Comment calculer le courant maximum qu'une batterie AA peut fournir pendant une courte période?

Je veux mesurer le courant maximum qu'une batterie AA (complètement chargée) peut fournir pendant une courte période (disons une seconde)

J'ai en tête de le faire avec un multimètre:

• configurer un multimètre pour mesurer les ampères, sur la valeur la plus élevée. Mon multimètre actuel a une entrée nominale de 10 A (pendant 30 secondes maximum)
• branchez la sonde négative sur le côté négatif de la batterie
• branchez la sonde positive sur le côté positif de la batterie (pendant une ou deux secondes)
• lire la valeur sur l'appareil

Habituellement, lorsque vous devez mesurer le courant pour une charge donnée, le multimètre est câblé en série dans le circuit. Étant donné qu'ici, il n'y a pratiquement (presque) pas de charge du tout, j'ai décidé (à ma connaissance) de connecter le multimètre directement à la batterie.

Cela créera un court-circuit. En théorie, le courant devrait être incroyablement élevé (car la résistance est presque nulle), mais comme la batterie AA a une résistance interne (IR), elle sera limitée (heureusement).

Est-ce une bonne idée? Ou va-t-il tuer l'appareil ou ne pas donner l'effet souhaité pour la mesure?

Remarque: Je pense à le faire en utilisant uniquement une pile AA, le faire sur le courant alternatif par exemple serait (je suppose) très dangereux (court-circuit 220V AC) et détruirait immédiatement l'appareil.

par courant, la batterie peut fournir Je veux dire ampère pas ampère-heure (Ah) qui est une unité différente.

AVERTISSEMENT: si vous "essayez ceci à la maison", sachez qu'il existe un faible potentiel de danger significatif - voir ci-dessous.

Ce que vous proposez est une méthode viable et utile et potentiellement dangereuse.
Je considère qu'il est extrêmement improbable que vous vous fassiez du mal en faisant cela, mais vous devez noter que cette possibilité existe.

Je ne ferais pas cela avec d'autres cellules que des cellules alcalines ou NiMh. Je serais extrêmement prudent avec les cellules supérieures à AA. Je n'envisagerais pas d'essayer cela avec des cellules LiIon ou LiPo de LiFePO4 - qui ont toutes des tensions terminales plus élevées, des taux de décharge potentiels élevés et une tendance connue (à l'exception de LiFePO4) à "s'évacuer avec des flammes".

J'ai utilisé la méthode pour tester des piles alcalines partiellement utilisées pendant de nombreuses années avec un bon succès. Je n'ai jamais eu de problème avec ça MAIS cela ne veut pas dire que tout le monde aura autant de chance. Commentaires à la fin sur ce qui pourrait mal tourner.

Pour déterminer le "degré de qualité" d'une pile alcaline AA 1,5 V, je fais deux choses.

• Mesurer le potentiel de circuit ouvert de la cellule. Il s'agit d'une méthode très sûre et non dommageable. Une pile alcaline inutilisée qui n'a pas utilisé une grande partie de sa durée de vie aura un potentiel supérieur à 1,6 V, généralement 1,65 V. C'est plus élevé que les cellules Carbon-Zinc / Le Clanche / Heavy duty moins chères et c'est un moyen fiable de déterminer à la fois qu'une cellule EST vraiment alcaline et qu'elle est essentiellement nouvelle. Une cellule qui fournit plus de 1,6 V n'a pas besoin d'être "testée" par décharge de courant comme décrit ci-dessous (mais peut l'être si vous le souhaitez).

• Mesurer le courant de court-circuit des cellules pendant environ une seconde en utilisant la plage de 10 ampères sur un multimètre. La résistance interne du compteur, les résistances au plomb, les résistances de connexion des fiches et la résistance de contact avec la batterie sont toutes des résistances potentiellement importantes dans ce test, de sorte que les résultats varieront quelque peu entre les mètres et en fonction de la façon dont les sondes entrent en contact et de la qualité des fiches de plomb établir un contact dans les prises du compteur. Malgré ces différences potentielles (jeu de mots noté), le test est utile et raisonnablement reproductible.

