Аккумуляторная батарея

 

 

 

Аккумуляторная батарея служит для питания током приборов электрооборудования при малой частоте вращения коленвaлa и при неработающем двигателе. Она состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в цепи рабочего напряжения 12 В.
Аккумулятор состоит из полублоков положительных и отрицательных пластин, изолированных друг от друга сепараторами, изготовленными из пористых пластмасс (мипора или мипласта). Пластины отливаются в виде решеток из свинца с добавлением 7-8 % сурьмы, для механической прочности. В решетку пластин впрессовывают активную массу, приготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца - свинцового сурика (РЬзО4) и свинцового глета (РЬО) - для положительных пластин и свинцового порошка - для отрицательных пластин. В целях увеличения емкости аккумулятора и уменьшения его внутреннего сопротивления одноименные пластины соединяются в полублоки, заканчивающиеся выводными полюсными штырями.

решетки батареи

Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собираются в блок таким образом, что положительные пластины располагаются между отрицательными, поэтому последних всегда на одну больше. Это позволяет лучше использовать активную массу положительных пластин и предохраняет крайние положительные пластины от коробления и разрушения. Сепараторы устанавливаются между пластинами так, чтобы их ребристая сторона была обращена к поверхности положительных пластин, обеспечивая тем самым лучшее поступление к ним электролита. Сверху пластины покрываются перфорированным пластмассовым предохранительным щитком. Собранный аккумулятор помещают в отделение бака и закрывают крышкой, имеющей два отверстия для выхода полюсных штырей и отверстие для заливки электролита, которое закрывается резьбовой пробкой. В пробке имеется вентиляционное отверстие, сообщающее внутреннюю полость аккумулятора с атмосферой.

строение аккумуляторной батареи

В аккумуляторы заливается электролит, состоящий из химически чистой серной кислоты (H2S04) и дистиллированной воды. Приготовление электролита осуществляется в кислотоупорной посуде (свинцовой, керамической, пластмассовой) путем вливания кислоты в воду. Заливать воду в кислоту нельзя, так как процесс соединения в этом случае будет происходить на поверхности, вызывая разбрызгивание кислоты, что может причинить ожоги тела и испортить одежду. При приготовлении электролита необходимо надевать защитные очки, резиновые перчатки и фартук. В случае попадания серной кислоты на кожу нужно (до оказания квалифицированной медицинской помощи) осторожно ватой снять кислоту и промыть пораженное место струей воды, а затем 10%-ным раствором соды или нашатырного спирта.
При пропускании через батарею постоянного тока (заряд) в аккумуляторах происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, что выражается в изменении состава активной массы (на положительных пластинах образуется перекись свинца РЬО2, а на отрицательных - губчатый свинец РЬ) и увеличении плотности электролита. При разряде происходит обратный химический процесс, при котором понижается плотность электролита, а активная масса на тех и других пластинах превращается в сернокислый свинец (PbS04). Поскольку плотность электролита определяет развиваемую аккумулятором ЭДС, ее величина позволяет судить о степени заряженности батареи. Плотность зависит от температуры электролита, уменьшаясь примерно на 0,1 г/см³ при повышении температуры на 15° С. При расчетах плотность обычно приводят к температуре + 15° С. Для предотвращения замерзания электролита при эксплуатации аккумуляторов в зимних условиях плотность регламентируется в зависимости от климатических условий в соответствии с данными табл. 4.

регламентированная плотность в зависимости от климата

Аккумуляторные батареи можно условно разделить на три уровня технологического исполнения - так называемые необслуживаемые, малообслуживаемые и обслуживаемые. Необслуживаемые аккумуляторы не имеют отверстия для заливки электролита. Вырабатывая большой пусковой ток и имея ресурс выше на 20-30%, эти АКБ требуют труднодостижимой на большинстве отечественных автомобилей стабильности напряжения в электрической системе. Болезненно переносят продолжительные попытки запустить двигатель с дающими сбои системами питания или зажигания.
Батареи второго уровня - малообслуживаемые - с доступом в каждую банку, изредка требуют контроля уровня и плотности электролита. Они выпускаются практически любым известным производителем аккумуляторов.
И хорошо известные автомобилистам прошедших десятилетий «черные» аккумуляторы, которые можно считать сверхобслуживаемыми.

