РазноеВнутреннее сопротивление батарейки – YR1035 – импедансметр на частоте 1 кГц. Часть II. Про внутреннее сопротивление гальванических элементов

Внутреннее сопротивление батарейки – YR1035 – импедансметр на частоте 1 кГц. Часть II. Про внутреннее сопротивление гальванических элементов

Содержание

Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Если замкнуть плюс и минус аккумулятора, то получим ток короткого замыкания Ie = U / Re , как будто внутри есть сопротивление Re . Внутреннее сопротивление зависит от электрохимических процессов внутри элемента, в том числе и от тока.

При слишком большом токе аккумулятор испортится, и даже может взорваться. Поэтому не замыкайте плюс и минус. Достаточно мысленного эксперимента.

Величину Re можно оценить косвенно по изменению тока и напряжения на нагрузке Ra . При небольшом уменьшении сопротивления нагрузки Ra до Ra‑dR ток увеличивается от Ia до Ia+dI. Напряжение на выходе элемента Ua=Ra×Ia при этом уменьшается на величину dU = Re × dI . Внутреннее сопротивление определяется по формуле Re = dU / dI

Для оценки внутреннего сопротивления аккумулятора или батарейки я добавил в схему измерителя ёмкости резистор 12ом и тумблер (ниже на схеме показана кнопка), чтобы изменять ток на величину dI = 1.2 V / 12 Ohm = 0.1 А . Одновременно нужно измерять напряжение на аккумуляторе или на резисторе

R .

Можно сделать простую схему только для измерения внутреннего сопротивления по образцу, показанному на рисунке внизу. Но всё же лучше сначала немного разрядить аккумулятор, и после этого измерить внутреннее сопротивление. В середине разрядная характеристика более пологая, и измерение будет более точным. Получится «среднее» значение внутреннего сопротивления, которое остаётся стабильным достаточно большое время.

Пример определения внутреннего сопротивления

Подключаем аккумулятор и вольтметр. Вольтметр показывает 1.227V . Нажимаем кнопку: вольтметр показывает 1.200V .
dU = 1.227V — 1.200V = 0.027V
Re = dU / dI = 0.027V / 0.1A = 0.27 Ohm
Это внутреннее сопротивление элемента при токе разряда 0.5А

Тестер показывает не dU, а просто U. Чтобы не ошибиться в устном счёте, я делаю так.
(1) Нажимаю кнопку. Аккумулятор начинает разряжаться, и напряжение U начинает уменьшаться.
(2) В момент, когда напряжение U достигнет круглой величины, например 1.200V, я отжимаю кнопку, и сразу вижу величину U+dU, например 1.227V

(3) Новые цифры 0.027V — и есть нужная разница dU.

По мере старения аккумуляторов их внутреннее сопротивление увеличивается. В какой-то момент вы обнаружите, что ёмкость даже свежезаряженного аккумулятора невозможно измерить, так как при нажатии кнопки Start реле не включается и часы не запускаются. Это получается потому, что напряжение на аккумуляторе сразу снижается до 1.2V и менее. Например, при внутреннем сопротивлении 0.6 ом и токе 0.5 А падение напряжения составит 0.6×0.5=0.3 вольта. Такой аккумулятор не может работать при токе разряда 0.5А, который требуется, например, для кольцевой светодиодной лампы. Этот аккумулятор можно использовать при меньшем токе — для питания часов или беспроводной мышки. Именно по большой величине внутреннего сопротивления современные зарядные устройства, вроде MH-C9000, определяют, что аккумулятор неисправен.

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора

Для оценки внутреннего сопротивления АКБ можно использовать лампу от фары. Это должна быть лампа накаливания, например, галогеновая, но не светодиодная. Лампа 60вт потребляет ток 5А.

При токе 100А на внутреннем сопротивлении АКБ не должно теряться более 1 Вольта. Соответственно, при токе 5А не должно теряться более 0.05 Вольта (1В * 5А / 100А). То есть, внутреннее сопротивление не должно превышать 0.05В / 5А = 0.01 Ома.

Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Запомните величину напряжения. Отключите лампу. Обратите внимание, насколько увеличилось напряжение. Если, допустим, напряжение возросло на 0.2 Вольта (Re = 0.04 Ома), то аккумулятор испорчен, а если на 0.02 Вольта (Re = 0.004 Ома), то он исправен. При токе 100А потеря напряжения будет всего 0.02В * 100А / 5А = 0.4В

С помощью лампочи можно также оценить ёмкость автомобильной батареи.

 

Внутреннее сопротивление — Википедия

Двухполюсник и его эквивалентная схема

Вну́треннее сопротивле́ние двухполюсника — импеданс в эквивалентной схеме двухполюсника, состоящей из последовательно включённых генератора напряжения и импеданса (см. рисунок). Понятие применяется в теории цепей при замене реального источника идеальными элементами, то есть при переходе к эквивалентной схеме.

Необходимость введения термина можно проиллюстрировать следующим примером. Сравним два химических источника постоянного тока с одинаковым напряжением:

Несмотря на одинаковое напряжение, эти источники значительно отличаются при работе на одинаковую нагрузку. Так, автомобильный аккумулятор способен отдать в нагрузку большой ток (от аккумулятора заводится двигатель автомобиля, при этом стартёр потребляет ток порядка 250 А), а от батареи элементов стартёр вообще не станет вращаться, так как напряжение батареи при подключении к зажимам стартёра упадёт до долей вольта. Дело не в относительно небольшой электрической ёмкости батареек: запасённой в ней энергии и заряде в один ампер-час хватило бы для того, чтобы вращать стартёр в течение 14 секунд (при токе 250 А).

В соответствии с законом Ома в источниках с одинаковым напряжением ток в одинаковой нагрузке также должен быть одинаковым. В приведённом примере это не выполняется потому, что утверждение верно только для идеальных источников ЭДС

; реальные же источники в той или иной степени отличаются от идеальных. Для описания степени отличия реальных источников от идеальных применяется понятие внутреннее сопротивление.

Эквивалентная схема активного двухполюсника[править | править код]

Реальные активные двухполюсники хорошо описываются математически, если их рассматривать как эквивалентную схему, состоящую из (см. рисунок) последовательно включённых генератора напряжения и сопротивления (в общем случае — импеданса). Генератор напряжения представляет собственно источник энергии, находящийся в этом двухполюснике. Идеальный генератор мог бы отдать в нагрузку сколь угодно большие мощность и ток. Однако сопротивление, включённое последовательно с генератором, ограничивает мощность, которую данный двухполюсник может отдать в нагрузку. Это эквивалентное сопротивление и называется

внутренним сопротивлением. Оно является лишь параметром абстрактной модели двухполюсника, то есть физического «резистора» как электронного компонента внутри двухполюсников обычно нет.

