Какое должно быть напряжение автомобильного аккумулятора?
Наряду с емкостью и пусковым током, напряжение является одним из ключевых параметров автомобильного АКБ, который необходимо контролировать. Как само напряжение, так и динамика его изменения говорят о текущем состоянии аккумулятора. Любой водитель должен уметь замерять напряжение, чтобы определять, находится ли оно в пределах допустимых значений. Ниже мы расскажем о том, каким должно быть напряжение АКБ, как замерять его значение, что делать в случае отклонений от нормы.
Нормальное напряжение АКБ
Полностью заряженный автомобильный аккумулятор должен иметь напряжение 12,7 В. Производители устанавливают допустимые отклонения от номинального значения. Крайне важно, чтобы вы не выходили за эти установленные рамки. В некоторых случаях допускает отклонение в большую сторону на 0,3-05 В, если АКБ был приобретен сравнительно недавно.
Более того, некоторые производители заявляют напряжение в 13-13,2 В нормальным значением.
Совет: чтобы узнать реальное значение напряжения, никогда не замеряйте этот параметр сразу после зарядки. Измерительный прибор покажет реальное значение только спустя 1-2 часа.
Напряжение в 12,1 В и ниже считается нежелательным для АКБ. Если оно снизилось до указанного критического значения, необходимо срочно зарядить аккумулятор. Эксплуатация АКБ с низким напряжением чревата негативными процессами, такими как сульфатация пластин. Поскольку многие модели дешевых АКБ не подлежат ремонту, придется купить новое изделие.
Как замеряют напряжение
Получить довольно точное значение напряжения можно с помощью обычного вольтметра или мультиметра, установленного в режим замера напряжения. У опытных автомобилистов есть так называемая нагрузочная вилка, с помощью которой можно контролировать этот важный параметр как без нагрузки, так и путем воссоздания условий активного использования АКБ.
Критическое значение
Если напряжение на клеммах АКБ упало ниже 11,6 В, вы вряд ли сможете запустить двигатель, так как мощности тока недостаточно для корректной работы стартера. Критическим значением для свинцово-кислотных АКБ является значение 8 В. Такое низкое напряжение свидетельствует о невозвратимом заряде, то есть, зарядить их до номинального значения не получится. Аккумуляторы с жидким электролитом также «не любят» глубоких разрядов. При этом и сильные перезаряды плохо влияют на их «здоровье».
Советы и рекомендации по обслуживанию
- Проверяйте состояние генератора, чтобы он обеспечивал нормальную зарядку АКБ при работающем двигателе.
- Время от времени замеряйте напряжение на клеммах аккумулятора, чтобы не допускать сильного разряда, так как при этом плотность электролита снижается, сульфат свинца, содержащийся на пластинах, опадает в токопроводящую жидкость. Как результат, эксплуатационные параметры батареи резко ухудшаются.
- Вовремя заряжайте аккумулятор. Если вы допустите чрезмерное падение напряжения, скорее всего АКБ уже не подлежит восстановлению.
- Не допускайте сильного перезаряда. Хотя при зарядке АКБ руководствуются принципом «больше – лучше», чрезмерный заряд может привести к закипанию электролита и даже взрыву изделия.
Хотя аккумулятор автомобиля является деталью, подлежащей периодической замене, лучше приложить максимум усилий, чтобы продлить его эксплуатационный период, поскольку действительно хорошая АКБ – дорогостоящее изделие.
Контроль напряжения под нагрузкой
Чтобы получить полное представление о текущем состоянии аккумулятора, рекомендуют замерить напряжение под нагрузкой.
Проверку выполняют следующим методом:
- Необходимо аккуратно извлечь аккумулятор из авто, соблюдая все меры безопасности.
- Используя нагрузочную вилку подать нагрузку, превышающую емкость АКБ в 2 раза. Например, если емкость вашего аккумулятора составляет 50 Ам/ч, необходимо подать нагрузку в 100 А.
- Отслеживайте показатели вольтметра, подавая нагрузку на протяжении 3-5 с.
