¿Cómo calcular la corriente máxima que puede suministrar una batería AA durante un corto período de tiempo?

Quiero medir la corriente máxima que una batería AA (completamente cargada) puede entregar por un corto período de tiempo (digamos un segundo)

Tengo en mente hacer esto con un multímetro:

• configurar el multímetro para medir amplificadores, en el valor más alto. Mi multímetro actual tiene una entrada de 10 A (durante un máximo de 30 segundos)
• conecte la sonda negativa al lado negativo de la batería
• conecte la sonda positiva al lado positivo de la batería (durante uno o dos segundos)
• leer valor en dispositivo

Por lo general, cuando necesita medir la corriente para una carga dada, el multímetro está conectado en serie en el circuito. Desde aquí, prácticamente (casi) no se carga en absoluto. He decidido (según mi leal saber y entender) conectar el multímetro directamente a la batería.

Esto creará un corto circuito. En teoría, la corriente debería ser increíblemente alta (porque la resistencia es casi nula), pero dado que la batería AA tiene resistencia interna (IR), será limitada (afortunadamente).

¿Es esta una buena idea? ¿O matará el dispositivo o no dará el efecto deseado para la medición?

Nota: Tengo en mente hacer esto solo con una batería AA, por ejemplo, hacerlo con corriente alterna de red sería (supongo) que sería muy peligroso (cortocircuito de 220V CA) y destruiría el dispositivo de inmediato.

por corriente la batería puede entregar me refiero a amperios no amperios-hora (Ah), que es una unidad diferente.

ADVERTENCIA: Si "intenta hacer esto en casa", tenga en cuenta que existe un pequeño potencial para que ocurra un peligro significativo; consulte a continuación.

Lo que propone es un método viable, útil y potencialmente peligroso.
Considero que es extremadamente improbable que te hagas daño al hacerlo, pero necesito tener en cuenta que existe la posibilidad.

No haría esto con otras células que no sean alcalinas o NiMh. Sería extremadamente cuidadoso con las celdas de tamaño superior a AA. No consideraría intentar esto con LiIon o LiPo de las células LiFePO4, que tienen voltajes terminales más altos, altas tasas de descarga potencial y una tendencia conocida (excepto LiFePO4) a "desahogarse con llamas".

He usado el método para probar baterías alcalinas parcialmente usadas durante muchos años con buen éxito. Nunca he tenido ningún problema, PERO esto no significa que todos los demás sean tan afortunados. Comentarios al final sobre lo que podría salir mal.

Para determinar el "grado de bondad" de una batería alcalina AA de 1.5V, hago dos cosas.

• Mida el potencial de circuito abierto de la celda. Este es un método muy seguro y no dañino. Una batería alcalina no utilizada que no haya usado gran parte de su vida útil tendrá un potencial de más de 1.6V, típicamente 1.65V. Esto es más alto que las celdas más económicas de carbono-zinc / Le Clanche / Heavy Duty y es una forma confiable de determinar que una celda es realmente alcalina y que es esencialmente nueva. Una celda que proporciona más de 1.6V no necesita ser "probada" por descarga de corriente como se describe a continuación (pero puede ser si se desea).

• Mida la corriente de cortocircuito de la celda durante aproximadamente un segundo utilizando el rango de 10 amperios en un multímetro. La resistencia interna del medidor, las resistencias del cable, las resistencias de conexión y la resistencia de contacto con la batería son resistencias potencialmente significativas en esta prueba, por lo que los resultados variarán un poco entre los medidores y dependiendo de qué tan bien las sondas entren en contacto y qué tan bien los enchufes de plomo hacer contacto en los enchufes del medidor. A pesar de estas diferencias potenciales (juego de palabras), la prueba es útil y razonablemente repetible.

Solo información: mi razón más habitual para hacer esta prueba es determinar qué celdas de un lote de celdas no se usan y cuáles de las usadas son adecuadas para usar en un flash de cámara de alto rendimiento. Los flashes en cuestión presentan una carga pesada. La capacidad es de alrededor de 100 flashes, dependiendo de la energía tomada, que varía con el entorno fotográfico, un flash en una habitación grande y oscura toma una carga completa, mientras que al fotografiar un sujeto de color claro a corta distancia solo se usa una pequeña fracción de la energía almacenada. Cuando se usan repetidamente para agotarse, las baterías están demasiado calientes para manejarlas cuando se retiran del flash, ¡probablemente 70 grados C! La potencia promedio suministrada por las baterías a plena carga es probablemente de 50 a 100 vatios. Las baterías deben estar en buenas condiciones para suministrar esto.

La prueba de cortocircuito generalmente devuelve un resultado de 5 a 10 amperios para células nuevas de buena calidad, con la corriente disminuyendo ligeramente durante el período de prueba de aproximadamente un segundo.

