8 Paristojen kuormituskäyrä ja paristojen kytkennät
Pariston sisäinen vastus
Kuormituskäyrä
- Paristojen sisäinen rakenne rajoittaa virran kulkua. Tätä ominaisuutta kutsutaan sisäiseksi vastukseksi ja merkitään Rs.
- Sisäinen vastus riippuu pariston tyypistä ja pariston iästä. Pitkäänkäytetyn pariston sisäinen vastus on suuri.
- Kuormittamattoman pariston jännitetettä kutsutaan lähdejännitteeksi (E).
- Kun paristo syöttää virtaa virtapiiriin osa jännitteestä häviää sisäiseen vastukseen. Virtapiirille käyttöön jäävää jännitettä kutsutaan napajännitteeksi (U) ja se on aina pienempi kuin lähdejännite.
Kuormituskäyrä
- Pariston sisäinen vastus pystytään laskemaan yksinkertaisen mittausasetelman avulla. Paristo kytketään säätövastukseen, jolla säädellään sen kautta kulkevaa virtaa.
- Kun napajännitteitä mitataan eri virran arvoilla, mittaustuloksista syntyy kuvaaja, jota kutsutaan kuormituskäyräksi (vaikka sen onkin suora).
- Kuormituskäyrä noudattaa ylläolevaa kaavaa ja sisäinen vastus saadaan suoran kulmakertoimesta.
- Kuva mittausasetelmasta:
- Kuormituskäyrä:
- Kuvaajasta nähdään, että napajännite pienenee, kun piirissä kulkeva virta kasvaa. Eli mitä suurempaa tehoa paristosta yritetään ottaa, sitä enemmän tehosta kuluu pariston itsensä lämpenemiseen (tai muihin sisäisiin muutoksiin).
- Kuvaajasta voidaan selvittää myös paristosta saatava maksimaalinen virta I0. Tämä saadaan silloin kun paristo on oikosulussa ja virtaa kutsutaan oikosulkuvirraksi.
- Sarjaankytkenässä paristojen jännite on niiden yhteenlaskettu jännite. Esim. neljästä sarjaankytketystä sormiparistosta saadaan noin 6 voltin lähdejännite.
- Haittapuolena sarjaankytkennässä on se, että myös sisäinen jännite summaantuu.
- Rinnankytkettyjen paristojen lähdejännite on sama kuin yksittäisen pariston lähdejännite, eli jännitettä ei saada nostettua.
- Hyvä puoli on se, että rinnankytkennässä sisäisen vastuksen merkitys pienenee ja paristojen energia saadaan paremmin hyödynnettyä. Paristot myös kestävät kauemmin.
- Huom! Rinnankytkennässä paristojen lähdejännite on oltava sama! Muuten paristojen välille syntyy sähkövirta ja paristot kuluvat vaikkei sähkölaitetta olisi kytketty päälle.
- Selvitä lähdejännitteen ja napajännitteen ero.
- Napajännitteen laskeminen suljetussa virtapiirissä.
- Piirrä kytkentäkaavio, jonka avulla voit mitata pariston sisäisen vastuksen.
- Kuormituskäyrän piirtäminen data-aineiston avulla.
- Sisäisen vastuksen laskeminen kuormituskäyrältä.
- Oikosulkuvirran selvittäminen kuormituskäyrältä.
- Piirrä paristojen rinnankytkentä ja sarjaankytkentä.
- Laske rinnankytketyn paristokokonaisuuden sisäinen vastus.