- Если напряжение не опустится ниже 9 В, значит батарея находится в исправном состоянии и заряжена нормально.
- Если напряжение упало до 5-6 В, значит нужно зарядить аккумулятор.
- При падении напряжения ниже 5 В требуется замена АКБ.
Воспользуйтесь вольтметром чтобы убедиться, что после теста с использованием нагрузочной вилки напряжение аккумулятора восстановилось до номинального значения (12,7 В).
Напряжение АКБ в холодное время года
Низкая температура окружающей среды зимой негативно влияет на плотность токопроводящей жидкости внутри АКБ.
Заряженная батарея «отреагирует» на снижение температуры повышением напряжения. Если аккумулятор разряжен, плотность электролита снизится. Как результат, у вас будут сложности с запуском двигателя автомобиля. Из-за низкой температуры зимой скорость химических процессов замедляется, поэтому контролировать основные параметры, такие как напряжение, следует чаще.
Если вы упустили момент и допустили сильный разряд АКБ, можно заказать новую батарею на сайте AkbMagaz.ru. Специалисты АкбМагаз подберут оптимальный аккумулятор по соотношению «цена/качество» для вашей модели автомобиля, проконсультируют вас по любым вопросам, касающимся подбора и эксплуатации АКБ.
Клемма аккумулятора с цифровым вольтметром — Озар — Разработка и производство автомобильной электроники и аксессуаров — Новосибирск
В автомобилях выпуска прошлого века постоянно применялся прибор контроля напряжения аккумуляторной батареи и бортовой сети
автомобиля, и это было обусловлено жизненной необходимостью, т.
к. АКБ были не очень надёжны, а система управления зарядом
аккумулятора была реализована на реле управления. Сейчас качественные аккумуляторные батареи работают от 5 лет и более,
а зарядкой аккумулятора и обеспечением электроэнергией систем автомобиля заведует
В принципе всё разумно и логично, но блок управления кузовным оборудованием (BCM) автомобиля проинформирует Вас о неисправности АКБ или генератора только когда обнаружит, что выходное напряжение генератора составляет менее 11 В или больше 16 В, или он определит, что напряжение в системе ниже 11 В или выше 16 В в течение более 30 секунд.
По сути, Вас ставят перед фактом о неисправности, при которой Вы не заведётесь или заглохнете через какое-то время (зависит
от тока потребления авто).
Также при такой системе информирования водителя, Вы не узнаете о том, что АКБ не дозаряжается
или наоборот на него поступает повышенное напряжение (аккумулятор выкипает), что приводит к потере ёмкости аккумулятора.
Учитывая наши реалии: зима, холодный пуск двигателя, автомобиль и АКБ с пробегом, полезно знать в каком состоянии аккумуляторная батарея и каково напряжение в бортовой сети авто. Глазок контроля заряда аккумуляторной батареи показывают зарядку одной банки аккумулятора, но в АКБ их 6 штук и многие из нас сталкивались с проблемой: индикатор заряда АКБ показывает, что АКБ заряжен, а по факту АКБ уже не годна.
Самый простой и эффективный способ решения подобной проблемы – это инструментальный контроль, т.е. контроль напряжения вольтметром на клеммах аккумуляторной батареи.
Заряженный аккумулятор должен выдавать от 12,5 В и выше, причём это напряжение должно быть после ночной стоянки при отрицательных температурах.
Если напряжение меньше, то возможны следующие причины:
- АКБ недозаряжен;
- у аккумулятора осыпаются пластины и он имеет большой внутренний разрядный ток;
- Ваш автомобиль потребляет большой ток, т.е. в машине есть цепи с большим током потребления, даже когда Вы вытащили ключ из замка зажигания, которые и разряжают АКБ;
- АКБ разряжается из-за сильной сульфатации пластин.
При заведенном двигателе напряжение на клеммах АКБ должно быть от 13,5 до 15В. Как мы говорили выше этим напряжением управляет модуль управления двигателем (ECM), который в свою очередь управляет генератором и это напряжение, в основном, зависит от тока потребления авто и чем он выше, тем больше напряжение, но верхний предел 15В
. Если напряжение на клеммах АКБ меньше, аккумулятор будет недозаряжаться и тогда через какое то время произойдёт его полная
сульфатация и потеря ёмкости, если больше, то будет перезаряжаться и выкипать.