Informations uniquement: ma raison la plus courante pour effectuer ce test est de déterminer quelles cellules d'un lot de cellules sont inutilisées et lesquelles sont utilisables dans un flash d'appareil photo à haut rendement. Les flashs concernés présentent une charge importante. La capacité est probablement d'environ 100 flashs - en fonction de l'énergie consommée qui varie en fonction de l'environnement photo - un flash dans une grande pièce sombre prend une charge complète alors que lorsque vous photographiez un sujet de couleur claire à courte distance, seule une petite fraction de l'énergie stockée est utilisée. Lorsqu'elles sont utilisées à plusieurs reprises pour épuiser les piles, elles sont trop chaudes pour être manipulées lorsqu'elles sont retirées du flash - probablement 70 degrés C! La puissance moyenne fournie par les batteries à pleine charge est probablement de 50 à 100 watts. Les batteries doivent être en bon état pour cela.

Le test de court-circuit renvoie généralement un résultat de 5 à 10 ampères pour de nouvelles cellules de bonne qualité, le courant diminuant légèrement pendant la période de test d'environ une seconde.

Les résultats pour les cellules utilisées varient considérablement. Tout ce qui se situe dans la plage de 3 à 5 ampères signifie que la cellule est susceptible d'être utile pour l'utilisation du flash. Le résultat de quelques ampères signifie que la batterie est toujours utile pour les équipements à faible consommation tels qu'une horloge ou des balances électroniques. Moins que cela, la cellule est probablement mieux jetée.

Bien que le test ci-dessus soit utilisé pour les cellules alcalines AA, il est également utilisable pour les cellules NimH AA - avec plus de risques. Une cellule NimH PEUT être capable de taux de décharge plus élevés lorsqu'elle est complètement chargée, bien que les résistances présentes dans ce test limitent généralement le courant à environ les mêmes valeurs. Je viens d'essayer ceci avec une cellule Eneloop AA 2000 mAh entièrement chargée (version de fabrication chinoise Panasonic). Cela a culminé à environ 7 ampères. Les cellules Eneloop ont une capacité inférieure à celle des cellules AA NimH de qualité leader sur le marché, mais ont une durée de vie beaucoup plus longue et une tension aux bornes plus élevée à un niveau de décharge donné. Je m'attendrais à ce qu'ils donnent des résultats similaires à des cellules AA NimH "normales" de plus grande capacité.

À quelques reprises, j'ai été assez stupide pour transporter des cellules dans la poche de mon pantalon un certain nombre de cellules AA chargées et à 3 de ces occasions, j'ai également eu la malchance de les faire former un circuit stable avec diverses pièces de monnaie, clés, etc. dans ma poche. Les températures des poches ont augmenté bien au-dessus du niveau de douleur presque instantanément et les brûlures étaient une possibilité certaine. Le contenu des poches devait être jeté avec une haine indécente à chaque occasion. Bien qu'aucune cellule n'ait jamais donné d'indication de dommages mécaniques, si une avait explosé d'une manière ou d'une autre sous un tel abus, j'aurais été le plus désolé mais pas surpris.

Il est peu probable qu'un compteur réglé sur 10A soit endommagé en court-circuitant une seule cellule AA NimH pendant de courtes périodes. Plus d'une cellule en série ou plus grande que AA peut entraîner le démembrement de la cellule ou la conflagration ou le démembrement des internes du compteur. Certains compteurs sont fusionnés sur leur gamme 10A, mais beaucoup ne le sont pas (et la plupart des bon marché que j'ai vus ne le sont pas). Une utilisation étendue de la surintensité de la plage 10A peut détruire le shunt 10A et peut-être le compteur lui-même quelques millisecondes plus tard.