Los resultados para las células usadas varían considerablemente. Cualquier cosa en el rango de 3 a 5 amp significa que la celda puede ser útil para el uso del flash. Un resultado de unos pocos amperios significa que la batería sigue siendo útil para equipos de bajo consumo, como un reloj o balanzas electrónicas. Menos que eso, la célula probablemente se descarta mejor.

Si bien la prueba anterior se usa para las células alcalinas AA, también se puede usar para las células NimH AA, con mayor riesgo. Una celda NimH PUEDE ser capaz de velocidades de descarga más altas cuando está completamente cargada, aunque las resistencias presentes en esta prueba generalmente limitarán la corriente a aproximadamente los mismos valores. Acabo de probar esto con una celda Eneloop AA de 2000 mAh totalmente cargada (versión china de Panasonic). Esto alcanzó su punto máximo a unos 7 amperios. Las celdas Eneloop son de menor capacidad que las celdas AA NimH de calidad líder en el mercado, pero tienen una vida útil mucho más larga y un voltaje terminal más alto a un nivel de descarga dado. Espero que den resultados similares a las células AA NimH "normales" de mayor capacidad.

En algunas ocasiones he sido lo suficientemente tonto como para llevar celdas en el bolsillo de mi pantalón varias celdas AA cargadas y en 3 de esas ocasiones también tuve la mala suerte de formar un circuito estable con varias monedas, llaves, etc. en mi bolsillo. Las temperaturas de bolsillo aumentaron muy por encima del nivel de dolor casi al instante y las quemaduras eran una posibilidad definitiva. El contenido del bolsillo tenía que ser arrojado con prisa indecente en cada ocasión. Si bien ninguna célula dio alguna indicación de daño mecánico, si una hubiera "explotado" de alguna manera bajo tal abuso, habría sido más triste pero no me habría sorprendido.

Es improbable que un medidor configurado en 10A se dañe al acortar una sola celda AA NimH por períodos cortos. Más de una celda en serie o más grande que AA puede causar el desmembramiento de la celda o la conflagración o desmembramiento de los componentes internos del medidor. Algunos medidores están fusionados en su rango de 10A, pero muchos no (y la mayoría de los baratos que he visto no lo están). El uso extendido de sobrecorriente de rango de 10A puede destruir la derivación de 10A y posiblemente el medidor en sí unos pocos milisegundos más tarde.

Los cortocircuitos duros en las baterías PUEDEN causar una disminución desproporcionada de la capacidad en comparación con la energía real tomada y PUEDEN causar una degradación permanente a largo plazo en las células secundarias. No me he dado cuenta de que este es el caso, pero YMMV.

Después de acortar la celda Eneloop mencionada anteriormente durante un total de aproximadamente 5 segundos a 7 A, se necesitaron aproximadamente 40 mAh de carga para restaurarla a su capacidad total. Energía agotada ~ = 1V digamos x 7A x5 segundos = 35 Julios. Energía de restauración ~~ = 1.4V x 40 mAh ~ = 200 Julios. Esta muestra de prueba (1 elemento) es demasiado pequeña e incontrolada para permitir una buena conclusión, pero es interesante.

En el peor de los casos, parece probable que bajo un cortocircuito completo una célula pueda disiparse alrededor de 10 vatios internamente, y generalmente menos que eso. Mi prueba de bolsillo informal e inadvertida de células NimH con alta descarga durante probablemente 10-20s indica que tolerarán esto sin autodesmantelamiento (al menos para la pequeña muestra que he experimentado), y mi uso si es un destello en muchas ocasiones de AA Alkaline las células para que se calienten demasiado como para manipularlas sugieren que también toleran descargas pesadas y altas temperaturas "suficientemente bien".

Por lo tanto, no esperaría que la prueba de cortocircuito de cualquier célula alcalina o NimH AA como se describe anteriormente sea físicamente peligrosa. Pero si alguna vez resultó ser, no estaría totalmente sorprendido.

Si la corriente es demasiado alta, se fundirá el fusible del multímetro o la batería.

Wikipedia dice que la batería Energiser AA tiene una resistencia interna de aproximadamente 0.15R a temperatura ambiente. Esto da alrededor de 10A de corriente. Sin embargo, la resistencia interna del multímetro ahora puede tener un efecto, reduciendo la corriente.

En su lugar, compre una resistencia muy pequeña, por ejemplo, 0.01R, con alta potencia y colóquela en la batería. Luego mida el voltaje a través de la resistencia y use la ley de Ohms para calcular la corriente. De esta forma protege su multímetro y la resistencia de derivación del multímetro no tiene efecto.

Nota

La respuesta anterior supone una batería alcalina AA. Como dice Spehro, otros tipos pueden ser peligrosos.

