Sida 1 av 1

Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 13 aug 2013 22:16
av mr_markus
Hej!

Har en fråga som rör batterikapacitet och spänningsfall på ett par åldrande batterier.

I vår stuga vi har två AMG batterier på vardera 225Ah (@20h) i en 12 volts konfiguration. Utöver det vanliga så driver dessa även en vattenpump i borrhål via en 230v omvandlare. Denna omvandlare styrs i sin tur av en tryckströmbrytare. När trycket i vattensystemet blir för lågt så slår tryckströmbrytaren på omvandlaren och därmed startas pumpen i borrhålet. Pumpen, som har mjukstart, går i 30-40 sekunder och under denna korta tid så måste batterierna leverera runt 65 A. Allt detta har fungerat utmärkt under några år men i slutet av sommaren började vi märka att batterierna är slitna. Detta märks framförallt när batterierna är sämre laddade, då spänningsfallet blir större än tidigare. Det problem som vi har är alltså att spänningsfallet, då pumpen går, kan bli mycket kraftigt. Spänningen kan till exempel sjunka från 12,7v till 10,9v vilket i sin tur stänger av alla andra förbrukare (= irriterande). Efter att pumpen har stängts av så stiger spänningen snabbt (inom en minut) igen till 12.7v.

Med anledning av detta har jag börjat intressera mig för Peukert's lag samt det faktum att spänningsfallet på ett batteri har en relation till storleken på den last som man lägger på det.

Kan vi minska spänningsfallet på batterierna genom att koppla de två batterierna i serie, d.v.s gå från 12 till 24 volt?

Enligt ohms lag så halveras den ström som batterierna behöver leverera från 65A till 32,5A. Enligt Peukerts lag så ökar batteriernas förmåga att leverera ström genom att urladdningen storlek halveras och där med borde även det relativa spänninskfallet minska.

Du kanske har praktiska erfarenheter av detta?

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 14 aug 2013 06:40
av smidy
om det hänger på trötta batterier så har det nog liten betydelse om du kör 12 eller 24v då båda batterier måste leverera samma effekt (watt) i vilket fall :) det du vinner på 24v är spänningsfall från batteri till inverter men tyvärr tror jag inte att det hjälper dig att seriekoppla dina nuvarande batterier som nog gjort sitt :( en sak som kan vara värt att prova är att köra en rekond på dom med en c-tek eller liknande, men det innebär att frakta batterierna till ett 230 utag och risken för besvikelse är långt från minimal.

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 15 aug 2013 14:53
av OlleP
mr_markus skrev:Hej!

Har en fråga som rör batterikapacitet och spänningsfall på ett par åldrande batterier.

I vår stuga vi har två AMG batterier på vardera 225Ah (@20h) i en 12 volts konfiguration. Utöver det vanliga så driver dessa även en vattenpump i borrhål via en 230v omvandlare. Denna omvandlare styrs i sin tur av en tryckströmbrytare. När trycket i vattensystemet blir för lågt så slår tryckströmbrytaren på omvandlaren och därmed startas pumpen i borrhålet. Pumpen, som har mjukstart, går i 30-40 sekunder och under denna korta tid så måste batterierna leverera runt 65 A. Allt detta har fungerat utmärkt under några år men i slutet av sommaren började vi märka att batterierna är slitna. Detta märks framförallt när batterierna är sämre laddade, då spänningsfallet blir större än tidigare. Det problem som vi har är alltså att spänningsfallet, då pumpen går, kan bli mycket kraftigt. Spänningen kan till exempel sjunka från 12,7v till 10,9v vilket i sin tur stänger av alla andra förbrukare (= irriterande). Efter att pumpen har stängts av så stiger spänningen snabbt (inom en minut) igen till 12.7v.

Med anledning av detta har jag börjat intressera mig för Peukert's lag samt det faktum att spänningsfallet på ett batteri har en relation till storleken på den last som man lägger på det.

Kan vi minska spänningsfallet på batterierna genom att koppla de två batterierna i serie, d.v.s gå från 12 till 24 volt?