Формально, в реальных гальванических элементах это внутреннее сопротивление можно идентифицировать физически. Это суммарное сопротивление плюсового стержня (углерода, стали), самого корпуса (цинка и никеля), а также самого электролита (соли) и поглотителя водорода (в солевых элементах). Все эти материалы, как и поверхности раздела между ними, имеют конечное сопротивление, отличное от нуля.

В иных источниках это омическое сопротивление обусловлено сопротивлением обмоток и контактов, которое включено последовательно с собственно внутренним сопротивлением источника и снижают характеристики источников напряжения.

Контактные разности потенциалов имеют иную природу возникновения напряжения и являются неомическими, то есть здесь затраты энергии идут на работу выхода носителей заряда.

Сопротивление и внутреннее сопротивление[править | править код]

Основной характеристикой абстрактного двухполюсника является его внутреннее сопротивление (или, иначе, импеданс[1]). Однако, описать двухполюсник одним только сопротивлением не всегда возможно. Дело в том, что термин сопротивление примени́м только для чисто пассивных элементов, то есть, не содержащих в себе источников энергии. Если двухполюсник содержит источник энергии, то понятие «сопротивление» к нему просто не применимо, поскольку закон Ома в формулировке

U=I·r не выполняется[2].

Таким образом, для двухполюсников, содержащих источники (то есть генераторы напряжения и генераторы тока) необходимо говорить именно о внутреннем сопротивлении (или импедансе). Если же двухполюсник не содержит источников[3], то «внутреннее сопротивление» для такого двухполюсника означает то же самое, что и просто «сопротивление».

Если в какой-либо системе можно выделить вход и/или выход (пара электрических контактов), то часто употребляют следующие термины:

  • Входное сопротивление
    , часто входной импеданс, — внутреннее сопротивление, проявляемое этой парой контактов как двухполюсника, которым является вход системы [4]
  • Выходное сопротивление, часто выходной импеданс, — внутреннее сопротивление, проявляемое этой парой контактов как двухполюсника, которым является выход системы.

Несмотря на то, что на эквивалентной схеме внутреннее сопротивление представлено как один пассивный элемент (причём активное сопротивление, то есть резистор в нём присутствует обязательно), внутреннее сопротивление не обязательно сосредоточено в каком-либо одном элементе. Двухполюсник лишь внешне ведёт себя так, словно в нём имеется сосредоточенный внутренний импеданс и генератор напряжения. В действительности же, внутреннее сопротивление является внешним проявлением совокупности физических эффектов:

  • Если в двухполюснике имеется только источник энергии без какой-либо электрической схемы (например, гальванический элемент), то внутреннее сопротивление носит чисто активный характер (в низкочастотных цепях), и оно обусловлено физическими эффектами, которые не позволяют мощности, отдаваемой этим источником в нагрузку, превысить определённый предел. Наиболее простой пример такого эффекта — ненулевое сопротивление проводников электрической цепи. Но, как правило, наибольший вклад в ограничение мощности вносят эффекты неэлектрической природы. Так, например, в химическом источнике мощность может быть ограничена площадью соприкосновения участвующих в реакции веществ, в генераторе гидроэлектростанции — ограниченным напором воды и т. д.
  • В случае двухполюсника, содержащего внутри электрическую схему, внутреннее сопротивление «рассредоточено» в элементах схемы (в дополнение к перечисленным выше механизмам в источнике).

Отсюда также следуют некоторые особенности внутреннего сопротивления:

  • Внутреннее сопротивление невозможно убрать из двухполюсника[5]
  • Внутреннее сопротивление не является стабильной величиной: оно может изменяться при изменении каких-либо внешних (нагрузка, ток) и внутренних (нагрев, истощение реагентов) условий.

Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника[править | править код]

Эффект внутреннего сопротивления является неотъемлемым свойством любого активного двухполюсника. Основной результат наличия внутреннего сопротивления — это ограничение электрической мощности, которую можно получить в нагрузке, питаемой от этого двухполюсника.

Если к источнику с ЭДС[6] генератора напряжения E и активным внутренним сопротивлением r подключена нагрузка с сопротивлением R, то ток, напряжение и мощность в нагрузке выражаются следующим образом:

I=Er+R,UR=Er+RR,PR=E2(r+R)2R.{\displaystyle I={\frac {E}{r+R}},\quad U_{R}={\frac {E}{r+R}}{R},\quad P_{R}={\frac {E^{2}}{(r+R)^{2}}}{R}.}

Нахождение внутреннего сопротивления[править | править код]

Расчёт[править | править код]

Понятие расчёт применимо к схеме (но не к реальному устройству). Расчёт приведён для случая чисто активного внутреннего сопротивления (отличия реактивного сопротивления будут рассмотрены далее).

Примечание: Строго говоря, любой реальный импеданс (в том числе и внутреннее сопротивление) обладает некоторой реактивной составляющей, поскольку любой проводник имеет паразитную индуктивность и ёмкость. Когда мы говорим о чисто активном сопротивлении, то имеем в виду не реальную систему, а её эквивалентную схему, содержащую только резисторы: реактивность была отброшена как несущественная при переходе от реального устройства к его эквивалентной схеме. Если же реактивность существенна при рассмотрении реального устройства (например, при рассмотрении системы на высоких частотах), то эквивалентная схема составляется с учётом этой реактивности. Более подробно смотри в статье «Эквивалентная схема».

Пусть, имеется двухполюсник, который может быть описан приведённой выше эквивалентной схемой. Двухполюсник обладает двумя неизвестными параметрами, которые необходимо найти:

  • ЭДС генератора напряжения U
  • Внутреннее сопротивление r

В общем случае, для определения двух неизвестных необходимо сделать два измерения: измерить напряжение на выходе двухполюсника (то есть разность потенциалов Uout = φ2 − φ1) при двух различных токах нагрузки. Тогда неизвестные параметры можно найти из системы уравнений:

Uout1=U−rI1Uout2=U−rI2{\displaystyle {\begin{matrix}U_{out1}=U-rI_{1}\\U_{out2}=U-rI_{2}\end{matrix}}} (Напряжения)

где Uout1 — выходное напряжение при токе I1, Uout2 — выходное напряжение при токе I2. Решая систему уравнений, находим искомые неизвестные:

r=Uout1−Uout2I2−I1,U=Uout1+I1Uout1−Uout2I2−I1=Uout1+I1r{\displaystyle r={\frac {U_{out1}-U_{out2}}{I_{2}-I_{1}}},\quad U=U_{out1}+I_{1}{\frac {U_{out1}-U_{out2}}{I_{2}-I_{1}}}=U_{out1}+I_{1}r} (ОбщийСлучай)

