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.

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.

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.

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

I = U/R

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.

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.

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.

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.

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.