Enligt ohms lag så halveras den ström som batterierna behöver leverera från 65A till 32,5A. Enligt Peukerts lag så ökar batteriernas förmåga att leverera ström genom att urladdningen storlek halveras och där med borde även det relativa spänninskfallet minska.

Du kanske har praktiska erfarenheter av detta?

Dessutom så ökar effektuttaget med fyra gånger men så sjunker spänningen och det blir kanske tre gånger.
Vilket betyder att du belastar än mer.
Att strömmen halveras vid dubblad spänning och samma last har du fått om bakfoten.
Effekten P = U^2/R

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 20 aug 2013 00:21
av mr_markus
Hej, tack för era svar.

OlleP skrev:Dessutom så ökar effektuttaget med fyra gånger men så sjunker spänningen och det blir kanske tre gånger.
Vilket betyder att du belastar än mer.
Att strömmen halveras vid dubblad spänning och samma last har du fått om bakfoten.
Effekten P = U^2/R


Förvisso OlleP. Men att strömmen halveras i exempelvis kablar är det mest frekventa argumentet för att ta steget från 12 till 24 volt, så där har jag gott sällskap. Relationen P=U*I beskriver även detta.

I din beräkning har du missat att den interna resistansen i seriekopplade batterier sammantaget blir större än för parallellkopplade. Eftersom resistansen i kretsen är större så gör detta att effektuttaget inte kommer att rusa på det sätt som du beskriver. Effekten är som "smidy" säger den samma i de båda fallen. Så jag håller med om att ur ett teoretiskt elektriskt perspektiv så finns inget att vinna.

Men, mina funderingar rör snarare de kemiska processerna som sker i ett batteri under urladdning. Med ett större strömuttag så ökar exempelvis värmeutvecklingen i batteriet vilket i sin tur torde öka den interna resistansen. Det verkar även rimligt att det är lättare för ett trött eller nedkylt batteri att kemiskt avge 32 Ampere än 65 Ampere.

Men jag får väl helt enkelt testa för att få reda på hur det ligger till och återkomma (till våren).
Frågan blir alltså om batteriets spänningsfall blir relativt läge med 24 volt jfm 12 volt om man kör en last runt 700-800W i ca 30sek (med ett lite slitet batteri).

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 20 aug 2013 09:01
av OlleP
Jag har missat att du körde genom en omvandlare. Då halveras naturligtvis strömmen och ditt resonemang stämmer.
Vi är överens :)

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 22 aug 2013 20:12
av krooken
vid parallellkopplade batterier så levererar batterierna 65 A tillsammans, dvs 32,5 A vardera
vid seriekoppling så levererar batterierna även då 32,5 A
alltså ingen skillnad på belastningen av batterierna
// krooken

Re: Batterikapacitet och spänningsfall 12v VS 24v

InläggPostat: 25 aug 2013 22:10
av Bittämjaren
Jag skulle föredra 24V framför 12V
Teoretiskt skulle strömmen bli hälften vid 24V än 12V vid samma effekt.... men i verkligheten är det lite annorlunda !
Om du inte byter ut kablarna till klenare dimensioner så har du mindre förluster i dem vid 24V, det ger mindre spänningsfall i kablarna, en 24V omvandlare har högre verkningsgrad jämfört med en på 12V med samma effekt. Så min slutsats blir att pumpen får lite mer kräm eller omvandlaren suger i sig lite mindre effekt vid 24V än vid 12V.
Anta att vi har 1,0V spänningsfall i kablarna mellan batteri och omvandlare vid 12V, då har vi 0,5V spänningsfall i kablarna vid 24V, för det är ju samma effekt vi pratar om, 1,0V vid 12V är c:a 8% som försvinner i kabeln, 0,5V vid 24V är c:a 2% som försvinner i kabeln, detta vid samma effektuttag från omvandlaren, lägg till att 24V omvandlaren har några % högre verkningsgrad. Så ett 24V system skonar batterierna lite mera.