Aby uchwycić niuanse rezystancji wewnętrznej i impedancji, należy pamiętać, że impedancja odnosi się do prądu przemiennego (prądu przemiennego), podczas gdy rezystancja wewnętrzna jest bardziej związana z prądem stałym (prądem stałym). Pomimo różnych kontekstów ich obliczenia opierają się na tym samym wzorze, R=V/I, gdzie R to rezystancja wewnętrzna lub impedancja, V to napięcie, a I to prąd.
Opór wewnętrzny: bariera dla przepływu elektronów
Opór wewnętrzny powstaje w wyniku zderzeń elektronów z siecią jonową przewodnika, przekształcając energię elektryczną w ciepło. Rozważ opór wewnętrzny jako rodzaj tarcia utrudniającego ruch elektronów. W scenariuszach, w których prąd przemienny przepływa przez element rezystancyjny, powoduje on spadek napięcia. Spadek ten pozostaje w fazie z prądem, co ilustruje bezpośredni związek pomiędzy przepływem prądu a napotkanym oporem wewnętrznym.
Impedancja: szersza koncepcja obejmująca rezystancję wewnętrzną
Impedancja to bardziej wszechstronny termin, który obejmuje wszelkie formy sprzeciwu wobec przepływu elektronów. Obejmuje to nie tylko rezystancję wewnętrzną, ale także reaktancję. Jest to wszechobecna koncepcja występująca we wszystkich obwodach i komponentach.
Konieczne jest rozróżnienie między reaktancją a impedancją. Reaktancja odnosi się w szczególności do oporu stawianego prądowi przemiennemu przez cewki indukcyjne i kondensatory, czyli elementy, które różnią się w zależności od typu baterii. Ta zmienność jest widoczna w różnych schematach i wartościach elektrycznych charakterystycznych dla każdego typu akumulatora.
Aby wyjaśnić impedancję, możemy zwrócić się do modelu Randlesa. Model ten, przedstawiony na rysunku 1, integruje R1, R2 wraz z C. W szczególności R1 reprezentuje rezystancję wewnętrzną, podczas gdy R2 odpowiada rezystancji przenoszenia ładunku. Dodatkowo C oznacza kondensator dwuwarstwowy. Warto zauważyć, że model Randlesa często wyklucza reaktancję indukcyjną, ponieważ jej wpływ na wydajność akumulatora, szczególnie przy niższych częstotliwościach, jest minimalny.
Rysunek 1: Model Randlesa akumulatora kwasowo-ołowiowego
Porównanie rezystancji wewnętrznej i impedancji
Dla wyjaśnienia poniżej przedstawiono szczegółowe porównanie rezystancji wewnętrznej i impedancji.
Aspekt własności elektrycznej |
Opór wewnętrzny (R) |
Impedancja (Z) |
Aplikacja obwodu |
Stosowany głównie w obwodach zasilanych prądem stałym (DC). |
Stosowany głównie w obwodach przeznaczonych na prąd przemienny (AC). |
Obecność obwodu |
Można je zaobserwować zarówno w obwodach prądu przemiennego (AC), jak i prądu stałego (DC). |
Wyłącznie dla obwodów prądu przemiennego (AC), nieobecnych w przypadku prądu stałego. |
Pochodzenie |
Pochodzi z elementów utrudniających przepływ prądu elektrycznego. |
Powstaje z połączenia elementów, które stawiają opór i reagują na prąd elektryczny. |
Wyrażenie numeryczne |
Wyrażane za pomocą ostatecznych liczb rzeczywistych, na przykład 5,3 oma. |
Wyrażane zarówno za pomocą liczb rzeczywistych, jak i składników urojonych, na przykładzie „R + ik”. |
Zależność częstotliwości |
Jego wartość pozostaje stała niezależnie od częstotliwości prądu stałego. |
Jego wartość zmienia się wraz ze zmieniającą się częstotliwością prądu przemiennego. |
Charakterystyka fazowa |
Nie wykazuje żadnych atrybutów kąta fazowego ani wielkości. |
Charakteryzuje się zarówno ostatecznym kątem fazowym, jak i wielkością. |
Zachowanie w polu elektromagnetycznym |
Wykazuje jedynie rozpraszanie mocy pod wpływem pola elektromagnetycznego. |
Wykazuje zarówno rozpraszanie mocy, jak i zdolność do magazynowania energii w polu elektromagnetycznym. |
Precyzja pomiaru rezystancji wewnętrznej akumulatora
Jako dostawca rozwiązań specjalizujący się w monitorowaniu i zarządzaniu akumulatorami zapasowymi, Nacisk DFUN na pomiar rezystancji wewnętrznej baterii jest zgodny z ustalonymi praktykami branżowymi, czerpiąc inspirację z powszechnie akceptowanych urządzeń, takich jak Fluke czy Hioki. Wykorzystując metody podobne do tych urządzeń, znanych ze swojej dokładności i powszechnej akceptacji klientów, przestrzegamy standardów takich jak IEE1491-2012 i IEE1188.
IEE1491-2012 pomaga nam zrozumieć opór wewnętrzny jako parametr dynamiczny, wymagający ciągłego śledzenia w celu pomiaru odchyleń od linii bazowej. Tymczasem norma IEE1188 wyznacza próg działania, zalecając, że jeśli rezystancja wewnętrzna przekracza 20% linii standardowej, należy rozważyć wymianę akumulatora lub poddanie go głębokiemu cyklowi i naładowaniu.
Odchodząc od tych zasad, nasza metoda pomiaru rezystancji wewnętrznej polega na poddaniu akumulatora działaniu stałej częstotliwości i prądu, a następnie próbkowaniu napięcia. Późniejsza obróbka, obejmująca prostowanie i filtrowanie przez obwód wzmacniacza operacyjnego, pozwala uzyskać dokładny pomiar rezystancji wewnętrznej. Ta metoda jest niezwykle szybka i zwykle kończy się w ciągu 100 milisekund, a jej dokładność wynosi od 1% do 2%.
Podsumowując, precyzja pomiaru rezystancji wewnętrznej zapewnia skuteczne monitorowanie akumulatorów, przyczyniając się do ich trwałości. Celem tego przewodnika jest pomoc tym, którzy mogą mieć trudności z rozróżnieniem rezystancji wewnętrznej od impedancji, ułatwiając szczegółowe zrozumienie tych właściwości elektrycznych. Aby uzyskać bardziej wyczerpujące informacje i zrozumienie, możesz zapoznać się z dodatkowymi zasobami z Technik DFUN.
