Какой ток может выдать аккумулятор, зависит не только от напряжения батареи, но и от её ёмкости. Этот параметр напрямую связан с внутренним сопротивлением аккумулятора. При разряде батареи оно увеличивается, а при заряде – снижается. То же самое происходит при износе и обслуживании аккумулятора.
Поэтому иногда возникает необходимость в измерении этого параметра, чтобы судить о степени работоспособности источника энергии. Также бывает нужно знать внутреннее сопротивление АКБ для определения максимального тока, который может развить источник энергии в нагрузке.
Формула для расчёта
Теоретически внутреннее сопротивление рассчитывается с помощью закона Ома для полной цепи. Искомым является r – внутреннее сопротивление АКБ:
R = E/I – R, где:
- E — напряжение аккумулятора, в вольтах;
- I — ток в цепи, в амперах;
- R — номинал добавочного резистора, в омах.
Электрическая проводимость компонентов аккумулятора зависит ещё и от тока в цепи. Поэтому для определения более точного его значения измерения желательно делать на токе, находящемся в диапазоне номинального значения для данной АКБ. Однако здесь возникает проблема: для мощных аккумуляторов требуется мощный резистор. А известно, что при нагревании токопроводящего слоя меняется его номинал. Поэтому данный метод подходит в основном для контроля внутреннего сопротивления маломощных аккумуляторов.
Нагрузочной вилкой
С помощью нагрузочной вилки можно судить о параметрах мощного аккумулятора, например, автомобильного. Точно измерить проводимость этим прибором не удастся, так как реальное сопротивление нагрузочной спирали измерителя в момент тестирования определить сложно. Поэтому можно пользоваться примерным значением, указанным в характеристиках прибора. Например, нагрузочные вилки с током до 100А имеют сопротивление нагрузки 0,2 Ом, а с током 200А – 0,1 Ом. Впрочем, значение можно измерить или оно написано на самом приборе.
Зависимость напряжений на аккумуляторе при измерении нагрузочной вилкой указана в таблице.
Грубо определить искомый параметр можно соотношением изменения напряжений теста с нагрузкой и без неё. Например, если измерения делались прибором с нагрузочным сопротивлением 0,1Ом и он зафиксировал 8,5В, а без нагрузки напряжение было 12В, то коэффициент составляет: 8,5/12=0.7. Значит, внутреннее сопротивление равно 0,7×0,1=0,07 Ом. Более реалистично оно определяется по этой методике, если точно замерить сопротивление шунта нагрузочной вилки сразу после теста аккумулятора, пока спираль не остыла.
Определение
Чтобы иметь представление о внутреннем сопротивлении аккумулятора, можно его рассчитать. Для этого достаточно использовать значения параметров, указанных в характеристиках устройства. Они прямо пропорциональны напряжению и обратно пропорциональны току: R=U/I.
Способы измерения
Проводимость любой батареи обусловлена несколькими последовательно включенными проводниками, обладающими электрическими сопротивлениями. Поэтому эквивалентная схема аккумулятора состоит из источника энергии и последовательно включенного резистора, которым является необходимый для определения параметр.
Как узнать его общий номинал, если электрически он связан с источником энергии? Для этого есть несколько способов измерения:
- По закону Ома для полной цепи.
- Через пропорцию соотношения напряжения и тока в цепях с разными добавочными сопротивлениями.
Почему омметр не поможет
Стандартные омметры определяют характеристику проводимости только для пассивных цепей, без ЭДС. Измерение сопротивления в них происходит путём регистрации тока, вызванного потенциалом падения опорного напряжения на измеряемом резисторе в цепи с добавочным. Поэтому дополнительное напряжение аккумулятора при попытке установления его сопротивления неминуемо вызовет ошибку. При таком «измерении» ЭДС тестируемого источника энергии может вывести из строя добавочный резистор омметра и даже компаратор измерительного каскада. А в стрелочных приборах – стрелочный индикатор.
С помощью вольтметра и резисторов
Исходя из вышесказанного внутреннее сопротивление АКБ измерятся другими приборами. Например, вольтметром с двумя добавочными резисторами. Для этого используется схема, изображённая на картинке.
Как найти внутреннее сопротивление – из пропорции. Формула для расчёта следующая:
R=(U1-U2)/(I2-I1). При этом учитывают мощность резисторов и процентное отклонение их номинала при изменении температуры токопроводящего слоя.
Специализированными приборами
Некоторые зарядные устройства содержат измеритель внутреннего сопротивления аккумулятора. Есть отдельные приборы, которые рассчитаны на определение этого параметра:
- В кислотных АКБ.
- Для щелочных аккумуляторов.
- Для литиевых элементов.
- Комплексные.
Принцип измерения в этих устройствах может быть разным. Обычно используются программные компоненты на базе микроконтроллеров, которые сканируют требуемые параметры цепи и выдают нужный результат на ЖК-дисплей. Сложностей в измерении у таких устройств меньше, чем их индикация. Достоинство – возможность хранения результатов тестирования и отображение графиков изменения параметра.
Каким должно быть — примеры из практики
Для АКБ допустимо, если внутреннее сопротивление отклоняется от паспортных данных на 5 – 10%.
У автомобильного АКБ
Для автомобильного источника и хранителя энергии ёмкостью около 60 А×ч норма внутреннего сопротивления составляет:
- 7 – 4 мОм — для нового аккумулятора;
- 7 – 10 мОм — для подержанного с начавшимися процессами сульфатизации;
- 10 – 13 мОм — практически не применяемого в морозы.
Об аккумуляторах с другими значениями ёмкости информирует таблица.
Таблица зависимости внутреннего сопротивления от ёмкости автомобильного аккумулятора
| Ёмкость АКБ, А×ч | Диапазон внутреннего сопротивления, мОм | То же, но более 5 лет эксплуатации, мОм |
|---|---|---|
| до 60 | 4 – 7 | 6 – 13 |
| 75 | 3 – 7 | 4,5 – 13 |
| 80 – 90 | 3 – 6 | 4,5 – 12 |
| 90 и выше | 2 – 6 | 4 – 12 |
У литиевого аккумулятора
Для li-ion-батарей 18650 внутреннее сопротивление 10 мОм и ниже считается высоким показателем. Такой параметр у приборов из линейки высокотоковых. Многие литиевые аккумуляторные элементы 18650 имеют сопротивление 15 – 22 мОм и выше, что является нормой. У батарей больших габаритов меньшее значение этого параметра.
Сейчас читают:
