Меню

Внутреннее сопротивление аккумулятора обозначение

Внутреннее сопротивление аккумулятора обозначение

Внутреннее сопротивление это одна из важнейших характеристик аккумулятора. Чем меньше этот показатель, тем больший ток аккумулятор способен отдавать в нагрузку.

Если взять два аккумулятора одинаковой ёмкости с разным внутренним сопротивлением и разрядить их на одинаковую мощную нагрузку, энергии на нагрузке выделится не одинаковое количество. Часть энергии выделится на аккумуляторе в виде тепла. Аккумулятор с бОльшим внутренним сопротивлением будет греться больше и отдаст меньше энергии. При сборке аккумуляторной батареи также важно подобрать элементы по внутреннему сопротивлению, как и по ёмкости, чтобы добиться максимально эффективной работы.

Как внутреннее сопротивление влияет на производительность аккумулятора.

Схема цепи с внутренним сопротивлением аккумулятора

Схема из аккумулятора и резистора, как на рисунке выше поможет объяснить то, для чего мы здесь собрались.

Напряжение аккумулятора U=3,7 В, ёмкость 3 А/ч (для упрощения расчетов аккумулятор будет выдавать на всём протяжении разряда одинаковое напряжение), сопротивление резистора Rнагр=1 Ом. Условно представим что они соединены идеальными проводами с нулевым сопротивлением. Сопротивление амперметра также нулевое. Сопротивление вольтметра бесконечно велико. То есть амперметр, вольтметр и провода никаких влияний на нашу цепь не оказывают. Ток течет только через аккумулятор и нагрузку.

По закону Ома сила тока в цепи должна быть I=U/Rнагр, то есть 3,7/1=3,7А, но амперметр покажет меньший ток, к примеру 3 ампера. Это произошло из-за того, что в цепи есть ещё одно сопротивление – сопротивление аккумулятора. Идеальных источников тока, как и идеальных проводов, амперметров и других вещей в реальности не бывает.

Мы можем найти это сопротивление используя тот же закон Ома:

Rвн=U/I-Rнагр=3,7/3-1=0,23 Ом

А теперь посчитаем сколько мощности выделится на аккумуляторе в виде тепла за 1 час (за такое время он отдаст весь заряд):

P=I 2 *Rвн=3*3*0,23=2,07 Вт

На резисторе в то же время выделится:

3*3*1=9 Вт, (а могло бы быть, в случае с идеальным аккумулятором – 3,7*3,7*1=13,69 Вт)

Общий выход мощности на аккумуляторе и нагрузке составит Pобщ=2,07+9=11,07 Вт

Учитывая то, что в ячейке 18650 может быть запасено около 9 – 12,5 Вт энергии, из которых 2 Вт уйдут в нагрев, перспектива использования оказывается непривлекательной. Аккумулятор будет перегреваться. В реальных условиях аккумулятор с таким большим внутренним сопротивлением уже пора отправить на покой, либо разряжать низким током. Например при разряде током 1А картина будет немного лучше:

P=I 2 *Rвн=1*1*0,23=0,23 Вт, за время полного разряда (3А/ч израсходуется за 3 часа) 0,23*3=0,69 Вт

Такой ток будет в цепи с нагрузкой сопротивлением Rнагр=3,47 Ом и на нагрузке мощности выделится уже больше:

P=I 2 *Rнагр=1*1*3,47=3,47 Вт, за 3 часа – 3,47*3=10,41 Вт (вместо 9 как прошлый раз)

В сумме получим такую же общую мощность Pобщ=0,69+10,41=11,1 Вт (погрешность в 0,03 Вт получилась из-за округления при расчетах)

Именно из за этого необходимо учитывать внутреннее сопротивление аккумулятора и чем мощней нагрузка, тем оно должно быть ниже для эффективной и безопасной работы.

Более реалистичные сопротивления у современных среднетоковых литий ионных аккумуляторов, например формата 18650 составляет порядка 40 мОм (милли Ом), у высокотоковых – менее 30 мОм.

Измерение внутреннего сопротивления.

Существует несколько методик измерения внутреннего сопротивления. Две из них прописаны в ГОСТ Р МЭК 61960-2007. Перед замером любым из приведенных ниже методов аккумулятор должен быть полностью заряжен. Испытания проводятся при температуре 20±5ºC.

Измерение внутреннего сопротивления методом переменного тока (а.с.)

С помощью этого метода измеряется импеданс, который на частоте 1000 Гц приблизительно равен сопротивлению.

Электрический импеданс (комплексное электрическое сопротивление) (англ. impedance от лат. impedio «препятствовать») — комплексное сопротивление между двумя узлами цепи или двухполюсника для гармонического сигнала.

