home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / rec / boats / 8839 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-31  |  6.9 KB

  1. Path: sparky!uunet!gatech!concert!rutgers!cmcl2!calvin!mchip00.med.nyu.edu!roy
  2. From: roy@mchip00.med.nyu.edu (Roy Smith)
  3. Newsgroups: rec.boats
  4. Subject: Re: inverter and battery use
  5. Keywords: inverter dc battery life
  6. Message-ID: <1hv77mINNbvn@calvin.NYU.EDU>
  7. Date: 31 Dec 92 16:30:46 GMT
  8. References: <mshulman.18.725765468@genghis.borland.com>
  9. Organization: New York University, School of Medicine
  10. Lines: 120
  11. NNTP-Posting-Host: mchip00.med.nyu.edu
  12.  
  13. > My brother just took delivery of a Catalina 36 with 3 deep cycle 900 A/H 
  14. > batteries and an inverter.
  15.  
  16.     OK, folks, pet peeve time.  There is no such unit as "A/H".  Or
  17. rather, there is, but it's not what you think it is.  A/H means "amps per
  18. hour", i.e. current divided by time.  What you really mean is AH (or A*H),
  19. conventionally read as "amp-hours", which is current multiplied by time.
  20. This may sound like nit-picking, but the error is so pervasive in
  21. discussions of battery life and it leads to such confusion that it's worth
  22. complaining about.
  23.  
  24.     Well, at least you did the most important thing right, you looked at
  25. your answer and realized it doesn't make any sense.
  26.  
  27. > running his 600W microwave for 1 hr at 110V (which takes approx 6A/H,
  28. > right),
  29.  
  30.     This is where you start to go wrong.  AH only makes sense as a unit
  31. of energy if you state the voltage you're talking about.  AH by itself is a
  32. unit of charge, i.e. how many electrons you have.  It says nothing about how
  33. much energy each electron has, which is what the voltage means.  You may
  34. have heard the unit eV, electron-volt, used in particle physics, as a unit
  35. of energy.  One eV is a horribly tiny unit of energy. A VAH (volt-amp-hour)
  36. is a more reasonable amount of energy.  For example, your typical small-boat
  37. bow light draws about an amp at 12 volts, so it takes 12 VAH of energy to
  38. run a bow light for an hour.
  39.  
  40. > if we estimate the efficiency of his inverter at 50% (pretty conservative)
  41. > that he should be able to run his microwave for 37 hours, even using
  42. > only half the charge of his batteries:
  43. >
  44. >         microwave takes: 6A/H
  45. >         inverter 50% efficiency: 12A/H
  46. >         battery (50% of total): 450A/H
  47. >         so, you can get 37 hours.
  48.  
  49.     OK, lets start with the microwave; it draws 600W (watts).  1W is one
  50. volt-amp (it's a unit of power, energy divided by time).  Actually, what it
  51. probably does is put 600W into the cooking chamber, which means it draws
  52. more than 600W from the mains due to less than 100% efficient conversion,
  53. but let's ignore that for now.  You say the inverter is 50% efficient, so
  54. that means you need 1200W (1200VA) into the inverter.  1200VA / 12V = 100A.
  55. That's what you're going to draw from your battery bank.  You say you've got
  56. 3 900 AH batteries, so you add their capacities to get a total of 2700 AH,
  57. but you say you only want to draw out half that capacity, so you've
  58. effectively got 1350 AH available.  1350AH / 100A = 13.5H.  You can run the
  59. microwave for 13.5 hours.  That's a lot of popcorn.
  60.  
  61.     I'm assuming you meant 3 batteries, each of which is 900AH.  If what
  62. you meant was 3 batteries totalling 900AH, you obviously have to divide the
  63. 13.5H running time by 3.  The key is dimensional analysis.  Every quantity
  64. you are dealing with has some unit attached to it.  You need to make sure
  65. the units work out; it they don't, then you've divided something where you
  66. should have multiplied.  That's why the "A/H" notation is such a horrible
  67. thing.  It makes it look like your dividing current by time, when in reality
  68. you're multiplying.
