Сопротивление на клеммах аккумулятора

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и для чего оно используется?

Полное сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора – это сумма таких величин, как сопротивление поляризации и омическое сопротивление. Омическое сопротивление является суммой сопротивлений сепараторов АКБ, электродов, положительного и отрицательного выводов, соединений между элементами и электролита.

Что представляет собой внутреннее сопротивление и от чего оно зависит?

На сопротивление электродов оказывает влияние их конструкция, пористость, геометрия, конструкция решётки, состояние активного вещества, наличие легирующих компонентов, качество электрического контакта решёток и обмазки. Величины сопротивления решёток отрицательных электродов и губчатого свинца (Pb) на них примерно одинаковы. В то же время сопротивление перекиси свинца (PbO2), который нанесён на решётку положительного электрода, больше в 10 тысяч раз.

Существенное влияние на сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора оказывает величина сопротивления электролита. Эта величина, в свою очередь, сильно зависит от концентрации и температуры электролита. При уменьшении температуры сопротивление электролита растёт, и достигает бесконечности при его замерзании.

Сопротивление сепараторов меняется в зависимости от изменения их толщины и пористости. Величина тока, которая протекает через аккумулятор, оказывает влияние на сопротивление поляризации. Пару слов о поляризации, и причинах, по которым она возникает. Первая причина заключается в том, что в электролите и на поверхности электродов (двойной электрический слой) изменяются электродные потенциалы. Вторая причина в том, что при прохождении тока, концентрация электролита меняется в непосредственной близости от электродов. Это приводит к изменению электродных потенциалов. Когда цепь размыкается и ток исчезает, электродные потенциалы возвращаются к своим первоначальным значениям.

К особенностям свинцово-кислотных аккумуляторов стоит отнести небольшое внутреннее сопротивление по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей. Благодаря этому они могут за небольшое время отдавать большой ток (до 2 тысяч ампер). Поэтому их основная область применения – стартерные аккумуляторные батареи на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Стоит также отметить, что внутреннее сопротивление АКБ при переменном или постоянном токе сильно зависит от его частоты. Есть ряд исследований, авторы которых наблюдали внутреннее сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора при частоте тока в несколько сотен герц.
Вернуться к содержанию

Как можно оценить внутреннее сопротивление АКБ?

В качестве примера можно рассмотреть автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью 55 Ач, имеющий номинальное напряжение 12 вольт. Полностью заряженный аккумулятор имеет напряжение 12,6─12,9 вольта. Допустим, что к АКБ подключить резистор с сопротивлением 1 Ом. Пусть напряжение разомкнутого аккумулятора 12,9 вольта. Тогда ток теоретически должен быть 12,9 В / 1 Ом = 12,9 ампера. Но в реальности он будет ниже 12,5 вольта. Почему это происходит? Это объясняется тем, что в электролите скорость диффузии ионов не является бесконечно большой.

Схема АКБ с подключённым резистором

На изображениях ниже можно посмотреть значения ЭДС автомобильного аккумулятора в разомкнутой цепи и напряжения при подключении нагрузки в виде двух автомобильных лампочек, соединённых параллельно.

Напряжение под нагрузкой

Как уже говорилось, внутреннее сопротивление АКБ является условной величиной. Свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой нелинейное устройство, внутреннее сопротивление которого меняется в зависимости от температуры, величины нагрузки, степени заряженности, концентрации электролита и прочих вышеперечисленных параметров. Так, что для проведения точных расчётов аккумулятора используются разрядные кривые, а не величина внутреннего сопротивления.

При этом в расчётах электрических цепей с аккумуляторами величина внутреннего сопротивления может использоваться. Естественно, что всегда величина внутреннего сопротивления берётся с учётом факторов, от которых она зависит (заряд или разряд, постоянный или переменный ток, частота тока и т. п.).

Итак, исходя из формулы выше, можно вычислить внутреннее сопротивление АКБ с ЭДС 12,6 вольта при разряде постоянным током 2 ампера.

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

Кстати, некоторые зарядные устройства позволяют измерять внутреннее сопротивление батареи. Например, ниже можно видеть величину внутреннего сопротивления заряженного автомобильного аккумулятора, измеренную зарядкой SkyRC iMax B6 mini. Правда, неизвестно, по какому принципу прибор вычисляет эту величину.

Внутреннее сопротивление автомобильной АКБ по показаниям SkyRC iMax B6 mini

Как узнать реальное состояние своего аккумулятора и не ждать сюрпризов?

Среди множества узлов и деталей автомобиля аккумулятору нет равных по умению подкинуть неприятный сюрприз! Только вчера он бодро крутил стартер, и ничто не предвещало беды, а сегодня вы уже бежите на автобусную остановку и опаздываете на работу. А ведь вроде бы совсем недавно проводили профилактическую подзарядку…

​Аккумулятор как никто другой способен на неприятные сюрпризы. Уж слишком темный и непрозрачный во всех смыслах этот элемент… Принято считать, что для надежной работы батареи достаточно периодически проводить ее полную дозарядку внешним зарядным устройством в гараже или дома (и это действительно правильная тактика), но такого ухода порой бывает недостаточно. Факторов, способствующих неожиданной смерти батареи – полно. От разряда невыключенными габаритами, о котором вы уже позабыли, до банального неумения вашего зарядного устройства работать с современными кальциевыми технологиями, требующими повышенного напряжения.

