מהי ההתנגדות הפנימית של הסוללה

בפוסט זה אנו מנסים לחקור את ההתנגדות הפנימית של הסוללה ולנסות ללמוד את המאפיינים הקריטיים הכרוכים בפרמטר סוללה זה.

מהי ההתנגדות הפנימית של הסוללה

ההתנגדות הפנימית (IR) של סוללה היא בעצם רמת ההתנגדות למעבר אלקטרונים או זרם דרך הסוללה בלולאה סגורה. ישנם בעצם שני גורמים המשפיעים על ההתנגדות הפנימית של סוללה מסוימת: התנגדות אלקטרונית והתנגדות יונית. ההתנגדות האלקטרונית בשילוב עם ההתנגדות היונית מכונה בדרך כלל כהתנגדות האפקטיבית הכוללת

ההתנגדות האלקטרונית מאפשרת גישה להתנגדות של הרכיבים המעשיים שיכולים לכלול את הכיסויים המתכתיים וחומרים רלוונטיים אחרים וכן, באיזו רמה חומרים אלה עשויים להיות במגע פיזי זה מול זה.

התוצאה של הפרמטרים שלעיל הקשורים לייצור ההתנגדות האפקטיבית הכוללת יכולה להיות מהירה, וניתן יהיה לראות אותה בחלק השנתי הראשוני של אלפיות השנייה לאחר שהסוללה הוטלה תחת עומס.

מהי התנגדות יונית

התנגדות יונית היא ההתנגדות למעבר אלקטרונים בתוך הסוללה כתוצאה ממגוון פרמטרים אלקטרוכימיים אשר עשויים לכלול מוליכות אלקטרוליטים, זרם יונים וחתך פני אלקטרודה.

תוצאות קיטוב כאלה מתחילות בצורה איטית למדי בהשוואה להתנגדות האלקטרונית שמסכמת את ההתנגדות האפקטיבית הכוללת, בדרך כלל מתרחשת באלפיות השנייה לאחר שהסוללה מושפעת בעומס.

הערכת בדיקת עכבה של 1000 הרץ מיושמת לעיתים קרובות על מנת להצביע על התנגדות פנימית. עכבה מכונה התנגדות המוצעת למעבר AC דרך לולאה נתונה. כתוצאה מהתדירות הגבוהה יחסית של 1000 הרץ, יתכן שמידה מסוימת של ההתנגדות היונית לא תצליח להירשם לחלוטין.

ברוב המקרים, משמעות העכבה של 1000 הרץ תהיה נמוכה מערך ההתנגדות האפקטיבי הכולל עבור הסוללה הרלוונטית. ניתן לנסות בדיקת עכבה בטווח תדרים נבחר כדי לאפשר תצוגה מדויקת של ההתנגדות הפנימית.

השפעת התנגדות יונית

ניתן היה לזהות את ההשפעה של עמידות אלקטרונית ויונית כאשר המכשיר נבדק באמצעות אימות כניסת דופק כפול. בבדיקה זו נעשה שימוש בהליך של החדרת סוללה מדוברת על ניקוז רקע מאופק, כך שהפריקה מתייצבת תחילה לפני תחילת הפעימה בעומס משמעותי יותר, למשך כ- 100 אלפיות השנייה.

חישוב התנגדות יעילה

בעזרת 'חוק אוהם', ניתן להעריך את ההתנגדות האפקטיבית הכוללת על ידי חלוקת הפרש המתח עם זרם ההפרש. על ידי התייחסות להערכה המוצגת בתמונה (איור 1), עם עומס ייצוב של 5 mA בשילוב עם דופק 505 mA, ההבדל בזרם הוא 500 mA. אם המתח חורג מ- 1.485 ל- 1.378, ניתן היה לראות את מתח הדלתא כ- 0.107 וולט, ובכך מצביע על התנגדות אפקטיבית כוללת של 0.107 וולט / 500mA או 0.214 אוהם.

ההתנגדות האפקטיבית האופיינית של סוללות אלקליין אלקליין חדשות של Energizer (דרך ניקוז ייצוב של 5 מיליאמפר ומיד עם דופק של 505 מיליאמפר, 100 אלפיות השנייה) עשויה להיות צפויה להיות בסביבות 150 עד 300 מליון, כפי שנקבע על ידי הממד היחסי.

מה מגברי פלאש

מגברי פלאש משולבים בנוסף כדי לגרום לקירוב של התנגדות פנימית. מגברי פלאש מובנים כזרם המרבי שניתן לצפות כי הסוללה תספק לזמן קצר יותר משמעותית.

בדיקה זו מתבצעת לעיתים על ידי קיצור חשמלי של סוללה עם נגד של 0.01 אוהם במקום כלשהו בתוך 0.2 שניות והקלטת מתח המעגל הסגור. ניתן לקבוע את זרימת הזרם באמצעות הנגד באמצעות חוק אוהם וחלוקת מתח המעגל הסגור ב 0.01 אוהם.

מתח המעגל הפתוח לפני הבדיקה מחולק על ידי מגברי הבזק כדי להגיע לקירוב ההתנגדות הפנימית.

בהתחשב במגברי פלאש לא יכול להיות קל לקבוע באופן מושלם ו- OCV, ניתן לחשב אותם בתנאים רבים, דרך מדידה זו צריכה להיות מיושמת רק כדי להשיג קירוב כללי של התנגדות פנימית.

ירידת המתח של סוללה בעומס עשויה להיות יחסית להתנגדות האפקטיבית הכוללת יחד עם קצב הניקוז הנוכחי.

מידע כללי על ירידת מתח ראשונית בעומס מוערך בדרך כלל על ידי הכפלת ההתנגדות האפקטיבית הכוללת עם הניקוז הנוכחי שהסוללה.

נניח וסוללה עם התנגדות פנימית של 0.1 אוהם משוחררת או מתרוקנת בקצב אמפר אחד.
ואז לפי חוק אוהם:

V = I x R = 1 x 0.1 = 0.1 וולט

אם אנו רואים במתח המעגל הפתוח 1.6 וולט, ניתן לכתוב את המתח הצפוי של המעגל הסגור:

1.6 - 0.1 = 1.5V.

כיצד עולה ההתנגדות הפנימית

באופן כללי, ההתנגדות הפנימית הולכת וגוברת במהלך הפריקה הנגרמת על ידי הרכיבים הפעילים בתוך הסוללה שהוכנסה לשימוש.

עם זאת, קצב השונות לאורך הפריקה אינו אחיד. ההרכב הכימי של הסוללה, עוצמת הפריקה, קצב הפיזור וגיל הסוללה עשויים להשפיע בקלות על ההתנגדות הפנימית במהלך הפריקה.

תנאים חורפיים עלולים לגרום לנטיות אלקטרוכימיות המתממשות בתוך הסוללה להאטה וכתוצאה מכך להפחתת פעילות היונים באלקטרוליט. בסופו של דבר ההתנגדות הפנימית תעלה ככל שהטמפרטורות מסביב יורדות

הגרף (איור 2) מדגים את תוצאות הטמפרטורה בהתנגדות האפקטיבית הכוללת של סוללת אלקליין AA Energizer E91 חדשה. באופן כללי, ניתן לקבוע התנגדות פנימית בהתאם לירידת המתח של הסוללה בתנאי עומס מוכרים.

הישגים עשויים להיות מושפעים מגישה, הגדרות וכן מגבלות אקלימיות. יש להתייחס להתנגדות הפנימית של סוללה כאל כלל אצבע ולא כגודל מדויק בכל פעם שהיא מפעילה אותה על ירידת המתח המשוערת ליישום נתון.