Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить

Аккумуляторы

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.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить

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

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Внимание: нагрузочную вилку под нагрузкой разрешается держать не более 7 – 10 секунд. Показания фиксируют примерно на 5-й секунде измерения. Последующая попытка тестирования делается не ранее, чем через 3 – 5 минут, необходимых для остывания спирали.

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.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить
Таблица уровня заряда аккумулятора и показаний вольтметра нагрузочной вилки

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.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить
Схема измерения напряжения и тока при разных нагрузках.

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×чДиапазон внутреннего сопротивления, мОмТо же, но более 5 лет эксплуатации, мОм
до 604 – 76 – 13
753 – 74,5 – 13
80 – 903 – 64,5 – 12
90 и выше2 – 64 – 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:
Акумы.ру
Добавить комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 МБ. Вы можете загрузить: изображение, аудио, видео, документ, таблица, интерактив, текст, архив, код, другое. Ссылки на YouTube, Facebook, Twitter и другие сервисы, вставленные в текст комментария, будут автоматически встроены. Перетащите файл сюда

Ваш вопрос отправлен

И ожидает ответ от эксперта.

Adblock
detector