В бытовых условиях АКБ можно протестировать на жизнеспособность разве что нагрузочной вилкой, которая продается в любом автомагазине. Но большинство вилок обеспечивают ток в 100 (реже – в 200) ампер – такая нагрузка позволяет лишь выявить явный производственный брак в покупаемой новой батарее. А вот в полной мере оценить степень износа поработавшей батареи и ее реальный остаточный ресурс нагрузочная вилка не в состоянии.

Впрочем, способ «заглянуть в черный ящик» есть. У любой батареи имеется такой параметр, как внутреннее сопротивление. Оно растет в процессе старения и износа аккумулятора и косвенно показывает реальную оставшуюся емкость и пусковой ток. ​

Измерение внутреннего сопротивления батареи – теоретически очень простой процесс, для которого нужен, по сути, вольтметр, амперметр, лампочка в качестве нагрузки и бумажка с карандашом для элементарных расчетов по закону Ома. Но на практике проделать это в домашних или гаражных условиях крайне сложно – бытовые мультиметры, имеющиеся у многих автовладельцев, не работают со столь малыми величинами, как миллиомы и микровольты. А измерять придется именно их.

Впрочем, существуют специальные приборы – цифровые аккумуляторные тестеры, которые с высокой точностью измеряют внутреннее сопротивление батареи, а их программный алгоритм с небольшой погрешностью высчитывает из сопротивления реальную оставшуюся емкость и пусковой ток. Многие автосервисы в рамках комплексной диагностики (которую часто предлагают в виде акции перед зимой) проводят обследование батареи таким тестером – прибор часто даже распечатывает результат в специальном диагностическом чеке или отправляет его в виде файла на почту или в мессенджер. В продаже есть гаджеты и для профессионального, и для любительского, гаражного применения. Новинка сезона – тестер-анализатор, встроенный непосредственно в зарядное устройство! Так сказать, и зарядил, и продиагностировал! Ознакомиться с подобным прибором мы решили на примере BERKUT BCA-10.

BERKUT BCA-10

BCA-10 – многофункциональное автоматическое зарядное устройство со встроенным микропроцессорным анализатором аккумуляторных батарей. Корпус прибора – влагозащищенный и противоударный, крокодилы – мощные, с отличным контактом даже к загрязненным или окисленным клеммам батареи. Зарядник может служить как в переносном варианте, так и в стационарном: на корпусе имеются ушки под шурупы для крепления на стену. Но едва ли это рационально – для тестирования ресурса аккумуляторов или оценки исправности генератора удобно не подгонять машину или тащить батарею к заряднику, а наоборот – взять прибор с собой под капот. Тем более, что в этом режиме подключать вилку в розетку 220 вольт не нужно.

Главным органом контроля и управления прибором служит крупный 3,8-дюймовый ЖК-дисплей с голубой подсветкой и защищенными от влаги и пыли мембранными клавишами.

Клавиша «MODE» выбирает режим работы:

Режим заряда мотоциклетных свинцово-сурьмяных батарей малым током /Режим заряда автомобильных свинцово-сурьмяных батарей большим током.

• Форсированный зимний режим и режим для AGM-батарей.

• Режим заряда кальциевых батарей.

• Режим источника питания 12 вольт/10 ампер с защитой от короткого замыкания (для замены аккумулятора, чтобы избежать сбоя настроек, а также проверки электрооборудования при ремонте и питания каких-либо иных 12-вольтовых устройств).

Клавиша «TEST BATT» определяет степень заряженности батареи в процентах и текстовой бегущей строкой – «Full/Middle/Low». Фактически выполняет роль удобного вольтметра, интерпретируя вольты в проценты заряженности и текстовую оценку.

Клавиша «ALTERNATOR» – по сути, такой же вольтметр, как и в режиме «TEST BATT», но критерии оценок там иные, поскольку измеряется напряжение с учетом того, что запущен двигатель. Розетка 220 вольт не нужна – BCA-10 просто подключается клеммами к аккумулятору, двигатель заводится, а на устройстве нажимается кнопка «ALTERNATOR». Дисплей покажет, в норме напряжение генератора или нет. Можно посмотреть напряжение и на холостом ходу, и на любых оборотах. А также, что важнее, на холостом ходу с включенными мощными потребителями – печка, фары, различные обогревы. Это ответит на вопрос: справляется ли ваш генератор на холостом ходу с зарядкой батареи или энергобаланс отрицательный. На современной исправной и свежей по возрасту машине должен справляться! На фото – надпись «GOOD» и 14,5 вольт при включенном ближнем свете, обогреве лобового и заднего стекол, вентиляторе печки.