Описание методики из ГОСТ

В течение одной – пяти секунд измеряем среднеквадратичное значение переменного напряжения Urms, возникающего при прохождении через аккумулятор переменного тока со среднеквадратичным значением Irms , следующего с частотой 1000 Гц. Внутреннее сопротивление Ra.c., Ом рассчитываем по формуле Ra.c.= Urms / Irms .

Irms (rms – Root Mean Square – среднеквадратичное значение).

Переменный ток должен иметь такое значение, чтобы пиковое напряжение не превышало 20 мВ.

Этот метод сложно воплотить в домашних условиях без специального оборудования. Популярный прибор YR1035 отлично справляется с измерениями с точностью 0,01 мОм. Зарядные устройства SKYRC MC3000 ,Opus BT-C3100V2.2, Liitokala Lii-500 также измеряют методом АС, но весьма с посредственной точностью.

Измерение внутреннего сопротивления методом постоянного тока (d.c.)

Этот метод возможно выполнить в домашних условиях с помощью обычных вольтметра и амперметра и пары подходящих нагрузочных сопротивлений. В качестве сопротивлений вполне можно использовать несколько автомобильных ламп накаливания или импровизированный резистор из нихромовой проволоки.

Описание метода из ГОСТ

  • Разряжаем аккумулятор постоянным током I1= 0,2 Iн. На десятой секунде измеряем значение напряжения U1 на клеммах аккумулятора.
  • Увеличиваем разрядный ток до значения I2=Iн. На следующей секунде измеряем значение напряжения U2 на клеммах аккумулятора.

Внутреннее сопротивление Rd.c., Ом рассчитываем по формуле Rd.c. = (U1-U2)/(I2-I1)

внутреннее сопротивление методика dc

  • Iн – номинальный ток разряда аккумулятора.

Схема для измерения внутреннего сопротивления по методике постоянного тока (d.c.)

Сопротивление R1 и R2 подбирается таким образом, чтобы протекали токи I1 и I2 нужной величины. Ориентироваться нужно на номинальный разрядный ток аккумулятора.

Вольтметр необходимо подключать непосредственно на полюса источника, чтобы исключить влияние от падения напряжения на проводах .

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов.

Производство.

Изначально, на этапе производства аккумуляторов этот параметр конечно заложен в “рецепт”. Ячейка может быть либо мощной и отдавать большой ток (низкое внутреннее сопротивление), либо более энергоёмкой. При условии одинаковых прочих составляющих (компонентов электродов, химии электролита итд.) в более ёмких ячейках необходима бОльшая площадь обкладок. И для того, чтобы эта конструкция уместилась в предоставленный объём, необходимо эти обкладки сделать тоньше. И наоборот. Тонкие обкладки естественно имеют большее сопротивление.

Также влияют и расстояние между электродами, толщина и вещество их обмазки, толщина сепаратора, химия электролита и множество других факторов. Из-за производственного брака ячейки, сделанные по одному “рецепту” могут отличаться как по внутреннему сопротивлению, так и по ёмкости, сроку жизни итд. Из-за длительного и неправильного хранения по пути к потребителю качество также страдает.

Эксплуатация.

Rвн изменяется в зависимости от степени заряженности аккумулятора. При низком и высоком уровне заряда растёт, в среднем – минимально.

Температура электролита (чем холоднее тем выше сопротивление). При отрицательных температурах большинство литий-ионных и литий-полимерных ячеек на столько увеличивают внутреннее сопротивление, что использовать их становится невозможно. Литий-железо-фосфатные и литий-титанатные при таких условиях ведут себя гораздо лучше.

Также в процессе эксплуатации, по мере износа элемента Rвн будет увеличиваться.

Источник



Внутреннее сопротивление АКБ — что это и как измеряется

При помощи внутреннего сопротивления и ряда других технических характеристик удаётся долго время поддерживать автомобильную АКБ в работоспособном состоянии. Это один из важнейших критериев, которые оценивают при контроле её состояния. Посмотрим детальнее, что он представляет собой, как его рассчитывать и проводить замеры.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить

Внутреннее сопротивление аккумулятора — что это

Данный технический показатель не настолько прост для объяснения, поэтому начать лучше на доступных примерах и ситуациях. Скажем, когда приобретается новая батарея, то у неё напряжение будет равно 13 В. Каждый подключенный потребитель тока обладает собственным сопротивлением, а, стало быть, потенциал батареи будет постоянно меньше максимального значения.

Замер напряжения

Это идёт в разрез с общеизвестной формулой, которая говорит нам, что:

Сила тока = напряжение / сопротивление.

Оказывается, что уменьшение силы тока происходит не только после подключения к АКБ внешних потребителей. Благодаря процессам, происходящим внутри аккумулятора, он и сам теряет свои максимальные характеристики.