Необслуживаемые аккумуляторы малообслуживаемые аккумуляторы

малообслуживаемые аккумуляторы сверхобслуживаемые аккумуляторы

ПАРАМЕТРЫ ВЫБОРА.

Номинальная емкость аккумулятора.

Главным критерием при выборе аккумулятора является его номинальная емкость. Автопроизводители тщательно подбирают все компоненты электрической системы, включая генератор и аккумулятор, по совместимости друг с другом так, чтобы добиться зарядного баланса, исключающего разряд и перезаряд АКБ.Номинальной емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор до минимально допустимого значения. Емкость измеряется в ампер-часах (А·ч) и зависит от количества и размера параллельно соединенных пластин, силы разрядного тока, а также от температуры электролита. Чем больше размер и количество пластин, меньше сила разрядного тока и выше температура электролита, тем большую емкость может отдать аккумулятор при разряде. При понижении температуры электролита емкость уменьшается примерно на 1 % на каждый градус.
Например, если номинальная емкость батареи (при 30° С) равна 55 А·ч, то при температуре электролита 0° С она уменьшится на 30% и составит 38 А·ч, а при температуре -20° С будет только 27 А·ч (уменьшится на 50%).
Ошибка при выборе может привести к тому, что емкость аккумулятора окажется маленькой для выдаваемого генератором тока. При этом батарея будет постоянно получать с больше тока, чем ей надо для нормальной зарядки, т.е. перезаряжаться, что ведет к ускоренному ее выходу из строя. В обратном случае, при покупке АКБ слишком большой емкости, аккумулятор будет недозаряжаться. Это также снижает его ресурс и ухудшает пусковые свойства. Емкость должна быть не менее 95% и не более 110% емкости штатной батареи.

Пусковой ток.

Не менее важно значение пускового тока (измеряется в амперах (А)) - это максимальный ток, который батарея способна отдать на 30-й секунде непрерывного разряда при температуре 18° С без падения напряжения ниже 9 В. Для пуска двигателей с одинаковым рабочим объемом в разных моделях и марках машин может требоваться неодинаковое количество энергии. Вызвано это тем, что двигатели имеют разную компрессию в цилиндрах, индивидуальное количество распредвалов, а также различные навесные агрегаты - насос гидроусилителя, компрессор кондиционера, чем в сумме и определяется, с какой силой все это необходимо будет прокручивать при старте. Если купить аккумулятор с малым значением пускового тока, могут возникнуть серьезные проблемы с пуском мотора, особенно в зимнее время.

Габаритные размеры.

Не менее важными являются такие характеристики аккумулятора, как габаритные размеры, расположение и конструкция клемм. Их игнорирование может вызвать проблемы при установке и подключении аккумулятора. По размерам батарея должна совпадать с установочным гнездом, способом крепления – прижимной планкой сверху или за выступ внизу. Также нужно обратить внимание на расположение клемм на штатной батарее, они бывают противоположного размещения.

расположение клемм аккумулятор

Неисправности аккумуляторных батарей.