Ciertamente no matará el multímetro, pero el voltaje caerá tan rápido (y la corriente con él) que no podrá medir mucho. Un segundo para tal configuración no es, en realidad, poco tiempo. Una configuración posible sería probar con un potenciómetro o un potenciómetro en serie, registrando el voltaje a lo largo del tiempo y luego analizar los resultados. Pero eso sería mucho trabajo. Debería comenzar con el bote en un valor máximo (digamos 500R) y registrar la curva de descarga. Luego reduzca gradualmente y repita, cada vez con una batería nueva, hasta que alcance un valor que descargue la batería más rápido que 1s. Tenga en cuenta que en este caso usará el multímetro para medir el voltaje, no la corriente, ya que '

Pero por lo general, el fabricante de la batería ya hizo ese trabajo por usted. Si puede encontrar la hoja de datos para la batería específica que desea usar, probablemente tenga esta información.

De hecho, esto puede ser peligroso, especialmente si es el tipo de célula que tiene una alta capacidad de corriente (por ejemplo, NiCd). No es peligroso, en mi experiencia, si se hace por un corto tiempo con células alcalinas y de zinc-carbono, pero aún así la prudencia sugeriría ciertamente usar gafas de seguridad y contener la célula en algo no inflamable. Se sabe que las celdas de NiCd (incluso las baterías de 9V de aspecto benigno) explotan violentamente cuando se cortocircuitan las celdas de litio no protegidas para incendiarse, y las celdas de NiMH pueden liberar gas de hidrógeno caliente y electrolitos en algunas condiciones. La corriente de cortocircuito de las celdas de NiCd puede superar en gran medida la clasificación de 10 A de su medidor, por lo que es posible que el medidor o los cables de prueba se dañen.

Realmente no le dirá mucho útil para el funcionamiento normal: puede buscar el voltaje en su medidor cuando lee 10A (quizás 100mV) y obtener algún tipo de estimación de la resistencia interna, pero hay efectos electroquímicos ("polarización" ) que hará que la corriente de cortocircuito disminuya rápidamente desde el pico. A medida que la célula se descarga, la resistencia interna aumenta, por lo que no le dará una buena idea de lo que sucede durante la vida de la célula si está recibiendo corriente en pulsos cortos.

Si su propósito es tener una idea de la corriente de falla máxima (por ejemplo, para la corriente de ruptura de los circuitos de protección), podría ser un ejercicio útil.

Método 1. Para medir de forma segura y precisa la corriente de cortocircuito cercana de una batería, debe configurar una carga pulsada. Dicha carga puede consistir en un oscilador con un ciclo de trabajo bajo, digamos 10 ms de pulso por segundo, impulsando la base de un transistor de potencia NPN como 2N3055. Conecte una resistencia de 1 ohm 1W de la batería + ve al colector del transistor; El emisor y la batería -ve están conectados entre sí a la tierra del oscilador. Use el osciloscopio para medir el pulso de voltaje a través de la resistencia: un pulso de 10V significa que la batería está entregando pulsos de corriente de 10A. Tenga en cuenta que este método mide el uso de un cortocircuito cercano ; Es difícil acercarse mucho a un verdadero cortocircuito.

Método 2. Este método mide la resistencia interna de la batería sin generar corriente. Conecte un condensador de 1000uF (tipo electrolítico, ¡tenga en cuenta la polaridad!), La batería, una resistencia de 50 ohmios y un oscilador en serie, donde el oscilador puede ser un instrumento de laboratorio capaz de suministrar una onda sinusoidal de 100 Hz 1V rms a 50 ohmios. Use el osciloscopio para medir los voltajes pico a pico en la batería y en los 50 ohmios. Su relación le da a la batería resistencia interna, que se puede esperar que sea el único límite en la corriente inicial si la batería se cortocircuita.

Las sondas de prueba presentarán una fuente importante de resistencia, y no obtendrá una medición precisa de la potencia de salida a menos que su diseño final también use la presión manual de las sondas de prueba en los contactos de la celda.

Considere construir un soporte de batería de prueba que tenga enchufes tipo banana que pueda conectar a su multímetro. Busque un soporte de batería que tenga buen contacto mecánico. Esto le dará más energía de la batería al disminuir la resistencia de contacto, y en aplicaciones de alta corriente como esta, será una fuente importante de pérdida de energía.

Pero incluso los soportes de batería (al menos los comunes) no están diseñados para más de 1A de corriente. Grupos como los constructores de linternas y los entusiastas del modelo de control de radio se encuentran con este problema y, de las varias sugerencias que he visto, parece que lo mejor es usar una trenza de cobre para enfrentar los contactos de resorte, luego soldar un cable de mayor calibre a la trenza de cobre . Esto presenta un contacto de alta corriente y baja resistencia a la batería, y le permite obtener la mayor cantidad de corriente posible de la batería.