Нормальные показатели

Норма внутреннего сопротивления автомобильной батареи должна быть на уровне 5 миллиОм. На этот показатель следует ориентироваться, хотя стандартных значений не существует, которые бы считались образцовыми. В любом случае, если батарея уже использовалась, но ещё не изношена, то показатель должен быть в пределах от 4 до 6 миллиОм.

Читайте также:  Как зарядить севший аккумулятор кедр

Внутреннее сопротивление

Значительное влияние на общую потерю физических качеств АКБ влияет показатель, возникающий в рабочей жидкости, которой выступает электролит. Он зависит, в свою очередь, от окружающей температуры и его концентрации. С уменьшением температуры жидкости либо при увеличении плотности растёт показатель потери тока.

Ёмкость АКБ в той же степени связана с внутренним её сопротивлением, и зная этот параметр, можно сделать вывод относительно ёмкости аккумулятора. Например, если он снизился в 2 раза, то эксперты делают вывод: батарея потеряла в ёмкости до 50%. При этих замерах определяется способность её давать для нагрузки высокий пусковой ток. Это обратная зависимость: чем оно будет меньше, тем большим будет пиковый ток и мощность. Повышенное сопротивление вызывает резкое падение напряжения на выводах аккумулятора. Даже если он будет сравнительно новым, то не сможет выдать для нагрузки хороший пиковый ток.

Емкость АКБ

В процессе общего контроля за потерей тока батареей анализируется этот показатель для разных её составляющих: выводов, электролита, контактов и пр. Если их значение отличается более чем на 10% от усреднённого показателя, то их необходимо зарядить отдельно, а если это не принесёт успеха, то заменить новыми. В то же время обычный пользователь не владеет специальным оборудованием, требуемым для оценки данного критерия. Наиболее объективным методов проведения такого замера является контрольный заряд на 10 или 20 часов, а дальше сравнение с контрольными данными напряжения и разрядного тока.

Одним словом, понятие внутреннего сопротивления является величиной условной и его значение постоянно изменяется под воздействием эксплуатационных факторов. Поэтому, когда хотят получить максимально точные расчёты, за основу берут не величину внутреннего сопротивления, а разрядные кривые.

График зависимости сопротивления

Показатели трудно привести к универсальным, потому что материалы, используемые в конструкциях, тоже отличаются, а, соответственно, будут отличаться и их характеристики. От этого зависит сопротивление автомобильных АКБ, как и другие параметры их эксплуатации. Наибольшую разницу можно обнаружить на плюсовой свинцовой решётке, тогда как на «минусе» она будет практически неощутима.

Строение АКб

То же самое касается технологии, по которой были произведены электроды. Это может быть присутствие легирующих элементов, материалы контактов, конструкции и т. д. С другой стороны, толщина и пористость материала будут воздействовать на величину R сепараторов. А вот у электролита показатель потерь зависит от его концентрации и температурных условий.

Дотошные автолюбители всё время гадают, а какое должно быть сопротивление у свинцово-кислотных батарей, чтобы считать его нормальным? Оказывается, по этому поводу существуют отдельные рекомендации:

Паспортные характеристики

  • чтобы узнать точный норматив, у каждого типа АКБ есть собственный манула или инструкция;
  • лучше всего сравнивать старые значения с новыми, нежели полагаться на абсолютные цифры, взятые из интернета;
  • если регулярно производить замеры, то только так можно своевременно распознать изменения, происходящие внутри аккумулятора. Исходя из этого, можно установить причину и оценивать необходимость в покупке новой батареи или ремонту старой.

Как проверить внутреннее сопротивление аккумулятора

Одним из важнейших эксплуатационных критериев является контроль внутреннего сопротивления батареи. Ранее наукой уже были разработаны приборы-измерители, помогающие контролировать связь между ёмкостью изделия и внутренними потерями пикового тока.

Схема определения сопротивления

Оценка производится по следующим факторам:

  • сопротивляемость при подаче переменного тока;
  • под нагрузкой при включённом постоянном токе;
  • при чередовании.

Однако такими путями можно определить качественное состояние аккумулятора, но отнюдь не его количественные показатели. Одно лишь внутреннее сопротивление не даёт полного ответа на то, сколько часов способна прослужить батарея в нынешнем состоянии, да ещё и под нагрузкой. Для того чтобы иметь сведения о состоянии устройства, лучше приобрести тестер внутреннего сопротивления и производить регулярно замеры. Ежегодно сопротивление внутри самого АКБ возрастает на 5%. Если этот показатель превышает 5%, то необходимо обратить внимание на нагрузку и условия эксплуатации.