Особенно сильно на техническом состоянии аккумуляторных батарей сказываются загрязнение электролита, работа и хранение при повышенной температуре электролита и низком его уровне, нарушение режимов заряда, заливка электролита повышенной плотности (это особенно часто бывает, если вместо дистиллированной воды для доводки уровня добавляют в аккумуляторы электролит). Перечисленные причины вызывают такие наиболее часто наблюдающиеся опасные неисправности батарей, как коррозия решеток положительных пластин, повышенный саморазряд, короткое замыкание разноименных пластин и сульфатация пластин. Kромe того, в процессе эксплуатации батарей происходят окисление полюсных штырей и наконечников, а также появление трещин в баке и крышках, вызывающих подтекание электролита.
Саморазряд аккумуляторной батареи при ее эксплуатации и хранении возникает вследствие образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются за счет возникновения электродвижущей силы между окислами активной массы и решеткой пластин. Кроме того, при длительном хранении электролит в аккумуляторе отстаивается и плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнительных токов на поверхности пластин. Нормальный саморазряд исправной батареи составляет 1-2% в сутки. Причинами повышенного саморазряда могут быть: загрязнение поверхности батареи, применение для доливки обычной (не дистиллированной) воды, содержащей щелочи и соли, попадание внутрь аккумуляторов металлических частиц и других веществ, способствующих образованию гальванических пар. Для устранения неисправности следует протереть поверхность батареи или заменить электролит, промыв внутреннюю поверхность бака.
Признаками короткого замыкания внутри аккумулятора являются «кипение» электролита и резкое падение напряжения; чаще всего оно вызывается осыпанием активной массы и разрушением сепараторов.
Сульфатация пластин заключается в том, что на пластинах образуется крупнокристаллический сернокислый свинец в виде белого налета. При этом увеличивается сопротивление аккумуляторов. Крупные кристаллы сульфата свинца закрывают поры активной массы, препятствуя проникновению электролита и формированию активной массы при заряде. Вследствие этого активная поверхность пластин уменьшается, вызывая снижение емкости батареи. Признаком сульфатации пластин является то, что при заряде батареи быстро повышаются напряжение и температура электролита и происходит бурное газовыделение (кипение), а плотность электролита повышается незначительно. При последующем разряде и особенно при включении стартера батарея быстро разряжается из-за малой емкости. Основные причины, вызывающие сульфатацию: разряд батареи ниже 10,2 В, оголение пластин вследствие понижения уровня электролита, длительное хранение батареи без подзарядки (особенно разряженной), большая плотность электролита, продолжительное пользование стартером при пуске.
Небольшая сульфатация пластин может быть устранена проведением одного или нескольких циклов «заряд - разряд». Для этого аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить и довести плотность электролита в ней до нормальной величины (1.285 см³) путем доливания электролита плотностью 1,4 г/см³ или дистиллированной воды. Затем разрядить батарею через лампу током силой 4-5 А до напряжения 10,2 В. Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи и даже к прекращению тока. Для устранения неисправности нужно снять со штырей наконечники проводов (клеммы), зачистить штыри и клеммы и укрепить последние на штырях. После этого штыри и клеммы снаружи надо смазать тонким слоем технического вазелина.
Подтекание электролита через трещины бака обнаруживают осмотром. При вынужденной временной эксплуатации батареи с этой неисправностью необходимо периодически добавлять в неисправное отделение бака электролит, а не дистиллированную воду.

Техническое обслуживание и срок службы аккумуляторной батареи.

В зависимости от режима эксплуатации и качества обслуживания батареи срок службы их составляет от 2-х до 10 лет. Для увеличения срока службы их нужно поддерживать в чистоте и заряженном состоянии. Во время заряда в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно постоянно прочищать топкой проволокой. Учитывая, что при работе батареи образуется гремучий газ (смесь водорода с кислородом), нельзя осматривать батарею с открытым огнем во избежание взрыва.