При забитой системе вентиляции АКБ и его
перезаряде возможен взрыв АКБ, а также он может раздуться и стремиться к форме шара.
Во всех перечисленных проблемах, информация о напряжении бортовой сети автомобиля позволяет принять меры по устранению этих неисправностей. Причём в системе: кислотный аккумулятор – автомобиль, процесс деградации аккумуляторной батареи идёт в течении многих недель и контролируя бортовую сеть автомобиля хотя бы раз в месяц, к примеру при проверке масла, Вы обеспечите долгую жизнь аккумулятору и качественный холодный пуск двигателя.
Клемма аккумулятора с цифровым вольтметром – простое и эффективное решение вопроса контроля состояния АКБ и генератора.
ООО ПК «Озар» предлагает клемму аккумулятора с цифровым вольтметром и отдельно цифровые вольтметры реализованные на микроконтроллере.
Плюсовая свинцовая аккумуляторная клемма обеспечивает максимальное пятно контакта, не создаёт гальваническую пару и является оптимальной для применения на аккумуляторах со свинцовыми выводами.
Позволяет подключать силовую нагрузку под гайку М8, пятно контакта обеспечивает прохождение тока до 750А.
Встроенный цифровой вольтметр с трёхсигментным дисплеем на микроконтроллере, с малым током потребления, дает возможность постоянно контролировать напряжение на клеммах аккумулятора и просматривать критические значения напряжений и их время в журнале событий. Также в цифровом вольтметре есть возможность программирования значений максимального и минимального напряжения, при значениях напряжений ниже минимального и выше максимального индикация начинает мигать.
Технические характеристики
| Диапазон измеряемого напряжения | от 7 до 30В с точностью: 1,5% |
| Напряжение питания | от 10 до 30В |
| Ток потребления | от 15 до 19мА (зависит от измеряемого напряжения) |
| Размеры индикатора | 22x14x7,5mm |
| Рабочая температура | -60°c . .. +90°c |
| Защита от переполюсовки, термокомпенсация измеряемого напряжения | есть |
батареи — Напряжение на клеммах батареи, связанное с ее надлежащей работой
спросил
Изменено 5 лет, 11 месяцев назад
Просмотрено 506 раз
\$\начало группы\$
Помнится, я где-то читал, что напряжение на клеммах (разомкнутая цепь) батареи на самом деле не является хорошим показателем того, может ли эта батарея выполнять предназначенную для нее функцию. Является ли напряжение на клеммах приемлемым способом быстрой оценки состояния батареи в целом или это зависит от типа батареи?
Я полагаю, что приведенный пример был автомобильным аккумулятором.
Аккумулятор этого типа должен обеспечивать мощность запуска двигателя в несколько сотен ампер. Даже если на клеммах аккумулятора будет измерено около 12 В, он все равно не сможет завести автомобиль. Почему это так?
- батареи
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Очень легко быстро проверить напряжение аккумулятора с помощью вольтметра. Если ваша 12-вольтовая батарея измеряет менее 12 В, велика вероятность, что у нее есть проблема, особенно если она не подает ток на нагрузку. Но если это действительно измеряет 12 В, возможно, он все еще находится в разряженном состоянии и не может подавать большой ток — когда его об этом просят, выходное напряжение падает до гораздо более низкого значения.
Испытательный вольтметр предназначен для очень легкой нагрузки батареи. Надлежащее испытание батареи (или любого другого источника напряжения) называется нагрузочным испытанием , когда батарею просят подавать значительный ток, в то время как ее напряжение контролируется.
Хорошая тестируемая батарея 12 В под нагрузкой проседает до более низкого напряжения, но падает лишь на небольшую величину.
проверка автомобильного аккумулятора
Обратите внимание, что аккумулятор может быть в порядке, но его электрические соединения окислены или загрязнены. Переустановка и очистка этих соединений может помочь уменьшить падение напряжения.