тестер внутреннего сопротивления

Посмотрим, какими способами можно измерить внутреннее сопротивление аккумулятора:

  1. Подача переменного тока. Этот метод самый простой в плане подготовки, но отнимет от 2 часов времени и более. Для него придётся запастись конденсатором с вольтметром, а также резистором определённого номинала и цифровым трансформатором. Главное предназначение цифровой индикации заключается в установлении более точных значений. Однако есть факторы, которые не дают гарантии в 100% правильном результате замеров. В электролите батареи постоянно протекают процессы электролиза, которые вносят свои коррективы.
  2. Метод постоянной нагрузки. Этот вариант используют чаще по сравнению с предыдущим. Наиболее востребован именно по отношению к автомобильным батареям. Для этого их полностью разряжают под действием максимальной кратковременной нагрузки. Сначала замеряют напряжение при помощи вольтметра до разряда, а затем и после. Однако узнать точное значение данным способом можно лишь для не слишком изношенных АКБ.
  3. Короткоимпульсный способ. Это одна из недавних методик, которая славится максимальной точностью. Батарею в этом случае можно не отключать и не снимать с транспортного средства. Для тестирования достаточно будет одного вольтметра, и это не оказывает отрицательного воздействия на работоспособность аккумулятора.

Зависимость состояния аккумулятора от внутреннего сопротивления

Необходимо не только уметь делать контрольные замеры, но и понимать, как могут быть взаимосвязаны эти процессы внутри батареи с её общим эксплуатационным состоянием. Лучше всего пользоваться для выполнения разнообразных замеров промышленным оборудованием, а не тем, что собрано кустарным способом. Только так можно собрать полноценные данные о характеристиках аккумулятора и перспективах его работоспособности.

Итак, какие же устройства помогут нам распознать внутреннее сопротивление:

нагрузочная вилка

  • самые распространённые из них — так называемые «нагрузочные вилки», которые помогают выявить рабочее напряжение и нагрузку в конкретной АКБ;
  • изделия, которые помогают установить взаимосвязь между импедансом и состоянием, в котором находится батарея;
  • приборы, измеряющие спектры, помогают оценить проводимость тока при его постоянной и переменной величинах.

Несмотря на различный принцип работы, все эти приспособления служат одному и тому же: они устанавливают потери тока, который вырабатывает тот или иной аккумулятор для транспортного средства. Для этого берутся во внимание разные показатели: длительность заряда и разряда, ёмкость и прочее. Регулярное измерение этого значения позволит нам продлить срок службы АКБ без необходимости её замены.

График ёмкости заряда аккумулятора

Само понятие сопротивления в физике принято обозначать латинской литерой R. В автомобильной батарее это сумма двух таких сопротивлений, как омическое и эффект поляризации. Первое включает в себя целый комплект сопротивлений, которые можно на обнаружить на банках батареи, на соединениях и контактах, в электролите и на электродах.

На точность замеров внутреннего сопротивления в батарее автомобиля влияют условия эксплуатации, температура воздуха, нагрузка, величина текущего заряда. Если нет под рукой профессиональных приборов, то можно последовательно подключить галогеновую лампочку и тестер. Это делают под нагрузкой и без, а потом записывают то значение, которое окажется выше. Разница не должна превышать 0,01 Ом, чтоб можно было судить о хорошем состоянии аккумулятора.

Для тех, кто не желает проводить подобные расчёты самостоятельно, можно обратиться на ближайшее СТО и произвести замеры, а также запросить заключение опытного автоэлектрика. Если у вас был подобный или другой опыт оценки автомобильной аккумуляторной батареи, смело можете им поделиться в комментариях ниже. До новых встреч!

Источник

Что означает внутреннее сопротивление в аккумуляторе и как его измерять

Задачей каждого автомобилиста является поддержание своего транспортного средства в работоспособном состоянии. Следить при этом приходится за многими узлами, включая аккумуляторную батарею.

Измерение внутреннего сопротивления АКБ

Одним из параметров, которые можно, а порой и необходимо измерить, выступает внутреннее сопротивление.

На параметры внутреннего сопротивления влияет целый ряд факторов. Также существует несколько способов провести замеры. Всё это можно сделать своими руками.

  1. Понятие внутреннего сопротивления
  2. Показатели нормы
  3. Особенности проверки
  4. Что влияет на импеданс
  5. Переменным током
  6. Постоянной нагрузкой
  7. Короткоимпульсным методом
  8. Как сделать замеры
  9. Что ещё важно учитывать

Понятие внутреннего сопротивления

Для начала нужно понять саму суть внутреннего сопротивления в аккумуляторных автомобильных батареях.

Если брать за основу новую и до конца заряженную АКБ, напряжение в таком источнике питания составит 13 В. Соединяя батарею с потребителем, у которого минимальное сопротивление составляет 1 Ом, при замерах на омметре окажется, что ток составляет вовсе не ожидаемые 13 А, а несколько меньше. В районе 12,2 В.

