Главная › Новости

Аккумуляторная батарея (акб)

Опубликовано: 27.08.2018

Устройство аккумулятора

Первая и основная функция автомобильной аккумуляторной батареи — обеспечение запуска двигателя; с ней мы неоднократно сталкиваемся каждую поездку. Вторая, не столь заметная, но от этого не менее важная — питание разного рода электропотребителей при перегрузке генераторной установки и малой частоте вращения коленчатого вала (когда установка не способна выдавать необходимую мощность). Третья, редко применяемая, но не менее значимая, особенно в дальней дороге — использование батареи в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генераторной установки. j^^^^H Подавляющее большинство выпускаемых в настоящее время стартерных батарей являются свинцово-кислотными. В основу их работы положен известный еще с позапрошлого века принцип двойной.сульфатации (рис. 4.35).

При разряде батареи происходит взаимодействие активной массы положительных и отрицательных пластин с электролитом (разбавленной серной кислотой), в результате чего образуется сульфат свинца, осаждающийся на поверхности отрицательно заряженной пластины, и вода. В итоге плотность электролита несколько снижается. При заряде батареи от внешнего источника тока происходят обратные электрохимические процессы, что приводит к восстановлению на отрицательных электродах чистого свинца и на положительных диоксида свинца. Плотность электролита в этом случае повышается. Краткая справка: необратимая сульфатация — «болезнь» не часто эксплуатируемых батарей, особенно этим страдают батареи, хранящиеся-недозаряженными. Любая двенадцативольтовая автомобильная аккумуляторная батарея является набором шести последовательно соединенных одинаковых банок. В каждой банке располагается одинаковый набор положительных и отрицательных пластин, отделенных друг от друга сепараторами. Каждая из банок является законченным источником питания напряжением 2,1 В. Как известно, из курса школьной физики, две разнозаряженные пластины являются источником постоянного напряжения. Соединяя пары пластин параллельно, увеличиваем отдаваемый и потребляемый при заряде ток, а последовательно — увеличиваем общее напряжение батареи. Чтобы нормально эксплуатировать автомобиль, силы одного только тока явно недостаточно, необходимо иметь надлежащее напряжение. Если последовательно соединить шесть банок в единый блок, получим батарею с необходимым напряжением порядка 12.6-12.8 В. Для нормальной эксплуатации автомобиля какие-либо отклонения бортового напряжения в ту или иную сторону вредны как Для батареи, так и для встроенных электронных систем. Предупреждение! При обслуживании батареи грубой ошибкой начинающих автомехаников является доливка электролита вместо дистиллированной воды в полупустые банки. Делать этого ни в коем случае нельзя, так как выкипает не серная кислота, а только вода, вот ее и следует заливать до необходимого уровня. Хранить или перевозить дистиллированную воду можно только в стеклянной или пластиковой таре, контакт с металлическими емкостями ее неизбежно портит. Перед тем как залить дистиллированную воду, необходимо проверить ее качество. Делается это косвенно, обычным тестером, способным замерить сопротивление порядка 1-100 кОм. Для этого к выводам прибора подсоединяют две медные пластинки размером примерно 30x40 мм, с фиксированным расстоянием между ними в 10—15 мм. Далее прибор калибруется путем замера сопротивления обычной водопроводной воды (обычно получается около 2-5 кОм). Это значение принимается за единицу. Затем этими же электродами замеряем исследуемую дистиллированную воду, результат должен составлять не менее пяти условных единиц. Краткая справка: масса современной батареи емкостью 60 А/ч составляет в среднем 16-18 кг, третья часть из которой приходится на электролит. Расход воды в процессе эксплуатации — это довольно точный показатель степени обслуживаемости аккумуляторной батареи. Она считается необслуживаемой, если не требует доливки дистиллированной воды в течение одного года (разумеется, при условии исправной работы системы регулирования бортового напряжения). На расход воды непосредственное влияние оказывает содержание сурьмы в свинцовых решетках пластин. Сурьма добавляется для придания мягким свинцовым пластинам достаточной для эксплуатации в автомобиле прочности. Но улучшая один параметр, ухудшают другой: сурьма, способствует гидролизу (наступает уже при напряжении в 12 В), т. е. расщеплению воды на две составляющие — кислород и водород, следствием которого является выкипание воды из электролита и образование взрывоопасного газа.  В настоящее время сурьма в одной из пластин меняется на кальций, который в решетках по отношению к воде является веществом нейтральным, при этом не снижая их механической прочности. Что касается долговечности современных батарей, то при правильном обслуживании обычный аккумулятор легко переносит 5—6 лет эксплуатации, кальциевые служат несколько дольше. На сегодняшний день выпускают четыре, основных разновидности батарей: обслуживаемые (содержание сурьмы до 6,5% в положительных и до 7,5% в отрицательных пластинах), малосурьмянистые (содержание сурьмы не более 2%), кальциевые и гибридные (комбинированные). В последних положительные пластины сделаны из малосурьмянистого, а отрицательные — из кальциевого свинца. Если допустить недозаряд и довести тем самым плотность в банках батареи до 1,12—1,15 г/см3 (практически очень глубокий разряд), в лучшем случае получите глубокую, не устраняемую сульфатацию свинцовых пластин (образование кристаллов сульфата свинца). В худшем ее просто разорвет на морозе (например, при плотности электролита 1,09 г/см3 температура его замерзания составляет всего - 7 °С). < Следует заметить, что сульфатация в небольших пределах — явление вполне нормальное и присутствует всегда, даже при небольшом разряде. Существенно снижает срок службы АКБ чрезмерный зарядный ток, образующийся за счет отказа регулятора бортового напряжения. При этом напряжение превышает допустимое значение (не более 14,5 В зимой и 14,2 В летом), батарея в таких случаях сильно кипит, теряя часть электролита. Бурное кипение, большая концентрация кислоты (плотностью выше 1,28 г/см3) и чрезмерный нагрев срывают активную массу с решеток пластин, тем самым уничтожая емкость батареи. . Перезаряд реально создать и в условиях мастерской, когда снятую для дозарядки батарею оставляют наедине с примитивным зарядным устройством. В этом случае необходимо визуально следить за процессом зарядки и при появлении первых признаков бурного кипения электролита отключить прибор от сети. Существующие современные автоматические устройства не требуют столь пристального внимания и сами отключают батарею по адре «готовности», непрерывно отслеживая зарядный ток и напряжение на выходе. Длительное беспрерывное вращение коленчатого вала во время попыток запустить двигатель также снижает ресурс за счет сильного коробления и дальнейшего разрушения активного слоя пластин (от чрезмерного их нагрева). В таких случаях необходимо делать небольшие перерывы для подхода свежего электролита к поверхности пластин, так как активно используется только та его часть, которая ближе всего к ним расположена. В современных аккумуляторах пластины упаковываются в специальные конверты, что несколько уменьшает расстояние между пластинами и высоту батареи (за счет отсутствия специальных отстойников для осыпавшейся активной массы), но это спасает только от замыкания между пластинами при осыпании активного слоя, но не от потери емкости при перезарядах. Другими словами, такая батарея будет иметь небольшую остаточную емкость, но гораздо меньший саморазряд. В отличие от обычных, сурьмяных батарей, кальциевые и гибридные аккумуляторы значительно меньше страдают от перезаряда, так как практически перестают принимать зарядный ток при достижении полного заряда. Гидролиз же наступает в банках при величине напряжения на выводах около 16 В, соответственно выкипание воды в таких конструкциях сведено к минимуму. В связи с этим появилась возможность производить батареи с замкнутой системой рециркуляции воды, что превращает ее в малообслуживаемую или необслуживаемую. Здесь в основном необходимо следить только за чистотой выводов и степенью ее заряженности. Аккумулятор, не эксплуатировавшийся в течение нескольких месяцев, обязательно нуждается в тренировке и подзарядке. Дело в том, что любая батарея при длительном хранении подвержена саморазряду. Косвенным признаком разряда является снижение плотности электролита от номинального значения. Так, ее уменьшение на 0,01 г/см3 означает разряд батареи на 7-8%. Батарея, разряженная более чем наполовину летом и более чем на четверть зимой, требует немедленной зарядки (особенно это касается кальциевых, которые очень чувствительны к глубоким разрядам), i Разность плотности по банкам более чем на 0,02 г/см3 также требует дозаряда батареи. Что касается условий зарядки, то ток зарядного устройства обычно устанавливается не более 0,1 от емкости аккумулятора, к примеру, у 6СТ-60 ток заряда до 6 А. Еще лучше, если зарядный ток будет 0,05 от емкости, что для той же батареи составит 3 А. Это позволяет достичь более полной зарядки, хотя процесс занимает гораздо большее время. Ток свыше 0,1 от емкости батареи не позволяет достичь полного заряда, так как электролит не успевает перемешиваться (слишком рано наступает его бурное кипение). Окончание заряда можно определить не только по признакам закипания, стабильные показания ареометра в течение одного-двух часов также указывают, что батарею пора снимать с зарядки. Краткая справка: ареометр (рис. 4.36) — прибор для визуального определения плотности жидкости путем наблюдения за поплавком (с нанесенными делениями), плавающим в набранной в прозрачный корпус исследуемой жидкости. Следует заметить, что плотность электролита несколько зависит от температуры окружающей среды, справочные значения обычно даются для температуры в пределах от +15 до +25 °С.

Предупреждение! При замере плотности, в зависимости от температуры окружающей среды необходимо к показаниям ареометра прибавить или отнять значение температурной поправки, которая равняется 0,01 г/см3 на каждые 15 °С отклонения от +20 °С. Признаком выхода из строя батареи является пониженная плотность электролита. Многими неопытными автомеханиками совершается типичная ошибка — доливать более концентрированный электролит в разрушившуюся батарею; ничего кроме потери жидкости из этого не выходит, так как плотность — это только косвенная характеристика заряженности батареи. Если низкая плотность не повышается во время заряда^ помогает только замена аккумулятора. Следующим, еще более распространенным признаком дефектной АКБ является большой саморазряд. При проверке аккумулятора не ограничивайтесь замером напряжения на выводных клеммах (у полностью заряженного — порядка 12,6 В, у полностью разряженного — 10,5 В). Не стоит забывать, что есть еще такой параметр, как рабочий ток, его следует проверять с помощью прибора под названием токовая вилка (который представляет собой вольтметр со шкалой 0-15 В, зашунтированный мощным металлическим резистором-нагрузкой). Напряжение батареи при определенной нагрузке (зависит от сопротивления шунта и емкости АКБ ) не должно опускаться ниже табличного (смотрите инструкцию к конкретному прибору). Еще один способ косвенной проверки емкости АКБ заключается в замере напряжения на выводах при включенном дальнем свете (ток разряда в этом случае примерно 5-6 А), напряжение на ее выводах не должно «проседать» ниже 11,5 В. При пуске двигателя стартером (разумеется, если он полностью исправен) напряжение на клеммах АКБ не должно падать ниже 9,5 В. Потеря активной массы пластин вызывает потерю емкости батареи. Косвенным признаком при тестировании здесь является почти черный электролит и слишком быстрый заряд. Необходимо учесть, что перед установкой батареи на автомобиль ее следует в любом случае дозарядить, так как при длительном хранении происходит ее естественный саморазряд. После монтажа АКБ на автомобиль необходимо проверить работу генераторной установки на предмет поддержания номинального напряжения (13,9—14,5 В), в противном случае новая батарея может очень быстро выйти из строя. Емкость батареи выбирайте исходя из рекомендаций на конкретную модель автомобиля. Следует также учитывать габаритные размеры, АКБ некоторых современных машин, особенно японского производства, существенно отличаются от основной массы выпускаемых батарей в сторону уменьшения. Маркировка АКБ. Все современные аккумуляторные батареи маркируются в соответствии С мировыми стандартами. Первое, на что необходимо обращать внимание, это емкость батареи, т. е. способность батареи к приему и отдаче определенного количества энергии. Она оценивается в ампер-часах (A/h), пишется на корпусе аккумулятора обычно большими знаками, к примеру: (С20) 60 A/h. Для того чтобы оценить емкость конкретного экземпляра, батарею полностью заряжают, затем производят разрядку в течение 20 ч током 5% от ее номинальной емкости. Так, батарея типа 6СТ-60 должна выдержать 20 ч при разряде током ЗА (батарея считается полностью разряженной после «просадки» напряжения до 10,5 В), в противном случае заявленная на табличке емкость не соответствует действительности. Реальная емкость батареи в случае отклонения результата в ту или иную сторону будет равна произведению времени разряда до значения в 10,5 В на величину разрядного тока. Температура электролита играет не последнюю роль и при тестовых испытаниях, для получения правдивого результата она должна соответствовать +25 °С. Достигается это в специальных ваннах с системой поддержания заданной температуры. Второй параметр— это ток холодной прокрутки двигателя. Он особенно значим для владельцев автомобилей с дизельным двигателем, так как потребление тока его стартера превышает ток стартера бензинового двигателя более чем в два раза. Значение тока холодной прокрутки определяют в лабораторных условиях при температуре —18 °С, предварительно хорошо проморозив испытываемую батарею в холодильной камере. Батарею разряжают в течение 10-15 0 с , замеряя отдаваемый ток. Способ проверки получил название ССА (-18 °С) от Cold Cranking Amperes. В настоящее время существует в основном четыре стандарта, «работающих» по этой методике. Они несколько отличаются между собой по времени разряда и конечному напряжению: 1. По немецкому (близкому к нашему ГОСТу) стандарту DIN (Deutche Industri Normen)— не менее 6 В через 150 с разряда.2. По стандарту BCI (Battery Council International) и американскому SAE — не менее 7,2 В через 30 с разряда. 3. По международному стандарту IEC (International Electrotechnical Commission) — не менее 8,4 В через 60 с разряда. 4. По европейскому стандарту EN (Europa Norm) — не менее 7,5 В через 10 с разряда. Как правило, солидные производители аккумуляторных батарей указывают этот параметр по нескольким методикам измерения. Американские производители батарей емкость своих аккумуляторов в A/h не регламентируют, указывая в основном ток холодной прокрутки и резервную емкость (по SAE). Надпись, характеризующая резервную емкость (Reserve Capacity), выглядит, к примеру, как R.C. 70 min., это означает, что батарея способна выдавать при температуре +27 °С ток в 25А в течение 70 мин, сохраняя при этом напряжение до значения в 10,5 В. Надпись «12V» характеризует не реальное значение напряжения на выводах батареи, это говорит о том, что аккумулятор имеет шесть последовательно соединенных между собой элементов. Надпись «LOAD TEST 200 А» расшифровывается как «нагрузочный тест током 200 А» , т. е. в течении 15 с аккумулятор должен держать напряжение на своих клеммах, нагруженных эквивалентным сопротивлением, не менее чем 9,5 В. Тест проводится при температуре +21 °С прибором типа нагрузочной вилки с встроенным вольтметром. Установка дорогостоящей батареи на старые автомобили с примитивной электромеханической системой регулирования типа РР-380 и ей подобных — действие нецелесообразное, АКБ долго не прослужит, так как слишком требовательны современные аккумуляторы к стабильности бортовой сети. Меняя батарею, необходимо отключить замок зажигания и выключить массу (если установлен ее выключатель). Что касается импортных автомобилей, обратите внимание на инструкции по замене батареи. Особенно это касается автомобилей с бортовыми микро-ЭВМ и разного рода закодированной радиоаппаратурой. Отсутствие напряжения может повредить информацию, накопленную в микросхемах памяти. Если есть какие-либо сомнения по этому поводу, временно подсоедините к силовым проводам любой источник питания с соответствующим напряжением (12-14 В) и током не менее 3 А, что во время замены АКБ позволит поддержать в бортовой сети автомобиля номинальное напряжение. Для того чтобы случайно не замкнуть гаечным ключом плюсовой вывод батареи на массу, силовые провода необходимо снимать, начиная с минусовой клеммы, а установку производить в обратной последовательности. Для предохранения выводов АКБ и наконечников от окисления после установки смажьте их поверхности консистентной смазкой типа «Литол» или ей подобной. Если контактные поверхности немного покрылись окислами, перед монтажом их необходимо зачистить до блеска специальной металлической щеткой или лезвием ножа подходящего размера. Что касается вопросов обслуживания, современные батареи не требуют ежедневного контроля, но пусть надписи «малообслуживаемая» или «необслуживаемая» не вводят вас в заблуждение, они всего лишь характеризуют незначительную скорость выкипания воды и наличие системы ее рециркуляции, но совершенно не защищают АКБ от недозаряда с последующим образованием кристаллов сульфата свинца на пластинах. Обслуживание батареи лучше всего производить с периодичностью не реже месяца. Для каждого автомобиля, в зависимости от режима эксплуатации, сроки периодичности могут варьироваться, но необходимый перечень работ должен остаться неизменным.