Режим тестирования аккумулятора​

Ну а теперь самое интересное – ради чего все и затевалось! А именно – клавиша «CCA TEST» – главный режим оценки состояния батареи! В этом режиме BERKUT BCA-10 определяет ток холодной прокрутки (максимальный пусковой стартерный ток), который способна выдать батарея в текущем состоянии, а также показывает ее внутреннее сопротивление в миллиомах и «здоровье» в процентах SOH (State Of Health).

Клавиша «CCA TEST» снабжена стрелочными кнопками «плюс/минус» – после выбора режима тестирования с помощью этих кнопок нужно внести в память устройства паспортный номинал тока холодной прокрутки, указанный на шильдике батареи. По такому принципу (предварительного ввода данных о батарее) работают все приборы – и профессиональные, и любительские, которые анализируют батарею на основе измерения внутреннего сопротивления и интерпретации результатов в прочие параметры.

Важный момент! Ток холодной прокрутки указывается на всех батареях без исключения, но порой в разных стандартах. Например, если производитель обозначил ток холодной прокрутки в 550 ампер по европейскому стандарту, то пишется EN 550. Чаще всего встречается европейский стандарт EN, несколько реже – американский SAE/CCA, немецкий DIN, международный IEC. В разных системах измерения одна и та же батарея покажет разные цифры. Поэтому надо помнить, что программное обеспечение измерительного модуля в BERKUT BCA-10 использует АМЕРИКАНСКИЙ СТАНДАРТ SAE/CCA! А для удобства производитель снабдил прибор таблицей пересчета из стандарта в стандарт.

Итак, берем для проверки новую батарею из магазина. Батарея качественная, дорогая, системы Ca/Ca емкостью 65 ампер-часов и максимальным пусковым током 650 ампер, обозначенным как EN 650. По таблице переводим европейские 650 в американский стандарт – получаем 710. Заносим эту цифру стрелочными кнопками в зарядное устройство и жмем на кнопку «тест».

Результат: реальный ток холодной прокрутки – 682 ампера. Это опять же по американскому стандарту. Переводим его в европейский – получаем 630 ампер. То есть, батарея способна отдать несколько меньше, чем обещано. Это нормально – во-первых, собственно, меньше всего на 3%. Во-вторых, часть из этих 3% – допустимая погрешность измерений (ведь BERKUT BCA-10 – это не сертифицированный прибор стоимостью сотни тысяч рублей, а бытовой измеритель!). В-третьих, многие батареи выходят на номинальные показатели через некоторое время после начала реальной работы, а наша батарея под капот автомобиля еще не ставилась.

Внутреннее сопротивление батареи – 5,0 миллиом. Это хороший показатель. Абсолютно точных эталонных цифр нет, но для большинства исправных и неизношенных аккумуляторов, применяющихся в легковых автомобилях, внутреннее сопротивление не должно превышать 4-6 мОм.

Ну и 96% SOH (цифры State Of Health) или «степени работоспособности аккумулятора» означают комплексный показатель его здоровья. Величина эта условная, не соответствующая напрямую никакому физическому параметру, но используется повсеместно и принята в качестве простой и понятной характеристики ресурса.

Подключаем прибор к другой батарее – старой, свинцово-сурьмяной емкостью 55 ампер-часов. На ней нам ничего пересчитывать не придется, ибо, согласно наклейке на корпусе, ток холодной прокрутки заявлен как раз в американском стандарте CCA – 450 ампер (что соответствует 420 по стандарту EN). Батарея, как говорят в Штатах, «повидала разного дерьма» и с трудом тянет стартер жигуленка, на котором стоит. Результат – предсказуем… Внутреннее сопротивление выросло до недопустимых 10.2 миллиом, а пусковой ток упал до 336 ампер – это около 310 ампер по стандарту EN. Летом этот аккумулятор еще кое-как справлялся, но перед зимой ему пора в утиль – подведет!

Зарядка батарей

Мы рассмотрели работу BERKUT BCA-10 в качестве аккумуляторного анализатора, но фактически не затронули основную функцию – собственно, зарядки! А ведь у прибора имеется ряд очень интересных характеристик, отличающих его от аналогов.

Во-первых, максимальный зарядный ток довольно высокий – он составляет 10 ампер поэтому устройство справится даже с самыми мощными АКБ емкостью до 200 A*ч. Процесс зарядки протекает в автоматическом режиме и включает 9 этапов/стадий, устройство самостоятельно подбирает силу тока, исходя из проведенной диагностики и текущей стадии зарядки.

Во-вторых, у BCA-10 очень низкий порог напряжения батареи, которую можно заряжать. Многие устройства просто блокируют заряд, если батарея сильно посажена. Да, будем откровенны – после глубокого разряда АКБ, скорее всего, уже не жилец и в любой момент подведет. Но даже на нем можно какое-то время осторожно поездить в теплый период и как минимум добраться до магазина, чтобы купить новый. И BERKUT BCA-10 позволит его зарядить: минимальный порог остаточного напряжения аккумулятора, при котором начинается зарядка – всего 2 вольта!