Читайте также:  Аккумулятор топбат 60 отзывы

И тут многие скажут, что есть закон Ома, в котором формула выглядит следующим образом:

Отталкиваясь от этого, при делении 13 В напряжения на 1 Ом сопротивления должно выходить 13 А.

Несоответствие закону Ома объясняется тем, что сопротивление присутствует не только у нагрузки, но и у источника питания.

Реакция, результатом которой становится образование электрической энергии, протекает с определённым замедлением. Сила тока падает при подключении нагрузки с АКБ, в том числе и по причине протекающих внутренних процессов в батарее.

Есть ряд факторов, которые могут тем или иным образом влиять на показатели внутреннего сопротивления. Причём принято считать, что именно из-за изменения этой характеристики происходят разного рода неприятности, связанные с АКБ. А если быть точнее, то проблемы появляются по мере роста внутреннего сопротивления.

Величина внутреннего сопротивления является условной. Она не имеет постоянных величин, может меняться в зависимости от влияющих на АКБ факторов, включая состояние самой батареи.

Показатели нормы

Поскольку внутреннее сопротивление у автомобильного аккумулятора — величина не постоянная, многих закономерно интересует, какое оно должно быть в норме.

Условно внутреннее сопротивление можно представить в виде резистора некоторого сопротивления, подключённого последовательно с АКБ.

Чем АКБ больше, тем в итоге меньше окажется показатель внутреннего сопротивления (ВС). Если это новая и полностью заряженная АКБ ёмкостью от 70 до 100 Ач, тогда при нормальных условиях этот параметр составит от 3 до 7 мОм. Если температура начнёт падать, скорость реакции химических процессов упадёт, а сопротивление начнёт расти.

При этом нельзя говорить о том, что 3-7 мОм — это норма, и такое сопротивление должно быть у каждого аккумулятора, стоящего под капотом автомобиля.

Самое маленькое значение традиционно у новых АКБ. В основном на показатели влияет конструкция токонесущих компонентов, а также их сопротивление. Но постепенно сопротивление, а именно внутреннее, у того же свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора начинает меняться в сторону увеличения. Связано это с началом эксплуатации, при которой происходят необратимые изменения. В частности снижается активность пластин, образуется осадок в результате сульфатации, меняются характеристики самого электролита. Как результат, ВС растёт.

Таблица сравнения сопротивления АКБ

Если говорить о том, от чего зависит этот параметр, то здесь стоит привести такие факторы:

  • конструктивные особенности АКБ;
  • ёмкость;
  • степень разряженности;
  • сульфатация;
  • внутренние обрывы;
  • количество электролита;
  • концентрация (пропорции) электролита;
  • температура;
  • рабочий ток батареи и пр.

Это действительно величина, на которую влияет целый ряд внутренних и внешних факторов.

Особенности проверки

Многим интересно и важно знать о том, как измерить текущее внутреннее сопротивление у аккумулятора и что для этого потребуется.

Автомобилистам достаточно давно стали доступны измерительные приборы, отражающие связь между внутренней проводимостью и ёмкостью АКБ. С их помощью можно оценить:

  • состояние АКБ под нагрузкой, опираясь на напряжение при постоянном токе;
  • сопротивление, возникающее при переменном токе;
  • различия спектров.

Все эти методы, при которых пытаются определить внутреннее актуальное сопротивление у автомобильного аккумулятора, отражают только качественное состояние АКБ. Количественные значения получить нельзя. Это связано с тем, что невозможно по ВС определить, сколько будет работать АКБ под нагрузкой. То есть нет однозначной зависимости между ёмкостью и проводимостью.

Специалисты рекомендуют регулярно выполнять измерение внутреннего сопротивления, чтобы знать более точно о состоянии своего аккумулятора.

Параметры внутреннего сопротивления каждый год примерно увеличиваются на 5%. Если за год увеличение составило более чем 8%, нужно тщательно проверить состояние АКБ.

Что влияет на импеданс

Параметры проводимости АКБ рассчитывают, отталкиваясь от ЭДС, нагрузки и силы тока. В итоге можно получить условную, изменяющуюся величину, на которую влияют такие факторы:

  • размеры и форма батареи;
  • конструктивные особенности;
  • текущее состояние электролита;
  • наличие или отсутствие легирующих добавок;
  • состояние контактов.

Особенно существенно на ВС влияет электролит. А именно его состав, концентрация, температурные характеристики.

