Зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от сопротивления нагрузки – минимальное и полностью заряженного, под нагрузкой и без нее, а также какой должен быть нормальный заряд АКБ

Содержание

Не забудьте направить токи!

Иногда в задаче просят проверить себя, записав уравнение баланса мощностей:

В данной задаче пусть по условию: , а, тогда:

уравнение баланса мощностей

(если уравнение ложно, то в решении задачи есть ошибка!)

Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и кпд цепи от сопротивления нагрузки.

Пусть сопротивление Rизменяется отдо.

Построение зависимости тока, напряжения, кпд в функции от сопротивления

  1. Зависимость тока от сопротивления

Выводы:

    1. Зависимость напряжения от сопротивления

    Выводы:

      • с увеличением сопротивления напряжение на зажимах источника возрастает;

      • напряжение максимально в режиме холостого хода и равно ЭДС.

      1. Зависимость КПД от сопротивления

      Вывод:

        • КПД максимально и равно 1 в режиме холостого хода. Но использовать такой режим практически невозможно, т. к. цепь разомкнута.

        • В согласованном режиме КПД равно 50 %.

      Вопрос 16. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость мощности источника и мощности рассеиваемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки.

      Пусть сопротивление Rизменяется отдо

      .

      Построение зависимости мощности источника и мощности нагрузки в функции от сопротивления

      1. Зависимость мощности источника от сопротивления

      Мощность источника максимальна в режиме короткого замыкания.

      1. Зависимость мощности нагрузки от сопротивления

      Если исследовать функцию на экстремум, то оказывается, чтомаксимальная мощность выделяется в нагрузке в согласованном режиме, и хотя

      , этот режим широко используется в технике связи, т. к. для слаботочных цепей КПД не имеет значения.

      Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы.

      Потенциалом точки цепиназывается напряжение между данной точкой и заземлённой.

      Рассмотрим контур:

      Пусть

      Чтобы найти ток в контуре с несколькими источниками, надо сложить все ЭДС, направленные в одну сторону, вычесть все ЭДС, направленные в другую сторону, и разделить на сумму всех сопротивлений цепи. Ток направлен в сторону большей суммы ЭДС:

      Источник работает в режимегенератора, если ток и ЭДС совпадают по направлению, или в режимепотребителя, если не совпадают.

      В данном случае: — генератор,— потребитель.

      1) При переходе через источник в режиме генераторапотенциал повышается на величину ЭДС минус падение напряжения внутри источника:

      2) При переходе через резисторпотенциал понижается на величину падения напряжения в нём:

      3) При переходе через источник в режиме потребителяпотенциал понижается на величину ЭДС и величину падения напряжения внутри источника:

      Потенциальная диаграмма— график зависимости потенциалов точек цепи от сопротивления.

      Порядок расчёта:

      1. одну точку цепи заземляем;

      2. рассчитываем ток цепи и направляем его;

      3. расставляем точки вдоль направления тока, начиная с заземлённой;

      4. рассчитываем потенциалы этих точек;

      5. выбираем масштаб и строим потенциальную диаграмму.

      Задача

      Дано:

      Найти общий ток и направить его; построить потенциальную диаграмму.

      Рассчитываем ток и направляем его:

      Рассчитываем потенциалы точек цепи:

      Строим потенциальную диаграмму:

      Вывод:при переходе через источник в режиме генератора потенциал резко повышается, в режиме потребителя — резко понижается. При переходе через резистор идёт плавное понижение потенциала.

      Вопрос 18. Соединение резисторов треугольником и звездой. Мостовые схемы. Преобразование треугольников сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот,общие формулы и их применение для расчёта мостовой схемы.

      Если имеется 3 сопротивления, образующих 3 узла, то такое сопротивление составляет пассивный треугольник, а если имеется только один узел, то сопротивления составляютпассивную звезду.

      пассивный треугольник

      пассивная звезда

      Эти схемы можно эквивалентно заменить одна другой, если все токи в ветвях не подвергнутся преобразованию (то есть то, что за пределами штриховой линии не изменится). Из этих предпосылок получим следующие формулы преобразования:

      (преобразование треугольника в звезду):

      Сопротивление луча эквивалентной звезды равно произведению сопротивлений сторон треугольника, примыкающих к той же вершине, что и луч звезды, делённое на сумму всех сопротивлений сторон треугольника:

      (преобразование звезды в треугольник):

      Сопротивление стороны треугольника равно сумме сопротивлений лучей звезды, примыкающих к тем же вершинам, что и сторона треугольника, плюс произведение этих сопротивлений, делённое на сопротивление третьего луча звезды:

      Преобразование треугольника в звезду применяется в мостовых схемах, которые представляют собой 4 резистора, соединённых четырёхугольником, в одну диагональ которого ставится источник, во вторую — измерительные приборы. Найти входное сопротивление таких схем без предварительного преобразования невозможно.

      Задача

      Дано:

      Найти все токи и направить их.

      Выполним преобразование треугольника ABC в эквивалентную звезду:

      Рассчитаем входное сопротивление и ток:

      Найдём напряжение на разветвлённом участке OD и токи в его ветвях:

      В первоначальной схеме направим токи, ток направим произвольно.

      Для треугольника, который не заменяли, составляем уравнение по второму закону Кирхгофа:

      Чтобы найти токи и , составляем уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов B и C:

      B:

      С:

      Закон Ома для полной цепи

      Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то  закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!

      Идеальный источник ЭДС

      Имеем источник ЭДС

      источник ЭДС

      Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

      Или проще:

      Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

      Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

      Внутреннее сопротивление источника ЭДС

      Дело все в том, что в аккумуляторе “спрятано” сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой “r “.

      Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:

      Цепляем лампочку

      Итак, что у нас получается в чистом виде?

      Лампочка – это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:

      Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью  делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

      На резисторе R падает напряжение UR , а на внутреннем резисторе r падает напряжение Ur .

      Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая  через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.

      Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что

      Закон Ома для полной цепи

      Далее

      Закон Ома для полной цепи

      Закон Ома для полной цепи

      формула закон Ома для полной цепи

      Закон Ома для полной цепи

      Итак, последнее выражение носит название “закон Ома для полной цепи”

      закон Ома для полной цепи формула

      где

      Е – ЭДС источника питания, В

      R – сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом

      I – сила ток в цепи, А

      r – внутреннее сопротивление источника питания, Ом

      Просадка напряжения

      Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!

      Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус

      Наш подопечный готов к бою.

      Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на “ближний” свет.

      Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора

      12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.

      Подключаем  галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:

      Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!

      А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:

      Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр – силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.

      Смотрим на показания приборов:

      Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.

      Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла

      Смотрим показания:

      Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.

      Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.

      Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

      Давайте снова вернемся к этой фотографии

      Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.

      Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

      Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r

      как найти внутреннее сопротивление

      Закон Ома для полной цепи

      Резюме

      Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.

      Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.

      Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.

      Внутреннее сопротивление аккумулятора — Tech Doc Toyota

      1. У аккумулятора есть внутреннее сопротивление, но оно для свинцово — кислотных аккумуляторов очень мало, если аккумулятор в хорошем состоянии. Именно по этой причине аккумуляторы такого типа незаменимы в автомобилях, где требуется очень большой ток для прокрутки стартера.

      2. На Рис. 5.18 показана схема аккумулятора с эквивалентным внутренним сопротивлением. Простые арифметические вычис­ления показывают, что если, например, внутреннее сопротивление аккумулятора составляет 0.05 Ом, то при холостом напряжении аккумулятора 12 В и токе нагрузки 10 А

      напряжение на клеммах = 12 — внутреннее падение аккумулятора напряжения = 12 (10 х 0.05) = 11.5В

      Приведенная ниже таблица показывает зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от тока нагрузки.

      ХолостоеТок нагрузкиВнутреннееНапряжение
      напряжениепадениена клеммахнапряжения
      12В10А0.5 В11.5В
      12В20 А1.0 В11.0В
      12В50 А2.5 В9.5 В
      12В100 А5.0 В7.0 В

      Примечание: В примере рассмотрен аккумулятор не лучшего качества. Новый хороший аккумулятор емкостью 50 Ач имеет внутреннее сопротивление примерно 0.005 Ом при нормальной температуре.

      3. Внутреннее сопротивление складывается из нескольких локальных сопротивлений, а именно, между электродами и электролитом, сопротивления самих электродов и внутренних соединений, а также сопротивления электролита ионному потоку (ионы — это частицы, движущиеся в электролите и несущие положительный или отрицательный заряд).

      Рис. 5.18  Внутреннее сопротивление аккумулятора

      Кроме того, внутреннее сопротивление зависит от степени заряженности и температуры электролита. В разряженном акку­муляторе внутреннее сопротивление больше, чем в заряженном. Разработчик может повлиять на внутреннее сопротивление только изменив активную площадь пластин. Аккумулятор с большей площадью пластин (а следовательно, и с большей емкостью) имеют меньшее внутреннее сопротивление.