В-третьих, BCA-10 качественно наполняет современные кальциевые батареи, которые обычные универсальные устройства недозаряжают. Если на корпусе аккумулятора написано «Ca/Ca», то одноименный режим выбирается кнопкой «MODE». Батарея получит необходимое ей напряжение, а автоматическое отключение сработает именно с учетом кальциевой сущности ее начинки.

В процессе зарядки BERKUT BCA-10 показывает на дисплее ток в амперах, напряжение в вольтах, количество ампер-часов, «залитых» в батарею, и время в часах, оставшееся до конца процесса. Сам же процесс дублируется привычной по сотовым телефонам пиктограммой – мигающей линейкой заряда в верхнем правом углу:

Кстати, еще одно из полезных свойств BERKUT BCA-10 – память режима работы. Что это такое? Дело в том, что почти все современные зарядные устройства с кнопочной активацией после подключения к АКБ и сети требуют ручного нажатия кнопок для выбора режима и начала зарядки. BCA-10 – тоже. Но после исчезновения электропитания в розетке (что, к примеру, в гаражах не редкость) большинство устройств требуют повторного запуска процесса заряда вручную. И если вы оставили батарею на ночь заряжаться, вам жизненно важно зарядить ее к утру, а в процессе отключалось электричество, то вас ждет неприятный сюрприз… BERKUT BCA-10 в этом смысле умнее – после появления в розетке напряжения 220 вольт он самостоятельно запустит процесс заряда заново!

Как проверить мультиметром аккумулятор.

Сегодня поговорим про то, как проверить аккумулятор мультиметром. Довелось посмотреть некоторые видео на Ютуб по этому поводу, и от иных плакать хочется. Что интересно (как назло) попадаются в поиске чаще. Но некоторым авторам мы откровенно благодарны. Сюда можно отнести, например, того мастера, который кропает ролики для сайта схемотехника.ру. Очень толково и просто показан весь процесс обслуживания автомобильного аккумулятора. Не к чему придраться. С позволения автора кое-какую информацию из видео мы почерпнём для иллюстрации наших примеров.

Аккумуляторы

Автомобильные аккумуляторы

С тех пор, как на свет появилась Лейденская банка, идея запасать много электрической энергии, наверное, не покидала умы учёных. Свинцово-кислотные аккумуляторы сегодня составляют львиную долю от общего числа изделий, использующихся на автомобилях. Суть в том, что внутри оксид свинца, реагируя с серной кислотой, превращается в соль, забирая извне электроны. Они и служат носителями заряда. При этом пластины анода заряжаются положительно. В то же время свинец катода испускает электроны в цепь, а сам также превращается в соль серной кислоты. За счёт этого происходит разряд.

Мы осмотрели множество сайтов, но нигде не дан ответ на самый главный вопрос: «Вот зарядили мы аккумулятор авто до предела, а почему он не разряжается?»

Правильно! Короткое замыкание. За счёт этого напряжение автомобильного аккумулятора сразу падает до 10 В (или даже чуть-чуть ниже) на короткий период запуска. А для тестирования такого режима применяется нагрузочная вилка. Это тот же амперметр, но очень мощный, способный выдержать ток короткого замыкания аккумулятора. А составляет он как раз-то 12 В, делённые на внутреннее сопротивление аккумулятора, которое может составлять намного меньше 1 Ом (например, 0,1 Ом). В результате ток запуска (в идеале) мог бы достигнуть 120 А. И такая величина сожжёт любой тестер, имеющей в режиме амперметра почти нулевое входное сопротивление. Поэтому первый вывод: «Ток короткого замыкания аккумулятора мультиметром измерять не рекомендуется категорически».

Быть может, дело в проводимости серной кислоты? Моногидрат по сути является изолятором. Но в аккумуляторы льют 65-70% раствор. Да даже и при 90% наличествует проводимость. Просто раствор может переносить только ионы, но не свободные электроны. Повторяем это ещё раз, чтобы донести суть дела. И вот здесь мы подаём зажигание, замыкая цепь на свече и объединяя противоположные пластины. Догадываетесь, что происходит?

Правильно! Короткое замыкание. За счёт этого напряжение автомобильного аккумулятора сразу падает до 10 В (или даже чуть-чуть ниже) на короткий период запуска. А для тестирования такого режима применяется нагрузочная вилка. Это тот же амперметр, но очень мощный, способный выдержать ток короткого замыкания аккумулятора. А составляет он как раз-то 12 В, делённые на внутреннее сопротивление аккумулятора, которое может составлять намного меньше 1 Ом (например, 0,1 Ом). В результате ток запуска (в идеале) мог бы достигнуть 120 А. И такая величина сожжёт любой тестер, имеющей в режиме амперметра почти нулевое входное сопротивление. Поэтому первый вывод: «Ток короткого замыкания аккумулятора мультиметром измерять не рекомендуется категорически».