Les courts-circuits durs sur les batteries PEUVENT provoquer des diminutions disproportionnées de la capacité par rapport à l'énergie réelle consommée et PEUVENT provoquer une dégradation permanente à long terme dans les cellules secondaires. Je n'ai pas remarqué que c'est le cas mais YMMV.

Après avoir court-circuité la cellule Eneloop mentionnée ci-dessus pendant un total d'environ 5 secondes à 7A, il a fallu environ 40 mAh de charge pour la restaurer à pleine capacité. Sortie d'énergie ~ = 1V disons x 7A x5 secondes = 35 Joules. Énergie de restauration ~~ = 1,4 V x 40 mAh ~ = 200 Joules. Cet échantillon de test (1 élément) est trop petit et non contrôlé pour permettre une bonne conclusion, mais il est intéressant.

Dans le pire des cas, il semble probable qu'en cas de court-circuit complet, une cellule puisse se dissiper autour de 10 watts en interne, et généralement moins que cela. Mon test de poche par inadvertance informel des cellules NimH sous décharge élevée pendant probablement 10 à 20 secondes indique qu'elles toléreront cela sans auto-démontage (au moins pour le petit échantillon que j'ai expérimenté), et mon utilisation si un flash à plusieurs reprises de alcaline AA les cellules pour qu'elles deviennent trop chaudes à manipuler suggèrent que trop tolèrent les décharges importantes et les températures élevées "assez bien".

Donc, je ne m'attendrais pas à ce qu'un court-circuit testant une pile alcaline AA ou NimH comme décrit ci-dessus soit physiquement dangereux. Mais si cela s'avérait jamais, je ne serais pas totalement surpris.

Si le courant est trop élevé, il fera sauter le fusible du multimètre ou fera sauter la batterie.

Wikipedia indique que la batterie Energiser AA a une résistance interne d'environ 0,15 R à température ambiante. Cela donne environ 10A de courant. Cependant, la résistance interne du multimètre peut maintenant avoir un effet, réduisant le courant.

Au lieu de cela, achetez une très petite résistance, par exemple 0,01R, avec une puissance élevée et mettez-la à travers la batterie. Mesurez ensuite la tension aux bornes de la résistance et utilisez la loi d'Ohm pour calculer le courant. De cette façon, vous protégez votre multimètre et la résistance de shunt du multimètre n'a aucun effet.

Remarque

La réponse ci-dessus suppose une pile alcaline AA. Comme le dit Spehro, d'autres types peuvent être dangereux.

Cela ne tuera certainement pas le multimètre, mais la tension chutera si rapidement (et le courant avec) que vous ne pourrez pas mesurer beaucoup. Une seconde pour une telle configuration n'est pas vraiment un court laps de temps. Une configuration possible serait de tester avec un potentiomètre ou un potentiomètre en série, d'enregistrer la tension dans le temps, puis d'analyser les résultats. Mais ce serait beaucoup de travail. Vous devez commencer avec le pot à une valeur maximale (disons 500R) et enregistrer la courbe de décharge. Réduisez ensuite progressivement et répétez, à chaque fois avec une nouvelle batterie, jusqu'à ce que vous atteigniez une valeur qui décharge la batterie plus rapidement que 1 s. Notez que dans ce cas, vous utiliserez le multimètre pour mesurer la tension, pas le courant, car il '

Mais généralement, le fabricant de batteries a déjà fait un tel travail pour vous. Si vous pouvez trouver la fiche technique de la batterie spécifique que vous souhaitez utiliser, elle contient probablement ces informations.

