Capacidade e energia da bateria
Informe a tensão nominal, o consumo constante de corrente e o tempo de operação necessário.
Entenda capacidade, carga e energia da bateria
A capacidade de uma bateria pode descrever carga elétrica ou energia armazenada. Ampères-hora medem carga: uma bateria de 10 Ah pode, idealmente, fornecer um ampère por dez horas, dois ampères por cinco horas ou outra combinação equivalente de corrente e tempo. Miliampères-hora representam a mesma grandeza em escala menor: 1 Ah equivale a 1,000 mAh. Celulares e eletrônicos pequenos costumam usar mAh, enquanto baterias maiores de chumbo-ácido e lítio geralmente indicam Ah.
Watts-hora consideram a tensão e, por isso, descrevem a energia mais diretamente. Multiplique ampères-hora pela tensão nominal para obter watts-hora. Uma bateria de 12 volts e 10 ampères-hora armazena nominalmente 120 Wh. Multiplicar watts-hora por 3,600 converte o valor em joules, pois um watt é um joule por segundo e uma hora contém 3,600 segundos. Esta calculadora obtém as quatro grandezas a partir de corrente constante, tempo necessário e tensão.
O resultado matemático é um mínimo ideal. Baterias reais não entregam todos os ampères-hora nominais em qualquer condição. A capacidade muda com taxa de descarga, temperatura, idade, química e tensão de corte. Baterias de chumbo-ácido apresentam um efeito Peukert especialmente forte em correntes altas. Células de lítio geralmente preservam mais da capacidade nominal, mas também perdem energia útil por resistência interna e limites de proteção. Conversores, fiação e reguladores também consomem energia. Projetistas costumam acrescentar uma margem de reserva após calcular a capacidade ideal.
Use a tensão nominal do conjunto, não necessariamente a tensão nos terminais totalmente carregados. Uma célula de íon de lítio costuma ter tensão nominal de 3.6 ou 3.7 volts, embora possa chegar a 4.2 volts cheia. Células em série somam tensão e mantêm a capacidade em Ah. Em paralelo, mantêm a tensão e somam Ah. Com células idênticas, os watts-hora se somam nas duas configurações, tornando Wh útil para comparar conjuntos de tensões diferentes.
A corrente deve representar a carga média no período previsto. Dispositivos com ciclos de trabalho variáveis podem ser modelados por uma média ponderada: multiplique cada corrente de operação pela fração de tempo naquele estado e some os produtos. Picos de partida podem afetar pouco a energia média, mas ainda exigir bateria e fiação capazes de fornecer o pico com segurança.
Use o resultado para dimensionamento inicial, comparação e orçamento energético. Depois confira a ficha técnica da bateria candidata na taxa de descarga e temperatura esperadas, aplique a eficiência de conversão, preserve a reserva de estado de carga desejada e considere o envelhecimento. Baterias podem fornecer correntes perigosas e exigem proteção, carregamento, fusíveis, projeto térmico e manuseio adequados à química.
Perguntas frequentes sobre capacidade de bateria
Qual é a diferença entre mAh e Wh?
Miliampères-hora medem carga elétrica, enquanto watts-hora medem energia e incluem a tensão. Multiplique mAh pela tensão e divida por 1,000 para estimar Wh.
Uma bateria de 10 Ah sempre alimenta uma carga de 2 A por cinco horas?
Esse é o resultado aritmético ideal, mas a autonomia real costuma ser menor. Taxa de descarga, temperatura, idade, tensão de corte e perdas de conversão reduzem a capacidade útil.
Devo usar a tensão nominal ou de carga completa?
Use a tensão nominal para estimar a capacidade energética indicada no conjunto. Quando a autonomia total precisa ser precisa, use uma curva detalhada de tensão e um modelo de carga.
Quanto de capacidade de reserva devo acrescentar?
A reserva adequada depende da química, confiabilidade necessária, temperatura e envelhecimento esperado. Muitos projetos iniciais acrescentam 20 a 30 por cento e depois conferem a escolha com os dados de descarga do fabricante.
Como células em série e paralelo afetam a capacidade?
Em série, as tensões se somam e os Ah permanecem iguais. Em paralelo, os Ah se somam e a tensão permanece igual. Com células idênticas, as duas configurações somam os Wh totais.