Как проверить аккумулятор мультиметром

Сегодня поговорим про то, как проверить аккумулятор мультиметром. Довелось посмотреть некоторые видео на Ютуб по этому поводу, и от иных плакать хочется. Что интересно (как назло) попадаются в поиске чаще. Но некоторым авторам мы откровенно благодарны. Сюда можно отнести, например, того мастера, который кропает ролики для сайта схемотехника.ру. Очень толково и просто показан весь процесс обслуживания автомобильного аккумулятора. Не к чему придраться. С позволения автора кое-какую информацию из видео мы почерпнём для иллюстрации наших примеров.

Аккумуляторы

Автомобильные аккумуляторы

С тех пор, как на свет появилась Лейденская банка, идея запасать много электрической энергии, наверное, не покидала умы учёных. Свинцово-кислотные аккумуляторы сегодня составляют львиную долю от общего числа изделий, использующихся на автомобилях. Суть в том, что внутри оксид свинца, реагируя с серной кислотой, превращается в соль, забирая извне электроны. Они и служат носителями заряда. При этом пластины анода заряжаются положительно. В то же время свинец катода испускает электроны в цепь, а сам также превращается в соль серной кислоты. За счёт этого происходит разряд.

Мы осмотрели множество сайтов, но нигде не дан ответ на самый главный вопрос: «Вот зарядили мы аккумулятор авто до предела, а почему он не разряжается?»

Казалось бы глупый вопрос, но ответ-то знаете? Довелось услышать только одно объяснение – якобы, внутреннее сопротивление аккумулятора высокое. Но это не совсем так. Ответ неполный. А правда в том, что электролит не переносит электроны напрямую. А только лишь ионы. Но если оба набора пластин заряжены до предела, то там присутствует лишь соль свинца, и реагировать здесь уже нечему. А для прохождения каких-то процессов требуются… да, те же электроны, но электролит для них является непреодолимым барьером.

Быть может, дело в проводимости серной кислоты? Моногидрат по сути является изолятором. Но в аккумуляторы льют 65-70% раствор. Да даже и при 90% наличествует проводимость. Просто раствор может переносить только ионы, но не свободные электроны. Повторяем это ещё раз, чтобы донести суть дела. И вот здесь мы подаём зажигание, замыкая цепь на свече и объединяя противоположные пластины. Догадываетесь, что происходит?

Правильно! Короткое замыкание. За счёт этого напряжение автомобильного аккумулятора сразу падает до 10 В (или даже чуть-чуть ниже) на короткий период запуска. А для тестирования такого режима применяется нагрузочная вилка. Это тот же амперметр, но очень мощный, способный выдержать ток короткого замыкания аккумулятора. А составляет он как раз-то 12 В, делённые на внутреннее сопротивление аккумулятора, которое может составлять намного меньше 1 Ом (например, 0,1 Ом). В результате ток запуска (в идеале) мог бы достигнуть 120 А. И такая величина сожжёт любой тестер, имеющей в режиме амперметра почти нулевое входное сопротивление. Поэтому первый вывод: «Ток короткого замыкания аккумулятора мультиметром измерять не рекомендуется категорически».

А как тогда? Можно включить цепь из кнопки и свечи, а измерять на них напряжение. Оно будет меньше номинала, потому что у аккумулятора – как это было тонко подмечено – имеется собственное внутреннее сопротивление. А вот, чтобы измерить его, пригодится резистор на 1-2 (2,2) Ом:

Замыкаем выводы на нем.
Смотрим напряжение.
Находим внутреннее сопротивление из пропорции: (12 – U)/U = r/R. Где r и R – соответственно, внутреннее сопротивление аккумулятора и наш резистор, а U - измеренное значение. Теперь можно реально оценить ток через свечу.
Из аналогичной пропорции находим сопротивление пробитого искрового промежутка, а потом складываем с внутренним и делим на номинал аккумулятора.

