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Legge di Peukert

1897

Wilhelm Peukert

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Una formula empirica che descrive come la capacità disponibile di una batteria diminuisca all'aumentare della velocità di scarica. La legge è espressa come [latex]C_p = I^k t[/latex], dove [latex]C_p[/latex] è la capacità alla velocità di scarica di un ampere, [latex]I[/latex] è la corrente di scarica, [latex]t[/latex] è il tempo di scarica e [latex]k[/latex] è la costante di Peukert, specifica per il tipo di batteria. Quantifica l'inefficienza a carichi elevati.

Mondo.innovazione

Secondly, the electrochemical processes within the battery have finite speeds. At high discharge rates, the chemical reactions cannot keep pace, and the diffusion of ions within the electrolyte becomes a bottleneck. This leads to a depletion of reactants near the electrodes’ surfaces, causing the voltage to drop prematurely and cutting off the discharge before all the active material has been utilized. The unused material means the effective capacity delivered is lower.

The Peukert constant, [latex]k[/latex], is determined empirically and reflects how much a battery is affected by high discharge rates. A value of [latex]k[/latex] close to 1 indicates an ideal battery that is not significantly affected by the discharge rate. Lead-acid batteries have a relatively high [latex]k[/latex] (typically 1.1 to 1.3), while modern lithium-ion batteries have a [latex]k[/latex] much closer to 1 (e.g., 1.05), indicating their superior performance under heavy loads.

Batteria, Ingegneria elettrica, Resistenza elettrica, Energia, Litio, Ottimizzazione dei processi, Gestione della qualità, Energia rinnovabile

UNESCO Nomenclature: 3305

- Ingegneria elettrica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

Ohm’s Law and the concept of internal resistance
Sviluppo di batterie pratiche e ad alta capacità come le celle al piombo-acido
La necessità di prestazioni prevedibili in applicazioni industriali come la trazione elettrica e l'illuminazione
Lavoro sperimentale sulle curve di scarica della batteria

Applicazioni

sistemi di gestione della batteria (BMS) per una stima accurata dello stato di carica
progettazione e dimensionamento di banchi di batterie per sistemi solari fuori rete
prevedere l'autonomia dei veicoli elettrici in diverse condizioni di guida
modellazione delle prestazioni della batteria nei gruppi di continuità (UPS)

Brevetti:

Idee e potenziali innovazioni

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Related to: Peukert’s law, battery capacity, discharge rate, state of charge, battery management system, empirical formula, C-rate, internal resistance.

Contesto storico

Diagramma circolare di Mohr che illustra le sollecitazioni di taglio principali e massime nella scienza dei materiali.

Sollecitazioni principali e massime di taglio (cerchio di Mohr)

Le sollecitazioni principali, [latex]\sigma_1[/latex] e [latex]\sigma_2[/latex], sono le sollecitazioni normali massime e minime in un punto, che si verificano su piani con sforzo di taglio nullo. Sul cerchio di Mohr, questi corrispondono ai due punti in cui il cerchio interseca l'asse orizzontale ([latex]\sigma_n[/latex]). La massima sollecitazione di taglio sul piano, [latex]\tau_{max}[/latex], è pari al raggio del cerchio, [latex]R[/latex].

Impianto industriale di fusione dell'alluminio che utilizza il processo di Hall-Héroult in ingegneria chimica.

Processo Hall-Héroult

Il processo Hall-Héroult è il principale metodo industriale per la fusione dell'alluminio. Consiste nello sciogliere l'allumina (ossido di alluminio, Al₂O₃) in criolite fusa (Na₃AlF₆) e nell'elettrolisi del bagno di sali fusi. L'alluminio metallico viene depositato al catodo, mentre l'ossigeno presente nell'allumina reagisce con l'anodo di carbonio, producendo anidride carbonica. Questo processo ha reso l'alluminio ampiamente disponibile e conveniente.

Configurazione di un circuito CA con fasori complessi nel laboratorio di ingegneria elettrica.

Generalizzazione della legge di Ohm nel circuito CA

Per i circuiti a corrente alternata (CA), la legge di Ohm viene generalizzata utilizzando i numeri complessi in [latex]\mathbf{V} = \mathbf{I} \mathbf{Z}[/latex]. Qui, [latex]\mathbf{V}[/latex] e [latex]\mathbf{I}[/latex] sono fasori complessi che rappresentano la tensione e la corrente che variano in modo sinusoidale, catturando sia la grandezza che la fase. [latex]\mathbf{Z}[/latex] è l'impedenza complessa, che estende il concetto di resistenza per includere gli effetti di condensatori e induttori.

Legge di Peukert

Modello del triangolo del fuoco in una sessione di formazione sulla sicurezza antincendio, che evidenzia calore, combustibile e agente ossidante.

Il modello del triangolo del fuoco

Il triangolo del fuoco è un modello semplice che illustra i tre elementi essenziali necessari per la maggior parte degli incendi: calore, combustibile e un agente ossidante, tipicamente l'ossigeno atmosferico. La rimozione di uno qualsiasi di questi elementi impedisce l'insorgenza di un incendio o ne determina l'estinzione. È un concetto fondamentale nella sicurezza e nella prevenzione degli incendi.

