Čo je to ten vnútorný odpor akumulátora?

Každý zdroj, či už sa jedná o batériu, alebo akumulátor udržuje na svojich svorkách určité napätie, ktorého veľkosť závisí od konštrukcie a zloženia zdroja.
Bez obavy, aby sa poškodil, môžeme z neho odoberať prúd len do určitej maximálnej hodnoty.

Napätie na svorkách zdroja zmerané bez jeho zaťaženia (nie je k nemu pripojený žiaden spotrebič) sa volá Elektromotorická sila zdroja (E).
Ak sa svorky zdroja prepoja vodičom (Pozor, takýmto štýlom doma neskúšať !!! Hrozí skrat!!!), začne vodičom pretekať elektrický prúd, ktorý preteká aj samotným zdrojom – prúdový obvod je uzavretý. V praxi nemôžeme z bezpečnostných dôvodov dovoliť obvod skratovať(skratový prúd sa pohybuje v stovkách až tisíckach ampérov), ale musíme do obvodu vložiť vhodnú záťaž - napr. odpor.
Dôležité je mať na pamäti, že prúd začne pretekať až sa obvod uzavrie.


Celkový odpor „R“ uzavretého prúdového obvodu sa skladá z dvoch častí – z odporu vonkajšieho vedenia „Re“ ktorý je súčtom odporu vodičov a už spomenutého odporu a z vnútorného odporu zdroja „Ri“.
Teda R=Re + Ri.
Elektromotorická sila „E“ zdroja udržuje prúd v celom okruhu podľa Ohmovho zákona:
E = I(Ri + Re) = I.Ri + I.Re.

Súčin I.Re značí napätie na koncoch vonkajšieho vedenia, t.j. napätie na svorkách zdroja uzavretého vonkajším vedením. Nazývame ho svorkovým napätím „U“.
Súčin I.Ri určuje úbytok napätia na vnútornom odpore zdroja.

Potom U = I.Re = E – I.Ri , teda U < E.
Svorkové napätie je pri uzavretom obvode menšie ako elektromotorická sila.

Vnútorný odpor batérie „Ri“ je dôležitý údaj, čím je menší, tým je batéria odolnejšia pri zaťažení spotrebičom. Môžeme ju zaťažiť vyšším prúdom. Zároveň vnútorný odpor je hodnota, ktorá sa s vekom ale aj spôsobom používania batérie mení, postupne narastá.
Hovoríme, že batéria „mäkne“. Neznamená to jednoznačne koniec jej života, dá sa použiť ešte menej náročných spotrebičoch. Spravidla sa ako koniec životnosti považuje pokles kapacity menej ako 80% nominálnej hodnoty. Teda ak batéria o nominálnej kapacite 1Ah má kapacitu 0.8Ah, je na konci svojho života.

Elektromotorická sila a vnútorný odpor batérie závisia od spôsobu spojenia zdrojov. Batéria zapájame buď do série, paralelne, alebo kombinovane – sériovo paralelne.
Pri sériovom zapojení je hodnota elektromotorickej sily rovná súčtu elektromotorických síl jednotlivých článkov: E=E1+E2+E3.....

Celkový vnútorný odpor Ri = Ri1 +Ri2 + Ri3 teda Ri =n. Rix n - násobok odporov jednotlivých článkov - pričom n je počet článkov v batérii.

Teda ak mám batériu pozostávajúcu z troch článkov v sérii a odpor jedného článku je napr 10mΩ, potom vnútorný odpor bude 3 x 10 = 30mΩ.
Pri paralelnom zapojení je hodnota elektromotorickej sily rovná elektromotorickej sile jedného článku. Vnútorný odpor je n-krát menší ako vnútorný odpor jedného článku. Môžeme teda odoberať n-krát silnejší prúd ako z jedného článku.

Pretekajúci prúd pri paralelnom zapojení sa rozdelí medzi jednotlivé články podľa vnútorných odporov jednotlivých článkov:

I = E/(Ri1 + Ri2 + Ri3 + Rin...)

Pozor, spájajú sa len rovnaké články musia mať rovnakú elektromotorickú silu!
Zároveň sa musí jednať o články od rovnakého výrobcu, rovnakého chemického zloženia a rovnakej kapacity.


Sériové zapojenie

Preto pri výrobe batérie skladajúcej sa z viacerých článkov do série výrobca selektuje jednotlivé články aby mali čo najpodobnejšie parametre.

Paralelné spájanie článkov sa pre niektoré typy batérií nedoporučuje. Dosť často sa ale používa pri lítiových prípadne olovených akumulátoroch hlavne ak je požadovaný vyšší prúd resp. vyššia kapacita.

Pre celkový vnútorný odpor platí:

1/Ri=1/Ri1 + 1/Ri2 + 1/Ri3 + 1/Rin


Paralelné zapojenie

Sériovo radené články v batérii označujeme písmenom „S“, paralelne zapojené písmenom „P“.
Napríklad ak mám zostavenú batériu s 6 článkov sériovo, bude mať označenie 6S.
Ak mám kombinovane zapojenú batériu 4 články sériovo a 2 paralelne, označenie bude 4S2P.

Paralelné zapojenie článkov prináša určité riziko a je potrebné o ňom vedieť.
Pri paralelnom zapojení majú paralelne zapojené články to isté napätie ako jeden článok.
Ak nemeriame počas prevádzky aj prúd cez jednotlivé články, alebo ak nie je nejako obmedzený napr. poistkou na každom článku, môže dôjsť pri skrate jedného z nich (toho najslabšieho) k zničeniu batérie - najväčší prúd pôjde cez skratovaný článok. Podobné riziko je aj pri paralelnom nabíjaní ak pripojíme sady akumulátorov s rôznym napätím, nebodaj ak jedna z nich má nejaký článok skratovaný. Preto kvalitné dosky na paralelné nabíjanie sú opatrené poistkami.

U sériového zapojenia najslabší článok má najnižšie napätie, stačí sledovať celkové napätie batérie. Regulátor v modeli odpojí motor, ak napätie príliš klesne a podobne aj nabíjač, pretože mu nebude sedieť napätie s nastaveným počtom článkov.

Príklady sériového nabíjania 3 sád po 4S a dvoch sád po 3S.