Обычно для вычисления внутреннего сопротивления используется более простая методика: находится напряжение в режиме холостого хода и ток в режиме короткого замыкания двухполюсника. В этом случае система (Напряжения) записывается следующим образом:

Uoc=U−00=U−rIsc{\displaystyle {\begin{matrix}U_{oc}=U-0\\0=U-rI_{sc}\end{matrix}}}

где Uoc — выходное напряжение в режиме холостого хода (англ. open circuit), то есть при нулевом токе нагрузки; Isc — ток нагрузки в режиме короткого замыкания (англ. short circuit), то есть при нагрузке с нулевым сопротивлением. Здесь учтено, что выходной ток в режиме холостого хода и выходное напряжение в режиме короткого замыкания равны нулю. Из последних уравнений сразу же получаем:

r=UocIsc,U=Uoc{\displaystyle r={\frac {U_{oc}}{I_{sc}}},\quad U=U_{oc}} (ВнутрСопр)

Таким образом, чтобы рассчитать внутреннее сопротивление и ЭДС эквивалентного генератора для двухполюсника, электрическая схема которого известна, необходимо:

  • Рассчитать выходное напряжение двухполюсника в режиме холостого хода
  • Рассчитать выходной ток двухполюсника в режиме короткого замыкания
  • На основании полученных значений найти r и U по формуле (ВнутрСопр).

Измерение[править | править код]

Понятие измерение применимо к реальному устройству (но не к схеме). Непосредственное измерение омметром невозможно, поскольку нельзя подключить щупы прибора к выводам внутреннего сопротивления. Поэтому необходимо косвенное измерение, которое принципиально не отличается от расчёта — также необходимы напряжения на нагрузке при двух различных значениях тока. Однако воспользоваться упрощённой формулой (2) не всегда возможно, поскольку не каждый реальный двухполюсник допускает работу в режиме короткого замыкания.

Иногда применяется следующий простой способ измерения, не требующий вычислений:

  • Измеряется напряжение холостого хода
  • В качестве нагрузки подключается переменный резистор и его сопротивление подбирается таким образом, чтобы напряжение на нём составило половину от напряжения холостого хода.

После описанных процедур сопротивление резистора нагрузки необходимо измерить омметром — оно будет равно внутреннему сопротивлению двухполюсника.

Какой бы способ измерения ни использовался, следует опасаться перегрузки двухполюсника чрезмерным током, то есть ток не должен превышать максимально допустимого значениях для данного двухполюсника.

Реактивное внутреннее сопротивление[править | править код]

Если эквивалентная схема двухполюсника содержит реактивные элементы — конденсаторы и/или катушки индуктивности, то расчет реактивного внутреннего сопротивления выполняется также, как и активного, но вместо сопротивлений резисторов берутся комплексные импедансы элементов, входящих в схему, а вместо напряжений и токов — их комплексные амплитуды, то есть расчет производится методом комплексных амплитуд.

Измерение реактивного внутреннего сопротивления имеет некоторые особенности, поскольку оно является комплекснозначной функцией, а не скалярным значением:

  • Можно искать различные параметры комплексного значения: модуль, аргумент, только вещественную или мнимую часть, а также комплексное число полностью. Соответственно, методика измерений будет зависеть от того, что хотим получить.
  • Любой из перечисленных параметров зависит от частоты. Теоретически, чтобы получить путём измерения полную информацию о реактивном внутреннем сопротивлении, необходимо снять зависимость от частоты, то есть провести измерения на всех частотах, которые может генерировать источник данного двухполюсника.

Измерение сопротивления петли фаза-нуль[править | править код]

Результат измерения сопротивления петли фаза-нуль в розетке бытовой электросети

Частным случаем измерения внутреннего сопротивления является измерение сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках. Двухполюсником в этом случае является пара проводников электроустановки: фазный и рабочий нулевой проводники или два фазных проводника. На фотографии показан результат такого измерения в розетке бытовой электросети напряжением 220 вольт:

  • активная составляющая: 0,49 Ом
  • реактивная составляющая: 0,09 Ом
  • модуль полного сопротивления: 0,5 Ом
  • ожидаемый ток короткого замыкания: 440 А

Прибор находит внутреннее сопротивление путём косвенного измерения методом падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод рекомендуется к использованию в приложении D ГОСТ Р 50571.16-99. Метод описывается приведённой выше формулой (ОбщийСлучай) при I1=0.

Результат измерения считается удовлетворительным, если ожидаемый ток короткого замыкания достаточно велик для надежного срабатывания аппарата, защищающего эту цепь от сверхтока.

В большинстве случаев следует говорить не о применении внутреннего сопротивления, а об учете его негативного влияния, поскольку внутреннее сопротивление является скорее негативным эффектом. Тем не менее, в некоторых системах наличие внутреннего сопротивления с номинальным значением является просто необходимым.

Упрощение эквивалентных схем[править | править код]

Представление двухполюсника как совокупность генератора напряжения и внутреннего сопротивления является наиболее простой и часто используемой эквивалентной схемой двухполюсника.

Согласование источника и нагрузки[править | править код]

Согласование источника и нагрузки — это выбор соотношения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника с целью достижения заданных свойств полученной системы (как правило, стараются достичь максимального значения какого-либо параметра для данного источника). Наиболее часто используются следующие типы согласования:

  • Согласование по напряжению — получение в нагрузке максимального напряжения. Для этого сопротивление нагрузки должно быть как можно бо́льшим, по крайней мере, много больше, чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме холостого хода. При этом максимально достижимое в нагрузке напряжение равно ЭДС генератора напряжения E. Данный тип согласования применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является напряжение, и его необходимо передать от источника к нагрузке с минимальными потерями.
  • Согласование по току — получение в нагрузке максимального тока. Для этого сопротивление нагрузки должно быть как можно меньшим, по крайней мере, много меньше, чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме короткого замыкания. При этом максимально достижимый в нагрузке ток равен Imax=E/r. Применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является ток. Например, при съеме сигнала с быстродействующего фотодиода целесообразно применять преобразователь ток-напряжение с минимальным входным сопротивлением. Малое входное сопротивление также решает проблему заужения полосы из-за паразитного RC-фильтра.
  • Согласование по мощности — обеспечивает получение в нагрузке (что эквивалентно отбору от источника) максимально возможной мощности, равной Pmax=E²/(4r)[7]. В цепях постоянного тока: сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению r источника. В цепях переменного тока (в общем случае): импеданс нагрузки должен быть комплексно сопряженным внутреннему импедансу источника.
  • Согласование по волновому сопротивлению — получение максимального коэффициента бегущей волны в линии передачи (в СВЧ технике и теории длинных линий). То же самое, что и согласование по мощности, но применительно к длинным линиям. Волновое сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению r. В СВЧ технике применяется практически всегда. Чаще всего термин согласованная нагрузка используется именно в этом смысле.

