Проверка электрических параметров автомобильного аккумулятора с помощью мультиметра

Для проверки состояния автомобильного аккумулятора не обязательно иметь профессиональное оборудование, промышленные стенды и т.п. Всю необходимую и достаточную для автовладельца информацию можно получить с помощью мультиметра и нескольких дополнительных элементов, которые можно найти в гараже или автомагазине.

Уровень зарядки аккумулятора

С помощью тестера в режиме вольтметра можно проверить, насколько заряжена батарея. Уровень запасенной энергии однозначно определяется напряжением на выводах АКБ на холостом ходу:

• если напряжение составит 12,6 вольт или выше — аккумулятор заряжен на 100;
• 12,3… 12,6 вольт – уровень заряда 75%;
• 12,1…12,3 вольт – 50%;
• 11,8…12,1 вольт – 25%;
• 10,5…11,8 вольт – аккумулятор полностью разряжен;
• менее 10,5 вольт – глубокий разряд.

Перед проверкой без снятия с автомобиля надо отключить плюсовую клемму (а лучше и минусовую тоже).

Проверка фактической ёмкости батареи

Чтобы измерить такой важный параметр, как реальная ёмкость АКБ, в комплект к мультиметру надо иметь всего лишь соединительные провода и нагрузку известной мощности (или известного сопротивления). В этом качестве очень удобно применять автомобильные лампочки на напряжение 12 вольт:

• они продаются в любом автомагазине;
• можно набрать батарею на любую желаемую мощность и установить любой ток разряда.

Кроме того, лампы в качестве нагрузки стабилизируют ток. При снижении напряжения на клеммах аккумулятора нити несколько остывают, их сопротивление уменьшается, снижение тока получается незначительное. Это повышает точность измерения. Но LED-приборы для этих целей не подойдут – у них слишком маленькая потребляемая мощность, и их понадобится слишком много. Надо искать лампы накаливания.

Следует помнить, что ёмкость зависит от тока, которым разряжается АКБ. Заявленная мощность декларируется при разряде батареи током в 5% от номинала. Надо выбрать мощность ламп так, чтобы получить такой ток. Например, для аккумулятора емкостью 60 А*ч оптимально для измерения разряжать током 3 А. Для этого мощность ламп при напряжении 12 вольт должна быть P=U*I=12*3=36 ватт. Можно взять три лампы по 12 ватт или две по 18 ватт и т.п. Особо за точностью гнаться не надо – точная ёмкость все равно неизвестна, её лишь предстоит выяснить.

Схема измерения ёмкости АКБ

Перед измерением надо полностью зарядить аккумулятор и собрать схему, как указано на рисунке. Время начала разряда надо зафиксировать. Если есть два мультиметра, можно одним измерять ток, другим напряжение, а можно периодически подключать тестер то в качестве вольтметра, то в качестве амперметра. Результаты надо записывать каждые 30-60 минут, а при достижении уровня 11,5 вольт – каждые 10-15 минут. Когда напряжение снизится до 10,5 вольт, разряд надо прекратить и зафиксировать время его окончания. Реальная ёмкость вычисляется по формуле С=I*t, где:

• I – усредненный ток в амперах;
• t – время разряда в часах.

Так, если батарея разряжалась в течение 16 часов средним током в 3 ампера, её реальная ёмкость составит 16*3=48 А*ч. Измерения надо производить при температуре +25 °C.

Измерение токоотдачи батареи

Теоретически таким способом можно замерить фактический ток холодной прокрутки. По стандарту IEC (которому соответствует наш ГОСТ Р 53165-2008) замер производится при температуре электролита минус 18 градусов, при снижении напряжения на клеммах не ниже 8,4 вольт. На практике проблема не только в том, как охладить батарею до нужной температуры.

Например, для аккумулятора с заявленной токоотдачей в 600 ампер потребуется нагрузка мощностью P=U*I=8,4*600=5000 ватт. Сейчас мощные лампочки выпускаются, в основном, в светодиодном исполнении, а они для наших целей, как указано выше, малопригодны. Если применять приборы мощностью, например, 60 ватт, то их понадобится в данном случае 84 штуки.

При желании большую гирлянду собрать возможно, но встанет проблема коммутации больших токов, чтобы контаткы при замыкании/размыкании цепи не приварились. Можно приспособить для этой цели втягивающее реле от стартера автомобиля.  Также придется найти тестер с клещами постоянного тока (а такие приборы менее распространены и более дороги, чем измерители переменки) и с пределом измерения в несколько сот ампер. Кроме того, измерение продлится недолго, поэтому надо убедиться, что в мультиметре присутствует функция фиксации пикового значения.