График внутреннего сопротивления АКБ

Есть определённая зависимость между сопротивлением и составом электролитической массы:

  • у свинцово-кислотных минимальные значения, они могут отдавать ток до 2,5 кА для запуска ДВС;
  • самый низкий параметр внутреннего сопротивления у никель-кадмиевых батарей, который может сохраняться спустя 1 тысячу циклов разряда и заряда;
  • у аккумуляторов типа NiMh сопротивление изначально выше, а спустя 300-400 циклов увеличивается;
  • Li-ion находятся между 2 предыдущими батареями.

Есть несколько способов, чтобы проверить внутреннее сопротивление у аккумулятора под капотом автомобиля.

Переменным током

Если выбирать самый простой способ, то это будет подача переменного тока.

В этом случае потребуется определённый прибор для измерения текущего внутреннего сопротивления у автомобильного аккумулятора. Нужно вооружиться:

  • постоянным резистором с определённым номиналом;
  • ограничительным трансформатором;
  • конденсатором;
  • цифровым вольтметром.

Хотя метод считается простым, точно рассчитать и узнать в случае его применения параметры сопротивления не получится. К тому же в отношении к автомобильным АКБ используется редко. Есть более эффективные решения.

Постоянной нагрузкой

Значительно чаще применяется метод постоянной нагрузки, поскольку он считается более точным. Активно используется для проверки ВС на автомобильных аккумуляторах.

Суть процедуры заключается в том, чтобы в течение нескольких секунд разряжать АКБ под нагрузкой, а затем вольтметром измеряются параметры напряжения до и после разряда. Используя закон Ома, можно сделать соответствующие расчёты.

Такой способ не подходит для АКБ с солидным сроком службы, поскольку не отражает реальное состояние.

Короткоимпульсным методом

Ещё можно задействовать сравнительно новый короткоимпульсный способ, который обладает некоторыми достоинствами:

  • АКБ не требуется снимать и отключать;
  • при проверке напряжение меняется не на долго;
  • тестирование не сказывается на состоянии АКБ;
  • из измерительных приборов нужен лишь вольтметр.

Параллельно проверяется ёмкость АКБ в состоянии новой и после эксплуатации. Принимается во внимание сила тока, короткие замыкания. По такому методу можно сказать, в каком состоянии находится батарея.

Как сделать замеры

Приобретать промышленный измеритель для проверки внутреннего сопротивления для аккумуляторов — не совсем рациональное решение для автолюбителя.

Замер внутреннего сопротивления АКБ

Чтобы сделать максимально точные замеры, потребуется использовать графики разрядных кривых. А это в гаражных условиях невозможно реализовать. На импеданс влияние будет оказывать степень заряженности АКБ, воздействующая нагрузка, температурные показатели и пр.

Поэтому используется упрощённый тестер внутреннего сопротивления, с помощью которого автомобилист может сам узнать о состоянии своего аккумулятора.

В этом случае можно задействовать автомобильную фару (только не светодиодную) примерно на 60 Вт и мультиметр.

  • лампочка и мультиметр соединяются последовательно с аккумуляторной батареей;
  • считываются значения с вольтметра с подключённой нагрузкой;
  • нагрузка отключается и проверяется напряжение без неё;
  • сравниваются значения.

Опираясь на закон Ома, выполняются расчёты. Если разница по напряжению составляет до 0,02 В, то состояние АКБ можно описать как хорошее. То есть здесь внутреннее сопротивление не превышает 0,01 Ом.

При проверке удобнее всего использовать именно цифровой мультиметр или вольтметр, поскольку стрелочные не могут дать точный результат.

Если подобная проверка вас не устраивает по той или иной причине либо вы не уверены в правильности выполненных замеров, всегда можно обратиться к специалистам. Те за отдельную плату в условиях специального оборудования проведут комплексную диагностику батареи, сделают выводы о её текущем состоянии, укажут точные значения внутреннего сопротивления.

В условиях специализированных автомастерских применяют несколько тестеров.

  • Нагрузочная вилка. Служит для проверки параметров напряжения. С их помощью можно задать определённую нагрузку, считать рабочие параметры АКБ.
  • Устройства, позволяющие установить взаимосвязь между параметром внутреннего сопротивления и состоянием батареи.
  • Измерители спектров. С их помощью определяется проводимость в условиях постоянного и переменного тока.

Все эти измерительные устройства в той или иной мере помогают сделать замеры внутреннего сопротивления в аккумуляторных батареях. Задача тестеров заключается в том, чтобы определить работоспособность АКБ, её текущую ёмкость, время, затрачиваемое на заряд и разряд. Все эти значения связаны друг с другом. Но какие-то в большей степени, а какие-то в меньшей.

Читайте также:  Аккумулятор для трактора юмз

Что ещё важно учитывать

Если автомобилист решил самостоятельно проверить значения импеданса, тогда предварительно стоит акцентировать внимание на нескольких нюансах.

  • Не стоит опираться на абсолютные, средние или какие-то ещё значения, о которых вы узнали из специализированной литературы, поинтересовались у друзей у знакомых. Куда более эффективно сравнить текущие показатели со старыми, когда батарея только вводилась в эксплуатацию. Это позволит более объективно оценить текущее состояние.
  • У каждой батареи существуют свои нормы по внутреннему сопротивлению и другим параметрам. Обычно соответствующие цифры указаны на самом корпусе либо в прилагающейся инструкции. Не поленитесь заглянуть в документацию и изучить всё то, что написано на самой АКБ.
  • Периодическая проверка импеданса, даже с помощью лампы и мультиметра, дающая примерные значения, позволяет контролировать состояние АКБ. Иногда изменения в значениях указывают лишь на то, что в электроцепи есть какие-то проблемы. Либо это прямой сигнал о необходимости в ближайшее время заменить батарею.

Да, внутреннее сопротивление действительно имеет определённое значение. Если следить за ним на регулярной основе, можно своевременно предупредить появление ряда неприятностей, а также предугадать скорый выход батареи из строя.

При этом замеры делают как в гаражных условиях своими руками, так и в специализированных автомастерских. Последний вариант дороже, но вычисляемые значение более точные.

Источник

Как замерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление это одна из важнейших характеристик аккумулятора. Чем меньше этот показатель, тем больший ток аккумулятор способен отдавать в нагрузку.

Если взять два аккумулятора одинаковой ёмкости с разным внутренним сопротивлением и разрядить их на одинаковую мощную нагрузку, энергии на нагрузке выделится не одинаковое количество. Часть энергии выделится на аккумуляторе в виде тепла. Аккумулятор с бОльшим внутренним сопротивлением будет греться больше и отдаст меньше энергии. При сборке аккумуляторной батареи также важно подобрать элементы по внутреннему сопротивлению, как и по ёмкости, чтобы добиться максимально эффективной работы.

Как внутреннее сопротивление влияет на производительность аккумулятора.

Схема цепи с внутренним сопротивлением аккумулятора

Схема из аккумулятора и резистора, как на рисунке выше поможет объяснить то, для чего мы здесь собрались.

Напряжение аккумулятора U=3,7 В, ёмкость 3 А/ч (для упрощения расчетов аккумулятор будет выдавать на всём протяжении разряда одинаковое напряжение), сопротивление резистора Rнагр=1 Ом. Условно представим что они соединены идеальными проводами с нулевым сопротивлением. Сопротивление амперметра также нулевое. Сопротивление вольтметра бесконечно велико. То есть амперметр, вольтметр и провода никаких влияний на нашу цепь не оказывают. Ток течет только через аккумулятор и нагрузку.

По закону Ома сила тока в цепи должна быть I=U/Rнагр, то есть 3,7/1=3,7А, но амперметр покажет меньший ток, к примеру 3 ампера. Это произошло из-за того, что в цепи есть ещё одно сопротивление – сопротивление аккумулятора. Идеальных источников тока, как и идеальных проводов, амперметров и других вещей в реальности не бывает.

Мы можем найти это сопротивление используя тот же закон Ома:

Rвн=U/I-Rнагр=3,7/3-1=0,23 Ом

А теперь посчитаем сколько мощности выделится на аккумуляторе в виде тепла за 1 час (за такое время он отдаст весь заряд):

P=I 2 *Rвн=3*3*0,23=2,07 Вт

На резисторе в то же время выделится:

3*3*1=9 Вт, (а могло бы быть, в случае с идеальным аккумулятором – 3,7*3,7*1=13,69 Вт)

Общий выход мощности на аккумуляторе и нагрузке составит Pобщ=2,07+9=11,07 Вт

Учитывая то, что в ячейке 18650 может быть запасено около 9 – 12,5 Вт энергии, из которых 2 Вт уйдут в нагрев, перспектива использования оказывается непривлекательной. Аккумулятор будет перегреваться. В реальных условиях аккумулятор с таким большим внутренним сопротивлением уже пора отправить на покой, либо разряжать низким током. Например при разряде током 1А картина будет немного лучше:

P=I 2 *Rвн=1*1*0,23=0,23 Вт, за время полного разряда (3А/ч израсходуется за 3 часа) 0,23*3=0,69 Вт

Такой ток будет в цепи с нагрузкой сопротивлением Rнагр=3,47 Ом и на нагрузке мощности выделится уже больше:

P=I 2 *Rнагр=1*1*3,47=3,47 Вт, за 3 часа – 3,47*3=10,41 Вт (вместо 9 как прошлый раз)

В сумме получим такую же общую мощность Pобщ=0,69+10,41=11,1 Вт (погрешность в 0,03 Вт получилась из-за округления при расчетах)

Именно из за этого необходимо учитывать внутреннее сопротивление аккумулятора и чем мощней нагрузка, тем оно должно быть ниже для эффективной и безопасной работы.