Согласование по току и мощности следует использовать с осторожностью, так как есть опасность перегрузить источник.

Понижение высоких напряжений[править | править код]

Иногда к источнику электропитания искусственно добавляют внешнее балластное сопротивление, соединённое последовательно с нагрузкой (оно суммируется с внутренним сопротивлением источника) для того, чтобы понизить получаемое от него напряжение, либо ограничить величину тока, отдаваемого в нагрузку. Однако добавление резистора в качестве дополнительного сопротивления (так называемый гасящий резистор) во многих случаях неприемлемо, так как ведёт к бесполезному выделению значительной мощности на нём[8]. Чтобы не расходовать энергию впустую и не решать проблему охлаждения дополнительного сопротивления, в системах переменного тока используют реактивные гасящие импедансы. На основе гасящего конденсатора может быть построен конденсаторный блок питания. Аналогично, при помощи ёмкостного отвода от высоковольтной ЛЭП можно получить небольшие напряжения для питания каких-либо автономных устройств. Индуктивный балласт широко применяется для ограничения тока в цепи газоразрядных люминесцентных ламп.

Минимизация шума[править | править код]

При усилении слабых сигналов часто возникает задача минимизации шума, вносимого усилителем в сигнал. Для этого используются специальные малошумящие усилители, которые могут быть как низкоомные, например, на биполярных транзисторах, так и высокоомными на полевых транзисторах, однако спроектированы они таким образом, что наименьший коэффициент шума достигается лишь при полном согласовании выходного сопротивления источника сигнала и входного сопротивления самого усилителя. Например, если источник сигнала обладает меньшим выходным сопротивлением (например, микрофон с выходным сопротивлением 30 Ом), то следует применить между источником и усилителем повышающий трансформатор, который повысит выходное сопротивление (а также напряжение сигнала) до необходимого значения.

Понятие внутреннего сопротивления вводится через эквивалентную схему, поэтому имеют силу те же ограничения, что и для применимости эквивалентных схем.

Значения внутреннего сопротивления относительны: то, что считается малым, например, для гальванического элемента, является очень большим для мощного аккумулятора. Ниже приведены примеры двухполюсников и значения их внутреннего сопротивления r. Тривиальные случаи двухполюсников без источников оговорены особо.

Малое внутреннее сопротивление[править | править код]

  • Нулевым внутренним сопротивлением обладает только идеальный генератор напряжения. Если также рассматривать двухполюсники без источников, то сверхпроводящее короткое соединение тоже имеет нулевое внутреннее сопротивление (до величины токов, вызывающих потерю сверхпроводимости). Генератор со сверхпроводящей обмоткой при не слишком больших частотах и небольших токах также имеет активное внутреннее сопротивление, весьма близкое к нулю (индуктивный импеданс при определенных условиях может быть тоже довольно невелик).
  • Автомобильная свинцово-кислотная стартёрная аккумуляторная батарея имеет r около 0,01 Ом. Благодаря столь низкому внутреннему сопротивлению ток, отдаваемый батареей при запуске двигателя, достигает 250 ампер и более (для легковых автомобилей).
  • Бытовая сеть электроснабжения переменного тока в жилых помещениях имеет r от десятых долей Ом до 1 Ом и более (зависит от качества электропроводки). Высокое сопротивление соответствует плохой проводке: при подключении мощных нагрузок (например, утюга) напряжение падает, при этом заметно уменьшается яркость ламп освещения, подключенных к той же ветви сети. Повышается пожароопасность, поскольку на сопротивлении проводов выделяется значительная мощность. И наоборот, в хорошей сети с низким сопротивлением напряжение падает от допустимых нагрузок лишь незначительно. Ток при коротком замыкании в хорошей бытовой электросети достигает нескольких сотен ампер.
  • Используя отрицательную обратную связь в электронных схемах, можно искусственно создавать источники, обладающие (при определённых условиях) очень низким внутренним сопротивлением. Такими свойствами обладают современные электронные стабилизаторы напряжения. Например, интегральный стабилизатор напряжения 7805 (выходное напряжение 5 В) имеет типичное выходное сопротивление менее 0,0009 Ома[9]. Однако это вовсе не означает, что такой стабилизатор может отдать в нагрузку ток до 5500 А или мощность до 13 кВт при правильном согласовании. Характеристики стабилизатора нормированы только для рабочего диапазона токов, то есть в данном примере до 1,5 А. При превышении этого значения сработает защита, и стабилизатор отключится (при других конструкциях защиты ток ограничивается, а не отключается полностью).

Большое внутреннее сопротивление[править | править код]

Обычно двухполюсники с большим внутренним сопротивлением — это различного рода датчики, источники сигналов и т. п. Типичная задача при работе с такими устройствами — снятие с них сигнала без потерь из-за неправильного согласования. Для достижения хорошего согласования по напряжению сигнал с такого двухполюсника должен сниматься устройством, имеющим ещё большее входное сопротивление (как правило, сигнал с высокоомного источника снимается при помощи буферного усилителя).

  • Бесконечным внутренним сопротивлением обладает только идеальный источник тока. Если также рассматривать двухполюсники без источников, то простой разрыв цепи (два вывода, ничем не соединённые) тоже имеет бесконечное внутреннее сопротивление.
  • Конденсаторные микрофоны, пьезоэлектрические и пироэлектрические датчики, а также все остальные «конденсаторо-подобные» устройства имеют реактивное внутреннее сопротивление, модуль которого может достигать[10] десятков и сотен мегаом. Поэтому такие источники требуют обязательного использования буферного усилителя для достижения согласования по напряжению. Конденсаторные микрофоны, как правило, уже содержат встроенный буферный усилитель, собранный на полевом транзисторе.
  • Для измерения электрических потенциалов внутри живых клеток применяются электроды, представляющие собой стеклянный капилляр, заполненный проводящей жидкостью. Толщина такого проводника может быть порядка сотен ангстрем. Вследствие чрезвычайно малой толщины проводника такой «двухполюсник» (клетка с присоединёнными электродами) имеет внутреннее сопротивление порядка 100 мегаом. Высокое сопротивление и малое напряжение делают измерение напряжений внутри клетки непростой задачей.

