Reemplazo de 6 baterías alcalinas de la serie AA con baterías de NiMH. ¿Cómo comparo las posibles disposiciones para optimizar la capacidad de uso?

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Quiero reemplazar una batería de 6 baterías alcalinas AA 1.5V dispuestas en serie, con baterías NiMH recargables en un viejo megáfono de transistores para optimizar la capacidad. La batería existente es una disposición típica de 2 × 3 y está conectada con un conector a presión PP3 / PP6. Quiero usar baterías recargables para reducir el desperdicio electrónico.

Soy consciente de que la capacidad utilizable está sujeta a la tensión de corte del dispositivo, la curva de descarga y la eficiencia de las baterías, dadas las características de temperatura y carga. Dado que este es un dispositivo antiguo y probablemente no está diseñado con un corte bajo teniendo en cuenta las baterías recargables de 1.2V, me preocupa que 6 celdas no sean suficientes y desee incluir un 7 th .

Aunque soy consciente de que la capacidad nominal es una cifra generalmente engañosa, no entiendo por qué mis cálculos ingenuos parecen estar varias veces a partir de lo que esperaría a juzgar aproximadamente por la masa / volumen de las pilas. ¿Los PP3 son realmente tan malos?

En el compartimiento de la batería hay espacio para 4 de los siguientes 5 arreglos (vea la nota 2 a continuación) para los cuales muestro estos cálculos ingenuos, aparentemente falsos. (En el caso de la disposición n. ° 4, también hay espacio para un pequeño adaptador que hice con 3 conectores a presión necesarios para conectar las baterías en paralelo). Esto se relaciona aproximadamente con el tamaño de las baterías y se relaciona con su volumen. , por lo que es probable que estos acuerdos también sean aplicables a otros dispositivos.

(#)  Arrangement                    Combined       Charge    Total energy
                                    rated voltage  capacity  capacity[1]
(1)  6 AA 1.5V alkaline in series   9V             2100mAh   15.12Wh = 54.432kJ
(2)  6 AA 1.2V NiMH in series       7.2V           2400mAh   17.28Wh = 62.208kJ
(3)  7 AAA 1.2V NiMH in series      8.4V           950mAh    7.98Wh = 28.728kJ
(4)  2 PP3 8.4V NiMH in parallel    8.4V           200mAh    3.36Wh = 12.096kJ
(5)  14 AAA 1.2V NiMH; 2 series[2]  8.4V           950mAh    15.96Wh = 57.456kJ
  • Nota 1: la "capacidad total de energía" es una estimación ingenua basada en la capacidad de carga y el voltaje medio de 1,2 V por celda.
  • Nota 2: 14 baterías AAA en una disposición (1 + √3) × 5 (es decir, filas de 5, 4, 5) pueden ocupar aproximadamente el mismo espacio cuboidal que las baterías 2 × 3 AA. He incluido esto para el caso general; sin embargo, en este caso, el compartimiento de la batería tiene esquinas redondeadas, por lo que el arreglo no encajaría.

Eso no es lo que yo esperaría en absoluto, ni siquiera cerca; Los PP3 parecen ser aproximadamente 2 y un poco más que el volumen de un AA, por lo que esperaría que la capacidad de energía total de la disposición # 4 sea aproximadamente el 70% de la # 2, ¡pero esta estimación aproximada sugiere un 19%! Supongo que la capacidad de carga nominal se clasifica con respecto a una carga 'típica', por lo que la eficiencia de cada clasificación es probablemente muy diferente y, por lo tanto, no se puede usar para determinar de manera confiable la capacidad real de almacenamiento de energía que se subestimaría Por una cantidad diferente en cada caso. En el caso de la disposición # 4, la resistencia interna combinada se reduce a la mitad (es decir, se agrega "conductancia interna"), por lo que sería más eficiente y entregaría más energía por batería con la misma carga, en comparación con un solo PP3. En los arreglos 1-3 se agregan los RI. El arreglo # 5 tiene la mitad del IR combinado como # 3.

