ऊपर उल्लिखित 90% दक्षता के बाद है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, एक पूरी तरह से चार्ज सीसा एसिड बैटरी के पास जो "बिट थका हुआ" है, वह 0.9 & nbsp: * 0.44 = ~ 40% ऊर्जा दक्षता को चार्ज ऊर्जा से अधिक ऊर्जा का प्रबंधन कर सकता है।

Comments

रुको, क्या आप कह रहे हैं कि LiIon और NiMH "ओवर-यूनिटी" हैं?

— डेव ट्वीड

@DaveTweed - नहीं - मैं कह रहा हूं कि मेरे पास मन में थ्रेड और डिस्चार्ज थे और उन्हें मिलाया। (मैं आमतौर पर "1 ए के लिए कितना चालू निकलता हूं" के संदर्भ में सोचता हूं - वह "एक्सएक्सएक्स आउट करने के लिए मुझे कितना डाल देना चाहिए" के संदर्भ में पूछ रहा है। मैंने इसे संपादन के दौरान देखा और सोचा कि क्या कोई होगा। अंतिम संस्करण में इसे ठीक करने से पहले इसे उठाएं। आपने :-)।

— रसेल मैकमोहन

+1 चंद्रमा और बैंक छुट्टियों के चरण में लाने के लिए। मैं हमेशा लोगों के साथ कार्बोरेटर के बारे में बात करते समय उन्हें लाना सुनिश्चित करता हूं।

— निक

Answer 3

यहां तक ​​कि अगर आपकी बैटरी 500A वितरित करती है, तो वह PEAK करंट है, जब मोटर को रोका जाता है और कोई बैक EMF नहीं होता है, इसलिए मूल रूप से मोटर एक छोटा प्रतिरोध और प्रेरण है। मोटर तारों के घूमने के बाद, पीछे EMF कम होता है जो बैटरी के लिए चालू होता है। मुझे लगता है कि इन विशाल धाराओं को केवल एमएस के लिए सूखा दिया गया है।

Comments

अनुमान मत लगाओ। वास्तव में, एक ऑटोमोबाइल इंजन के लिए स्टार्टर मोटर क्रैंकिंग की अवधि के लिए स्टाल करंट के करीब चल रही है, जब तक कि इंजन स्टार्टर से मैकेनिकल लोड को पकड़ता और हटा नहीं देता। यह वास्तव में एक आधुनिक उच्च संपीड़न इंजन क्रैंक करने के लिए कुछ hp (= कुछ kW) की आवश्यकता है। हालांकि, ध्यान रखें कि ऑटोमोबाइल की चार्जिंग प्रणाली, 50 से 100A या उससे अधिक की क्षमता के साथ, एक या दो मिनट के भीतर क्रैंकिंग चार्ज को बहाल कर सकती है।

— डेव ट्वीड

@DaveTweed, 500A क्रैंकिंग करंट के लिए ओपी में धारणा कहां से आई?

— sherrellbc

@sherrellbc: मुझे नहीं पता; आपको उससे पूछना पड़ेगा। यही कारण है कि हम सभी चर्चा में संक्षिप्तता के लिए यहां उपयोग कर रहे हैं। जो कुछ भी आपको समीकरणों में पसंद है उसे प्रतिस्थापित करें।

— डेव ट्वीड

Answer 4

यदि इंजन शुरू करने में 3 सेकंड के लिए 500 A लगते हैं, तो 1500 एम्पीयर-सेकंड का उपयोग किया जाता है। यदि बैटरी को 1 ए पर रिचार्ज किया जाता है, तो 1500 एम्पीयर-सेकंड प्राप्त करने में 1500 सेकंड (25 मिनट) लगते हैं।

Answer 5

पूर्ण बैटरी का विश्राम वोल्टेज सामान्य तापमान पर 13.8 वोल्ट है। अल्टरनेटर का नियामक 14.4 से 14.7 वोल्ट डालता है। यह अतिआवश्यक है अन्यथा बैटरी को कभी भी पूर्ण नहीं मिलेगा, चार्ज करने के लिए अनंत समय लगेगा। आराम करने और चार्ज करने वाले वोल्टेज के बीच 1 वोल्ट से कम का अंतर होता है, जो सिर्फ इतना कम होता है कि यह सामान्य परिस्थितियों में पानी के इलेक्ट्रोलिसिस (यानी बैटरी के "उबलते") का कारण नहीं बनता है।

बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध इतना कम है कि यह 1 वोल्ट का अंतर बैटरी के पूर्ण होने पर भी लगभग 50 एम्पों का प्रवाह करेगा। हालांकि, बैटरी प्लेटें और इलेक्ट्रोलाइट एक क्रूड इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर भी बनाते हैं, जो इस अंतर को चार्ज करता है और अंतर को बंद कर देता है। यह संधारित्र प्रभार वह है जो आप देखते हैं जब आप हाल ही में चार्ज की गई बैटरी को मापते हैं, और स्वयं के माध्यम से वापस लीक करके इसे फैलने में लगभग एक मिनट लगता है।

वास्तव में, आपके पास एक बैटरी है जिसमें श्रृंखला में लीकी कैपेसिटर जुड़ा हुआ है। जब आप कार शुरू करते हैं, तो प्लेटों में कुछ आवेश का उपयोग किया जाता है, और जब अल्टरनेटर वापस चार्ज करना शुरू करता है, तो यह इस संधारित्र को पहले चार्ज करता है और जो कुछ भी लीक होता है वह वास्तव में प्लेटों को चार्ज करता है। यही कारण है कि एक लीड-एसिड बैटरी को चार्ज करने के लिए अति-आवश्यक की आवश्यकता होती है - बिल्कुल 13.8 वोल्ट पर चार्ज करने से यह कभी भी पूर्ण नहीं होगा।

इसलिए, यह ज्यादा मायने नहीं रखता है कि आपका अल्टरनेटर कितना बड़ा है - बैटरी जो भी लेना चाहे ले लेगी, और इसलिए यह वास्तव में बैटरी पर निर्भर करता है कि कार को क्रैंक करने के बाद चार्ज करने में कितना समय लगता है। बैटरी की उम्र बढ़ने के साथ, सल्फेशन विकसित होता है और प्लेटें बंद हो जाती हैं, संधारित्र प्रभाव मजबूत हो जाता है और बैटरी को वास्तव में ऊपर और लंबा होने में अधिक समय लगता है।

आखिरकार जब यह वास्तव में खराब हो जाता है, तो ऐसा लगता है कि जब तक आप जम्पर केबल चालू रखते हैं, तब तक बैटरी चार्ज होती है, क्योंकि सभी चार्ज संधारित्र में है और वास्तविक प्लेटों में कोई भी नहीं है।