¿Por qué las baterías se miden en amperios-hora pero el consumo de electricidad se mide en kilovatios-hora?

Estaba leyendo sobre el uso de energía en las baterías y no entiendo muy bien por qué se mide en unidades diferentes al uso eléctrico doméstico. Un amperio-hora no incluye una medida de voltios. Pero tengo entendido que una batería tiene un voltaje constante (1.5V, 9V, ...) tanto como el uso eléctrico doméstico (120V, 220V, ...). Así que no veo por qué tienen diferentes unidades con las que se miden.

para tu información Parece que su pregunta toca el tema de la medición de la batería. Aquí hay un artículo de descripción general reciente: batteryuniversity.com/learn/article/…

Respuestas (7)

k W ⋅ h son una medida de energía, por la que se factura a los clientes de la red y generalmente aparece en su factura en números fáciles de entender (0-1000, no 0-1 o números muy grandes; rangos que, lamentablemente, confunden a muchas personas).

A ⋅ h son una medida de la carga eléctrica. Una batería (o condensador) puede almacenar más o menos una cierta cantidad de carga independientemente de sus condiciones de funcionamiento, mientras que su energía de salida puede cambiar. Si se conoce la curva de voltaje de una batería en ciertas condiciones de funcionamiento (circuito, temperatura, vida útil), también se conoce su energía de salida, pero no de otra manera, aunque puede obtener algunas estimaciones bastante buenas.

para convertir de A ⋅ h a k W ⋅ h para una fuente de voltaje constante, multiplique por ese voltaje; para una fuente de voltaje y/o corriente cambiante, integre con el tiempo:

1 k W ⋅ h 1000 W ⋅ h ∫ t 1 t 2 yo ( t ) mi ( t ) d t   ;     mi   [ V ] ,   yo   [ A ] ,   t 1 , 2   [ h ]

A los clientes de la red se les factura tanto la potencia como la energía. La "energía de salida" de una batería no puede cambiar (ni crearse ni destruirse). Creo que te refieres a "potencia de salida". La capacidad de almacenamiento de energía de una batería secundaria (es decir, recargable) puede cambiar durante la vida útil de la batería debido a cambios en su estructura (porque se ha realizado trabajo sobre ella).
La energía de salida y la carga de una batería cambian, @Josh, sobre todo con respecto a los cambios de temperatura y el consumo de corriente, pero la cantidad de coulombs necesarios para entregar esa energía es más constante. No me importaría que explicaras en el chat cómo se puede facturar a uno solo por la energía.
Mi mal, su uso es correcto. Pensé que era importante hacer la distinción entre poder y energía aquí, pero están directamente relacionados. La producción de energía variará con la producción de potencia porque la energía es la integral de la potencia. El objetivo de una batería es almacenar energía y, por supuesto, su producción disminuirá a medida que la use. Por lo general, la energía no se factura solo a los clientes residenciales (aunque parte de lo que pagamos se destina a la infraestructura), sino que se factura a los grandes clientes como "Cargos por demanda".
para una fuente de voltaje constante, multiplique por ese voltaje : entonces, ¿por qué la mayoría de los dispositivos de voltaje constante todavía muestran mAh y no Wh? (por ejemplo, un banco de energía USB, que siempre entrega 5V)
@golimar, supongo que este número está en mAh para que los consumidores puedan compararlo directamente con la cantidad de carga que requieren sus dispositivos móviles y adivinar cuántas veces se puede cargar. P.ej. Un banco de energía de 20,000 mAh podría cargar la batería de mi teléfono de 2,000 mAh 10 veces. (Spoiler: no lo hará).

Una nota sobre el voltaje de la batería: el voltaje nominal de la batería es "nominal". Una batería de plomo-ácido de 12 voltios completamente cargada en realidad comienza alrededor de ~ 14,4 voltios y disminuye a medida que extrae energía de ella. El voltaje real de la batería depende de una serie de factores que no se limitan al estado de carga, la antigüedad de la batería, el perfil de carga, la química, etc. Por ejemplo, una batería de iones de litio de 3,7 V (nominal) puede comenzar con 4,15 voltios y disminuir a ~2.7 voltios antes de requerir recarga.