У нас есть простая электрическая модель для источников напряжения, включая батареи. Это не совсем точно для химических ячеек, но дает примерно указанные характеристики провисания:
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab Это хороший, заряженный аккумулятор. Если бы вы замкнули клемму +ve на клемму -ve с помощью короткого замыкания (не пытайтесь сделать это), 200 ампер потекут через это короткое замыкание, выделят много тепла и быстро разрядят батарею.
Разряженная батарея все еще имеет почти 12,6 вольта на BAT1, но R1 значительно увеличился. Если оно поднимется до 600 мОм, вы все равно измерите 12,6 вольта с помощью вольтметра.
Но испытание на короткое замыкание даст только 20 ампер. Для автомобильных стартеров ток, протекающий от одной клеммы к другой, обеспечивает пусковое усилие. Ток измерить сложнее, чем напряжение.
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
6.1 Электродвижущая сила – введение в электричество, магнетизм и электрические цепи
ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
К концу раздела вы сможете:
- Описать электродвижущую силу (ЭДС) и внутреннее сопротивление батареи
- Объясните основные принципы работы батареи
Если вы забудете выключить автомобильные фары, они будут постепенно тускнеть по мере разрядки аккумулятора. Почему они не мигают внезапно, когда энергия батареи заканчивается? Их постепенное затемнение означает, что выходное напряжение батареи уменьшается по мере разрядки батареи. Причина снижения выходного напряжения у разряженных аккумуляторов заключается в том, что все источники напряжения имеют две основные части — источник электрической энергии и внутреннее сопротивление. В этом разделе мы исследуем источник энергии и внутреннее сопротивление.
Введение в электродвижущую силу
Напряжение имеет множество источников, некоторые из которых показаны на Рисунке 6.
1.1. Все такие устройства создают разность потенциалов и могут подавать ток, если они подключены к цепи. Особый тип разности потенциалов известен как электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС вообще не является силой, но термин «электродвижущая сила» используется по историческим причинам. Он был придуман Алессандро Вольта в 1800-х годах, когда он изобрел первую батарею, также известную как 9.0028 вольтова столб . Поскольку электродвижущая сила не является силой, эти источники принято называть просто источниками ЭДС (произносится буквами «э-э-э-э»), а не источниками электродвижущей силы.
(рис. 6.1.1)
Рисунок 6.1.1 Разнообразные источники напряжения. а) ветряная электростанция Бразос в Флуванне, штат Техас; (б) Красноярская ГЭС в России; в) солнечная ферма; (d) группа никель-металлогидридных аккумуляторов. Выходное напряжение каждого устройства зависит от его конструкции и нагрузки. Выходное напряжение равно ЭДС только при отсутствии нагрузки.
(кредит a: модификация работы «Leaflet»/Wikimedia Commons; кредит b: модификация работы Алекса Полежаева; кредит c: модификация работы Министерства энергетики США; кредит d: модификация работы Тиаа Монто)Если электродвижущая сила вовсе не сила, то что такое ЭДС и что является источником ЭДС? Чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим простую схему лампы, подключенной к батарее, как показано на Рисунке 6.1.2. Аккумулятор можно смоделировать как устройство с двумя клеммами, в котором одна клемма имеет более высокий электрический потенциал, чем вторая клемма. Более высокий электрический потенциал иногда называют положительной клеммой и обозначают знаком плюс. Клемму с более низким потенциалом иногда называют отрицательной клеммой и обозначают знаком минус. Это источник ЭДС.
(рис. 6.1.2)
Рисунок 6.1.2 Источник ЭДС поддерживает на одной клемме более высокий электрический потенциал, чем на другой клемме, действуя как источник тока в цепи.
Когда источник ЭДС не подключен к лампе, в источнике ЭДС нет чистого потока заряда. Как только батарея подключена к лампе, заряды текут от одной клеммы батареи, через лампу (заставляя лампу загораться) и обратно к другой клемме батареи. Если мы рассмотрим положительный (обычный) ток, положительные заряды покидают положительную клемму, проходят через лампу и входят в отрицательную клемму.