А как тогда? Можно включить цепь из кнопки и свечи, а измерять на них напряжение. Оно будет меньше номинала, потому что у аккумулятора – как это было тонко подмечено – имеется собственное внутреннее сопротивление. А вот, чтобы измерить его, пригодится резистор на 1-2 (2,2) Ом:

• Замыкаем выводы на нем.
• Смотрим напряжение.
• Находим внутреннее сопротивление из пропорции: (12 – U)/U = r/R. Где r и R – соответственно, внутреннее сопротивление аккумулятора и наш резистор, а U — измеренное значение. Теперь можно реально оценить ток через свечу.
• Из аналогичной пропорции находим сопротивление пробитого искрового промежутка, а потом складываем с внутренним и делим на номинал аккумулятора.

Реальное напряжение автомобильного аккумулятора

Вот сколько можно всего проделать интересного при помощи мультиметра, но это ещё далеко не все. Пришла пора сказать, что напряжение аккумулятора обычно вовсе не 12 В, как это думают профаны. Автомобильный аккумулятор – тот, что новый – держит порядка 14,5 В при полном заряде. Если говорить ещё точнее, то при падении уровня ниже 12,6 можно сказать, что либо батарея разрядилась, либо пора уже новую себе купить взамен этой банки. Есть специальные таблицы, по которым можно оценить этот параметр, но встаёт другой вопрос – как оценить уровень разряда?

Для этого существует специальный прибор – ареометр. Принцип его действия основан на том, что плотность раствора аккумулятора существенно меняется в зависимости от уровня заряда – чем больше сил у батареи, тем жидкость плотнее. А все потому, что при разряде анод активно теряет воду. Которая и переходит в раствор. В этом случае нужно провести зарядку аккумулятора. Опять же, для работы с ареометром существуют специальные таблицы. По ним выходит, что чем холоднее зима в регионе, тем должен быть плотнее раствор. Для России значение составляет 1,29 г на куб. см в заряженном состоянии. А заливать нужно примерно 1,27 г на куб. см плотности.

Что касается самого ареометра, то это просто поплавок внутри колбы. При помощи груши, расположенной в верхней части, туда засасывается электролит аккумулятора, после чего уровень погружения не тонущей шкалы покажет искомый ответ. Подмечено, что каждая 0,01 от плотности соответствует заряду на 6%. Таким образом, при половинном разряде плотность станет (для России) порядка 1,21 г на куб. см. А теперь пара слов о том, почему такая разница: казалось бы, раствор нейтральный, и нужно залить совсем слабый раствор. Но на самом деле аккумуляторы продаются сухо заряженными. Ну, не совсем до 100%, поэтому и берётся допуск порядка 12%.

Это мы обсудили напряжение аккумулятора, а как электролит залить правильно? Для этого служит уровнемерная трубка. Согласно нормам электролит должен покрывать сетки минимум на 10-12 мм. И желательно, чтобы в каждой камере уровень был один и тот же. Это будет способствовать более равномерному износу всех частей. А после заливки нужно проверить аккумулятор мультиметром на предмет изоляции. Электролит может пролиться на кожух и в будущем это гипотетически приведёт к утечкам. Вот почему после заправки самое время проверить мультиметром аккумулятор, прислоняя один щуп к любому электроду, а второй к корпусу по верхней части, где мог разлиться электролит. Загрязнение убирается слабы раствором пищевой соды (нейтрализующей кислоту), и все это не должно пролиться внутрь, поэтому не забудьте одеть на место колпачки.

И вот что ещё хотелось бы добавить: напряжение батареи падает с разрядом, как это было вскользь упомянуто выше. Поэтому появляется возможность измерить заряд аккумулятора мультиметром по уровню разницы потенциалов между электродами. В ходе процесса помните, что знаки пластин обычно отлиты на контактах в виде плюса и минуса. К первому из них подключается красный щуп, а ко второму – чёрный. Но это не критично. Просто в противном случае показаний дисплея будут отрицательными. Не более того.

А для того, чтобы оценить степень разряда, можно пользоваться (для исправного и годного аккумулятора) следующими соображениями:

• Заряженный на 100% аккумулятор обычно даёт не менее 12,7 В.
• При разряде на четверть напряжение понижается до 12,5 В.
• Значение 12,3 В означает, что батарея опустошена уже наполовину.
• 12,1 В на дисплее показывают, что заряда осталось на четверть.
• Если на аккумуляторе когда-либо зарегистрировано напряжение менее 11,9 В, то это значит, что батарею пора менять. Эксплуатация такого аккумулятора на автомобиле не допускается.

Обратите внимание, что для обеспечения тока запуска (старта двигателя) аккумулятору также приходится поднатужиться. И в силу ограниченности мощности при этом падает напряжение. Если на руках имеется нагрузочная вилка, то можно по уровню разницы потенциалов определить степень заряда аккумулятора через режим короткого замыкания, имитирующий запуск:

• Если все в порядке, и запас энергии полон, то показания мультиметра не должны опуститься ниже 10,2 В.
• Ниже 10,2 каждые 0,6 В падения напряжения означают степень разряда на 25%. Например, при половинном опустошении запаса дисплей зарегистрирует 9 В.