Отрицательное внутреннее сопротивление[править | править код]

Существуют двухполюсники, внутреннее сопротивление которых имеет отрицательное значение. В обычном активном сопротивлении происходит диссипация энергии, в реактивном сопротивлении энергия запасается, а затем выделяется обратно в источник. Особенность отрицательного сопротивления в том, что оно само является источником энергии. Поэтому отрицательное сопротивление в чистом виде не встречается, оно может быть только имитировано электронной схемой, которая обязательно содержит источник энергии. Отрицательное внутреннее сопротивление может быть получено в схемах путём использования:

Системы с отрицательным сопротивлением потенциально неустойчивы и поэтому могут быть использованы для построения автогенераторов.

Входной импеданс антенны

  • Зернов Н. В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. — М. — Л.: Энергия, 1965. — 892 с.
  • Джонс М. Х. Электроника — практический курс. — М.: Техносфера, 2006. — 512 с. ISBN 5-94836-086-5
  • Tildon H. Glisson. Introduction to Circuit Analysis and Design. — Springer, 2011. — P. 768. — ISBN 9789048194421.
  1. ↑ Импеданс является обобщением понятия сопротивление для случая реактивных элементов. Более подробно смотри в статье Электрический импеданс
  2. ↑ Применять закон Ома в такой формулировке к двухполюсникам с внутренними источниками некорректно, необходимо учитывать источники: U=Ir+ΣUint, где ΣUint — алгебраическая сумма ЭДС внутренних источников.
  3. ↑ Отсутствие источников выражается в том, что напряжение на выводах двухполюсника при отсутствии нагрузки равно нулю. Сюда же относится случай, когда источники есть, но не влияют на выходное напряжение («никуда не подключены»).
  4. Реза Ф., Сили С.Современный анализ электрических цепей Энергия, M.-Л., 1964 г., 480 с. с черт.
  5. ↑ Исключение составляют случаи применения стабилизаторов компенсационного типа. Например, двухполюсник, содержащий батарею и ОУ, на некотором участке ВАХ может иметь как сколь угодно малое, так и отрицательное выходное сопротивление — до тех пор, пока избытка энергии в батарее хватает для компенсации.
  6. ↑ То же самое, что и напряжение
  7. ↑ 7.6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ЦЕПЯХ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА (неопр.). Дата обращения 6 апреля 2014.
  8. ↑ Тем не менее, гасящие резисторы широко применяются для ограничения пускового тока тяговых электродвигателей постоянного тока на электротранспорте.
  9. ↑ Изменение выходного напряжения не более 1,3 мВ в диапазоне выходных токов 0,005÷1,5 А. В более узком диапазоне токов 0,25÷0,75 А типичное выходное сопротивление ещё меньше — 0,0003 ома.
  10. ↑ В рабочем диапазоне частот

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

Знакомая картина? У многих электронщиков наверняка есть залежи подобного добра — старые и не очень аккумуляторы от портативной техники, преимущественно Li-ion на напряжение 3,7В. Описываемая конструкция предназначена для оценки состояния аккумулятора с целью определить его дельнейшую судьбу — в утиль или в очередную самоделку. Оценка производится по 2 параметрам: остаточной емкости и внутреннему омическому сопротивлению. Определение емкости происходит на основании замеров тока и напряжения в процессе разряда аккумулятора до заданного значения напряжения. Определение внутреннего сопротивления происходит на основании расчета по результатам замера токов и напряжений для двух последовательно подключаемых нагрузок.

Схема приведена на рисунке ниже.

Основа схемы распространенный дешевый микроконтроллер PIC16F676. Тестируемый аккумулятор подключается с соблюдением полярности на вход BATTERY. Через делитель R1-R3 измеряется напряжение батареи. Ток разряда измеряется с токового шунта SENS1, подключенного к преобразователю ток-напряжение выполненном на ОУ LMV711. В качестве нагрузки использованы резисторы постоянного сопротивления на 10 и 47 Ом и мощностью 5 и 0,125Вт соответственно. Этими резисторами можно задавать требуемый ток разряда, в данном случае это примерно 0,37 и 0,08А соответственно. Включение выключение нагрузок в нужный момент выполняется транзисторными ключами на биполярном и МОП-транзисторе. На резисторах R9-R11 формируется опорное напряжение для АЦП микроконтроллера. Из органов управления имеются кнопка для установки минимального напряжения, до которого будет осуществляться разряд и переключателя, который задает режим работы. Питание схемы осуществляется от источника +5В, через стабилизатор с низким падением. Для отображения результатов применен распространенный дисплей от Nokia. 

Для начала тестирования аккумулятор подключают к входным клеммам, устанавливают переключателем режим работы и подают питание на устройство. В режиме измерения емкости на дисплее сразу появятся значения текущих напряжения и тока, измеренное на текущий момент значение емкости, напряжение отключения и прошедшее с начала теста время. Если есть необходимость можно в любой момент задать пороговое напряжение — нажав и удерживая кнопку. Напряжение будет изменяться циклически от 3,5 до 2,5 с шагом 0,05В. По достижению порогового напряжения нагрузка отключиться и дисплее будет отображено результирующее значение измеренной емкости.

   

В режиме измерения внутреннего сопротивления при включении дисплей некоторое время(15-20с)будет чист, затем будет отображено результирующее значение.

На основании замера сопротивления можно быстро оценить состояние аккумулятора, для чего используется таблица из документации производителя:

Печатную плату не привожу в виду того, что устройство претерпело несколько модификаций и выполнено в виде макета. Да и каждый под свой корпус/детали сможет развести сам.
Описываемая конструкция делалась из того, что было под рукой, в основном — детали из плат старых мобильников. 
ОУ в преобразователе можно заменить любым другим, с Rail-to-Rail входами, например, МСР6022.
Биполярный транзистор MMBT3904 можно заменить любым, с максимальным током не менее 200мА, вместо ВС856 — любой маломощный npn.
В качестве МОП-ключа применим любой МОП транзистор с максимальным током в несколько Ампер и минимальным сопротивлением в открытом состоянии, например IRLML2502.
Дисплей от Nokia 5120, 5110, 3310, 3210.
Стабилизатор питающего напряжения — LDO, на напряжение 2,8-3,6В.

