Щоб зрозуміти нюанси внутрішнього опору та імпедансу, дуже важливо визнати, що імпеданс відноситься до змінного струму (змінного струму), тоді як внутрішній опір більше пов’язаний з постійним струмом (постійним струмом). Незважаючи на різні контексти, їх обчислення відбувається за тією самою формулою, R=V/I, де R — внутрішній опір або імпеданс, V — напруга, а I — струм.
Внутрішній опір: бар'єр для потоку електронів
Внутрішній опір виникає в результаті зіткнення електронів з іонною решіткою провідника, перетворюючи електричну енергію в тепло. Розглянемо внутрішній опір як вид тертя, що перешкоджає руху електронів. У сценаріях, коли змінний струм протікає через резистивний елемент, він створює падіння напруги. Це падіння залишається у фазі зі струмом, ілюструючи пряму залежність між потоком струму та внутрішнім опором.
Імпеданс: ширше поняття, що охоплює внутрішній опір
Імпеданс являє собою більш повний термін, який охоплює всі форми протистояння потоку електронів. Це стосується не тільки внутрішнього опору, а й реактивного опору. Це повсюдна концепція, яка зустрічається в усіх схемах і компонентах.
Важливо розрізняти реактивний опір і імпеданс. Реактивний опір конкретно стосується протидії змінному струму індукторами та конденсаторами, елементами, які відрізняються для різних типів батарей. Ця мінливість очевидна в різних діаграмах і електричних значеннях, характерних для кожного типу батареї.
Щоб демістифікувати імпеданс, ми можемо звернутися до моделі Рендлса. Ця модель, зображена на малюнку 1, об’єднує R1, R2 разом із C. Зокрема, R1 представляє внутрішній опір, тоді як R2 відповідає опору передачі заряду. Крім того, C позначає двошаровий конденсатор. Примітно, що модель Рендлса часто виключає індуктивний реактивний опір, оскільки його вплив на продуктивність акумулятора, особливо на низьких частотах, є мінімальним.
Малюнок 1: Модель Рендлса свинцево-кислотної батареї
Порівняння внутрішнього опору та імпедансу
Щоб уточнити, нижче наведено детальне порівняння внутрішнього опору та імпедансу.
Аспект електричних властивостей |
Внутрішній опір (R) |
Імпеданс (Z) |
Схема застосування |
Використовується переважно в ланцюгах, що працюють на постійному струмі (DC). |
Переважно використовується в колах, розроблених для змінного струму (AC). |
Наявність ланцюга |
Спостерігається в колах змінного (AC) і постійного (DC) струму. |
Ексклюзивно для ланцюгів змінного струму (AC), відсутніх у постійних. |
Походження |
Походить від елементів, які перешкоджають проходженню електричного струму. |
Виникає в результаті комбінації елементів, які протистоять і реагують на електричний струм. |
Числовий вираз |
Виражається за допомогою остаточних дійсних чисел, наприклад, 5,3 Ом. |
Виражається як через дійсні числа, так і через уявні компоненти, на прикладі «R + ik». |
Залежність від частоти |
Його значення залишається постійним незалежно від частоти постійного струму. |
Його величина коливається зі зміною частоти змінного струму. |
Фазова характеристика |
Не демонструє жодних атрибутів фазового кута чи величини. |
Характеризується як остаточним фазовим кутом, так і величиною. |
Поведінка в електромагнітному полі |
Розсіює потужність лише під впливом електромагнітного поля. |
Демонструє як розсіювання потужності, так і здатність зберігати енергію в електромагнітному полі. |
Точність вимірювання внутрішнього опору батареї
Як постачальник рішень, що спеціалізується на моніторингу та управлінні резервними батареями, Акцент DFUN на вимірюванні внутрішнього опору батареї узгоджується з усталеною галузевою практикою, черпаючи натхнення з широко визнаних пристроїв, таких як Fluke або Hioki. Використовуючи методи, схожі на ці пристрої, відомі своєю точністю та широким визнанням споживачів, ми дотримуємося таких стандартів, як IEE1491-2012 та IEE1188.
IEE1491-2012 скеровує нас у розумінні внутрішнього опору як динамічного параметра, що вимагає постійного відстеження для визначення відхилень від базової лінії. Тим часом стандарт IEE1188 встановлює поріг для дії, повідомляючи, що якщо внутрішній опір перевищує 20% стандартної лінії, акумулятор слід замінити або піддати глибокому циклу та перезарядці.
Виходячи з цих принципів, наш метод вимірювання внутрішнього опору передбачає піддавання батареї фіксованій частоті та струму з подальшим вимірюванням напруги. Подальша обробка, включаючи випрямлення та фільтрацію через схему операційного підсилювача, дає точне вимірювання внутрішнього опору. Надзвичайно швидкий, цей метод зазвичай завершується протягом 100 мілісекунд, маючи чудовий діапазон точності від 1% до 2%.
Підсумовуючи, точність вимірювання внутрішнього опору забезпечує ефективний моніторинг акумуляторів, сприяючи їх довговічності. Цей посібник спрямований на те, щоб допомогти тим, кому важко відрізнити внутрішній опір від імпедансу, сприяючи тонкому розумінню цих електричних властивостей. Для отримання більш повної інформації та розуміння ви можете переглянути додаткові ресурси з DFUN Tech.