Ingegnere aerospaziale che analizza i calcoli delta-v in una sala di controllo.

Delta-v (astrodinamica)

Delta-v, letteralmente "variazione di velocità", è una misura scalare dell'impulso necessario per eseguire una manovra orbitale. Quantifica lo sforzo propulsivo totale necessario per una missione, indipendentemente dalla massa del veicolo spaziale. Questo valore è cruciale per la pianificazione della missione in quanto determina il carico di propellente necessario. Delta-v è cumulativo; il totale per una missione è la somma di tutte le manovre richieste.

Equazione del razzo di Tsiolkovsky

Questa equazione descrive il movimento dei veicoli che seguono il principio base di un razzo: un dispositivo in grado di applicare accelerazione a se stesso espellendo parte della sua massa ad alta velocità.

1882-01-01

1886-04-23

1890

1897

1900

1903-05-10

1881

1884

1890

1899-01-01

1900

1903

1906

Pompa peristaltica

Una pompa peristaltica è una pompa volumetrica in cui il fluido è contenuto in un tubo flessibile inserito in un corpo pompa circolare. Un rotore con diversi "rulli" o "pattini" comprime il tubo durante la rotazione. Questa onda di compressione si muove lungo il tubo, forzando il fluido a muoversi. Il fluido entra in contatto solo con l'interno del tubo, rendendolo ideale per applicazioni sterili.

Metallurgista che esamina la microstruttura di una lega eutettica in laboratorio.

Sistema eutettico

Un sistema eutettico è una miscela di due o più componenti che solidifica a una singola temperatura, molto elevata e inferiore al punto di fusione di ciascuno dei singoli componenti. Questa specifica composizione è il punto eutettico. Raffreddandosi, un liquido eutettico si trasforma in una miscela fine di fasi solide, spesso con una caratteristica microstruttura lamellare (a strati).

Impianto di elettrolisi per il processo cloro-alcali in un laboratorio d'epoca, ingegneria chimica.

Processo cloralcali

Il processo cloro-soda è un metodo industriale per l'elettrolisi della soluzione di cloruro di sodio (NaCl), nota come salamoia. È la fonte primaria per la produzione di cloro (Cl₂), idrossido di sodio (NaOH) e idrogeno (H₂), sostanze chimiche essenziali. I metodi moderni utilizzano una cella a membrana per separare i prodotti anodici e catodici, garantendo elevata purezza ed efficienza.

Impianto idroelettrico ad accumulo con diga e turbine per l'accumulo di energia.

Energia idroelettrica a pompaggio

L'idroelettricità a pompaggio (PSH) è un tipo di accumulo di energia idroelettrica utilizzato dai sistemi di produzione di energia elettrica per il bilanciamento del carico. Il metodo immagazzina energia sotto forma di energia potenziale gravitazionale dell'acqua, pompata da un bacino a quota inferiore a uno a quota superiore. Nei periodi di elevata richiesta di energia elettrica, l'acqua immagazzinata viene rilasciata per azionare le turbine e generare elettricità.

Saldatura esotermica

La saldatura esotermica, nota anche come saldatura alla termite, è una tecnica che utilizza il metallo fuso surriscaldato da una reazione alluminotermica per creare un legame molecolare forte e permanente tra i componenti metallici. Il processo è autonomo e non richiede alcuna fonte di energia esterna. È utilizzata principalmente per unire sezioni di binari ferroviari in rotaie saldate continue, creando un binario più liscio e resistente.

Interno cilindrico di un veicolo spaziale che dimostra la gravità artificiale attraverso la forza centrifuga nell'ingegneria aerospaziale.

Gravità artificiale tramite forza centrifuga

La gravità artificiale può essere creata in un veicolo spaziale ruotando la struttura. Gli occupanti sentono una forza centrifuga che li spinge verso lo scafo esterno, simulando la gravità. L'entità di questa gravità apparente è data da [latex]a = \omega^2 r[/latex], dove [latex]\omega[/latex] è la velocità angolare e [latex]r[/latex] è il raggio di rotazione. Si propone di contrastare gli effetti negativi sulla salute dell'assenza di gravità a lungo termine.

Procedimento di saldatura ossiacetilenica nell'ingegneria meccanica per l'unione dei metalli.

Processo di combustione ossiacetilenica

La saldatura ossiacetilenica utilizza una fiamma prodotta dalla combustione dell'acetilene ([latex]C_2H_2[/latex]) con ossigeno puro. La reazione avviene in due fasi. La reazione primaria nel cono bianco interno è incompleta e produce monossido di carbonio e idrogeno: [latex]2C_2H_2 + 2O_2 ´rightarrow 4CO + 2H_2[/latex]. Questi gas caldi reagiscono poi con l'ossigeno atmosferico nell'involucro esterno, completando la combustione.