      4. Со временем внутреннее сопротивление аккумулятора растет. В какой-то момент аккумулятор достигает такого состояния, когда он оказывается уже не в состоянии вращать стартер со скоростью, необходимой для запуска двигателя. Это означает конец жизни аккумулятора.

      «электрика»

      «электрика»

      Как проверить — знают многие, как должно быть — известно не всем. В наши дни проверку-диагностику электрических систем автомобиля не только в солидном автосервисе, но и во многих малых мастерских все чаще ведут специальными приборами-автотестерами. Конструкция их (равно как и цена) зависит от количества и точности измеряемых параметров. Для автолюбителей же предназначены простейшие приборы, измеряющие напряжение, ток, электрическое сопротивление, а также частоту вращения коленчатого вала. Выполнить эти измерения способны почти все, кто за рулем, а вот о чем говорят полученные данные, знает далеко не каждый.
      Рассмотрим диагностику агрегатов электроснабжения автомобиля – аккумулятора и генератора. Чтобы оценить состояние батареи, к ее выводам подключаем автотестер (можно использовать и обыкновенный тестер-автометр). Для всех автомобилей напряжение на аккумуляторе без нагрузки (то есть без работающих потребителей) должно быть в среднем 12,6 В. Если оно меньше, аккумулятор частично разряжен или неисправен, а потому будет вращать стартер медленнее. О степени разряженности можно судить по приведенной таблице.
      На СТО емкость аккумулятора оценивают с помощью нагрузочной вилки. Это, проще говоря, набор сопротивлений (шунтов), подключаемых к батарее.
      Измеряя напряжение вольтметром автотестера, можно в качестве нагрузки включить габаритные огни и дальний свет. Ток разряда при такой нагрузке (проверено неоднократно) будет 5–6 А. Если при этом напряжение не падает ниже 11,5 В, батарея в порядке.
      Напряжение на клеммах аккумулятора при пуске двигателя стартером не должно падать ниже 9,5 В. В противном случае неисправен стартер (потребляет очень много энергии). При этом чем он старше, тем сильнее окислены все его контакты – щеток, реле и т.п. В некоторых случаях из-за этого пусковой ток может достигать огромной величины – 150–200 А.
      Кстати, об измерении тока. Обычно для этого амперметр включают в разрыв цепи. В автомобиле разрывать цепи нежелательно, да и не все приборы смогут зафиксировать такие большие значения, как при пуске двигателя. В мотортестерах применяют специальные, не требующие разрыва цепи накладные датчики. В них используют эффект изменения напряженности магнитного поля при прохождении тока определенной величины. Таким измерениям не мешает и изоляция проводов.
      Продолжаем проверку. Пустив двигатель, контролируем напряжение на выводах аккумулятора и ток заряда. В работу включаются еще два важнейших узла электрооборудования автомобиля – генератор и реле-регулятор напряжения. Через несколько секунд после пуска напряжение на выводах поднимается выше 12,6 В. Генератор начинает заряжать аккумулятор. Увеличиваем обороты двигателя до 2000 в минуту и контролируем напряжение заряда. Нормальное значение – от 13,8 до 14,5 В.
      Работу генератора под нагрузкой можно оценить, включив фары. Напряжение должно быть выше 13,8 В. Если оно ниже (12,6–13 В), надо проверить натяжение ремня привода генератора. Причиной низкого напряжения могут быть и дефекты самого генератора. Но если он работает исправно, то искать причину следует в реле-регуляторе. В старых механических реле напряжение можно поднять регулировкой его нижнего уровня. В современных электронных регулировка невозможна, поэтому надо проверить надежность их контактов с цепью. Они в порядке – значит, неисправно реле.
      Если напряжение, преодолев рубеж 14,5 В, продолжает расти, то регулируем электромеханическое реле или заменяем электронное.
      Ток заряда после пуска двигателя обычно составляет 6–10 А и по мере работы двигателя и заряда аккумулятора падает при выключенных потребителях до нуля.

      ЗАВИСИМОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВЫВОДАХ
      БАТАРЕИ ОТ СТЕПЕНИ ЕЕ РАЗРЯЖЕННОСТИ
      Напряжение аккумулятор-
      ной батареи, В
      12,6 12,0 11,6 11,3 10,5
      Степень разряженности, % 0 25 50 75 99

      Оценим напряжение в других точках системы электрооборудования. Разница между напряжением, измеренным на аккумуляторной батарее, и напряжением между ее «минусом» и «батарейным» (сетевым) контактом на катушке зажигания подскажет о потерях в цепи, идущей от аккумулятора к катушке. Они должны быть минимальны – не выше 1 В. Если на автомобиле установлена катушка, не имеющая балластного резистора (дополнительного сопротивления как в «Москвиче» прежних моделей, ИЖе) или если резистор подключен со стороны батареи и разница больше 1 В, причину следует искать в надежности контактов проводов с приборами, в первую очередь – в замке зажигания. Такой, казалось бы, пустяк, а ведь из-за него во вторичной обмотке катушки зажигания выработается высокое напряжение меньше номинального значения. Это приведет к уменьшению энергии искры и, как следствие, к снижению мощностных характеристик двигателя.
      У катушек с балластным резистором (на выводе после балластного резистора) напряжение должно быть в пределах 5–9 В. При плохих контактах в подводящих проводах или неисправностях резистора напряжение может быть меньше 5 В. Если же оно выше 9 В, то, возможно, произошло короткое замыкание балластного резистора.
      Измерив напряжение между «минусом» аккумулятора и тем контактом катушки зажигания, который соединен с прерывателем, можем оценить степень чистоты контактов прерывателя в наших старых классических моделях автомобилей. В механических прерывателях на это следует обратить внимание, когда величина напряжения больше 0,3 В. Если контакты в порядке, надо проверить надежность соединения опорной платы внутри прерывателя с «массой». Возможной причиной повышения напряжения могут быть также ненадежное соединение прерывателя с «массой» или неисправность конденсатора.
      Вот так, выполняя измерения всего в трех точках электрооборудования автомобиля, можно оценить работу источников тока.

      Василий СИНЬКЕВИЧ, Валерий КИРСАНОВ,
      СКБ «Камертон» (Минск)


      Web-сервер «За рулем»
       


      Внутреннее сопротивление аккумулятора

      Внутреннее сопротивление аккумулятора

      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.

       

      Содержание статьи

      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.

      Аккумулятор свинцово-кислотный


      В процессе разряда свинцово-кислотного аккумулятора на поверхности электродов выделяется сульфат свинца (PbSO4). Это плохой проводник, который существенно увеличивает сопротивление электродных пластин. Кроме того, сульфат свинца откладывается в порах обмазки пластин и существенно уменьшает диффузию серной кислоты из электролита в них. В результате к концу цикла разряда свинцово-кислотного аккумулятора его сопротивление возрастает в 2─3 раза. В процессе зарядки идёт растворение сульфата свинца, и сопротивление АКБ возвращается к первоначальной величине.

      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.


      При плотности электролита 1,225 гр/см3 и температуре +15 С он имеет минимальное значение сопротивления. При уменьшении или увеличении плотности сопротивление увеличивается, а значит, растёт и внутреннее сопротивление аккумулятора.

      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

      Схема АКБ с подключённым резистором



      На изображении аккумуляторная батарея представлена в виде 2-полюсного источника питания. Он имеет электродвижущую силу (ЭДС), которая соответствует напряжению разомкнутой цепи, и внутренне сопротивление. На схеме они обозначены E и Rвн. Когда цепь замыкается, то ЭДС батареи частично падает на резисторе, а также на собственно внутреннем сопротивлении. То есть, происходящее в цепи можно описать следующей формулой.

      E = (R + Rвн) * I.

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

      ЭДС батареи

      ЭДС батареи


      Напряжение под нагрузкой

      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

      Внутреннее сопротивление автомобильной АКБ по показаниям SkyRC iMax B6 mini



      Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
      Вернуться к содержанию

      эдс | Электроника как хобби

      Это практический урок по теме «напряжение»  в котором мы узнали каким образом появляется сама напряжённость.

      Нам понадобится: 3 резистора на 25 Ом и 1 на 50 Ом, мультиметр и две батарейки типа АА.

      И так, ЭДС создаёт напряжённость на участках цепи в зависимости от их сопротивления. Чем больше сопротивление участка тем большее напряжение достанется ему от ЭДС.

      Значит, если в цепи все участки имеют равное сопротивление, то и их напряжённость будет равна.

      1. Соберите схему 1.