Los vatios-hora (o kW-H) son un indicador de la capacidad de almacenamiento de energía de la batería, mientras que los amperios-hora se refieren a la cantidad mínima de amperios que puede extraer de una batería con carga completa durante una hora antes de que ya no sea capaz. de proporcionar ese nivel de flujo (¿quizás en o por encima del voltaje nominal?). Están estrechamente relacionados, pero no son equivalentes. Algunas baterías están diseñadas más para dispositivos de alto consumo de corriente, mientras que otras están diseñadas para durar mucho tiempo para dispositivos de bajo consumo de corriente.

Anexo: Ahora que miro la batería de mi teléfono celular, noto que tiene impresas las tres clasificaciones. Es una batería de iones de litio cuyo voltaje nominal es de 3,7 V. Su capacidad de energía está marcada como 4,81 vatios-hora. Su clasificación de carga eléctrica es de 1300 miliamperios-horas. Esto parece indicar que Energía = Voltaje * Carga eléctrica (al menos en términos de las clasificaciones de la batería), aunque creo que esta ecuación oculta el hecho de que está ocurriendo una integración de P = VI y que V es más como un valor promedio que una constante, lo que probablemente da una buena aproximación.

El voltaje de una batería completamente cargada (que se ha dejado sola durante 24 horas) está bastante cerca de 13 V en lugar de 14,4 V. 14,4 V es el voltaje que usa el cargador en una fase de carga.
Esto es incorrecto: "los amperios por hora se referirían a la cantidad mínima de amperios que puede extraer de una batería con carga completa durante una hora". Esto no es verdad. Puede obtener fácilmente una batería de 2000 mAH que nunca producirá 2 amperios, pero probablemente podría producir 500 mA durante 4 horas.

El voltaje de una batería cambia a lo largo de su vida útil. La corriente la establece el circuito al que está conectado.

Como la corriente es un valor constante conocido y se puede predecir, y el voltaje no, las unidades están en el valor que se puede predecir.

Su suministro de electricidad es un voltaje constante y se puede predecir.

Siento que esta respuesta concisa es mucho mejor que la respuesta aceptada; va directo al corazón de "¿por qué?", ​​que es lo que el autor de la pregunta realmente quería saber.
No llega completamente al meollo del porqué, pero si la respuesta es "La cantidad de Coulombs de carga eléctrica (Amperio-segundos o 1/3.6 mAh) que se puede almacenar y recuperar de una batería es aproximadamente constante a lo largo de su vida útil, mientras que la cantidad de julios de energía (J o 1/3 600 000 kWh) que se pueden almacenar y recuperar de la misma batería varía considerablemente durante su vida útil", entonces estaría de acuerdo

De la forma en que funciona una batería, el total de coulombs que puede impulsar cae más directamente que la energía total que puede almacenar. El voltaje no es constante. Varía según el estado de carga de uno, y la relación entre los dos puede ser bastante diferente entre las químicas de la batería. Todo esto es para decir que Ah es más relevante para los fabricantes de baterías que Wh o Joules.

Por supuesto, los julios pueden ser relevantes para el diseño del circuito, por lo que esta información está disponible, pero no está incluida en el fragmento de sonido de 2 segundos llamado clasificación de amperios por hora. Las hojas de datos de la batería pueden volverse bastante complejas. Como con la mayoría de las cosas, hay una gran cantidad de compensaciones y la información completa es más que un solo número. Si tiene que elegir solo dos números para caracterizar rápidamente una batería, los voltios y los amperios-hora son tan buenos como cualquier otro y es en lo que ha convergido la industria.

El problema con Ah es que depende de la carga y, por lo general, no se especifica en la breve información ubicada en la batería, ni siquiera siempre está disponible del fabricante.
@Gunnish: todas las hojas de datos de la batería que he visto le dan una idea de lo que la batería puede producir en una variedad de condiciones, siendo Ah muy común. Sí, los Ah que puede entregar una batería varían según el perfil actual, la temperatura y otros parámetros, pero también lo hace la energía total. Todo depende de muchos otros parámetros cuando se trata de baterías, pero la carga total entregable es probablemente más constante que otros, como la energía total entregable.
@Josh: No, no es tan fácil. La carga total que puede entregar una batería varía con la carga. Las buenas hojas de datos de la batería mostrarán una curva de Ah o el factor de reducción nominal para la corriente de descarga. Su batería de 25 Ah puede tener una capacidad nominal de 25 °C durante 10 h de descarga (2,5 A). A 25 A puede obtener el 75% de eso, por ejemplo. A una temperatura más baja bajará adicionalmente. Todo esto varía de manera diferente entre la química de la batería, los detalles de construcción y varios otros parámetros. Las baterías son complicadas. Vaya a mirar una hoja de datos en algún momento.