При сборке сначала запаивают все, кроме контроллера и дисплея. Проверяется питание. Вместо аккумулятора подключается внешний БП на напряжение 4-5В. Делитель R1-R3 настраивается на отношение 5:1. Подавая на входы управления ключей напряжение от линии питания проверяют их работу, а также работу преобразователя ток-напряжение, для которого величина тока через шунт SENS1 (А) должна быть равна напряжению на R8 (В). Затем впаивается дисплей и прошитый контроллер. Подключается БП или аккумулятор, выбирается режим измерения емкости и включается питание. Настройкой делителя R9-R11 добиваются соответствия между током и напряжением аккумулятора на дисплее с реальными. Идеального совпадения добиваться не стоит, разница в 5-10мВ практически не отразиться на результатах. После чего можно приступать к тестированию всех имеющихся в доме аккумуляторов, попутно думая над корпусом для нового прибора. 

На последок несколько слов о тестировании аккумуляторов. 
Прежде всего, нужно понимать, что как емкость так и сопротивление аккумулятора не имеют единственного абсолютно верного значения. Они зависят как от состояния самого аккумулятора так и внешний условий. При разряде током 1А и 0,01А емкость будет значительно отличаться. На величину внутреннего сопротивления может оказывать влияние плата защиты, которая обладает собственным сопротивлением в среднем около 50 мОм (у современных может быть значительно меньше). Так же нужно иметь ввиду, данный прибор замеряет омическое сопротивление, а не полный импеданс, который всегда больше.

В прикрепленном архиве находятся исходные файлы для разработки печатной платы и модификаций под себя.

Файлы:
Схема, прошивка, исходник

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Внутреннее сопротивление АКБ: что это такое, проверка

Внутреннее сопротивление аккумулятора (ВСА) – важный компонент электрического источника питания. Чтобы продлить срок его службы, нужно знать строение и основные принципы работы аккумуляторной батареи (АКБ).

Внутреннее сопротивление аккумулятора – что это?

Под этим термином понимают параметр АКБ, характеризующий ее работу. С физической точки зрения этот параметр рассчитывается как сопротивление, которое оказывает аккумулятор при прохождении через него постоянного тока.

Как проверить внутреннее сопротивление АКБ

Проверка ВСА нужна для выявления неполадок аккумуляторной батареи. Этот процесс состоит из нескольких этапов:

  • внешний осмотр;
  • наблюдение за процессом разряда и заряда;
  • контроль уровня электролита;
  • измерение плотности электролитического состава;
  • применение нагрузочной вилки.

Внешний осмотр состоит из визуального обследования корпуса аккумуляторной батареи и выявления загрязнений, пыли, микротрещин. Кроме этого, все металлические элементы проверяются на наличие ржавчины.

Следующий пункт проверки – контроль процесса заряда. Для этого АКБ разряжают и заряжают несколько раз. Это нужно, чтобы определить состояние всех электрических соединений и емкости аккумулятора.

3 этап необходим для проверки уровня электролита, т.к. со временем часть этого вещества испаряется. Если объем недостаточный, то его восполняют дистиллированной водой.

Затем измеряют плотность электролитического состава, чтобы определить уровень серы, повышенное содержание которой может быть причиной поломки аккумуляторной батареи. Этот этап нужен для проверки кислотных АКБ.

Заключительный пункт – применение нагрузочной вилки, чтобы установить уровень напряжения свинцовых источников питания. Этот параметр также позволяет контролировать состояние АКБ.

От чего зависит

Чтобы правильно измерить ВСА, нужно учитывать те факторы, которые влияют на этот показатель. Для вычисления внутреннего сопротивления есть формула, которая учитывает электродвижущую силу (ЭДС), нагрузку, а также силу тока. Такая величина считается условной, а ее значение меняется и зависит:

  • от параметров аккумулятора, например, от формы или габаритов;
  • строения элементов источника питания;
  • электролитического состава;
  • присутствия легирующих добавок;
  • состояния контактов.

Подача переменного тока

Есть несколько методов измерения ВСА. Самый простой способ – подача переменного тока. Для этого метода требуется следующее оборудование:

  • резистор;
  • вольтметр;
  • ограничительный трансформатор;
  • конденсатор.

Во время подачи переменного тока измеряют напряжение для всех элементов источника питания. Значение при замерах проводимости включает в себя 2 составляющие: активную и реактивную. Это позволяет оценить общее состояние аккумулятора.

Метод постоянной нагрузки

Другой способ заключается в том, что при постоянном значении тока АКБ разряжают, а вольтметром замеряют уровень напряжения при нагрузке и без нее. А для всех необходимых расчетов применяют закон Ома. Этот метод подходит для контроля транспортных аккумуляторных батарей.

Короткоимпульсный способ

Короткоимпульсный метод – это еще 1 средство проверки ВСА. Этот способ считается новым и имеет несколько преимуществ:

  1. Измерения не требуют демонтажа источника питания.
  2. Изменение напряжения происходит в течение короткого времени, что не влияет на исправность компонентов АКБ.
  3. Для измерений нужен только вольтметр.
  4. Тестирование можно проводить регулярно.
  5. Можно определять емкость аккумулятора, если сравнивать эксплуатируемую и новую АКБ.

Зависимость состояния аккумулятора от внутреннего сопротивления

От значения ВСА зависит срок службы аккумуляторной батареи. Поэтому стоит проводить периодическую проверку этого параметра, чтобы вовремя заменять устаревший источник питания.

Измерение внутреннего сопротивления автомобильного АКБ

Для транспортных средств тоже важно контролировать состояние ВСА и вовремя менять аккумулятор.

Описание параметра

Различают 2 вида сопротивления (R) в автомобильной АКБ: полное и омическое. Омическое R, или импеданс, получается путем сложения всех сопротивлений, возникающих на электродах, контактах, в электролите и т.д. А полное R вычисляется как сумма сопротивления омического и поляризации.

Связанные факторы

Существуют различные виды АКБ, отличающиеся конструкцией и материалами, из которых они сделаны. Поэтому показатели внутреннего сопротивления у разных аккумуляторов различны. Если, например, на плюсовую решетку нанести свинец, то ее сопротивление будет в 10000 раз больше, чем у такой же решетки, но без свинцового покрытия. Однако если решетка минусовая, то разница практически не ощутима.

Кроме этого, различия в показателях связаны с конструкцией электродов, т.к. они могут отличаться по качеству материала, наличию легирующих добавок или контактам.

Измерение сопротивления

Значение внутреннего сопротивления автомобильного аккумулятора считается условной величиной, т.к. оно меняется из-за температуры, тока и нагрузки, а также уровня заряда. Поэтому для расчетов применяют не определенную величину, а разрядные кривые.

