Як виміряти внутрішній опір акумулятора
Якщо замкнути плюс і мінус акумулятора, то отримаємо струм короткого замикання, як ніби всередині є опір Re. Внутрішній опір залежить від електрохімічних процесів всередині елемента, в тому числі і від струму.
При занадто великому струмі акумулятор зіпсується, і навіть може вибухнути. Тому не замикайте плюс і мінус. досить уявного експерименту.
Величину Re можна оцінити побічно зі зміни струму і напруги на навантаженні Ra. При невеликому зменшенні опору навантаження Ra до Ra-dR струм збільшується від Ia до Ia + dI. Напруга на виході елемента Ua = Ra × Ia при цьому зменшується на величину. Внутрішній опір визначається за формулою
Для оцінки внутрішнього опору акумулятора або батарейки я додав в схему вимірювача ємності резистор дванадцятий і тумблер (нижче на схемі показана кнопка), щоб змінювати струм на величину. Одночасно потрібно вимірювати напругу на акумуляторі або на резисторі R.
Можна зробити просту схему тільки для вимірювання внутрішнього опору за зразком, показаному на малюнку внизу. Але все ж краще спочатку трохи розрядити акумулятор, і після цього виміряти внутрішній опір. В середині розрядна характеристика більш полога, і вимір буде більш точним. Вийде "середнє" значення внутрішнього опору, яке залишається стабільним досить великий час.
Приклад визначення внутрішнього опору
Підключаємо акумулятор і вольтметр. Вольтметр показує 1.227V. Натискаємо кнопку: вольтметр показує 1.200V.
dU = 1.227V - 1.200V = 0.027V
Re = dU / dI = 0.027V / 0.1A = 0.27 Ohm
Це внутрішній опір елемента при струмі розряду 0.5А
Тестер показує не dU, а просто U. Щоб не помилитися в усному рахунку, я роблю так.
(1) Натискаю кнопку. Акумулятор починає розряджатися, і напруга U починає зменшуватися.
(2) У момент, коли напруга U досягне круглої величини, наприклад 1.200V, я отжимаю кнопку, і відразу бачу величину U + dU, наприклад 1.227V
(3) Нові цифри 0.027V - і є потрібна різниця dU.
У міру старіння акумуляторів їх внутрішній опір збільшується. У якийсь момент ви виявите, що ємність навіть свежезаряженних акумулятора неможливо виміряти, так як при натисканні кнопки Start реле не включається і годинник не запускаються. Це виходить тому, що напруга на акумуляторі відразу знижується до 1.2V і менш. Наприклад, при внутрішньому опорі 0.6 ом і струмі 0.5 А падіння напруги складе 0.6 × 0.5 = 0.3 вольта. Такий акумулятор не може працювати при струмі розряду 0.5А, який потрібно, наприклад, для кільцевої світлодіодної лампи. Цей акумулятор можна використовувати при меншому струмі - для харчування годин або бездротової мишки. Саме по великій величині внутрішнього опору сучасні зарядні пристрої, на зразок MH-C9000, визначають, що акумулятор несправний.
Внутрішній опір автомобільного акумулятора
Для оцінки внутрішнього опору АКБ можна використовувати лампу від фари. Це повинна бути лампа розжарювання, наприклад, галогенова, але не світлодіодна. Лампа 60Вт споживає струм 5А.
При струмі 100А на внутрішньому опорі АКБ не повинно губитися більше 1 Вольта. Відповідно, при струмі 5А не повинно губитися більш 0.05 Вольта (1В * 5А / 100А). Тобто, внутрішній опір не повинно перевищувати 0.05В / 5А = 0.01 Ома.
Підключіть паралельно акумулятора вольтметр і лампу. Запам'ятайте величину напруги. Вимкніть лампу. Зверніть увагу, наскільки збільшилася напруга. Якщо, припустимо, напруга зросла на 0.2 Вольта (Re = 0.04 Ома), то акумулятор зіпсований, а якщо на 0.02 Вольта (Re = 0.004 Ома), то він справний. При струмі 100А втрата напруги буде всього 0.02В * 100А / 5А = 0.4В
За допомогою лампочі можна також оцінити ємність автомобільної батареї .