Un factor que aún no se menciona es que debido a que las baterías tienen una cierta cantidad de resistencia interna, consumir más corriente hará que el voltaje disminuya. Supongamos, hipotéticamente, que una batería en particular que se ha descargado una cierta cantidad suministrará 12 voltios cuando suministre 10 mA, o 10 voltios cuando suministre 100 mA. Extraer 10 mA de la batería durante 10 horas la descargará tanto como consumir 100 mA durante una hora, pero en el primer escenario, la batería habría proporcionado un 20 % más de energía "útil". Punto clave: se perderá una fracción mayor de la energía de una batería cuando se intente agotarla rápidamente que cuando se intente agotarla lentamente.

Las líneas eléctricas también tienen un cierto nivel de resistencia y se pueden aplicar factores similares, pero el voltaje de la línea que llega al medidor de un cliente residencial generalmente no se ve afectado de manera apreciable por el uso de ese cliente. Una compañía eléctrica podría suministrar un amperio a 105 voltios usando un 20% menos de energía (por unidad de tiempo) de lo que se necesitaría para suministrar un amperio a 126 voltios. Si a los clientes se les facturara por amperio-hora, las compañías eléctricas tendrían un incentivo para suministrar su energía al voltaje más bajo posible. La facturación por kWh significa que el uso facturable del cliente será proporcional a la cantidad de energía que la compañía eléctrica tiene que generar para suministrarlo. Por cierto, algunos dispositivos (por ejemplo, motores de inducción) a menudo consumirán menos corriente a voltajes más altos (mientras realizan la misma cantidad de trabajo),

Simplemente un "Amp.Hour" no es una unidad científica o una unidad SI. Amp.hr es una clasificación que usan los fabricantes de baterías, pero debido a que un amperio = un Coulomb por segundo, cuando se multiplica por una hora, los dos factores de tiempo se cancelan y el resultado es simplemente 1 Amp.Hr = 3600 Coulombs de carga, sin factor de tiempo involucrado . Entonces, un poco de humo y espejos de los fabricantes de baterías. Si realmente quiere saber cómo va a funcionar su batería, tendrá que mirar un poco más profundo que tomar la palabra de los vendedores...!

El amperio-hora es científico porque tanto el amperio como la hora están científicamente definidos. El amperio-hora es de uso muy común en ingeniería. Tenga en cuenta que la pregunta tiene una respuesta aceptada desde hace siete años.

Esta es la física básica que debemos saber, trate de entender a continuación:

Power (in watt) = voltage (in volts) * current (in amperes)
      So, P = VI
      And Power is energy per unit time.
      P = E/t
      Now, E/t = VI
      E/V = It 
      Divide by 1000 on both sides

Ahora vea las unidades, mAh (miliamperios-hora). Significa que si el voltaje es constante, entonces podemos medir la capacidad en vatios-hora.

En los hogares, donde el voltaje es constante, medimos la capacidad en Potencia

En portátiles o móviles, estos dispositivos utilizan la energía de una batería según el uso, se agota más rápido si estás jugando PUBG (juegos) de lo contrario se agota más lento. Entonces, el voltaje depende de la operación que se realiza en los dispositivos. Entonces, el voltaje no es constante, entonces usamos la corriente como medida y se convierte en amperio-hora, pero los dispositivos móviles y las computadoras portátiles consumen menos electricidad en comparación con los hogares, por lo que se miden en miliamperios por hora.

A little trick:
Suppose you wanna know how much a ceiling fan cost you for running 1 hour?
See on the back of the fan, a value with unit watt as 55 watt.

It means it takes 55-watt energy for 1 hour and the cost of 1 Kilowatt in India is 8 Rupees.
(you can ask your parents also), then it will cost us 55 * 8/1000 = 0.44 Rupees.

Respuesta corta: - En los hogares, el voltaje es constante, luego usamos WattHours

En dispositivos pequeños, el voltaje no es constante (depende del uso), entonces usamos miliamperios-hora.

¿Por qué las baterías se miden en amperios-hora pero el consumo de electricidad se mide en kilovatios-hora?
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