Более реалистичные сопротивления у современных среднетоковых литий ионных аккумуляторов, например формата 18650 составляет порядка 40 мОм (милли Ом), у высокотоковых – менее 30 мОм.

Измерение внутреннего сопротивления.

Существует несколько методик измерения внутреннего сопротивления. Две из них прописаны в ГОСТ Р МЭК 61960-2007. Перед замером любым из приведенных ниже методов аккумулятор должен быть полностью заряжен. Испытания проводятся при температуре 20±5ºC.

Измерение внутреннего сопротивления методом переменного тока (а.с.)

С помощью этого метода измеряется импеданс, который на частоте 1000 Гц приблизительно равен сопротивлению.

Электрический импеданс (комплексное электрическое сопротивление) (англ. impedance от лат. impedio «препятствовать») — комплексное сопротивление между двумя узлами цепи или двухполюсника для гармонического сигнала.

Описание методики из ГОСТ

В течение одной – пяти секунд измеряем среднеквадратичное значение переменного напряжения Urms, возникающего при прохождении через аккумулятор переменного тока со среднеквадратичным значением Irms , следующего с частотой 1000 Гц. Внутреннее сопротивление Ra.c., Ом рассчитываем по формуле Ra.c.= Urms / Irms .

Irms (rms – Root Mean Square – среднеквадратичное значение).

Переменный ток должен иметь такое значение, чтобы пиковое напряжение не превышало 20 мВ.

Этот метод сложно воплотить в домашних условиях без специального оборудования. Популярный прибор YR1035 отлично справляется с измерениями с точностью 0,01 мОм. Зарядные устройства SKYRC MC3000 ,Opus BT-C3100V2.2, Liitokala Lii-500 также измеряют методом АС, но весьма с посредственной точностью.

Измерение внутреннего сопротивления методом постоянного тока (d.c.)

Этот метод возможно выполнить в домашних условиях с помощью обычных вольтметра и амперметра и пары подходящих нагрузочных сопротивлений. В качестве сопротивлений вполне можно использовать несколько автомобильных ламп накаливания или импровизированный резистор из нихромовой проволоки.

Описание метода из ГОСТ

  • Разряжаем аккумулятор постоянным током I1= 0,2 Iн. На десятой секунде измеряем значение напряжения U1 на клеммах аккумулятора.
  • Увеличиваем разрядный ток до значения I2=Iн. На следующей секунде измеряем значение напряжения U2 на клеммах аккумулятора.

Внутреннее сопротивление Rd.c., Ом рассчитываем по формуле Rd.c. = (U1-U2)/(I2-I1)

внутреннее сопротивление методика dc

  • Iн – номинальный ток разряда аккумулятора.

Схема для измерения внутреннего сопротивления по методике постоянного тока (d.c.)

Сопротивление R1 и R2 подбирается таким образом, чтобы протекали токи I1 и I2 нужной величины. Ориентироваться нужно на номинальный разрядный ток аккумулятора.

Вольтметр необходимо подключать непосредственно на полюса источника, чтобы исключить влияние от падения напряжения на проводах .

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов.

Производство.

Изначально, на этапе производства аккумуляторов этот параметр конечно заложен в “рецепт”. Ячейка может быть либо мощной и отдавать большой ток (низкое внутреннее сопротивление), либо более энергоёмкой. При условии одинаковых прочих составляющих (компонентов электродов, химии электролита итд.) в более ёмких ячейках необходима бОльшая площадь обкладок. И для того, чтобы эта конструкция уместилась в предоставленный объём, необходимо эти обкладки сделать тоньше. И наоборот. Тонкие обкладки естественно имеют большее сопротивление.

Также влияют и расстояние между электродами, толщина и вещество их обмазки, толщина сепаратора, химия электролита и множество других факторов. Из-за производственного брака ячейки, сделанные по одному “рецепту” могут отличаться как по внутреннему сопротивлению, так и по ёмкости, сроку жизни итд. Из-за длительного и неправильного хранения по пути к потребителю качество также страдает.

Эксплуатация.

Rвн изменяется в зависимости от степени заряженности аккумулятора. При низком и высоком уровне заряда растёт, в среднем – минимально.

Температура электролита (чем холоднее тем выше сопротивление). При отрицательных температурах большинство литий-ионных и литий-полимерных ячеек на столько увеличивают внутреннее сопротивление, что использовать их становится невозможно. Литий-железо-фосфатные и литий-титанатные при таких условиях ведут себя гораздо лучше.

Также в процессе эксплуатации, по мере износа элемента Rвн будет увеличиваться.

Источник