Чтобы измерить ВСА, нужны галогеновые лампы и специальный мультиметр. К аккумуляторной батарее приборы подключают последовательно, замеряют напряжение. После этого отключают лампу и снова замеряют напряжение. Если разница между двумя значениями напряжения не превышает 0,02 В, то состояние аккумулятора хорошее. Для измерения сопротивления в автомобильных АКБ лучше всего использовать цифровые вольтметры, т.к. они способны уловить даже минимальную разницу в измерениях.

Опыт автолюбителей

Некоторые автомобилисты самостоятельно отслеживают состояние аккумулятора, а некоторые предпочитают делать это в специальных мастерских. Если автолюбитель решает сам контролировать внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, то следует учитывать следующие важные моменты:

  1. Не стоит полагаться на числовые показатели сопротивления, которые есть в интернете или литературе. Необходимо сопоставлять новые показатели со старыми, т.к. для каждой отдельной АКБ уровень сопротивления будет зависеть от модели, природных и погодных условий, уровня эксплуатации.
  2. Нормальные показатели для определенной модели аккумуляторной батареи можно найти в инструкции по применению.
  3. Необходимо регулярно замерять импеданс, чтобы выявлять различные изменения в аккумуляторе.

Таким образом, измерение внутреннего сопротивления аккумулятора – необходимая процедура, которую нужно выполнять на регулярной основе, чтобы своевременно менять вышедшую из строя АКБ.

Что такое внутренние сопротивление батарейки? почему батарейки разряжаются?

К примеру: цинк и углерод (угольный стержень) доют напражение 1,5 Вольт. Это природная разница потенйиала между этими двумя вещетвами. Чтобы замкнуть цепь, нужен электролит (пшеничная мука пропитаная электролитом), которы имее сравнительно высокое сопротивление. Электролит ещё и химически очень агрессивен. Цинковый стаканчик покрывается оксидной плёнкой, которая ток не пропускает (диэлектрик) и разедает стаканчик. Электролит тоже со временем и температурой испаряется. Чем выше / больше ток, тем болше мощности падает и на внутреннем сопротивлении. Тем выше температура и реакция окисления стакачика ускоряется… Если бы стаканчик не окислялся а электролит не испарялся, то батарейка работала бы «вечно»! ) (Небыло бы БЫ…, да БЫ мешает.)

Подключи нагрузку-напряжение немного упадёт, эту разницу раздели на ток цепи… Закон Ома дло полной цепи …

Внутреннее сопротивление — это сопротивление электролита+электродов+выводов источника питания. для свинцовых АКБ — это единицы-десятки миллиом, для батареек сотни — тысячи миллиом. Закон Ома для полной цепи учитывает внутреннее сопротивление источника питания. Разряжаются батарейки в следствии химических процессов происходящих в них.

Это — одна из характеристик источников питания. Например, внутреннее сопротивление батареек АА меньше, чем батареек ААА. Не будет ошибки, если сказать, что чем бОльшая ёмкость аккумулятора, тем меньше его внутреннее сопротивление; однако, с оговоркой — «одинакового типа». АКБ бывают щелочные, кислотные и т. д. Так же можно сказать и о трансформаторах: чем мощнее трансформатор, тем меньше его внутреннее сопротивление. Обобщённо можно сказать, что чем бОльшей энергией обладает источнник (однородного типа), тем меньше его внутреннее сопротивление и меньше внутренних потерь, больше КПД.

Попробуем провести блиц-курс электрохимии. Энергетика гальванического элемента и аккумулятора основана на разности потенциалов его электродов, которая в свою очередь зависит от термодинамики электродных процессов на них. Если взять для примера два куска металла с разной хим. активностью, скажем, цинк и медь, и положить их рядом — ничего не шелохнётся. А, если их погрузить в общий электролит (ион-проводящую среду), например, в раствор соли — то возникнет гальванопара или гальванический элемент. На каждом из электродов установится равновесие между процессами окисления и восстановления в данной среде. Мерой энергетики реакции в химии служит ЭНТАЛЬПИЯ (или dH — в Джоулях), а в электрических единицах её отвечает потенциал E, который с некоторым упрощением (отпустив температурную зависимость) можно считать, как: E = -dH/(nF), где F — число Фарадея, n — число электронов в уравнении данной реакции на электроде. Разность потенциалов на электродах для этой сладкой парочки — ЭДС элемента, т. е. максимальный «запас по напряжению», пока элемент «спит» и ток от него не отбирается. Теперь подключим элемент к нагрузке и во внешней цепи возникнет ток, который будет сближать потенциалы электродов против их равновесных значений. Минусовый электрод (анод) станет по потенциалу положительнее, а плюсовой (катод), соответственно, отрицательнее. Т. е. на электродах возникает поляризация, сближающая их потенциалы тем сильнее, чем больший ток через них проходит. Поэтому под током напряжение на элементе снижается по сравнению с ЭДС. Но, этого мало. Между электродами через электролит по ВНУТРЕННЕЙ ЦЕПИ протекает тот же ток, что и во внешней цепи на нагрузку. Этот ток обусловлен ионной проводимостью и естественно, ограничивается сопротивлением электролита Rэ, что вызывает падение напряжения I*Rэ. Это значит, часть энергетики элемента непроизводительно тратится на борьбу «с внутренним врагом». Т. е. напряжение на элементе под током U(i) = E1(i) — E2(i) — I*Rэ. Очевидно, что если мы замкнём накоротко элемент — пойдёт максимальный ток, величина которого будет ограничена его внутренним сопротивлением. Это сопротивление зависит от размеров и конструкции элемента — чем элемент крупнее — тем сопротивление меньше. Именно поэтому «мизинчиковые батарейки» обеспечивают меньший ток по сравнению «пальчиковами» и более крупными родственниками одной системы. Ещё внутр. сопротивление зависит от температуры (при охлаждении растёт) и элементы на холоде «падают по напряжению». А, согреются — и оживают. Бывает, что элемент «садится» из за высыхания электролита и помогает инекция воды «в тело»… И ещё элемент «садится» когда на электродах вырабатывается активное вещество, либо продукты реакции не успевают покинуть приэлектродную зону, увеличивая поляризацию. Например, для Zn анода вблизи него скопится избыток ионов Zn2+. В этом случае нужно выключить ток и подождать пока избыток «рассосётся» и батарейка оживёт. Но это уже сигнал к тому, что она «кончается». Слегка оживить её может «подзарядка» (как аккумулятора), но без фанатизма — иначе её может разорвать выделяющимися при подзаряде газами…

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Как зависит сопротивление аккумулятора от температуры?