Хотелось бы добавить, что режим запуска можно имитировать при помощи обычного куска медной проволоки, а мультиметр подсоединить параллельно для регистрации напряжения. Не стоит злоупотреблять такими методиками. Однако на нагрузочной вилке, например, по правилам нужно выдержать 5 секунд перед тем, как регистрировать показания. Это может служить своеобразным маяком, на который можно равняться при работе с проволокой. Толщина ее должна быть значительна, потому что ток будет большим. И не забывайте ещё про один нюанс: сопротивление медной проволоки не будет равным вкладу, вносимому искрящейся свечой, поэтому показания мультиметра в этом случае могут отличаться от указанных выше. Однако все это вкупе даёт ответ на вопрос о том, как проверить ёмкость аккумулятора мультиметром.

В этом случае нужно провести тарировку прибора. То есть хотя бы одно значение получить при помощи нагрузочной вилки. Либо, как вариант, провести измерение на заведомо заряженном аккумуляторе, а потом периодически повторять опыт до полного разряда (когда система зажигания уже не хочет работать на авто). Очевидно, что зависимость также будет близка к линейной, и если построить график на бумаге, то в будущем проверка аккумулятора мультиметром уже не будет занимать много времени. Кстати, зарядку нужно производить тогда, когда слышно, что стартер вращается слишком медленно, если этого не сделать, то уже на следующее утро можно раскаяться.

В завершение автомобильной темы скажем, что очень важно проводить процесс зарядки правильно. Для этого – чтобы избежать фосфатации, то есть выпадения солей в осадок – нужно соблюдать несколько простых правил:

• Ток заряда не должен быть слишком большим. Обычно его берут в размере аккумулятор 65 Ач требует, чтобы уровень параметра был не более 6,5 А. То есть одна десятая, грубо говоря. В процессе зарядки ток будет падать, пока не станет равным нулю. Из этого можно понять, что сама процедура длится не менее 10 часов (разрядка аккумулятора до полного истощения не производится). Номинально процесс зарядки продолжается до тех пор, пока ток более 0,2 А.
• Нельзя хранить аккумулятор в разряженном состоянии. А тем более делать это систематически или длительно.
• Излишнее повышение плотности электролита не приводит ни к чему хорошему. Выдерживайте концентрацию серной кислоты не более, нежели написано в инструкции.
• Низкий уровень электролита в аккумуляторе приводит к схожим последствиям. Поэтому проверяйте пробником, чтобы все было в порядке (см. рекомендации выше).
• Слишком сильное опустошение запаса производиться не должно.

Зарядка аккумулятора

По мере того, как плотность электролита приближается к значению 1,21 г на см. куб, пора все чаще задумываться о зарядке аккумулятора. Выполнить это можно двумя способами в зависимости от того, что имеется под рукой для этих целей:

• Зарядка постоянным током потребовала бы неусыпного внимания, если бы не было специальных регуляторов, способных поддерживать этот параметр постоянным. Как уже было указано выше, значение не должно превышать одной десятой от ёмкости. В результате сам процесс занимает порядка 10 часов.
• Второй способ предполагает выдержку постоянного напряжения. Здесь ток в начале не должен превышать одну десятую от ёмкости. А по мере приближения процесса к финишу значение падает. Как уже было сказано выше, при 0,2 А работу можно прекращать.

Ну, и аккумулятор телефона после такого теоретического практикума наши читатели — хочется надеяться — проверят без труда. На всякий случай напоминаем, что клеммы там тоже помечены плюсом и минусом. Ампераж аккумулятора обычно не превышает 600 мА, поэтому при работе с ним никаких предосторожностей соблюдать не надо – лишь бы не сломать чего.

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора и для чего оно используется?

Полное сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора – это сумма таких величин, как сопротивление поляризации и омическое сопротивление. Омическое сопротивление является суммой сопротивлений сепараторов АКБ, электродов, положительного и отрицательного выводов, соединений между элементами и электролита.

Что представляет собой внутреннее сопротивление и от чего оно зависит?

На сопротивление электродов оказывает влияние их конструкция, пористость, геометрия, конструкция решётки, состояние активного вещества, наличие легирующих компонентов, качество электрического контакта решёток и обмазки. Величины сопротивления решёток отрицательных электродов и губчатого свинца (Pb) на них примерно одинаковы. В то же время сопротивление перекиси свинца (PbO2), который нанесён на решётку положительного электрода, больше в 10 тысяч раз.

Существенное влияние на сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора оказывает величина сопротивления электролита. Эта величина, в свою очередь, сильно зависит от концентрации и температуры электролита. При уменьшении температуры сопротивление электролита растёт, и достигает бесконечности при его замерзании.