Реальное напряжение автомобильного аккумулятора

Вот сколько можно всего проделать интересного при помощи мультиметра, но это ещё далеко не все. Пришла пора сказать, что напряжение аккумулятора обычно вовсе не 12 В, как это думают профаны. Автомобильный аккумулятор – тот, что новый – держит порядка 14,5 В при полном заряде. Если говорить ещё точнее, то при падении уровня ниже 12,6 можно сказать, что либо батарея разрядилась, либо пора уже новую себе купить взамен этой банки. Есть специальные таблицы, по которым можно оценить этот параметр, но встаёт другой вопрос – как оценить уровень разряда?

Для этого существует специальный прибор – ареометр. Принцип его действия основан на том, что плотность раствора аккумулятора существенно меняется в зависимости от уровня заряда – чем больше сил у батареи, тем жидкость плотнее. А все потому, что при разряде анод активно теряет воду. Которая и переходит в раствор. В этом случае нужно провести зарядку аккумулятора. Опять же, для работы с ареометром существуют специальные таблицы. По ним выходит, что чем холоднее зима в регионе, тем должен быть плотнее раствор. Для России значение составляет 1,29 г на куб. см в заряженном состоянии. А заливать нужно примерно 1,27 г на куб. см плотности.

Что касается самого ареометра, то это просто поплавок внутри колбы. При помощи груши, расположенной в верхней части, туда засасывается электролит аккумулятора, после чего уровень погружения не тонущей шкалы покажет искомый ответ. Подмечено, что каждая 0,01 от плотности соответствует заряду на 6%. Таким образом, при половинном разряде плотность станет (для России) порядка 1,21 г на куб. см. А теперь пара слов о том, почему такая разница: казалось бы, раствор нейтральный, и нужно залить совсем слабый раствор. Но на самом деле аккумуляторы продаются сухо заряженными. Ну, не совсем до 100%, поэтому и берётся допуск порядка 12%.

Это мы обсудили напряжение аккумулятора, а как электролит залить правильно? Для этого служит уровнемерная трубка. Согласно нормам электролит должен покрывать сетки минимум на 10-12 мм. И желательно, чтобы в каждой камере уровень был один и тот же. Это будет способствовать более равномерному износу всех частей. А после заливки нужно проверить аккумулятор мультиметром на предмет изоляции. Электролит может пролиться на кожух и в будущем это гипотетически приведёт к утечкам. Вот почему после заправки самое время проверить мультиметром аккумулятор, прислоняя один щуп к любому электроду, а второй к корпусу по верхней части, где мог разлиться электролит. Загрязнение убирается слабы раствором пищевой соды (нейтрализующей кислоту), и все это не должно пролиться внутрь, поэтому не забудьте одеть на место колпачки.

И вот что ещё хотелось бы добавить: напряжение батареи падает с разрядом, как это было вскользь упомянуто выше. Поэтому появляется возможность измерить заряд аккумулятора мультиметром по уровню разницы потенциалов между электродами. В ходе процесса помните, что знаки пластин обычно отлиты на контактах в виде плюса и минуса. К первому из них подключается красный щуп, а ко второму – чёрный. Но это не критично. Просто в противном случае показаний дисплея будут отрицательными. Не более того.

А для того, чтобы оценить степень разряда, можно пользоваться (для исправного и годного аккумулятора) следующими соображениями:

Заряженный на 100% аккумулятор обычно даёт не менее 12,7 В.
При разряде на четверть напряжение понижается до 12,5 В.
Значение 12,3 В означает, что батарея опустошена уже наполовину.
12,1 В на дисплее показывают, что заряда осталось на четверть.
Если на аккумуляторе когда-либо зарегистрировано напряжение менее 11,9 В, то это значит, что батарею пора менять. Эксплуатация такого аккумулятора на автомобиле не допускается.

