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Stromstärke und Batterielaufzeit berechnen
Hallo zusammen,
ich habe eine Batterie (Green Cell AGM Bleiakku) mit 12V/12Ah und eine H7 Halogenlampe (XELORD) mit 12V/55W. Wenn ich nur die Lampe an die Batterie anschließen würde, dann
1) Läge die Stromstärke in der Schaltung bei ca. 4,58A:
P = U * I
=>
I = P / U
=>
I = 55W / 12V = 4,58A
2) Hält die Batterie ca. 2 Stunden 37 Minuten:
12Ah / 4,58A = 2,62h (Dezimal) oder 2 Stunden 37 Minuten
Dazu hätte ich erstmal zwei Fragen:
1) Sind meine Berechnungen korrekt oder habe ich etwas übersehen?
2) Ist das korrekt, dass in dieser Schaltung kein Resistor notwendig ist? Und, wenn ja, warum? Würde die Lampe ohne Resistor nicht gleich durchbrennen?
3) Ich habe zwei 9V-Blockbatterien (Varta) in Reihe angeschlossen und habe versucht damit die o. e. Lampe zum Leuchten zu bringen. Das hat aber nicht funktioniert. Kann mir bitte jemand erklären, warum das nicht funktioniert hat?
Vielen Dank im Voraus!
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13 Antworten
1) Deine Rechnung ist im großen und ganzen richtig (2 Kommastellen sind nicht notwendig, eine Kommastelle ist im Rahmen dieser groben Abschätzung ausreichend).
2) 12V-Lampe an einer 12V-Batterie paßt, da brauchts keinen Vorwiderstand.
3) Die 9V-Blockbatterien sind nicht in der Lage, die 4,6A zu liefern.
Lt Wiki liefert ein 9V Block bei 20mA 3,6Wh.
Dankeschön!
Zitat:
3) Die 9V-Blockbatterien sind nicht in der Lage, die 4,6A zu liefern.
Wie kann ich das in Erfahrung bringen, wieviel Strom so eine Batterie maximal liefern könnte? Soweit ich weiß, kann man das anhand von dem inneren Widerstand berechnen, aber in dem Datenblatt, das ich gefunden habe, steht das, glaube ich, nicht drin.
Oder gäbe es evtl. auch eine andere Möglichkeit?
Die grobe Methode: Amperemeter auf 10A-Bereich stellen und die 9V-Batterie für 1-2 Sekunden messen.
!!Dieses Verfahren ja nicht mit dem Bleiakku machen!!
Zitat:
Die grobe Methode: Amperemeter auf 10A-Bereich stellen und die 9V-Batterie für 1-2 Sekunden messen.
Warum soll man den Amperemeter auf 10A stellen, wenn eine 9V-Block gar nicht so viel liefern kann?
Zitat:
!!Dieses Verfahren ja nicht mit dem Bleiakku machen!!
Würde das einen Kurzschluss verursachen und die Sicherung im Amperemeter schmelzen?
Gäbe es evtl. eine sicherere Methode?
Es geht dabei ja nur um eine grobe Abschätzung der Stromlieferfähigkeit eines 9V-Blocks. Innenwiderstand und Energieinhalt lassen diese Methode zu.
Ein Bleiakku hat einen viel geringeren Innenwiderstand (Milliohm) und kann kurzzeitig Hunderte von Ampere liefern. Ich persönlich würde nicht mal dran DENKEN, mit einem Multimeter im Ampere-Bereich an einen Bleiakku ranzugehen. Das Multimeter und die Meßstrippen würden in Rauch aufgehen.
Im Übrigen ist der 10A-Bereich eines Multimeters meist nicht abgesichert.
Alles klar, vielen Dank!
Lt. Datenblatt Duracell maximaler Dauerstrom 128 mA.
Gerade mal getestet, erstaunliche 4,9 Ampere allerdings bricht die Spannung auf 1,2 V ein-
.
AEG
Aber was zwingt die Spannung zum Einbrechen? Kann man das irgendwie aus diesen Formeln sehen?
U = R * I
oder
P = U * I
Grundsätzlich schon aber hier fehlen noch einige Werte.
Mal so ein kleines Gedankenspiel-Nehme 2 Widerstände mit gleichen Werten und schalte sie in Reihe und bestrome sie.
Nun wirst du feststellen dass an jedem Widerstand die hälfte der angelegten Spannung abfällt. Nennt sich Spannungsteiler. Wenn du nun das Verhältniss der beiden Widerstände /Innenwiderstand und Messkreis ) ins Verhältniss setzt kommst du zu diesem Ergebniss.