Сопротивление, оказываемое аккумулятором протекающему внутри него току (зарядному или разрядному), называется внутренним сопротивлением.

Полное внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из сопротивления электродов, электролита, сепараторов, вспомогательных токоведущих деталей и сопротивления поляризации, которая появляется вследствие изменения электродных потенциалов при прохождении электрического тока.

Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от ряда факторов и изменяется в довольно широком диапазоне значений. Важную роль играют здесь конструктивные особенности АКБ, а также: ёмкость аккумулятора; степень его заряженности; концентрация электролита; количество и качество электролита; наличие сульфатации пластин; ток, при котором работает аккумулятор; внутренние обрывы… и, конечно же, температура.

При разряде аккумулятора сопротивление электродов и электролита возрастает. Во время разряда аккумулятора, количество активной массы на пластинах аккумулятора уменьшается, что приводит к уменьшению активной поверхности пластин, поэтому внутреннее сопротивление заряженного аккумулятора меньше, чем внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора. В разряженном состоянии сопротивление аккумулятора более чем в два раза превышает значение сопротивления у полностью заряженного аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумуляторов большой ёмкости меньше, чем внутреннее сопротивление аккумуляторов меньшей ёмкости. Как известно, аккумуляторы большой ёмкости крупнее и массивнее аккумуляторов малой ёмкости – у них больше рабочая поверхность пластин и больше пространства для диффузии ионов электролита внутри аккумулятора. Однако… это вовсе не обозначает, что чем тяжелее и крупнее аккумулятор, тем он лучшеНеобходимо учитывать технологию изготовления аккумулятора. В мировом производстве аккумуляторов активно используются для изготовления токоотводов (решёток) три основные технологии:традиционное литьё, непрерывное литьё и экспандинг (эта технология заключается в перфорации заготовочной ленты, а затем растяжке полученной решётки – технология, позволяющая увеличить рабочую поверхность пластин). Соответственно, аккумуляторная батарея, изготовленная по технологии экспандинга, будет гораздо легче аккумулятора, изготовленного по технологии традиционного литья, но будет обладать лучшей токопроводимостью и меньшими внутренними напряжениями, что позволяет получить высокие характеристики АКБ.

 

Легенды об аккумуляторах в недобросовестной рекламе

 

По мере старения аккумуляторов их внутреннее сопротивление увеличивается. У нового аккумулятора внутреннее сопротивление самое маленькое. В основном оно определяется конструкцией токонесущих элементов и их сопротивлением. Но в процессе эксплуатации аккумулятора начинают накапливаться необратимые изменения – уменьшается активная поверхность пластин, появляется сульфатация, изменяются свойства электролита… и, как следствие внутреннее сопротивление аккумулятора начинает возрастать.

 

Существенное влияние на сопротивление аккумулятора оказывает температура.

При высокой температуре скорость диффузии ионов электролита выше, чем при низкой. Эта зависимость имеет линейный характер. С понижением температуры удельное сопротивление электролита возрастает и при температуре –40°C становится, примерно, в 8 раз больше, чем при температуре –30°C. Сопротивление сепараторов так же резко возрастает с понижением температуры и в том же интервале увеличивается, примерно, в 4 раза.

При низких температурах значительно ухудшаются условия пуска двигателя. Помимо того, что ухудшаются характеристики аккумуляторной батареи (увеличивается внутреннее сопротивление аккумулятора), увеличивается и момент сопротивления вращению коленчатого вала двигателя (из-за повышения вязкости масла).

В связи с этим в холодное время года аккумуляторные батареи должны иметь более высокую степень заряженности и иметь достаточное утепление.

 

Сеть магазинов «Орбита» предлагают вашему вниманию:
защитные термочехлы для аккумуляторных батарей SHUBATM
Термочехол SHUBATM надёжно защищает аккумулятор от негативного воздействия экстремальных температур и продлевает жизнь Вашего аккумулятора!

ПОДАРИТЕ СВОЕМУ АККУМУЛЯТОРУ «ШУБУ»
и получите дополнительную уверенность в надёжности аккумулятора
в момент запуска двигателя автомобиля вне зависимости от сезона:
и в жару и в холод

 

 

 

.

 

Более подробную информацию Вы можете получить у продавцов-консультантов
в наших магазинах или по телефону: 8 800 700-6339

 

Внутреннее сопротивление аккумулятора — Tech Doc Toyota

1. У аккумулятора есть внутреннее сопротивление, но оно для свинцово — кислотных аккумуляторов очень мало, если аккумулятор в хорошем состоянии. Именно по этой причине аккумуляторы такого типа незаменимы в автомобилях, где требуется очень большой ток для прокрутки стартера.

2. На Рис. 5.18 показана схема аккумулятора с эквивалентным внутренним сопротивлением. Простые арифметические вычис­ления показывают, что если, например, внутреннее сопротивление аккумулятора составляет 0.05 Ом, то при холостом напряжении аккумулятора 12 В и токе нагрузки 10 А

напряжение на клеммах = 12 — внутреннее падение аккумулятора напряжения = 12 (10 х 0.05) = 11.5В

Приведенная ниже таблица показывает зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от тока нагрузки.

ХолостоеТок нагрузкиВнутреннееНапряжение
напряжениепадениена клеммахнапряжения
12В10А0.5 В11.5В
12В20 А1.0 В11.0В
12В50 А2.5 В9.5 В
12В100 А5.0 В7.0 В

Примечание: В примере рассмотрен аккумулятор не лучшего качества. Новый хороший аккумулятор емкостью 50 Ач имеет внутреннее сопротивление примерно 0.005 Ом при нормальной температуре.

3. Внутреннее сопротивление складывается из нескольких локальных сопротивлений, а именно, между электродами и электролитом, сопротивления самих электродов и внутренних соединений, а также сопротивления электролита ионному потоку (ионы — это частицы, движущиеся в электролите и несущие положительный или отрицательный заряд).

Рис. 5.18  Внутреннее сопротивление аккумулятора

Кроме того, внутреннее сопротивление зависит от степени заряженности и температуры электролита. В разряженном акку­муляторе внутреннее сопротивление больше, чем в заряженном. Разработчик может повлиять на внутреннее сопротивление только изменив активную площадь пластин. Аккумулятор с большей площадью пластин (а следовательно, и с большей емкостью) имеют меньшее внутреннее сопротивление.

4. Со временем внутреннее сопротивление аккумулятора растет. В какой-то момент аккумулятор достигает такого состояния, когда он оказывается уже не в состоянии вращать стартер со скоростью, необходимой для запуска двигателя. Это означает конец жизни аккумулятора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.