Положительный ток полезен для большинства анализов цепей в этой главе, но в металлических проводах и резисторах наибольший вклад в ток вносят электроны, протекающие в направлении, противоположном положительному току. Поэтому более реалистично рассмотреть движение электронов для анализа схемы на рисунке 6.1.2. Электроны покидают отрицательную клемму, проходят через лампу и возвращаются к положительной клемме. Чтобы источник ЭДС поддерживал разность потенциалов между двумя клеммами, отрицательные заряды (электроны) должны перемещаться от положительной клеммы к отрицательной. Источник ЭДС действует как зарядовый насос, перемещая отрицательные заряды от положительного вывода к отрицательному для поддержания разности потенциалов.
Это увеличивает потенциальную энергию зарядов и, следовательно, электрический потенциал зарядов.
Сила электрического поля, действующая на отрицательный заряд, действует в направлении, противоположном электрическому полю, как показано на Рисунке 6.1.2. Чтобы отрицательные заряды переместились на отрицательный полюс, над отрицательными зарядами должна быть совершена работа. Для этого требуется энергия, которая возникает в результате химических реакций в аккумуляторе. Потенциал поддерживается высоким на положительной клемме и низким на отрицательной клемме, чтобы поддерживать разность потенциалов между двумя клеммами. ЭДС равна работе, совершаемой над зарядом на единицу заряда () при отсутствии тока. Поскольку единицей работы является джоуль, а единицей заряда — кулон, единицей ЭДС является вольт ().
Напряжение на клеммах аккумулятора – это напряжение, измеренное на клеммах батареи, когда к клемме не подключена нагрузка. Идеальная батарея представляет собой источник ЭДС, который поддерживает постоянное напряжение на клеммах, независимо от тока между двумя клеммами.
Идеальная батарея не имеет внутреннего сопротивления, а напряжение на клеммах равно ЭДС батареи. В следующем разделе мы покажем, что реальная батарея имеет внутреннее сопротивление и напряжение на клеммах всегда меньше, чем ЭДС батареи.
Происхождение потенциала батареи
Комбинация химических веществ и состав клемм в батарее определяют ее ЭДС. Свинцово-кислотный аккумулятор , используемый в автомобилях и других транспортных средствах, представляет собой одну из наиболее распространенных комбинаций химических веществ. На рис. 6.1.3 показана одна ячейка (одна из шести) этой батареи. Катодная (положительная) клемма элемента соединена с пластиной из оксида свинца, тогда как анодная (отрицательная) клемма подключена к свинцовой пластине. Обе пластины погружены в серную кислоту, электролит для системы.
(рис. 6.1.3)
Рисунок 6.1.3 Химические реакции в свинцово-кислотном элементе разделяют заряд, направляя отрицательный заряд на анод, соединенный со свинцовыми пластинами.
Пластины оксида свинца соединены с положительным или катодным выводом элемента. Серная кислота проводит заряд, а также участвует в химической реакции.Знание того, как взаимодействуют химические вещества в свинцово-кислотном аккумуляторе, помогает понять потенциал, создаваемый аккумулятором. На рис. 6.1.4 показан результат одной химической реакции. Два электрона размещены на анод , делая его отрицательным, при условии, что катод поставляет два электрона. Это оставляет катод положительно заряженным, потому что он потерял два электрона. Короче говоря, разделение заряда было вызвано химической реакцией.
Обратите внимание, что реакция не происходит, если нет полной цепи, позволяющей подать два электрона к катоду. Во многих случаях эти электроны исходят от анода, проходят через сопротивление и возвращаются к катоду. Заметим также, что, поскольку в химических реакциях участвуют вещества, обладающие сопротивлением, невозможно создать ЭДС без внутреннего сопротивления.