Сопротивление сепараторов меняется в зависимости от изменения их толщины и пористости. Величина тока, которая протекает через аккумулятор, оказывает влияние на сопротивление поляризации. Пару слов о поляризации, и причинах, по которым она возникает. Первая причина заключается в том, что в электролите и на поверхности электродов (двойной электрический слой) изменяются электродные потенциалы. Вторая причина в том, что при прохождении тока, концентрация электролита меняется в непосредственной близости от электродов. Это приводит к изменению электродных потенциалов. Когда цепь размыкается и ток исчезает, электродные потенциалы возвращаются к своим первоначальным значениям.

К особенностям свинцово-кислотных аккумуляторов стоит отнести небольшое внутреннее сопротивление по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей. Благодаря этому они могут за небольшое время отдавать большой ток (до 2 тысяч ампер). Поэтому их основная область применения – стартерные аккумуляторные батареи на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Стоит также отметить, что внутреннее сопротивление АКБ при переменном или постоянном токе сильно зависит от его частоты. Есть ряд исследований, авторы которых наблюдали внутреннее сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора при частоте тока в несколько сотен герц.
Вернуться к содержанию

Как можно оценить внутреннее сопротивление АКБ?

В качестве примера можно рассмотреть автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор ёмкостью 55 Ач, имеющий номинальное напряжение 12 вольт. Полностью заряженный аккумулятор имеет напряжение 12,6─12,9 вольта. Допустим, что к АКБ подключить резистор с сопротивлением 1 Ом. Пусть напряжение разомкнутого аккумулятора 12,9 вольта. Тогда ток теоретически должен быть 12,9 В / 1 Ом = 12,9 ампера. Но в реальности он будет ниже 12,5 вольта. Почему это происходит? Это объясняется тем, что в электролите скорость диффузии ионов не является бесконечно большой.

Схема АКБ с подключённым резистором

На изображениях ниже можно посмотреть значения ЭДС автомобильного аккумулятора в разомкнутой цепи и напряжения при подключении нагрузки в виде двух автомобильных лампочек, соединённых параллельно.

Напряжение под нагрузкой

Как уже говорилось, внутреннее сопротивление АКБ является условной величиной. Свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой нелинейное устройство, внутреннее сопротивление которого меняется в зависимости от температуры, величины нагрузки, степени заряженности, концентрации электролита и прочих вышеперечисленных параметров. Так, что для проведения точных расчётов аккумулятора используются разрядные кривые, а не величина внутреннего сопротивления.

При этом в расчётах электрических цепей с аккумуляторами величина внутреннего сопротивления может использоваться. Естественно, что всегда величина внутреннего сопротивления берётся с учётом факторов, от которых она зависит (заряд или разряд, постоянный или переменный ток, частота тока и т. п.).

Итак, исходя из формулы выше, можно вычислить внутреннее сопротивление АКБ с ЭДС 12,6 вольта при разряде постоянным током 2 ампера.

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

Кстати, некоторые зарядные устройства позволяют измерять внутреннее сопротивление батареи. Например, ниже можно видеть величину внутреннего сопротивления заряженного автомобильного аккумулятора, измеренную зарядкой SkyRC iMax B6 mini. Правда, неизвестно, по какому принципу прибор вычисляет эту величину.

Внутреннее сопротивление автомобильной АКБ по показаниям SkyRC iMax B6 mini

Правильное напряжение на клеммах аккумулятора

Показатель напряжения для автомобильного аккумулятора является таким же важным его показателем, как и ёмкость. А потому на него обязательно следует обращать внимание, приобретая АКБ. По напряжению можно получить информацию о состоянии батареи и необходимых действиях для восстановления её работоспособности.

Вот таблица, отображающая зависимость напряжения на клеммах аккумулятора в зависимости от степени её заряженности:

Из таблицы видно, что у полностью заряженного аккумулятора на клеммах присутствует 12,6+ вольта. Наличие на измерительном приборе показаний ниже этого свидетельствует о неполной зарядке АКБ. Напряжение 11,9 В сигнализирует о зарядке всего лишь на 40% и предупреждает о пагубном влиянии на неё дальнейшего снижения. Это означает, что аккумуляторную батарею следует срочно ставить на подзарядку, пока в ней не начались необратимые процессы.

Конечно, имеются некоторые отклонения в ту или иную сторону, и это совершенно нормально. Но в качестве ориентиров того, какое напряжение должно быть на аккумуляторе, следует брать те показатели, их принято называть пороговыми, преодоление которых опасно для нормального функционирования батареи.

Измерение напряжения аккумулятора с помощью нагрузочной вилки

Имеется несколько способов измерения напряжения на клеммах аккумулятора, но самым эффективным считается тот, при котором используется нагрузочная вилка. Вот главные составные части этого измерительного прибора Устроен этот измерительный прибор следующим образом:

• два контакта, посредством которых устройство подключается к клеммам батареи;
• вольтметр – прибор для измерения напряжения;
• сопротивление, которое можно варьировать;
• ручка.