Por lo que vale, el megáfono es una carga pulsante con un consumo de energía máximo de 5W, y se opera en el Reino Unido, por lo que las baterías generalmente funcionan con una temperatura entre 5 ° C y 25 ° C, según la época del año. . Estoy tratando de encontrar hojas de datos para las baterías NiMH que uso (Maplin L32BJ, L29BJ y L31BJ para AA, AAA y PP3 resp.) Para ver realmente los datos reales de lo que está pasando con estas cifras, pero Aún no obtuve ninguna. Sin embargo, aparte de los detalles, estas cifras parecen ser tan lejanas que una mejor comprensión general de cómo comparar los reemplazos recargables para paquetes de baterías alcalinas de 6 AA es generalmente útil porque he visto paquetes de baterías en otros tipos de dispositivos como bien.

    
pregunta James Haigh

3 respuestas

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Parece que ya puede tener un control sobre su pregunta, pero me gustaría agregar un par de puntos sobre NIMH vs Alkaline.

No dice cuántos vatios o cuántos amperios o miliamperios requerirá su megáfono, pero el NiMH tiene una resistencia interna mucho más baja y, por lo tanto, puede proporcionar una corriente mucho más alta sin disminuir su voltaje tanto como un alcalino. será. A cargas más altas, un Nimh proporcionará más potencia que un Alcalino; a cargas muy bajas, un Alkaline proporcionará más potencia (una generalización muy, muy suelta, pero por ejemplo, un Alkaline durará para siempre en un control remoto, mientras que el NiMH no durará tanto tiempo, por supuesto, también existe la autodescarga de muchos del NiMH).

Además, la mayoría de los NiMH tienen una volatilidad NOMINAL de 1.2, pero con carga completa comienzan a cerca de 1.4 (he medido algunos NiMH completamente cargados a 1.5) voltios, y como ya se mencionó, manténgase a los 1.2 voltios para la mayoría de su descarga.

Las Alcalinas a menudo comienzan cerca de 1.6 voltios, pero pierden voltaje rápidamente a medida que se descargan, por lo que su voltaje promedio a lo largo de su vida es de aproximadamente 1.2 Voltios Por supuesto, esto depende de cuál sea el voltaje de corte de su megáfono.

No olvide que la mayoría de los NiMH tienen una tasa de autodescarga muy alta y pueden perder entre el 10 y el 20% de su capacidad en el primer día, y el 1% de su capacidad por día simplemente se quedan allí y esencialmente se descargan por completo en 3 meses o menos! Hay NiMH más nuevos que tienen el 85% de su capacidad durante un año.

Consulte enlace para obtener más información.

En cuanto a sus 4 opciones, la opción 2 suena como la mejor. Las opciones 3 y 4 han sido discutidas por otros en cuanto a por qué ofrecen un rendimiento tan bajo.

    
respondido por el Filek
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Parte de la razón por la que los PP3 no tienen una buena eficiencia volumétrica es porque utiliza celdas cilíndricas dentro de la caja de PP3. No puede fabricar fácilmente baterías alcalinas o NiMH en ningún otro factor de forma que no sea un cilindro debido a la necesidad de compresión del electrolito. Dicho esto, algunas compañías han descubierto maneras de empacar baterías alcalinas en una pila haciendo un uso eficiente del espacio en un PP3, pero aún parecen tener la misma capacidad, así que creo que lo hicieron por facilidad de ensamblaje en lugar de dar más bang.

También hay un mayor desperdicio de zinc utilizado en el caso de baterías de menor tamaño. La caja de zinc constituye uno de los electrodos y debe ser de un cierto grosor para mantener físicamente unida a la celda y no ser devorada por el electrolito (por lo que las baterías baratas con cubiertas finas eventualmente pierden). Esto es mucho más grueso de lo que se necesita para que actúe como electrodo negativo. En baterías más pequeñas, hay un mayor porcentaje de espacio utilizado por la cubierta de zinc en relación con la cantidad de electrolito.

    
respondido por el John Meacham
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Solo haciendo un cálculo aproximado de tecnología comparable, las baterías de Panasonic funcionaron con un consumo constante de 30 mA, obtengo 15 h para las 9 V y 70 horas para la celda AA de 1,5 V. Dado que el 9V tiene 6 celdas, eso es un 28% más de energía que en una sola celda AA.

Su peso es aproximadamente el doble, por lo que la densidad de energía en masa es aproximadamente 2/3 tan buena para la batería de 9V. No es de extrañar ya que tiene muchas paredes celulares y similares dentro.

El verdadero asesino es la densidad de energía $. En 100 cantidades, la celda AA es de $ 0.35, y la batería de 9V es de $ 1.90, por lo que el costo de funcionamiento de las baterías de 9V será de 5 a 10 veces mayor.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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