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内阻知识以及测量

2013-4-23 14:40 603 0 分类: 模拟 文集: 模拟电子基础

 

 内阻*概述

  内阻,又称内电阻,指电源内部的电阻(内电路的阻值)。如蓄电池和发电机本身的电阻。为了减少电流通过时的能量损耗,电源的内电阻应尽量减小。

  1.对于电源,有内电阻r,内阻同样消耗电能,(以热能的形式),和外电路串联,(有分压作用),外电路用电电流越大,内电阻耗能就越大,电压下降也就越大。在电池中,电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻。由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值。

  2.对于仪表,如电流表的内阻很小,因为串联使用,分压极小,通常不计; 如电压表内阻很大,并联使用,分流极小。通常不计。

  内阻*与电池的老化的关系

  内阻为电池的老化提供了线索。电池的老化过程是基于设计时的材料和结构退化的速度。比如正常的电池寿命,是指温度为75℉,以及在特殊的浮充环境及规定深度的放电和频率情况下的寿命。

  缓慢传导路径的腐蚀,极板上活性物质的脱落,板栅的变形以及VRLA电池液的挥发,所有这些自然过程都是促使了电池寿命的终结。

  内阻的增加和容量的减小都是电池老化现象的标志。通常情况下,电池的容量低于实际的80%时,其性能会急速下降,应建议更换这个电池。

  电池的内阻在正常情况下增加得很慢,但是当电池的寿命快结束时,内阻会加速增大。报废电池的内阻比正常或新电池的内阻高25%,有些甚至达50%。

  内阻*与温度的关系

  了解温度对内阻的影响是十分重要的。图7清楚地反应了典型的AGM VRLA电池在45℉下内阻和阻抗的快速增加。

  在温和的气候下,对无温度调节环境下的VRLA电池,应考虑季度间测量的电池内阻的不同变化。测试时,同时记录环境温度,会节省做进一步测试的时间和防止误报警。同样,受到空气冷却的电池读数要高于邻近挡风处的电池读数。如果条件许可,试着改变一下电池房内空气流动的方向。

  通过确定电池的内阻来判别电池的反常情况和正常的老化。由于采用了直流技术,因此它可以准确的重复测量在线电池的内阻。纹波电流、60Hz电场、噪声以及一般的浮充电流都不会对仪器产生实际的影响。

  电池制造商通常利用简单的欧姆定律来确定电池的内阻。他们的一般作法是测量电池放电期间的电压变化以及电流。

  内阻*测量方法

  电池内阻测量:

  1 准备

  1.1 清理、清洁现场。

  1.2 穿戴好手套等劳保用品。

  1.3 检查设备:插上电源,开启内阻测试仪的电源开关,按工艺要求调整内阻测试 仪的参数及夹具;使用测阻器测试仪器是否准确正常。

  2 测内阻

  2.1 将一支电池平放,电池正极对准夹具正极,电池壳体紧靠夹具上的铜线进行测量;内阻仪同时显示电池的内阻和电压,若内阻值不断跳动(不稳定) ,可翻动 电池测另一面,必须在内阻值稳定(一到二秒)后方可读数:电压、内阻。根 据电池的电压内阻分别放入不同的物料盒中(标识“低电压内阻合格” “低电压 B3、C 品内阻” “电压内阻合格”。 )

  2.2 测完内阻后,电池要放入相应的周转盒中并标识清楚;测试、放置电池时必须 小心,不允许造成短路。

  不良项目及处理办法:

  1 因操作不当引起短路发鼓:应及时把电池放于隐蔽出进行隔离;并标示“短路电 池”通知干警和技术人员确认。

  2 电池厚度、容量、内阻、电压等标识混乱,必须重新测量,并通知干警和技术人 员确认。

  注意事项:

  标识清晰,不允许脱掉标识及将电池等级混乱。

  操作过程不允许将电池短路。

http://www.dz-z.com/knowledge/d559266.html

 

内阻无法用一般的方法进行精确测量。 

或许大家会说,高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法。。。。。但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低,只能用于理论的教学,在实际应用上根本无法采用。 

电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合,我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。 

三、目前行业中应用的电池内阻测量方法。 

行业应用中,电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。 

目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种: 

1、直流放电内阻测量法。 

根据物理公式R=V/I,测试设备让电池在短时间内(一般为2-3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A-80A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。 

这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在0.1%以内。 

但此法有明显的不足之处: 

(1)只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法在2-3秒钟内负荷40A-80A的大电流; 

(2)当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大; 

(3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。 

2、交流压降内阻测量法。 

因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1KHZ频率,50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。 

交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100毫秒左右,几乎是一按下测量开关就测完了。呵呵。 

这种测量方法的精确度也不错,测量精度误差一般在1%-2%之间。 

此法的优缺点: 

(1)使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的电池,包括小容量电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。 

(2)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,同时还有谐波电流干扰的可能。这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。 

(3)用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。 

(4)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。在某些内阻在线监控的应用中,只能采用直流放电测量法而无法采用交流压降测量法。 

3、测试仪器的元件误差及测试用的电池连接线问题。 

无论是上述哪一种方法,都存在一些很容易被我们忽视的问题,那就是测试仪器本身的元件误差和用于连接电池的测试线缆问题。因为要测量的电池的内阻很小,线路的电阻就要考虑进去了。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻(大约也是微欧级),还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻,这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。 

所以,正规的电池内阻测试仪一般都配有专用的连接线和电池固定架子。 

四、总结。 

很多老化的电池其实内部电量还是很多,只是内阻过大放不出电来,实在可惜。但电池的内阻一旦增加后,要想人为降低这个内阻值是难上加难。因此对于已经老化的电池,我们即使想出很多办法来“激活”它,比如大电流冲击,小电流浮充,放冰箱。。。。等等,但大多无济于事,回天乏术。 

在了解了上述知识之后,我们基本可以知道,挑选电池要尽可能地挑选内阻较小的电池。在进行电池组的组合过程中(例如笔记本的电池组组合),我们要尽可能选用内阻一致的电池。另外很重要的一点,电池久置不用,其内阻也会不断增加。所以本帅哥建议大家还是要经常使用电池来保持电池内部化学物质的活性。还有就是不要选购旧的电池,比如拆机的电芯。 

 

其他方法:。目前,测量电池内阻的方法主要有加载降压法、短路电流法、不平衡电桥法、交流电流法、双量程测量法、电位差计法 双电阻法等
文章转自:http://www.cnblogs.com/qia_sky/archive/2006/09/18/507549.html

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