  69.  
  70.     Here's some electrical units for your calculating pleasure:
  71.  
  72.     C = Coulomb, a unit of charge.  This is the fundamental electrical
  73.         unit, from which all other electrical units can be derived in
  74.         combination with the other fundamental MKS units of length
  75.         (meter, m), mass (kilogram, kg), and time (second, s).  In most
  76.         electrical problems, you'll never actually use this unit, but
  77.         it's there.  The real fundamental unit of charge is the
  78.         electron.  Each electron has 1 unit of negative charge (and each
  79.         proton has one unit of positive charge, but since it's the
  80.         electrons that move in common electrical circuits involving
  81.         copper wires, we can ignore the protons for now).  Each Coulomb
  82.         is some very large number of electrons (6.24 x 10^18).
  83.  
  84.     A = Amp, a unit of current.  Current is the amount of charge that
  85.         passes through a wire per unit time.  1A = 1C/s.
  86.  
  87.     V = Volt, a unit of potential difference (or, more conversationally,
  88.         voltage).  Looking at it another way, it's the amount of energy
  89.         each electron has.  This is not really correct, since there is
  90.         no absolute potential (which is why it's technically called
  91.         potential difference), but it's good enough to get a handle on
  92.         what's going on.  When you charge up a 12V battery, you pull
  93.         electrons out of the positive terminal, give each one 12eV worth
  94.         of energy, and shove them back into the negative terminal.  When
  95.         you use the battery, those electrons flow out of the negative
  96.         terminal back to the positive terminal through your load, giving
  97.         back the 12eV you put into each one.  12ev is a very small amount
  98.         of energy, but you get a whole hell of a lot of electrons.
  99.  
  100.     AH = Amp-Hour.  Hey, if A = C/s, then isn't AH just C*H/s and since
  101.         1H = 3600s, isn't AH the same as C, except for a constant factor
  102.         of 3600.  Yup, that's why AH is a unit of charge.
  103.  
  104.     J = Joule, a unit of energy.  1J = 1CV (coulomb-volt), i.e. it's the
  105.         amount of energy you would pump into a coulomb of charge (i.e.
  106.         6.24 x 10^18 electrons) if you raised it's potential by 1 volt.
  107.         Since 1A = 1C/s, if you charge a 12V battery at a charging
  108.         current of 1A for 1s, you have pumped 12J of energy into the
  109.         battery, so you can see 1J is a smallish emount of energy, but
  110.         at least something you can get a handle on.  You rarely see
  111.         joules used as a unit in typical problems, but it's there, and
  112.         it's important to understand the concept, since what were're
  113.         really talking about with battery charging and discharging is
  114.         storing and moving around energy, i.e. joules.
  115.  
  116.     W = Watt, a unit of power, which is rate of flow of energy.  1W =
  117.         1J/s.  That 600W microwave uses 600J of energy every second.
  118.         It's also 1VA (volt-amp).  You should be able to work out why;
  119.         1W = 1J/s = 1(CV)/s = 1V(C/s) = 1VA.  1W is a fairly small
  120.         amount of power; that little bulb in your bow light draws about
  121.         1A at 12V, so it draws about 12W.  If you've got a 60A
  122.         alternator, it generates 60A * 12V = 72W, which is to say, 72
  123.         joules per second.
  124.  
  125.     That pretty much does it for everything you need to know to figure
  126. out problems like this.  Just make sure that everytime you see "A/H" written
  127. you say to yourself "this is wrong, it probably really means "AH".
  128. -- 
  129. Roy Smith <roy@nyu.edu>
  130. Hippocrates Project, Department of Microbiology, Coles 202
  131. NYU School of Medicine, 550 First Avenue, New York, NY 10016
  132. "This never happened to Bart Simpson."
  133.