Η ηλεκτρεγερτική δύναμη και η εσωτερική αντίσταση μπαταριών αυτοκινήτου

Δημοσιευθηκε απο editor 29/10/2019 0 Σχολια Μπαταρίες,

Η Battery Club σας ξεναγεί σήμερα σε δύο από τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά ενός συσσωρευτή,  τα οποία πιθανότατα να μην είναι και τόσο οικεία, συνάμα όμως είναι πολύ χρήσιμο να τα γνωρίζει κανείς.   

 

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ) μιας μπαταρίας

 

είναι η τάση η οποία μετριέται στους ακροδέκτες της όταν δεν υπάρχει εξωτερικό φορτίο.

Η ΗΕΔ εξαρτάται από την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη και εκφράζεται από την εξής προσεγγιστική σχέση:

ΗΕΔ = πυκνότητα + 0,84 / στοιχείο

 

Έτσι αν μετρήσουμε με το πυκνόμετρο πυκνότητα 1,25 θα έχουμε: 
Τάση στοιχείου : 1,25 + 0,84 = 2,09 V
Tάση μπαταρίας: 2,09 x 6 = 12,54V
(πολλαπλασιάζουμε με 6 γιατί μια δωδεκάβολτη μπαταρία έχει 6 στοιχεία σε σειρά).

 

Η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας

 

Οι μπαταρίες είναι και αγωγοί. Έτσι παρουσιάζουν κάποια αντίσταση στη ροή του ρεύματος. Αυτή ονομάζεται εσωτερική αντίσταση. Στην περίπτωση των μπαταριών των αυτοκινήτων αυτή είναι πολύ χαμηλή. Ένας από τους λόγους που προτιμούνται οι μπαταρίες μολύβδου στα αυτοκίνητα, είναι η χαμηλή εσωτερική τους αντίσταση. Καθώς το ρεύμα εκκινήσεως είναι πολύ μεγάλο, αν η μπαταρία είχε υψηλή εσωτερική αντίσταση θα παρουσίαζε απαράδεκτη πτώση τάσεως.

Ας δούμε τι συμβαίνει λοιπόν με μια μπαταρία με ισοδύναμη εσωτερική αντίσταση. Ένα αριθμητικό παράδειγμα δείχνει ότι αν η εσωτερική αντίσταση ήταν 0,05 Ω και η Vo ΗΕΔ 12V τότε αν υπήρχε ρεύμα 10 A θα είχαμε:
V = ΗΕΔ - r I, 
όπου: 
V = τάση στους πόλους
ΗΕΔ = ηλεκτρεγερτική δύναμη (όπως την περιγράψαμε ανωτέρω)
r = εσωτερική αντίσταση
Ι = ρεύμα που περνάει 
τότε: 
V = 12 - (0,05 x 10) => V = 115V 
με ίδιους υπολογισμούς προκύπτουν τα παρακάτω:

 

ΗΕΔ (V) ρεύμα (Α) εσωτερική πτώση τάσεως (V) τάση στους πόλους

12 10 0,5 11,5
12 20 1,0 11,5
12 50 2,5 9,5
12 100 5,0 7,0

 

Αυτό το παράδειγμα μας δείχνει μια μπαταρία με μεγάλη εσωτερική αντίσταση. Ρεύμα της τάξεως του 60Α, όταν γυρίζει η μίζα, δεν είναι ασυνήθιστο. Βλέπουμε ότι με μια τέτοια μπαταρία η τάση στους πόλους θα ήταν μικρότερη από 9,5 V. Στην πραγματικότητα μια καλή μπαταρία μολύβδου έχει εσωτερική αντίσταση 0,005 Ω. Έτσι για ρεύμα 60Α έχουμε πτώση τάσεως:

V = 0,005 x 60 = 0,3 V.

 

Δηλαδή όταν δουλεύει η μίζα το ρεύμα γίνεται:

12V - 0,3V = 11,7V.

 

Η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας οφείλεται σε διάφορες επί μέρους αντιστάσεις, όπως η αντίσταση ανάμεσα στα ηλεκτρόδια και τον ηλεκτρολύτη, η αντίσταση των πλακών, η αντίσταση στις εσωτερικές συνδέσεις, η αντίσταση του ηλεκτρολύτη στην ροή των ιόντων (τα ιόντα είναι ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια τα οποία κινούνται στον ηλεκτρολύτη).

 

Επιπροσθέτως, η εσωτερική αντίσταση εξαρτάται από την στάθμη φορτίσεως και την θερμοκρασία της μπαταρίας. Όσο εκφορτίζεται η μπαταρία ή πέφτει η θερμοκρασία της, τόσο αυξάνεται η εσωτερική αντίσταση. Οι κατασκευαστές μπορούν να μεταβάλλουν την εσωτερική αντίσταση αυξομειώνοντας την επιφάνεια των πλακών. Οι μπαταρίες με μεγάλο αριθμό πλακών (άρα και με μεγαλύτερη χωρητικότητα) έχουν χαμηλότερη εσωτερική αντίσταση.

 

Καθώς οι μπαταρίες γερνάνε, ένα από τα προβλήματα που προκύπτουν είναι η αύξηση της εσωτερικής αντιστάσεώς τους. Σαφώς φτάνει ένα σημείο όπου δεν υπάρχει επαρκής πολική τάση για να γυρίσει την μίζα αρκετά γρήγορα για να ξεκινήσει ο κινητήρας. Για ένα ξεκίνημα σε ένα κρύο πρωί χρειάζεται παραπάνω ροπή για να περιστρέψει στον στρόφαλο και οι ελάχιστες στροφές για να ξεκινήσει ο κινητήρας είναι γύρω στις 100 r.p.m. Κάτω από τέτοιες συνθήκες φαίνεται αν η μπαταρία έφτασε στο τέλος της ζωής της.

 

Πηγή: sydesys.gr

Σχολιαστε