Ist vereinfacht ausgedrückt, der korrekte Rechenweg ist etwas umfangreicher.
aeg
Danke für die Erklärung!
Zitat:
@D555 schrieb am 16. Mai 2024 um 22:36:21 Uhr:
Aber was zwingt die Spannung zum Einbrechen? Kann man das irgendwie aus diesen Formeln sehen?
U = R * I
oder
P = U * I
Ja:
U = R * I, umgestellt nach R:
R = U / I = Spannungsabfall Innenwiderstand Batterie / Strom = (9 V – 1,2 V) / 4,9 A = 1,6 Ohm
Der Innenwiderstand des 9 V Blocks beträgt also 1,6 Ohm.
Der ist aber nicht konstant, sondern etwas abhängig von dem Strom, der der Batterie entnommen wird.
Über 1,2 V kann man nun noch den Innenwiderstand des Messgerätes inklusive Messtrippen berechnen:
R = 1,2 V / 4,9 A = 0,24 Ohm
Das passt in etwa, da der Innenwiderstand des Messgerätes im 10 A Messbereich etwas mehr als 0,1 Ohm beträgt und der Widerstand der Messtrippen liegt erfahrungsgemäß etwas unter 0,1 Ohm.
Gruß
Uwe
Zitat:
@D555 schrieb am 16. Mai 2024 um 19:39:18 Uhr:
ich habe eine Batterie (Green Cell AGM Bleiakku) mit 12V/12Ah und eine H7 Halogenlampe (XELORD) mit 12V/55W. Wenn ich nur die Lampe an die Batterie anschließen würde, dann
1) Läge die Stromstärke in der Schaltung bei ca. 4,58A:
P = U * I
=>
I = P / U
=>
I = 55W / 12V = 4,58A
2) Hält die Batterie ca. 2 Stunden 37 Minuten:
12Ah / 4,58A = 2,62h (Dezimal) oder 2 Stunden 37 Minuten
Dazu hätte ich erstmal zwei Fragen:
1) Sind meine Berechnungen korrekt oder habe ich etwas übersehen?
2) Ist das korrekt, dass in dieser Schaltung kein Resistor notwendig ist? Und, wenn ja, warum? Würde die Lampe ohne Resistor nicht gleich durchbrennen?
Die Rechnung ist nur rechnerisch richtig und zudem nur dann, wenn man davon ausgehen würde, dass Spannung und Stromstärke während der Entladung konstant bleiben.
Die Kapazität der 12V-Batterie wird vom Hersteller bei bestimmten Bedingungen angegeben.
Standardmässig sind das beispielsweise:
1. Entladung bis auf 10,5V
2. bei einer C20-Entladung (das bedeutet bei einer 20-stündigen-Entladung). Dieser Wert ist manchmal auf der Batterie abgedruckt.
Wichtig ist das aufgrund des sogenannten Peukert-Effektes.
Eine 20-stündige Entladung bedeutet bei der 12Ah-Batterie:
Entladung mit konstant 0,6A
Mit konstant 0,6A sollte eine voll geladene 12Ah-Batterie nach 20 Stunden ca 10,5V erreicht haben.
Das wäre dann quasi der Neuzustand bzw. entspricht das einer Batteriegesundheit (SOH) von 100%
Deine Entladungsstromstärke bei rechnerisch nur rund 2,5 Stunden war daher für eine solche Überprüfung mit 12Ah als vorhandener Kapazität viel zu hoch. Aufgrund des Peukert-Effektes hat diese Batterie, die vom Hersteller mit 12Ah angegeben ist, bei nur 2,5-stündiger Entladung deutlich weniger als 12Ah.
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Warum sollte eine 12V-H7-Lampe, die an einer 12V-Batterie angeschlossen ist, ohne Zusatzwiderstand, durchbrennen?
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Wenn du diese Bedingungen auf einen kleinen 9V-Block überträgst, der, neben der geringeren Nennspannung, einen erheblich höheren Innenwiderstand und eine erheblich kleinere Nenn-Kapazität hat, als die 12V-Batterie, wird klar, dass das nicht funktionieren kann.
Innenwiderstände sind bei Batterien (gerade bei Bleibatterien) relativ kompliziert zu bestimmen. Die Spannung darf dabei z.b. nicht extrem weit in den Keller gehen. Die Bestimmung könnte man auf unterschiedliche Weise machen und käme zu unterschiedlichen Ergebnissen.
Deswegen ist die Bestimmung bei Bleibatterien, wegen der Vergleichbarkeit, genormt.