Перед проведением измерения батарея снимается с автомобиля и переносится в удобное для выполнения этой работы место. Поверхность аккумулятора и его клеммы очищаются от любых видов загрязнения. Контакты подключаются к клеммам АКБ таким образом, чтобы плюсовой провод соединялся с плюсовым выводом, а минусовой – с отрицательным. Изначально производятся замеры напряжения на каждой банке в отдельности без использования нагрузочного сопротивления.

аккумуляторная зарядка Простейший подсчёт позволяет определить, что на каждой банке должно присутствовать напряжение не менее двух вольт. Если в результате замера величина напряжения именно такова, то подключается нагрузочное сопротивление и замеры производятся заново. Подбор сопротивлений осуществляется с учётом ёмкостных показателей аккумулятора.

Так, если ёмкость АКБ равна 100 Ач, то следует устанавливать сопротивление номиналом около 0,010 Ом. А для батареи ёмкостью в 50 Ач величина нагрузочного сопротивления будет равна 0,020 Ом.

Вилка с установленным сопротивлением подключается к каждой банке, и замеры производятся на протяжении не менее пяти секунд. При этом необходимо обеспечивать наличие хорошего контакта в месте присоединения нагрузочной вилки. У хорошо заряженного исправного аккумулятора напряжение на каждой банке не должно быть меньше 1,8 В. Суммарный показатель напряжения на всех банках должен составлять около 12,65 В. Если этот показатель находится на уровне 8 В, то это свидетельствует о том, что батарея полностью разряжена.

О вреде полной разрядки или чрезмерной перезарядки аккумуляторной батареи

Для нормальной работы АКБ губительны как перезаряд, так и глубокий разряд, так как они существенно сокращают эксплуатационный срок аккумулятора.

В чём, собственно, заключается губительность сильного, или как его ещё называют, глубокого, разряда? Этот процесс сопровождается существенным падением концентрации серной кислоты в составе электролита. Следствием этого является образование осадка, состоящего из кристаллизованного сульфата свинца, а это приводит к тому, что он становится нейтральным элементом и перестаёт участвовать в химической реакции. При этом обратный процесс после проведения зарядки не происходит.

Кроме того, наличие низкой концентрации кислоты приближает электролит по химическим свойствам к воде, а это влечёт за собой возможность его замерзания даже при не очень низких температурах. Что, в свою очередь, приводит к практически стопроцентному разрыву аккумуляторной батареи. После этого её восстановлением не берутся заниматься даже очень опытные аккумуляторщики, так как после замерзания батареи происходит практически полное замыкание всех пластин.

По мнению специалистов, особой чувствительностью к критическим скачкам напряжения отличаются необслуживаемые батареи с герметичным корпусом. Их конструкция исключает возможность оказывать влияние на показатель плотности электролита, а это потенциально снижает срок их службы при эксплуатации в суровых климатических условиях. Именно поэтому такие батареи рекомендуется подзаряжать в суровые и продолжительные зимы, чтобы не допускать глубокой разрядки.

Рассматривая вопрос, какое напряжение должно быть на аккумуляторе, можно сделать вывод, что оптимальным является уровень 12,65 В. Продолжение процесса после достижения этого порога, о чём свидетельствует прекращение потребления тока аккумуляторной батареей на протяжении двух часов, не приведёт ни к чему хорошему. Последствием этого может быть кипение электролита, а это спровоцирует осыпание пластин и даже может привести к взрыву батареи, так как этот процесс сопровождается бурным выделением газа.

Способы профилактики возникающих проблем

профилактика батареи Предотвратить возникновение неисправности, конечно, проще, чем устранять уже случившееся. В первую очередь необходимо очень тщательно следить за состоянием батареи, своевременно производя все регламентные работы. Если возникла необходимость в подзарядке АКБ, то следует воспользоваться импульсным зарядным устройством — оно позволяет избежать жёсткой привязки к процессу зарядки, так как отпадает необходимость его контролировать. Автоматика самостоятельно определяет достижение необходимого уровня и осуществляет отключение подачи питания на клеммы батареи. Благодаря этому появляется возможность существенно продлить эксплуатационные сроки для автомобильного аккумулятора.

Заключение

В завершение хочется высказать надежду на то, что данная статья сможет помочь даже тем автолюбителям, познания которых в технических вопросах достаточно невелики, правильно произвести все необходимые замеры на аккумуляторной батарее и сделать правильные выводы о её состоянии.

Источники:

http://akbinfo.ru/ustrojstvo/vnutrennee-soprotivlenie-akkumuljatora.html
http://www.kolesa.ru/article/kak-uznat-realnoe-sostoyanie-svoego-akkumulyatora-i-ne-zhdat-syurprizov
http://zen.yandex.ru/media/id/5ae32af52f578c0c72466364/5aeec590c3321b1f23ef71dd
http://akbinfo.ru/ustrojstvo/vnutrennee-soprotivlenie-akkumuljatora.html
http://mashinapro.ru/1335-kakoe_napryazhenie_dolzhno_byt_na_akkumulyatore.html