виды работ при обслуживании

Периодически необходимо зачищать штыри и клеммы проводов. Через 10 тыс. км пробега проверять уровень электролита через заливные отверстия аккумуляторов. При понижении уровня следует долить дистиллированную воду, а не электролит, так как в процессе работы батареи вода в электролите разлагается и испаряется, а кислота остается.
Периодически проверяют плотность электролита с целью определения степени заряженности аккумуляторной батареи. Для этого наконечник кислотомера опускают в наливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит с помощью резиновой груши и по делениям поплавка аэрометра, определяют величину плотности электролита.
Глубокий разряд и длительное пребывание в таком состоянии, а также опасное снижение уровня электролита приводят к необратимой сульфатации. Опасен также перезаряд, что может привести к выкипанию воды и деформации пластин.
По возможности исключите перегрузку батареи, особенно при зимнем запуске двигателя. Включайте стартер с некоторыми промежутками, давая аккумулятору немного «отдохнуть». Если после двух-трех попыток длительностью до 10 секунд двигатель не запустился, ищите причину проблемы, а не "убивайте" полностью АКБ. В мороз, прежде чем включить стартер, включите на 15-20 секунд "габариты", затем на 10-15 секунд фары, чтобы батарея немного разогрелась малыми токами. В момент пуска желательно выключить сцепление, освободив таким образом стартер от ненужного вращения валов и шестерен КПП с ее холодным вязким маслом. 3имой полезно прикрыть аккумулятор теплосберегающим чехлом, но летом перегрев батареи недопустим.
Если нет штатного вольтметра, установите простой индикатор повышенного и пониженного напряжения в бортовой сети. Избегайте короткого замыкания клемм батареи.
В случае понижения уровня электролита доливайте только дистиллированную воду.
Для длительного хранения АКБ в зимнее время ее нужно снять с автомобиля, полностью зарядить и хранить в сухом месте при температуре не выше 0° С и не ниже -30° С, имея в виду, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд. Через каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления емкости, потерянной при саморазряде. При хранении батареи непосредственно на автомобиле необходимо отсоединить провода от полюсных штырей (если отсутствует специальный выключатель). Следует помнить, что температура замерзания электролита плотностью 1,1 г/см³ минус 7° С, плотностью 1,22 г/см³ минут 37° С и плотностью 1,31 г/см³ минус 56° С.

9 способов прикончить аккумуляторную батарею.

Ну и на конец для тех, кто не хочет, что бы аккумулятор служил долго верой и правдой способы убить батарею.
1 способ:
заряд током чрезмерно большой силы, превышающий нормальный в несколько раз. От большого тока электролит перегревается, электроды коробятся, разрушаются сепараторы, осыпается активная масса и т.п. Такого эффекта обычно можно добиться при форсированных режимах заряда с использованием мощных зарядных устройств при неконтролируемом заряде.
2 способ:
запредельный разряд стартерными токами до такой степени, что якорь стартера перестает проворачиваться. Такие глубокие разряды приводят к тому, что пластины очень быстро коробятся, осыпаются и батарея выходит из строя.
3 способ:
не проявлять внимания к уровню напряжения бортовой сети. Заниженное напряжение приведет к тому, что батарея медленно, но уверено умрет. При постоянной рязряженности понижается плотность электролита, а это ведет к снижению основных характеристик аккумулятора.
4 способ:
повышенное напряжение автомобиля приведет к систематическому перезаряду, снизится уровень электролита, повысится его плотность. В этом случае сульфатация электродов обеспечена, обнаженные электроды быстро кородируют, активная масса набухает, выкрашивается, осыпается. Батарея быстро снижает емкость, электролит становится мутным. Аккумулятор приходит в негодность.
5 способ:
загрязнение электролита посторонними веществами. То есть ни при каких обстоятельствах не протирайте батарею чистой тряпкой, смоченной в нашатырном спирте или растворе кальцинированной соды.
6 способ:
добавляйте в электролит не дистиллированную воду, а просто чистую. Электроды выходят из строя, а батарея благополучно прекратила свою службу.
7 способ:
перегрев батареи. При повышении температуры электролита выше +35° С активизируются процессы износа электродов, а если температура повышается еще больше, то ресурс аккумулятора сокращается очень быстро.
8 способ:
заморозить вашу батарею на морозе, но перед этим разрядить стартером до предела или залить воду и не дать размешаться с электролитом.
9 способ:
короткое замыкание может вывести аккумулятор полностью, если вы неосторожно работаете с инструментом.