Замер внутреннего сопротивления батареи

С помощью этой схемы можно измерить внутреннее сопротивление аккумулятора. Его условно можно представить в виде резистора, подключенного к клеммам аккумулятора изнутри.

Для повышения точности надо взять нагрузку помощнее так, чтобы ток составил не менее 50 ампер (а лучше 100 или более). Для этого подойдет «батарея» ламп общей мощностью не менее P=U*I=12*50=600 ватт. Если получится больше – замер будет точнее. Вместо ламп можно использовать резистор, сделанный, например, из спирали для утюга или электроплитки. Надо лишь точно замерить его сопротивление. Производится два измерения:

• на холостом ходу зафиксировать напряжение на клеммах батареи E;
• под нагрузкой замерить ток I и напряжение на клеммах U.

Измерение под нагрузкой проводится однократно, для этого достаточно несколько секунд. Далее надо воспользоваться законом Ома для полной цепи:

I=E*(R+r),

отсюда

r=I/E-R,

где:

• E – ЭДС батареи в вольтах, с определенными допущениями равна напряжению разомкнутой цепи АКБ;
• I – замеренный ток в амперах;
• R – сопротивление внешней нагрузки, Ом.
• r – искомое внутреннее сопротивление, Ом.

Напряжение на клеммах под нагрузкой позволит вычислить сопротивление нагрузки (вместе с соединительными проводами), если оно неизвестно (а если и известно, то при нагреве большим током во время опыта оно изменится). Оно равно R=U/I.

Самое сложное – как интерпретировать полученный результат. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем больше ток, который батарея выдаст в нагрузку. Но какое сопротивление считать нормальным – непонятно, ведь производители не указывают это значение ни на шильдике батареи, ни в сопроводительной технической документации. И в этом есть логика, потому что внутренее сопротивление является весьма нелинейной функцией от многих вещей:

• температуры;
• состава электролита;
• степени заряженности батареи;
• других факторов.

Соблюсти эти условия в гараже и даже на производстве сложно. Можно лишь ориентироваться на значение в несколько миллиом для новой АКБ с хорошей токоотдачей. Или накопить статистику, замерив много однотипных аккумуляторов, чьё состояние известно.

Подобный замер производится с помощью нагрузочной вилки. Только при таком тестировании внутреннее сопротивление не вычисляется, а по итогам двух измерений (при разомкнутой цепи и под нагрузкой) по таблице делается вывод о работоспособности батареи.

Проверка режима работы в составе электрооборудования автомобиля

Также мультиметр пригодится, чтобы проверить работу аккумулятора «на борту». В первую очередь, можно определить, заряжается ли батарея при работающем генераторе.

Для этого должно выполняться условие превышения напряжения бортсети над напряжением аккумулятора, в этом случае ток будет «втекать» в батарею. Сначала надо измерить напряжение на клеммах АКБ при заглушенном двигателе. Оно должно составлять от 10,5 до 12,6 вольт (в зависимости от уровня заряженности батареи). Потом надо завести мотор, при нормально работающем генераторе напряжение должно повыситься не менее, чем до 14…14,5 вольт. Если напряжение ниже, надо искать неисправность генератора. Обе проверки надо производить при отключенных мощных потребителях (световое оборудование, автозвук, обогревательные устройства и т.п.).

Также тестером можно определить наличие утечек тока во время стоянки автомобиля. Для этого очень удобно пользоваться тестером с клещами постоянного тока. Надо заглушить двигатель и отключить всех потребителей электроэнергии бортсети, насколько это возможно. Если измерить ток по, например, плюсовому проводу от аккумулятора, то амперметр должен показать значение, близкое к нулю или ток, похожий на потребление нагрузок, которые отключить не удалось. Если результат измерения выше, надо искать проблему.

Направления токов утечки по загрязнениям корпуса

Надо помнить, что если утечка идет по слою загрязнений по корпусу аккумулятора, то найти её таким путем не получится – путь движения тока пройдет мимо плюсового провода. Поэтому есть смысл батарею предварительно очистить от грязи, помыв ее теплой водой с моющими средствами.

В итоге, имея мультиметр и некоторые знания, можно определить не только фактическое состояние батареи, но и режим её работы. Это несложно, и поможет избежать существенных денежных расходов.

Как правильно зарядить автомобильный аккумулятор: пошаговая инструкция

Что такое люминесцентная лампа и как она работает?

Как выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

В чём и как измеряется ёмкость аккумулятора?

Что такое галогенная лампа, где используется, как выбрать галогенную лампу для дома

Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля?