Пристрій автомобільного акумулятора

1. Загальні відомості
2. Приведення АКБ в робочий стан
3. Заряд акумуляторних батарей
4. Контрольно-тренувальний цикл

Наши партнеры ArtmMisto

Зміст статті

Загальні відомості

пристрій акумулятора

Автомобільний стартерний акумулятор - це хімічне джерело струму, дія якого заснована на використанні оборотних електрохімічних процесів. Найпростіший свинцевий акумулятор складається з позитивного електрода, активною речовиною якого є двоокис свинцю (темно-коричневого кольору), і негативного електрода, активною речовиною якого є губчастий свинець (сірого кольору). Якщо обидва електроди помістити в посудину з електролітом (розчин сірчаної кислоти в дистильованої воді), то між електродами виникне різниця потенціалів.

При підключенні до електродів навантаження (споживача) в ланцюзі потече електричний струм, і акумулятор буде розряджатися. Під час розряду витрачається сірчана кислота з електроліту і одночасно в електроліт виділяється вода. Тому в міру розряду свинцевого акумулятора зменшується концентрація сірчаної кислоти, через що щільність електроліту знижується. При заряді відбуваються зворотні хімічні реакції - в електроліт виділяється сірчана кислота і витрачається вода. При цьому щільність електроліту в міру заряду зростає. Оскільки при розрядах і зарядах змінюється щільність електроліту, то по її величині можна судити про ступінь зарядженості акумулятора, чим і користуються на практиці.

Основними електричними характеристиками акумулятора є електрорушійна сила, напруга і ємність.

Електрорушійної силою (е.р.с.) акумулятора називається різниця потенціалів між його електродами при розімкнутому зовнішньому ланцюзі. Величина ЕРС справного акумулятора залежить від щільності електроліту (ступеня його зарядженості) і змінюється в межах від 1,92 до 2,15 вольта.

Напругою акумулятора називається різниця потенціалів між його висновками, виміряна під навантаженням. За номінальну напругу свинцевого акумулятора приймається величина, що дорівнює 2 вольта. Величина напруги при розряді акумулятора залежить від величини розрядного струму, тривалості розряду і температури електроліту; вона завжди менше величини е.р.с. Розряджати акумулятор нижче певної межі, званого кінцевим розрядних напругою, неприпустимо, так як це може привести до переполюсовке і руйнування активної маси електродів. Величина напруги при заряді залежить головним чином від ступеня зарядженості акумулятора, температури електроліту і завжди більше величини е.р.с.

Ємністю акумулятора називається кількість електрики, що віддається повністю зарядженим акумулятором при його розряді до допустимого кінцевого розрядної напруги. Ємність акумулятора вимірюється в ампер-годинах і визначається як добуток величини розрядного струму (в амперах) на тривалість розряду (в годинах). Ємність акумулятора залежить від кількості активної маси (кількості і розміру електродів), величини розрядного струму, щільності і температури електроліту, терміну служби акумулятора і є його найважливішою експлуатаційною характеристикою. При великих величинах розрядних струмів, при низьких температурах електроліту, а також в кінці терміну служби ємність, що віддається акумулятором, знижується. За номінальну ємність акумулятора приймається ємність, яку повинен віддавати акумулятор при розряді струмом 20-годинного або 10-годинного розряду, тобто при величині розрядного струму, чисельно дорівнює відповідно 0,05 і 0,1 величини номінальної ємності.

Стартерная автомобільна акумуляторна батарея складається з 6 однакових акумуляторів, з'єднаних послідовно. При такому з'єднанні номінальну напругу батареї дорівнює сумі номінальних напруг окремих акумуляторів, і становить 12 вольт, а номінальна ємність батареї залишається такою ж, як і ємність одного акумулятора.

