1. 1. Що таке внутрішній опір акумулятора? У Візьмемо свинцевий кислотний акумулятор з ємністю 1...
2. 3. Від чого залежить внутрішній опір акумулятора?
3. 4. Чи можна використовувати внутрішній опір акумулятора для перевірки акумулятора ?

1. Що таке внутрішній опір акумулятора?

У Візьмемо свинцевий кислотний акумулятор з ємністю 1 А * год і з номінальною напругою 12 В. В повністю зарядженому стані акумулятор має напругу приблизно U = 13 В. Який струм I потече через акумулятор, якщо до нього підключити резистор з опором R = 1 Ом? Ні, не 13 ампер, а трохи менше - близько 12.2 А. Чому? Якщо ми виміряємо напругу на акумуляторі, до якого підключений резистор, то побачимо, що воно приблизно дорівнює 12.2 В - напруга на акумуляторі впало через те, що швидкість дифузії іонів в електроліті не безкінечна велика.

Е лектрікі в своїх розрахунках звикли складати електричні кола з елементів з декількома полюсами. Умовно, можна і акумулятор представити у вигляді двухполюсника з ЕРС (електрорушійної силою - напругою без навантаження) E і внутрішнім опором r. При цьому передбачається, що частина ЕРС акумулятора падає на навантаженні, а інша частина - на внутрішньому опорі акумулятора. Інакше кажучи, передбачається, що вірна формула:

П ому внутрішній опір акумулятора - умовна величина? Тому що свинцевий акумулятор - принципово нелінійний пристрій і його внутрішній опір не залишається постійним, а змінюється в залежності від навантаження, зарядженості акумулятора і багатьох інших параметрів, про які ми поговоримо трохи пізніше. Тому точні розрахунки роботи акумуляторів потрібно проводити, користуючись розрядними кривими, наданими виробником акумуляторів, а не внутрішнім опором акумулятора. Але для розрахунків роботи ланцюгів, пов'язаних з акумулятором, внутрішній опір акумулятора використовувати можна, віддаючи собі кожен раз звіт в тому, про який величиною йдеться: про внутрішній опір акумулятора при зарядці або розряді, про внутрішній опір акумулятора на постійному струмі або змінному, а якщо змінному, то який частоти і т.д.

Т Тепер, повернувшись до нашого прикладу, ми можемо приблизно визначити внутрішній опір акумулятора 12 В, 1 А * год на постійному струмі.

2. Як пов'язані внутрішній опір акумулятора і провідність акумулятора?

П про визначення, провідність - є величина зворотна опору. Тому і провідність акумулятора S обратна внутрішньому опору акумулятора r.

Е дініцей провідності акумулятора в системі СІ є Сіменс (См).

3. Від чого залежить внутрішній опір акумулятора?

П адение напруги на свинцевому акумуляторі не пропорційно разрядному току. При великих розрядних токах, дифузія іонів електроліту відбувається у вільному просторі, а при маленьких токах розряду акумулятора - сильно обмежується порами активної речовини пластин акумулятора. Тому внутрішній опір акумулятора при великих токах в кілька разів (для свинцевого акумулятора) менше, ніж внутрішній опір того ж акумулятора при малих токах.

До ак відомо, акумулятори великої ємності більше і масивніше акумуляторів малої ємності . У них більше робоча поверхня пластин і більше простору для дифузії електроліту всередині акумулятора. Тому внутрішній опір акумуляторів великої ємності менше, ніж внутрішній опір акумуляторів меншою ємності .

І змеренія внутрішнього опору акумуляторів на постійному і змінному струмі показують, що внутрішній опір акумулятора сильно залежить від частоти. Нижче наводиться графік залежності провідності акумуляторів від частоти, який взятий з роботи австралійських дослідників.

І з графіка випливає, що внутрішній опір свинцевого акумулятора має мінімум при частотах порядку сотень герц.

П ри високій температурі швидкість дифузії іонів електроліту вище, ніж при низькій. Ця залежність має лінійний характер. Вона і визначає залежність внутрішнього опору акумулятора від температури. При більш високій температурі, внутрішній опір акумулятора нижче, ніж при низькій температурі.

В про час розряду акумулятора, кількість активної маси на пластинах акумулятора зменшується, що призводить до зменшення активної поверхні пластин. Тому внутрішній опір зарядженого акумулятора менше, ніж внутрішній опір розрядженого акумулятора.

4. Чи можна використовувати внутрішній опір акумулятора для перевірки акумулятора ?

У ж досить давно відомі прилади для перевірки акумуляторів, принцип дії яких базується на зв'язку між внутрішнім опором акумулятора і ємністю акумулятора . Деякі прилади (навантажувальні вилки і подібні прилади) пропонують оцінити стан акумулятора по напрузі акумулятора під навантаженням (що схоже на вимір внутрішнього опору акумулятора на постійному струмі). Застосування інших (вимірювачів внутрішнього опору акумулятора на змінному струмі) засновано на зв'язку внутрішнього опору зі станом акумулятора. Третій тип приладів (вимірювачі спектрів) дозволяє порівнювати спектри внутрішнього опору акумуляторів на змінному струмі різних частот і робити висновки про стан акумулятора на їх основі.

З амо по собі внутрішній опір (або провідність) акумулятора дозволяє тільки якісно оцінити стан акумулятора. До того ж, виробники подібних приладів не вказують, на якій частоті відбувається вимір провідності і яким струмом проводиться випробування. А, як ми вже знаємо, внутрішній опір акумулятора залежить і від частоти і і від струму. Отже, вимір провідності не дає кількісної інформації, яка дозволила б користувачу приладу визначити, скільки часу пропрацює акумулятор при наступному розряді на навантаження. Цей недолік пов'язаний з тим, між ємністю акумулятора і внутрішнім опором акумулятора немає однозначної залежності.

З амие сучасні тестери акумуляторів засновані на аналізі осцилограми відгуку акумулятора на сигнал спеціальної форми. Вони швидко оцінюють Ємність аккумулятору , Що дозволяє стежити за зносом і старінням свинцевого акумулятора , Розрахувати тривалість розряду акумулятора при цьому його стані і скласти прогноз залишився ресурсу свинцевого акумулятора.