Cela peut en effet être dangereux, surtout si c'est le type de cellule qui a une capacité de courant élevée (par exemple NiCd). Ce n'est pas dangereux, selon mon expérience, si cela est fait pendant une courte période avec des piles alcalines et zinc-carbone, mais la prudence suggérerait certainement de porter des lunettes de sécurité et de contenir la cellule dans quelque chose d'ininflammable. Les piles NiCd (même les piles 9V d'apparence bénigne) sont connues pour exploser violemment lorsque des piles au lithium court-circuitées et non protégées pour prendre feu et les piles NiMH peuvent évacuer de l'hydrogène chaud et de l'électrolyte dans certaines conditions. Le courant de court-circuit des cellules NiCd peut largement dépasser la valeur nominale de 10 A de votre compteur, il est donc possible que le compteur ou les cordons de test soient endommagés.

Cela ne vous dira pas vraiment beaucoup d'utilité pour un fonctionnement normal - vous pouvez rechercher la tension aux bornes de votre compteur lors de la lecture de 10A (peut-être 100mV) et obtenir une sorte d'estimation de la résistance interne, mais il y a des effets électrochimiques ("polarisation" ) qui entraînera une chute rapide du courant de court-circuit par rapport au pic. Au fur et à mesure que la cellule se décharge, la résistance interne augmente, donc cela ne vous donnera pas une bonne idée de ce qui se passe pendant la vie de la cellule si vous tirez du courant en impulsions courtes.

Si votre objectif est de vous faire une idée du courant de défaut maximal (par exemple pour le courant de coupure des circuits de protection), cela pourrait être un exercice utile.

Méthode 1. Pour mesurer en toute sécurité et avec précision le courant de court-circuit proche d'une batterie, vous devez configurer une charge pulsée. Une telle charge peut consister en un oscillateur à faible rapport cyclique, par exemple une impulsion de 10 ms par seconde, entraînant la base d'un transistor de puissance NPN tel que 2N3055. Connectez une résistance 1 ohm 1 W de la batterie + ve au collecteur de transistor; l'émetteur et la batterie sont connectés ensemble à la masse de l'oscillateur. Utilisez l'oscilloscope pour mesurer l'impulsion de tension à travers la résistance: une impulsion de 10 V signifie que la batterie délivre des impulsions de courant de 10 A. Notez que cette méthode mesure à l'aide d'un court-circuit proche ; il est difficile de se rapprocher beaucoup plus d'un véritable court-circuit.

Méthode 2. Cette méthode mesure la résistance interne de la batterie sans consommer de courant. Connectez un condensateur de 1000 uF (type électrolytique, notez la polarité!), La batterie, une résistance de 50 ohms et un oscillateur en série, où l'oscillateur peut être un instrument de laboratoire capable de fournir, par exemple, une onde sinusoïdale efficace de 100 Hz 1 V en 50 ohms. Utilisez l'oscilloscope pour mesurer les tensions crête à crête à travers la batterie et à travers les 50 ohms. Leur rapport donne à la batterie une résistance interne dont on peut s'attendre à être la seule limite sur le courant initial si la batterie devait être court-circuitée.

Les sondes de test présenteront une source importante de résistance, et vous n'obtiendrez pas une mesure précise de la puissance de sortie à moins que votre conception finale utilise également la pression manuelle des sondes de test aux contacts des cellules.

Pensez à construire un support de batterie de test avec des fiches bananes que vous pouvez connecter à votre multimètre. Recherchez un support de batterie qui a un bon contact mécanique. Cela vous donnera plus de puissance de la batterie en diminuant la résistance de contact - et dans des applications à fort courant comme celle-ci, ce sera une source importante de perte de puissance.

Mais même les supports de batterie (au moins les plus courants) ne sont pas destinés à plus de 1A de courant. Des groupes tels que les fabricants de lampes de poche et les amateurs de modèles de radiocommandes rencontrent ce problème et, parmi les nombreuses suggestions que j'ai vues, il semble que la meilleure consiste à utiliser une tresse de cuivre pour faire face aux contacts du ressort, puis à souder un fil de calibre plus lourd à la tresse de cuivre . Cela présente un contact à courant élevé et à faible résistance à la batterie et vous permet d'obtenir le plus de courant possible de la batterie.