(рис. 6.1.4)
Рисунок 6.1.4 В свинцово-кислотном аккумуляторе два электрона направляются на анод элемента, а два электрона удаляются с катода элемента. Химическая реакция в свинцово-кислотном аккумуляторе помещает два электрона на анод и удаляет два электрона с катода. Для продолжения требуется замкнутая цепь, поскольку два электрона должны быть подведены к катоду.Внутреннее сопротивление и напряжение на клеммах
Величина сопротивления потоку тока в источнике напряжения называется внутреннее сопротивление . Внутреннее сопротивление батареи может вести себя сложным образом. Обычно он увеличивается по мере разрядки аккумулятора из-за окисления пластин или снижения кислотности электролита. Однако внутреннее сопротивление может также зависеть от величины и направления тока через источник напряжения, его температуры и даже его истории. Внутреннее сопротивление перезаряжаемых никель-кадмиевых элементов, например, зависит от того, сколько раз и насколько глубоко они разряжались.
Простая модель батареи состоит из идеализированного источника ЭДС и внутреннего сопротивления (рис. 6.1.5).
(рис. 6.1.5)
Рисунок 6.1.5 Батарея может быть смоделирована как идеализированная ЭДС () с внутренним сопротивлением (). Напряжение на клеммах аккумулятора равно .Предположим, внешний резистор, известный как сопротивление нагрузки, подключен к источнику напряжения, например к батарее, как показано на рис. 6.1.6. На рисунке показана модель батареи с ЭДС, внутренним сопротивлением и нагрузочным резистором, подключенным к ее клеммам. Используя обычный ток, положительные заряды покидают положительную клемму батареи, проходят через резистор и возвращаются к отрицательной клемме батареи. Напряжение на клеммах батареи зависит от ЭДС, внутреннего сопротивления и тока и равно
(6.1.1)
При заданных ЭДС и внутреннем сопротивлении напряжение на клеммах уменьшается по мере увеличения тока из-за падения потенциала внутреннего сопротивления.
(рис. 6.1.6)
Рисунок 6.1.6 Схема источника напряжения и его нагрузочного резистора. Поскольку внутреннее сопротивление включено последовательно с нагрузкой, оно может существенно повлиять на напряжение на клеммах и ток, подаваемый на нагрузку.График разности потенциалов на каждом элементе цепи показан на рисунке 6.1.7. По цепи протекает ток, и падение потенциала на внутреннем резисторе равно . Напряжение на клеммах равно , что равно падение потенциала на нагрузочном резисторе. Как и в случае с потенциальной энергией, важно изменение напряжения. Когда используется термин «напряжение», мы предполагаем, что на самом деле это изменение потенциала, или . Однако часто опускается для удобства.
(рис. 6.1.7)
Рисунок 6.1.7 График напряжения в цепи аккумулятора и сопротивления нагрузки. Электрический потенциал увеличивает ЭДС батареи из-за химических реакций, совершающих работу над зарядами. В аккумуляторе происходит уменьшение электрического потенциала из-за внутреннего сопротивления.
Потенциал уменьшается из-за внутреннего сопротивления (), делая напряжение на клеммах батареи равным (). Затем напряжение уменьшается на (). Ток равен .Ток через нагрузочный резистор . Из этого выражения мы видим, что чем меньше внутреннее сопротивление, тем больший ток дает источник напряжения на свою нагрузку. По мере разрядки батарей значение увеличивается. Если составляет значительную долю сопротивления нагрузки, то ток значительно снижается, как показано в следующем примере.
ПРИМЕР 6.1.1
Анализ цепи с аккумулятором и нагрузкой
Данная батарея имеет ЭДС и внутреннее сопротивление . (a) Рассчитайте напряжение на его клеммах при подключении к нагрузке. (b) Каково напряжение на клеммах при подключении к нагрузке? в) Какую мощность рассеивает нагрузка? (d) Если внутреннее сопротивление возрастает до , найдите ток, напряжение на клеммах и мощность, рассеиваемую нагрузкой.
Стратегия
Приведенный выше анализ дал выражение для тока с учетом внутреннего сопротивления.
Как только ток найден, напряжение на клеммах можно рассчитать по уравнению. Как только ток найден, мы также можем найти мощность, рассеиваемую резистором.