Обратите внимание, что для обеспечения тока запуска (старта двигателя) аккумулятору также приходится поднатужиться. И в силу ограниченности мощности при этом падает напряжение. Если на руках имеется нагрузочная вилка, то можно по уровню разницы потенциалов определить степень заряда аккумулятора через режим короткого замыкания, имитирующий запуск:

Если все в порядке, и запас энергии полон, то показания мультиметра не должны опуститься ниже 10,2 В.
Ниже 10,2 каждые 0,6 В падения напряжения означают степень разряда на 25%. Например, при половинном опустошении запаса дисплей зарегистрирует 9 В.

Хотелось бы добавить, что режим запуска можно имитировать при помощи обычного куска медной проволоки, а мультиметр подсоединить параллельно для регистрации напряжения. Не стоит злоупотреблять такими методиками. Однако на нагрузочной вилке, например, по правилам нужно выдержать 5 секунд перед тем, как регистрировать показания. Это может служить своеобразным маяком, на который можно равняться при работе с проволокой. Толщина ее должна быть значительна, потому что ток будет большим. И не забывайте ещё про один нюанс: сопротивление медной проволоки не будет равным вкладу, вносимому искрящейся свечой, поэтому показания мультиметра в этом случае могут отличаться от указанных выше. Однако все это вкупе даёт ответ на вопрос о том, как проверить ёмкость аккумулятора мультиметром.

В этом случае нужно провести тарировку прибора. То есть хотя бы одно значение получить при помощи нагрузочной вилки. Либо, как вариант, провести измерение на заведомо заряженном аккумуляторе, а потом периодически повторять опыт до полного разряда (когда система зажигания уже не хочет работать на авто). Очевидно, что зависимость также будет близка к линейной, и если построить график на бумаге, то в будущем проверка аккумулятора мультиметром уже не будет занимать много времени. Кстати, зарядку нужно производить тогда, когда слышно, что стартер вращается слишком медленно, если этого не сделать, то уже на следующее утро можно раскаяться.

В завершение автомобильной темы скажем, что очень важно проводить процесс зарядки правильно. Для этого – чтобы избежать фосфатации, то есть выпадения солей в осадок – нужно соблюдать несколько простых правил:

Ток заряда не должен быть слишком большим. Обычно его берут в размере аккумулятор 65 Ач требует, чтобы уровень параметра был не более 6,5 А. То есть одна десятая, грубо говоря. В процессе зарядки ток будет падать, пока не станет равным нулю. Из этого можно понять, что сама процедура длится не менее 10 часов (разрядка аккумулятора до полного истощения не производится). Номинально процесс зарядки продолжается до тех пор, пока ток более 0,2 А.
Нельзя хранить аккумулятор в разряженном состоянии. А тем более делать это систематически или длительно.
Излишнее повышение плотности электролита не приводит ни к чему хорошему. Выдерживайте концентрацию серной кислоты не более, нежели написано в инструкции.
Низкий уровень электролита в аккумуляторе приводит к схожим последствиям. Поэтому проверяйте пробником, чтобы все было в порядке (см. рекомендации выше).
Слишком сильное опустошение запаса производиться не должно.

Зарядка аккумулятора

По мере того, как плотность электролита приближается к значению 1,21 г на см. куб, пора все чаще задумываться о зарядке аккумулятора. Выполнить это можно двумя способами в зависимости от того, что имеется под рукой для этих целей:

Зарядка постоянным током потребовала бы неусыпного внимания, если бы не было специальных регуляторов, способных поддерживать этот параметр постоянным. Как уже было указано выше, значение не должно превышать одной десятой от ёмкости. В результате сам процесс занимает порядка 10 часов.
Второй способ предполагает выдержку постоянного напряжения. Здесь ток в начале не должен превышать одну десятую от ёмкости. А по мере приближения процесса к финишу значение падает. Как уже было сказано выше, при 0,2 А работу можно прекращать.

Ну, и аккумулятор телефона после такого теоретического практикума наши читатели - хочется надеяться - проверят без труда. На всякий случай напоминаем, что клеммы там тоже помечены плюсом и минусом. Ампераж аккумулятора обычно не превышает 600 мА, поэтому при работе с ним никаких предосторожностей соблюдать не надо – лишь бы не сломать чего.