1. Що являє собою внутрішній опір і від чого воно залежить?
2. Як можна оцінити внутрішній опір АКБ?

Опір свинцево-кислотного акумулятора - це сума таких величин, як опір поляризації і омічний опір. Провідникові є сумою опорів сепараторів АКБ, електродів, позитивного і негативного висновків, з'єднань між елементами і електроліту.

Зміст статті

Що являє собою внутрішній опір і від чого воно залежить?

На опір електродів впливає їх конструкція, пористість, геометрія, конструкція решітки, стан активної речовини, наявність легуючих компонентів, якість електричного контакту решіток і обмазки. Величини опору решіток негативних електродів і губчастого свинцю (Pb) на них приблизно однакові. У той же час опір перекису свинцю (PbO2), який нанесений на решітку позитивного електрода, більше в 10 тисяч разів.

В процесі розряду свинцево-кислотного акумулятора на поверхні електродів виділяється сульфат свинцю (PbSO4). Це поганий провідник, який суттєво збільшує опір електродних пластин. Крім того, сульфат свинцю відкладається в порах обмазки пластин і істотно зменшує дифузію сірчаної кислоти з електроліту в них. В результаті до кінця циклу розряду свинцево-кислотного акумулятора його опір зростає в 2─3 рази. В процесі зарядки йде розчинення сульфату свинцю, і опір АКБ повертається до початкової величини.

Істотний вплив на опір свинцево-кислотного акумулятора надає величина опору електроліту. Ця величина, в свою чергу, сильно залежить від концентрації і температури електроліту. При зменшенні температури опір електроліту зростає, і досягає нескінченності при його замерзанні.

При щільності електроліту 1,225 гр / см3 і температурі + 15 ° С він має мінімальне значення опору. При зменшенні або збільшенні щільності опір збільшується, а значить, зростає і внутрішній опір акумулятора.

Опір сепараторів змінюється в залежності від зміни їх товщини і пористості. Величина струму, що протікає через акумулятор, впливає на опір поляризації. Пару слів про поляризацію, і причини, за якими вона виникає. Перша причина полягає в тому, що в електроліті і на поверхні електродів (подвійний електричний шар) змінюються електродні потенціали. Друга причина в тому, що при проходженні струму, концентрація електроліту змінюється в безпосередній близькості від електродів. Це призводить до зміни електроднихпотенціалів. Коли ланцюг розмикається і ток зникає, електродні потенціали повертаються до своїх початкових значень.

До особливостей свинцево-кислотних акумуляторів варто віднести невелику внутрішній опір в порівнянні з іншими типами акумуляторних батарей. Завдяки цьому вони можуть за невеликий час віддавати великий струм (до 2 тисяч ампер). Тому їх основна область застосування - стартерні акумуляторні батареї на автомобілях з двигунами внутрішнього згоряння.

Варто також відзначити, що внутрішній опір АКБ при змінному або постійному струмі сильно залежить від його частоти. Є ряд досліджень, автори яких спостерігали внутрішній опір свинцево-кислотного акумулятора при частоті струму в кілька сотень герц.

Як можна оцінити внутрішній опір АКБ?

Як приклад можна розглянути автомобільний свинцево-кислотний акумулятор ємністю 55 Ач, який має номінальну напругу 12 вольт. Повністю заряджений акумулятор має напругу 12,6─12,9 вольта. Припустимо, що до АКБ підключити резистор з опором 1 Ом. Нехай напруга розімкнутого акумулятора 12,9 вольта. Тоді струм теоретично повинен бути 12,9 В / 1 Ом = 12,9 ампера. Але в реальності він буде нижче 12,5 вольта. Чому це відбувається? Це пояснюється тим, що в електроліті швидкість дифузії іонів не є нескінченно великою.

Схема АКБ з підключеним резистором

На зображенні акумуляторна батарея представлена ​​у вигляді 2-полюсного джерела живлення. Він має електрорушійну силу (ЕРС), яка відповідає напрузі розімкнутої ланцюга, і внутрішньо опір. На схемі вони позначені E і Rвн. Коли ланцюг замикається, то ЕРС батареї частково падає на резисторі, а також на власне внутрішньому опорі. Тобто, те, що відбувається в ланцюзі можна описати наступною формулою.

E = (R + Rвн) * I.

На зображеннях нижче можна подивитися значення ЕРС автомобільного акумулятора в розімкнутої ланцюга і напруги при підключенні навантаження у вигляді двох автомобільних лампочок, з'єднаних паралельно.

ЕРС батареї

Напруга під навантаженням

Як вже говорилося, внутрішній опір АКБ є умовною величиною. Свинцево-кислотний акумулятор являє собою нелінійне пристрій, внутрішній опір якого змінюється в залежності від температури, величини навантаження, ступеня зарядженості, концентрації електроліту та інших перерахованих вище параметрів. Так, що для проведення точних розрахунків акумулятора використовуються розрядні криві, а не величина внутрішнього опору.

При цьому в розрахунках електричних ланцюгів з акумуляторами величина внутрішнього опору може використовуватися. Природно, що завжди величина внутрішнього опору береться з урахуванням факторів, від яких вона залежить (заряд або розряд, постійний або змінний струм, частота струму і т. П.).

Отже, виходячи з формули вище, можна обчислити внутрішній опір АКБ з ЕРС 12,6 вольта при розряді постійним струмом 2 ампера.

r = (E ─ U) / I = (12,9 В - 12,5 В) / 2 А = 0,2 Ом.

До речі, деякі зарядні пристрої дозволяють вимірювати внутрішній опір батареї. Наприклад, нижче можна бачити величину внутрішнього опору зарядженого автомобільного акумулятора, виміряну зарядкою SkyRC iMax B6 mini. Правда, невідомо, за яким принципом прилад обчислює цю величину.

Внутрішній опір автомобільної АКБ за показаннями SkyRC iMax B6 mini

Якщо стаття виявилася для вас корисною, розповсюдьте посилання на неї в соціальних мережах. Це допоможе розвитку сайту. Голосуйте в опитуванні нижче і оцінюйте матеріал! Виправлення і доповнення до статті залишайте в коментарях.