Решение
а. Ввод заданных значений ЭДС, сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления в приведенное выше выражение дает
Введите известные значения в уравнение, чтобы получить напряжение на клеммах:
Напряжение на клеммах здесь лишь немного ниже ЭДС, что означает, что ток, потребляемый этой легкой нагрузкой, незначителен.
б. Точно так же с текущий
Напряжение на клеммах теперь равно
.
Напряжение на клеммах демонстрирует более значительное снижение по сравнению с ЭДС, что означает большую нагрузку для этой батареи. «Большая нагрузка» означает большее потребление тока от источника, но не большее сопротивление.
в. Мощность, рассеиваемую нагрузкой, можно найти по формуле. Ввод известных значений дает
Обратите внимание, что эту мощность можно также получить с помощью выражения или , где напряжение на клеммах (в данном случае).
д. Здесь внутреннее сопротивление увеличилось, возможно, из-за разрядки батареи, до точки, где оно равно сопротивлению нагрузки. Как и раньше, мы сначала находим ток, вводя известные значения в выражение, что дает
Теперь напряжение на клеммах
, а мощность, рассеиваемая нагрузкой, равна
.
Мы видим, что повышенное внутреннее сопротивление значительно уменьшило напряжение на клеммах, ток и мощность, подаваемую на нагрузку.
Значение
Внутреннее сопротивление батареи может увеличиваться по многим причинам. Например, внутреннее сопротивление перезаряжаемой батареи увеличивается по мере увеличения количества перезарядок батареи. Повышенное внутреннее сопротивление может иметь два последствия для батареи. Во-первых, напряжение на клеммах уменьшится. Во-вторых, батарея может перегреться из-за увеличения мощности, рассеиваемой внутренним сопротивлением.
ПРОВЕРЬТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ 6.1
Если вы поместите провод непосредственно через две клеммы батареи, эффективно закоротив клеммы, батарея начнет нагреваться.
Как вы думаете, почему это происходит?
Тестеры аккумуляторов
Тестер аккумуляторов , например те, что показаны на рис. 6.1.8, используют небольшие нагрузочные резисторы для преднамеренного отбора тока, чтобы определить, падает ли потенциал на клеммах ниже допустимого уровня. Хотя измерить внутреннее сопротивление батареи сложно, тестеры батарей могут обеспечить измерение внутреннего сопротивления батареи. Если внутреннее сопротивление высокое, батарея слабая, о чем свидетельствует низкое напряжение на клеммах.
(рис. 6.1.8)
Рисунок 6.1.8 Тестер батареи измеряет напряжение на клеммах под нагрузкой, чтобы определить состояние батареи. (a) Специалист по электронике ВМС США использует тестер батарей для проверки больших батарей на борту авианосца USS Nimitz . Тестер батареи, который она использует, имеет небольшое сопротивление, которое может рассеивать большое количество энергии. (b) Показанное небольшое устройство используется на небольших батареях и имеет цифровой дисплей для индикации допустимого напряжения на клеммах.
(кредит a: модификация работы Джейсона А. Джонстона; кредит b: модификация работы Кейта Уильямсона)Некоторые аккумуляторы можно заряжать, пропуская через них ток в направлении, противоположном току, который они подают в электроприбор. Это обычно делается в автомобилях и в батареях для небольших электроприборов и электронных устройств (рис. 6.1.9). Выходное напряжение зарядного устройства должно быть больше, чем ЭДС аккумулятора, чтобы ток через него изменил направление. Это приводит к тому, что напряжение на клеммах батареи больше, чем ЭДС, поскольку и отрицательны.
(Рисунок 6.1.9)
Рисунок 6.1.9 Зарядное устройство автомобильного аккумулятора меняет нормальное направление тока через аккумулятор, обращая его химическую реакцию и пополняя его химический потенциал. Важно понимать последствия внутреннего сопротивления источников ЭДС, таких как батареи и солнечные элементы, но часто анализ цепей выполняется с напряжением на клеммах батареи, как мы делали в предыдущих разделах.