Приведення АКБ в робочий стан

Необхідна щільність електроліту, г / см³Колічество води, лКолічество розчину сірчаної кислоти, щільністю 1,40 г / см³, л

Таблиця 1. Кількість води і розчину кислоти для приготування 1 л електроліту 1,20 0,547 0,476 1,21 0,519 0,500 1,22 0,491 0,524 1,23 0,465 0,549 1,24 0,438 0,572 1,25 0,410 0,601 1,26 0,382 0,624 1, 27 0,357 0,652 1,28 0,329 0,679 1,29 0,302 0,705 1,31 0,246 0,760

Автомобільні акумуляторні батареї, що випускаються в сухозаряженном стані, для приведення в робочий стан необхідно залити електролітом і після просочення електродів виміряти щільність електроліту і зробити підзарядку батареї. При температурі повітря до -15 ° С в батареї заливають електроліт щільністю 1,24 г / см ³. При температурі від -15 ° до -30 ° С щільність підвищують до 1,26, а при нижче -30 ° - до 1,28 г / см ³.

Електроліт необхідної щільності може бути приготований безпосередньо з кислоти і води. Однак більш зручно застосовувати розчин кислоти щільністю 1,40 г / см ³. Кількість води і розчину, необхідне для приготування 1 л електроліту, зазначено в таблиці 1. Сірчана кислота враховується не в літрах, а в кілограмах. Для перекладу літрів в кілограми необхідно користуватися коефіцієнтом 1,83.

Щільність електроліту вимірюється за допомогою ареометра. Він складається з циліндра з гумовою грушею і забірної трубкою і денсиметра (поплавка). При визначенні щільності електроліту необхідно стиснути рукою гумову грушу ареометра, ввести кінець забірної трубки в електроліт і поступово відпустити грушу. Після того, як денсиметром спливе, за його шкалою визначити щільність електроліту в акумуляторі. При вимірах треба стежити за тим, щоб денсиметром вільно плавав в електроліті ( «не прилипав» до стінок циліндра).

Замір щільності електроліту за допомогою ареометра

Щільність електроліту залежить від температури. Вихідною вважається температура електроліту 25 ° С. На кожні 15 ° С зміни температури щільність змінюється приблизно на 0,01 г / см³. Тому при вимірюванні щільності електроліту слід враховувати його температуру і в необхідних випадках вносити поправку до свідчень ареометра, користуючись таблицею 2.

Заливати електроліт в акумулятор слід тонким струменем, застосовуючи порцелянову, поліетиленову або ебонітову кухоль і скляну, поліетиленову або ебонітову воронку.

температура
електроліту, С ° Поправка до
показаннями, г / см3

Таблиця 2. Поправки до свідчень ареометра Від -55 до -41 -0,05 Від -40 до -26 -0,04 Від -25 до -11 -0,03 Від -10 до 4 -0,02 Від 5 до 19 -0,01 Від 20 до 30 0,00 Від 31 до 45 +0,01 ВІД 46 до 60 +0,02

Температура електроліту повинна бути не нижче 15 ° С і не вище 25 ° С. Після заливки електроліту і просочення електродів не раніше ніж через 20 хвилин і не пізніше ніж через 2 години проводиться контроль щільності електроліту. Якщо щільність електроліту знизиться не більше, ніж на 0,03 г / см³ проти щільності заливається електроліту, батарея може експлуатуватися. Якщо ж щільність електроліту знизиться більш, ніж на 0,03 г / см³, батарея підлягає подзаряду. Тривалість першого підзарядки залежить від терміну зберігання батареї в сухому вигляді з моменту виготовлення до приведення в робочий стан. Закінчення підзарядки визначається по стабільності напруги акумулятора і щільності електроліту протягом 2 годин.

Заряд акумуляторних батарей

Акумуляторні батареї заряджають при приведенні їх у робочий стан, при проведенні контрольно-тренувального циклу, а також періодично в процесі експлуатації і при розрядах нижче допустимих меж. При підготовці до заряду вимірюється щільність і рівень електроліту в усіх акумуляторах батареї. В акумуляторах, де рівень недостатній, він доводиться до норми доливкою дистильованої води (але не електроліту!).

Заряд свинцевих акумуляторних батарей необхідно проводити від джерела постійного струму. При цьому зарядний пристрій, призначений для заряду однієї 12-вольтової батареї, має забезпечити можливість збільшення зарядної напруги до 16,0-16,5 В, оскільки інакше не вдасться зарядити сучасну необслуговується акумуляторну батарею повністю (до 100% її фактичної ємності). Позитивний провід (клему) зарядного пристрою з'єднують з позитивним висновком батареї, негативний - з негативним. У практиці експлуатації користуються, як правило, одним з двох методів заряду батареї: заряд при сталості струму або заряд при сталості напруги. Обидва ці методу рівноцінні з точки зору їх впливу на довговічність батареї.

Заряд при сталості струму виробляється струмом величиною, рівною 0,1 від номінальної ємності при 20-годинному режимі розряду. Наприклад, для батареї ємністю 60 А-ч струм заряду має дорівнювати 6 А. Для підтримання сталості струму протягом усього процесу заряду необхідно регулюючий пристрій. Недолік такого способу - необхідність постійного контролю і регулювання зарядного струму, а також рясне газовиділення в кінці заряду. Для зниження газовиділення і підвищення ступеня зарядженості батареї доцільно поетапне зниження сили струму в міру збільшення зарядної напруги. Коли напруга досягне 14,4 В, зарядний струм зменшують в два рази (3 Ампера для батареї ємністю 60 А-ч) і при такому струмі продовжують заряд до початку газовиділення. При заряді батарей, які не мають отворів для доливання води, доцільно при збільшенні зарядного напруги до 15 В ще раз зменшити струм в два рази (1,5 А для батарей ємністю 60 А-ч). Батарея вважається повністю зарядженої, коли струм і напруга при заряді зберігаються без зміни протягом 1-2 годин. Для сучасних необслуговуваних батарей такий стан настає при напрузі 16,3-16,4 В залежно від складу сплавів решіток і чистоти електроліту (при його нормальному рівні).

Температура електроліту під час заряду батарей зростає, тому необхідно контролювати її величину, особливо до кінця заряду. Її величина не повинна перевищувати 45 ° С. У разі якщо температура виявиться вище, слід зменшити наполовину зарядний струм або перервати заряд на час, необхідний для охолодження електроліту до 30 ... 35 ° С.

Якщо до кінця заряду щільність електроліту відрізняється від норми, необхідно провести коригування доливкою дистильованої води в випадках, коли щільність вище норми, або доливкою розчину сірчаної кислоти щільністю 1,40 г / см ³, коли вона нижча за норму. Доведення щільності можна робити тільки в кінці заряду, коли щільність електроліту більше не зростає, а за рахунок «кипіння» забезпечується швидке і повне перемішування. Кількість відібраного електроліту і води, що додається або розчину кислоти для кожного акумулятора можна визначити, користуючись даними таблиці 3. Після проведення коригування продовжити заряд протягом 30-40 хв, після чого знову виміряти щільність, і якщо вона буде відрізнятися від норми, провести її знову.

Таблиця 3. Зразкові норми в см³ доведення щільності електроліту в обсязі одного літра Щільність електроліту в АКБ, г / см3 Необхідна щільність, г / см3 1,24 1,25 Отсос електроліту Доливка розчину 1,40 г / см3 Доливка води Отсос електроліту Доливка розчину 1,40 г / см3 Доливка води 1,24 - - - 60 62 - 1,25 44 - 45 - - - 1,26 85 - 88 39 - 40 1,27 122 - 126 78 - 80 1,28 156 - 162 117 - 120 1,29 190 - 200 158 - 162 1,30 - - - - - - Таблиця 3. Продовження щільність електроліту в АКБ, г / см3 Необхідна щільність, г / см3 1,26 1,27 Отсос електроліту Доливка розчину 1 , 40 г / см3 Доливка води Отсос електроліту Доливка р аствора 1,40 г / см3 Доливка води 1,24 120 125 - 173: 175 - 1,25 65 70 - 118 120 - 1,26 - - - 65 66 - 1,27 40 - 43 - - - 1,28 80 - 86 40 - 43 1,29 123 - 127 75 - 78 1,30 - - - 109 - 113 Таблиця 3. Продовження Для користування таблицею її дані необхідно помножити на обсяг одного акумулятора батареї, виражений в літрах. Щільність електроліту в АКБ, г / см3 Необхідна щільність, г / см3 1,29 1,31 Отсос електроліту Доливка розчину 1,40 г / см3 Доливка води Отсос електроліту Доливка розчину 1,40 г / см3 Доливка води 1,24 252 256 - - - - 1,25 215 220 - - - - 1,26 177 180 - 290 294 - 1,27 122 126 - 246 250 - 1,28 63 65 - 198 202 - 1,29 - - - 143 146 - 1, 30 36 - 38 79 81 -

Експлуатаційний рівень електроліту встановлюється після закінчення коригування щільності і не раніше, ніж через 30 хв після вимкнення батарей з заряду. При рівні електроліту нижче норми в акумулятор потрібно додати електроліт такої ж щільності.

При заряді при сталості напруги ступінь зарядженості АКБ після закінчення заряду безпосередньо залежить від величини зарядної напруги, яке забезпечує зарядний пристрій. Так, наприклад, за 24 години безперервного заряду при напрузі 14,4 В повністю розряджена 12-вольта батарея зарядиться на 75-85%, при напрузі 15 В - на 85-90%, а при напрузі 16 В - на 95-97% . Повністю зарядити виряджену батарею протягом 20-24 годин можна при напрузі зарядного пристрою 16,3-16,4 В. В перший момент включення струму його величина може досягати 40-50 А і більше, в залежності від внутрішнього опору (ємності) і глибини розряду батареї. Тому зарядний пристрій постачають схемними рішеннями, що обмежують максимальний струм заряду. У міру заряду напруга на виводах батареї поступово наближається до напруги зарядного пристрою, а величина зарядного струму, відповідно, знижується і наближається до нуля в кінці заряду. Це дозволяє виробляти заряд без участі людини в повністю автоматичному режимі. Помилково критерієм закінчення заряду в подібних пристроях вважають досягнення напруги на виводах батареї при її заряді, рівного 14,4 ± 0,1 В. При цьому, як правило, загоряється зелений сигнал, службовець індикатором досягнення заданого кінцевого напруги, тобто закінчення заряду. Однак для задовільного (на 90-95%) заряду сучасних необслуговуваних АКБ за допомогою подібних зарядних пристроїв, що мають максимальну зарядна напруга 14,4-14,5 В, буде потрібно близько доби.

Прискорений комбінований спосіб заряду застосовується при необхідності повного заряду акумуляторних батарей в
скорочений час. Прискорений комбінований заряд проводиться в два етапи. На першому етапі заряд батарей здійснюється при постійному зарядному напрузі, на другому етапі - при постійній величині зарядного струму. Перехід до заряду батарей при постійній величині зарядного струму виробляється при зниженні його на першому етапі заряду до величини 1/10 від ємності.

Контрольно-тренувальний цикл

Контрольно-тренувальний цикл проводиться для контролю технічного стану акумуляторних батарей, перевірки віддається ними ємності, виправлення відстаючих акумуляторів. Відстаючими називаються ті акумулятори батареї, параметри яких нижче інших.

При контрольно-тренувальному циклі проводяться:

• попередній повний заряд;
• контрольний (тренувальний) розряд струмом 10-годинного режиму;
• остаточний повний заряд.

Тип батареіРазрядний струм, А

Таблиця 4. Величина розрядного струму при проведенні КТЦ 6СТ-45 4,2 6СТ-50 4,5 6СТ-55 5,0 6СТ-60 5,4 6СТ-75 6,8 6СТ-82 7,5 6СТ-90 8, 1 6СТ-105 9,5

Попередній повний заряд при КТЦ проводиться зарядним струмом, величиною 1/10 ємності акумулятора. Перед початком контрольного розряду температура електроліту повинна бути 18 ... 27 ° С. Величина розрядного струму для акумуляторних батарей повинна відповідати значенням, вказаним в таблиці 4.

Сталість розрядного струму має ретельно дотримуватися протягом всього розряду. Розряд ведеться до кінцевого напруги 10,2 В. При зниженні напруги до 11,1 В вимірювання проводять через кожні 15 хвилин, а при зниженні напруги до 10,5 В вимірювання проводять безперервно до кінця зарядки.

Підрахунок ємності, що віддається акумуляторною батареєю, в процентах від номінальної проводиться по таблиці . Фактична ємність, що віддається при контрольному розряді, може бути як менше, так і більше номінальної. Остаточний повний заряд автомобільних батарей проводиться нормальним зарядним струмом з дотриманням всіх правил з доведенням щільності електроліту в кінці заряду.