      схема 1 Равная напряженность

      Как видите все резисторы имеют номинал в 25 Ом и следовательно ЭДС должно создать на них одинаковую напряжённость.

      Измерьте напряжение на каждом резисторе, оно должно быть одинаковым с учетом погрешности резисторов сопротивление которых не всегда идеально его номиналу.

      2. Замените R3 на резистор в 50 Ом и измерьте напряжение на нём и на остальных резисторах. И тут уже более наглядно видна зависимость напряжённости участка от его сопротивления.

      схема 2 Разная напряжённость участков цепи

      3. Уберите из цепи один резистор в 25 Ом и измерьте напряжение на оставшихся резисторах. Так как резистор в 50 Ом вдвое больше по сопротивлению чем 25 Ом то и на нем будет вдвое больше напряжение.

      схема 3 зависимость напряжения от сопротивления участка цепи

      Вывод: ЭДС распределяется по цепи в зависимости от сопротивления её участков, чем большее сопротивление участка относительно других участков тем большее напряжение будет на нём.

      Проверка аккумуляторной батареи нагрузочной вилкой.

      Нагрузочные вилки применяются для определения электрического напряжения (под нагрузкой) на клеммах аккумуляторной батареи, состоящей из последовательно соединенных элементов 1,2 и 2В. Они используются для проверки работоспособности и степени заряда  тяговых и стационарных, кислотных и щелочных   аккумуляторных батарей.

         В конструкции вилки  могут быть от одного  до 3-х  различных  сопротивлений, позволяющих получить разнообразные варианты нагрузки на аккумулятор. 
         При покупке нагрузочной вилки или перед началом работы необходимо подобрать нужное нагрузочное сопротивление (сопротивления), которое зависит от емкости проверяемой аккумуляторной батареи.  
       Тестирование  аккумуляторной батареи:
         Для установки подобранного сопротивления необходимо открутить или закрутить гайки на корпусе вилки. Подсоединить гибкий щуп вилки к минусовой клемме АКБ, а щуп на корпусе нагрузочной вилки прижать к плюсовой клемме элемента батареи. Щупы необходимо плотно прижимать к выводным штырям или перемычкам аккумулятора, чтобы создать надежный электрический контакт. Перед проверкой, для лучшего контакта нагрузочной вилки, клеммы и выводы аккумулятора нужно очистить от грязи, масла и жира.
      Измерьте напряжение аккумулятора под нагрузкой.
       
          Из таблицы видна зависимость падения напряжения аккумулятора от степени заряда.
       

      Процент заряда аккумулятора

      Напряжение аккумулятора  под нагрузкой

      Результат проверки батареи

      100 %

         1,7 — 1,8В

      Заряжена  и  исправна

      75%

         1,6 — 1,7В

      Требуется  дозаряд

      50%

         1,5 — 1,6В

      Требуется заряд

      25%

        1,4 — 1,5В

      Требуется заряд

      0 1,3 — 1,4ВТребуется заряд или ремонт батареи
       
         


      Если во время проверки напряжение всех элементов батареи одинаково и находится в пределах 0,4 — 1,4 вольта или напряжение одного элемента батареи отличается от напряжения других элементов на 0,2 вольта или в течение 5 сек. падает до значения 0,4 —1,4 вольта — батарея неисправна или требует ремонта.
         Продолжительность испытания одного элемента батареи не более 5 секунд во избежание перегрева нагрузочной вилки и неправильных показаний.
      При проверке большого количества батарей, необходимо  периодически  давать вилке остыть.
         С помощью нагрузочной вилки можно также измерить электродвижущую силу аккумулятора. Для этого обе клеммы необходимо отвернуть, тем самым добавочные сопротивления будут отключены и нагрузка на аккумуляторе не создается.
      Меры безопасности.
      — В момент и после проверки батареи  нагрузочной вилкой   с  включенной нагрузкой, нельзя касаться корпуса  вилки из-за  ее сильного  нагрева.
      — Аккумулятор  перед проверкой должен быть полностью заряжен.
      — Для лучшего контакта  нагрузочной вилки клеммы и выводы аккумулятора нужно очистить  от грязи,  масла и  жира.
      —  Пробки батареи должны быть закрыты.
      —  Каждый элемент аккумуляторной батареи проверяется отдельно.
      —  Замерзшие батареи и АКБ с низким  уровнем электролита  проверять и заряжать НЕЛЬЗЯ. 

       

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *