Свинцовые аккумуляторы были изобретены еще в 1859 году, являясь своеобразным «классическим» решением в мире автономных источников питания. Несмотря на давность технологии, свинцовые аккумуляторы наиболее часто используются в современном обществе.

Особенности свинцовых аккумуляторов

В основе свинцовых аккумуляторов лежат химические реакции между диоксидом свинца и чистым свинцом. Электролитом в таком устройстве выступает раствор серной кислоты. Потому такие аккумуляторные батареи часто еще называют свинцово-кислотными.

Сама внутренняя структура аккумуляторов достаточно проста. Существует два типа электродов: положительные (диоксида свинца) и отрицательные (свинец). Кроме того, в электроды, кроме основных элементов, часто добавляют немного (1-2%) примесей для большей эффективности работы. Сами же электроды опущены в электролит.

Сфера применения свинцовых аккумуляторов

Условно, такой тип автономных источников питания можно поделить на 4 группы:

Стартерные аккумуляторы. Используются для запуска двигателей современных автомобилей и обеспечения электропитанием внутренних систем транспортного средства.

Стационарные свинцовые аккумуляторы. Широко используются в роли аварийных источников питания. Работа при этом, осуществляется в режиме непрерывного заряда.

Тяговые аккумуляторы. Большой ресурс, возможность глубокого разряда и небольшая стоимость позволяет их активно применять в электромобилях различного направления.

Портативные. Активно используются для питания небольшого инструмента, лампочек и обладают широкими рабочими температурами.

Преимущества и недостатки

Преимущества свинцовых аккумуляторов:

Широкий диапазон емкостей;

Невысокая цена;

Небольшой показатель саморазряда;

Стабильность работы и подаваемого напряжения;

Отработанная технология переработки свинцовых аккумуляторов позволяет снизить нагрузку на окружающую среду.

Вместе с явными преимуществами, свинцовым аккумулятором присущи такие недостатки:

Большой вес и габариты батареи;

Остро негативное влияние на цикл жизни батареи в случае глубокого разряда;

Большие (до 30%) потери электроэнергии при заряде;

Не герметичные (обслуживаемые) , необходимо регулярно подливать дистиллированную воду;

Сложно спрогнозировать момент выхода из строя батареи;

Нельзя оставлять сильно разряженный аккумулятор на морозе.

Благодаря своей стабильной работе и невысокой цене, свинцовые аккумуляторы не собираются сдавать свои позиции на рынке без боя. Впрочем, в ближайшее будущее возможен прорыв в создании кардинально более эффективных автономных источников питания.

Свинцово-кислотный аккумулятор — это наиболее распространённый на данный момент тип источника энергии в автомобиле. Он был изобретён в далёком 1859 году и до сих пор устанавливается на большинстве машин, конечно же, есть и альтернативы, но они пользуются меньшей популярностью у автопроизводителей.

Немного истории

Авторство данного устройства принадлежит французу Гастону Планте. Именно он в 1859 году создал первый рабочий прототип. Конструкция устройства не представляла собой что-то слишком сложное. Электроды делались из листового свинца. В качестве разделителя использовался сепаратор из простого полотна. Он сворачивался в спираль, после чего помещался в колбу, в которой был раствор серной кислоты.

Внимание! Учёный использовал десятипроцентный раствор серной кислоты.

К сожалению, устройство обладало слишком малой ёмкостью, которая легко объясняется излишним примитивизмом конструкции. Чтобы её немного увеличить ученый множество раз заряжал и разряжал свинцово-кислотный аккумулятор.

Чтобы достичь хоть какого-нибудь результата Планте понадобилось два года. Естественно, что подобный недостаток был слишком существенным. Неудивительно, что свинцово-кислотные аккумуляторы тогда не получили большого распространения. Главный дефект крылся в конструкции пластин.

Конечно же, учёный свет не остановился на достигнутом. Совершенствование конструкции свинцово-кислотного аккумулятора только начиналось. Большой прорыв в этом деле совершил К. Фор. Он предложил инновационную технологию изготовления электродов.

В 1880 год К. Фор на электроды наносит окись свинца. Результат превосходит все ожидания. Учёному в значительной степени удалось увеличить ёмкость аккумулятора. Идея получила широкое распространение. А уже в 1881 Э. Фолькмар начал использовать вместо обычных электродов специальную решетку. Селлоун пошёл дальше и получил патент на производство решеток, в сплаве которых была сурьма.

Сразу же учёным пришлось столкнуться со следующей проблемой. Не было нормальных зарядных устройств. Чтобы хоть как-то возобновить начальный заряд свинцово-кислотного аккумулятора применялась разработка Бунзена. К сожалению, результат был не очень хорошим.

Внимание! Суть подобной методики заряда сводилась к источнику в виде гальванической батареи. Именно от неё в то время можно было осуществить подзарядку.

Данное положение дел изменили генераторы постоянного тока, которые были дёшевы в производстве. Результат поразил весь мир. В 1890 году свинцово-кислотные аккумуляторы начинают массово выпускаться во всех цивилизованных странах мира. Мало того, все они нашли себе коммерческое применение.

Важно! Настоящим прорывом стал выпуск в 1900 году немецкой компанией Varta свинцово-кислотных аккумуляторов.

Следующая весомая дата в развитии технологии по созданию свинцово-кислотных аккумуляторов приходится уже на 70-е годы XX века. Именно в этот период разрабатываются необслуживаемые аналоги. Их главным отличием от всех предыдущих является то, что они способны работать в любом положении.

На смену жидкому электролиту пришёл гель. Батареи стали полностью герметичными. Для выведения отработанных газов установили специальные клапаны. Кардинально изменилась конструкция пластин. Их основой стал медно-кальциевый сплав. Чтобы добиться ещё большего результата он дополнительно покрывался оксидом свинца. Решётки делались из титана, алюминия и меди.

Все активные вещества нового свинцово-кислотного аккумулятора были расположены в электролите вместе с положительными и отрицательными электродами. Все эти элементы образуют сложную электрохимическую систему.

Всё о свинцово-кислотных аккумуляторах

Подробно о принципе работы

Для начала суммируем всё вышесказанное. Свинцово-кислотные аккумуляторы выступают в роли вторичных источников питания. Они обеспечивают работу электрических устройств за счёт химической реакции, которая происходит в электролите.

Важно! Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют множество циклов зарядки и разрядки.

Свинцовые аккумуляторы могу использоваться многократно. Они являются вторичными источниками тока, работающими за счёт создания химических реакций. При их работе в большом количестве расходуются химические элементы. Но следующая зарядка их восстанавливает.

Химическое вещество, в котором и происходят все реакции состоит из окислителя, электролита и специального восстанавливающего вещества. Роль восстановителя играет отрицательный электрод. Он в процессе токообразующей реакции отдаёт электроны. Как результат проходит процесс окисления. При этом положительный электрод восстанавливается. Он по умолчанию является и окислителем.

Важно! Роль электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе играет химическое соединение. Главное к нему требование — хорошая ионная проводимость.

Активные вещества — это жёсткая пористая масса, которая хорошо проводит электричество. Диаметр пор в свинцово-кислотном аккумуляторе составляет 1,5 мкм. Если же речь идёт про PbO2, то у этого вещества аналогичный показатель будет побольше, в районе 5—10 мкм.

Серная кислота в электролите имеет положительные ионы водорода и отрицательные. Когда кислотно-свинцовый аккумулятор лишается накопленного заряда выделяются положительные ионы.

Отрицательные ионы сближаются с положительным электродом. Подобное становится возможным благодаря внешнему замкнутому участку цепи. Здесь же восстанавливаются четырёх- и двухвалентные ионы свинца.

Важно! Положительные ионы соединяются с отрицательными. В результате образуется сернокислый свинец.

Как только свинцово-кислотный аккумулятор подключается к зарядному устройству. Электроны начинают двигаться к отрицательному электроду. В результате нейтрализуются двухвалентные ионы свинца.

В данном процессе выделяется губчатый свинец. Он отдаёт по два электрона, при этом происходит процесс окисления. Апогеем является соединение ионами кислорода. Только после этого образуется PbO2.

Упрощённый принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

В данном устройстве происходит множество химических реакций. Если же опустить химические формулы, то сам процесс будет выглядеть следующим образом: плотность серной кислоты и электролита будет уменьшаться при разряде; во время подзарядки данный показатель будет увеличиваться.

Важно! Положительные электроды расходуют кислоты больше чем отрицательные.

При разрядке электролит увеличивается незначительно. Уменьшение составляет один сантиметр кубический на 1 А·ч. Расход свинца, когда аккумулятор разряжается составляет 3,86 г. Количество других химических элементов также значительно уменьшается. Больше всего уходит сульфата свинца, порядка 12 грамм.

Варианты устройства конструкции

С вышеизложенного материала вам должно быть понятно, что учёные приложили множество усилий, чтобы создать по-настоящему надёжную свинцово-кислотную батарею с большой ёмкостью.

На данный момент в производстве чаще всего используются два варианта конструкции свинцово-кислотной батареи. В первом случае это обычны моноблок. В нём размещены ячейки банок и специальные перемычки между ними.

Электроды погружены в электролит. Данные устройства представляют собой свинцовые решётки. Их полости заполняются пастой. Повышенной плотности удаётся добиться за счёт волокон полипропилена. В качестве альтернативы некоторые производители используются сажу на основе сернокислого бария.

При накладывании на решётки паста прессуется и сушится. Дополнительно она обрабатывается электрохимическими процессами. Подобная конструкция свинцово-кислотной батареи помогает добиться эффективного использования всех активных химических соединений.

Важно! Решётки способствуют равномерного распределению тока.

Второй вариант отличается от первого тем, что батарея помещается в один моноблок. Межэлементные перемычки присутствуют.

Режимы работы

В свинцово-кислотных аккумуляторах в качестве электролита выступает раствор серной кислоты. Положительные пластины также имеют активное вещество — это двуокись свинца, отрицательные содержат свинец РЬ. В зависимости от режима эксплуатации все свинцово-кислотные аккумуляторы можно поделить на такие группы:

1. Буферный режим. В качестве основного источника питания выступает сетевой блок. Основное назначение такого аккумулятора — резервный источник.
2. Циклический режим. Такие аккумуляторы разряжаются после чего происходит зарядка.
3. Смешанный режим — соединение предыдущих двух режимов.

При создании определённого агрегата или для выполнения какой-либо работы выбирается аккумулятор с подходящим для конкретной цели режимом работы.

Как заряжать свинцово-кислотный аккумулятор

Существует множество методов зарядки свинцово-кислотного аккумулятора. Эффективнее всего использовать так называемый I-U. Его суть сводится приблизительно к следующему: вначале вы пускаете постоянные ток, как только необходимое напряжение достигнуто, вашей задачей является его поддержание на заданном уровне.

Очень важно правильно определить величину тока на начальном этапе зарядки. Обычно она указывается на корпусе батареи. Обычно она лежит в диапазоне от 20 до 30 процентов от ёмкости элемента питания. Возьмём конкретный пример. Ёмкость аккумулятора составляет 100 А*ч. В таком случае ток должен быть 25 А.

Важно! Автомобильные производители рекомендуют начинать зарядку с 10 % от ёмкости батареи. Это позволит уберечь свинцово-кислотный аккумулятор от повреждения.

Итоги

Несмотря на год создания, свинцово-кислотные аккумуляторы до сих пор пользуются большой популярностью среди автомобилестроителей. Свойства этих устройств позволяют хранить приличный запас энергии, обеспечивая стабильную работу машины.



Принцип работы свинцового аккумулятора

Источником электроэнергии на автомобиле при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе является аккумуляторная батарея. В настоящее время на автомобилях наиболее широко применяются свинцовые аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов. Применение кислотных аккумуляторов объясняется тем, что они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать ток силой в несколько сотен ампер, что необходимо для питания стартера при пуске двигателя.

Свинцовый аккумулятор электрической энергии был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте . В последующие годы конструкция аккумулятора, особенно – химический состав его электродов (пластин) постоянно совершенствовалась. В настоящее время свинцовые аккумуляторы и аккумуляторные батареи широко применяются в разных областях техники в качестве накопителей электроэнергии (стартерные батареи, аварийные и резервные источники энергии и т. п.).

Конструктивно аккумулятор представляет собой емкость, наполненную электролитом, в которой размещены свинцовые электроды. В качестве электролита используется раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Pb , а вторая – из диоксида свинца PbO 2 . При взаимодействии электродов с электролитом между ними возникает разность потенциалов.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на положительном электроде (аноде) и окисление свинца на отрицательном электроде (катоде). При пропускании через электроды аккумулятора зарядного тока в нем протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца начинается электролиз воды, при этом на аноде выделяется кислород, а на катоде - водород.

Электрохимические реакции (слева направо - при разряде, справа налево - при заряде):

Реакции на аноде:

PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - ↔ PbSO 4 + 2H 2 O ;

Реакции на катоде:

Pb + SO 4 2- - 2e - ↔ PbSO 4 .

Физические процессы, происходящие в аккумуляторе, объясняются свойством электролитического растворения металлов, которое заключается в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор. Легкоокисляющиеся металлы (например, свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем инертные металлы.
При погружении свинцового электрода в раствор электролита от него начнут отделяться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом сам электрод будет заряжаться отрицательно.

По мере протекания процесса растет разность потенциалов раствора и электрода, и переход положительных ионов в раствор будет замедляться.
При какой-то определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления - с другой.
В результате переход ионов свинца в электролит прекратится.

При погружении электрода, изготовленного из двуокиси свинца, в раствор серной кислоты наблюдается такой же процесс, но результат получается иной. Двуокись свинца в ограниченном количестве переходит в раствор, где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца Рв4+ и одновалентные ионы гидроксила ОН .
Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора. Серная кислота образует в воде практически только на ионы НO + и HSO 4 .
Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах - сульфат свинца. При заряде процессы протекают в обратном направлении.

При подключении потребителей в аккумуляторе возникает разрядный ток. При этом ионы сернокислотного остатка SO 4 соединяются со свинцом электродов и образуют на них сернокислый свинец PbSO 4 , а ионы водорода соединяются с кислородом, выделяясь на положительной пластине в виде воды.
В результате электроды покрываются сернокислым свинцом, а серная кислота разбавляется водой, т. е. при разряде аккумулятора плотность электролита уменьшается. Поэтому по плотности электролита можно судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.

При прохождении электрического (зарядного) тока через аккумуляторную батарею протекают обратные электрохимические процессы. Ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов.
Водород, соединяясь с сернистым осадком, образует серную кислоту, а на электродах восстанавливается губчатый свинец. Выделяющийся из воды кислород, соединяется со свинцом положительной пластины, образуя перекись свинца.
В результате этих процессов содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, что приводит к повышению плотности электролита.



По завершению процессов восстановления свинца на электродах заряд аккумулятора прекращается. При дальнейшем прохождении электрического тока через электролит начинается процесс электролиза (разложения) воды, при этом аккумулятор «закипает», и выделяющиеся пузырьки образуют смесь водорода и кислорода. Смесь этих газов является взрывоопасной, поэтому следует избегать перезаряда до появления электролизных явлений по разложению воды.

Кроме того, длительный перезаряд приводит к потере электролитом воды (испарению), в результате чего его плотность повышается и для корректировки требуется доливка дистиллированной воды.
При доливке воды необходимо помнить, что вода, попадающая в концентрированную серную кислоту, закипает и сильно разбрызгивает кислотные капли, что при попадании на открытое тело или одежду может привести к ожогам кожи, слизистых оболочек, прожигу одежды и другим неприятным последствиям.

При постоянном напряжении источника зарядного тока по мере увеличения степени заряженности аккумулятора повышается его ЭДС и, следовательно, уменьшается сила зарядного тока. Когда напряжение на клеммах источника тока будет равно ЭДС полностью заряженного аккумулятора плюс ЭДС поляризации, зарядный ток прекратится.

Среднее значение напряжения аккумулятора – 2 В . Поскольку электрооборудование современных автомобилей рассчитано для работы при напряжении в бортовой сети 12 или 24 В , аккумуляторы соединяют в батареи (по 6 или 12 шт .).

Важным параметром аккумулятора является его емкость, т. е. количество электрической энергии, которую способен отдать аккумулятор. Емкость – это произведение силы разрядного тока на продолжительность разрядки до предельно допустимого разряженного состояния. Измеряется емкость аккумулятора в ампер-часах (А×ч ). Емкость аккумулятора зависит, в первую очередь, от активной площади его электродов.
Поэтому повышения емкости можно достичь увеличением поверхности электродов, что достигается использованием нескольких параллельно соединенных между собой пластин, а также применением пористого материала для их изготовления, что позволяет использовать в качестве активной массы не только поверхность, но и внутренний объем пластин.

Емкость аккумулятора не постоянна, она зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и состояния активной поверхности пластин. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумулятора уменьшается, что объясняется неполным протеканием электрохимических реакций разрядки в этих условиях, вследствие сокращения времени разрядки и повышения вязкости электролита при низких температурах.



Свинцовый аккумулятор — это источник питания, конструкция которого осталась неизменной со времени его изобретения. Основное предназначение аккумуляторной батареи – оказать помощь при пуске двигателя и обеспечить питанием бортовую сеть автомобиля при неработающем двигателе. Сама аккумуляторная батарея электрический ток не вырабатывает – за счет химической реакции она его накапливает.

Иногда мы задаемся вопросом — что внутри автомобильного аккумулятора? А внутри — кислотный электролит, содержащий серную кислоту и свинцовые пластины. Это конечно упрощённо, далее расскажем поподробней.

Автомобильный аккумулятор является вторичным гальваническим элементом. Внимательное изучение его свойств и устройства поможет правильно выбрать необходимый нам продукт при покупке.

Что же такое гальванические элементы

Гальванический элемент — прибор, который преобразует химическую энергию в энергию электрическую. Главными составными частями любого гальванического элемента являются два электрода — катод и анод, размещенные в сосуде из не проводящего ток материала и заполненного электролитом.

Все многообразие применяемых гальванических элементов можно разделить на два главных типа: первичные элементы и вторичные элементы.

К числу первичных элементов относятся, например, всем известные так называемые «сухие» элементы. К вторичным элементам относятся аккумуляторные батареи всех типов. Различие между типами элементов обусловливается характером химических реакций, протекающих в них при эксплуатации.

Во вторичных элементах происходящие химические реакции обратимые. Отработавшая или разряженная АКБ может быть восстановлена (заряжена), если пропускать через неё постоянный электрический ток в обратном направлении. В процессе заряда электрическая энергия преобразуется в химическую. При следующем цикле разряда происходит обратная реакция.

Типы автомобильных аккумуляторов

Типы аккумуляторов бывают обслуживаемые и необслуживаемые.

У обслуживаемого аккумулятора можно:

• физически просто выкрутить пробки с банок;
• визуально определить уровень электролита и состояние свинцовых пластин;
• замерить плотность, кипение электролита при заряде;
• при необходимости добавить дистиллированную воду.

Если говорить языком автомобилиста – «добраться до внутренностей». Мы можем делать с аккумулятором все что захотим.

Но обслуживаемые АКБ имеют ряд недостатков:

• из-за негерметичности батареи в процессе эксплуатации электролит может выкипать, что приводит к снижению его уровня и, как следствие, падает ёмкость, итог – проблемы с запуском автомобиля;
• испарение воды приводит к повышению плотности электролита, следствием чего является разрушение пластин;
• необходимо постоянно контролировать уровень электролита;
• при нагревании электролита на внешней крышке аккумулятора (в местах расположения пробок) образуется специфический белый налет, что может привести к замыканию клемм и преждевременному частичному разряду.

Все эти недостатки – проблемы прошедших лет. Изобретатели долгие годы трудились над решением этих проблем и, наконец, нашли выход из положения – сделали аккумулятор необслуживаемым.

Необслуживаемый АКБ.

Отличительной чертой является отсутствие пробок на верхней крышке и как бы вы не хотели заглянуть внутрь – ничего не получится. Он стал полностью герметичным.

Какие достоинства у данного типа?

• при нагревании электролита испаряемая жидкость в виде конденсата оседает на внутренних стенках батареи и стекает вниз.
• АКБ можно кантовать как угодно, не боясь пролива электролита.
• решена главная проблема – пластины всегда находятся в электролите.

Но без недостатков не бывает ни одного устройства.

На необслуживаемых батареях перемычки между банками расположены внутри корпуса. Проверить напряжение на банках практически невозможно.

На необслуживаемые аккумуляторы начали устанавливать так называемые «клапаны аварийного сброса давления». Срабатывает он в экстренных случаях, когда происходит сильный перезаряд. Наружу выходит часть испаряемого электролита, но вот обратно добавить его в батарею возможность отсутствует напрочь. Несколько перезарядов и как итог – батарея теряет ёмкость.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Наверняка более 90% автомобилистов знают об устройстве своего аккумулятора только из школьных уроков физики. Да в повседневной жизни это уже и не требуется. Купил – установил – забыл.

Характеристики аккумуляторных батарей, на которые обращают внимание автомобилисты при его выборе: тип батареи (обслуживаемая или безуходная), электрическая ёмкость батареи, номинальное напряжение батареи, саморазряд.

Термин «электрическая ёмкость АКБ» означает количество электричества, отдаваемого аккумулятором при разряде. Ёмкость определяется в ампер-часах.

Разрядная ёмкостью СР — количество электричества в ампер-часах, получаемое при разряде аккумулятора до допустимого напряжения. Разрядную ёмкость определяют исходя из формуле:

Ёмкость САБ существенным образом зависит от температуры электролита, особенно на стартерных режимах разряда.

Ёмкость аккумулятора может быть выражена двояко: в амперчасах или в ваттчасах. Термин «ёмкость» обозначает то количество электричества, которое можно получить от данного источника питания. Ёмкость же в ваттчасах есть мера энергии или способности производить работу.

При определении емкости какой-либо аккумуляторной батареи необходимо отмечать режим, при котором производится разряд, температуру и конечное напряжение. Ёмкость аккумулятора в основном определяется тремя факторами: разряд, температура и конечное напряжение, а при маркировке устанавливается в амперчасах.

Стандартной величиной номинального напряжения одного элемента аккумулятора является 2 вольта. Для легковых автомобилей выпускают аккумуляторы с напряжением 12в., а на грузовых применяют с напряжением 24в. Для специальной техники могут изготавливаться АКБ с напряжением, установленным производителем.

Самопроизвольный разряд аккумулятора – потеря емкости в процессе хранения, отключения внешних потребителей, температурного режима эксплуатации и качества ТО. При этом его рабочие характеристики снижаются.

Экспериментально установлено, что для свинцово-кислотных АКБ величина саморазряда варьируется от 1,5 до 3% в месяц.

Одной из причин повышенного саморазряда обслуживаемых аккумуляторов является применение не дистиллированной воды, содержащей примеси железа, хлора и различных солей.

Также при переворачивании батареи или сильной тряске происходит осыпание активного вещества с пластин.

Заглянем что внутри?

Принципиально конструкция аккумуляторов осталась неизменной со времени их изобретения: свинцовые пластины и кислота. Внутреннее пространство заполнено электролитом, состоящим из 38%-ной серной кислоты и дистиллированной воды. В каждой батарее отрицательные и положительные электроды чередуются. Между пластинами размещаются пластмассовые сепараторы. Все перемычки между элементами и батареями изготовлены из свинца.

Разберемся в конструкции АКБ подробней

Устройство автомобильного аккумулятора простое: ёмкость для размещения электродов, пластин, сепараторов и крышки. В обслуживаемых в крышке предусмотрены горловины для заливки электролита и закручивающиеся пробки. Они позволяют при необходимости доливать дистиллированную воду.

Корпуса батарей изготавливают из прочного полипропилена.

Материал корпуса не токопроводящий и химически стоек к серной кислоте. По нижнему краю корпуса предусмотрена отбортовка для жесткого крепления в автомобиле, чтобы исключить удары и падения.

Вентиляционные (лабиринтные) пробки используются в обслуживаемых батареях. Они предохраняют от выноса и выплескивания электролита, но обеспечивают свободный выход газа. В качестве лабиринтного наполнителя могут использоваться гранулы полиэтилена.

Чтобы исключить неправильное подключение батареи к бортовой сети автомобиля, свинцовые клеммные выводы отличаются по размерам, и чём вкратце описано в статье про .

Практически все виды свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов неремонтопригодны.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Принцип работы аккумулятора в автомобиле основан на процессах двух видов. При подключении к батарее потребителей (стартер, фары, приборы панели управления автомобили и др.) происходит её разряд.

При этом химическая энергия превращается в электрическую, которая, в свою очередь, может быть превращена в тепловую, механическую и световую.

Если к такому источнику питания подключить электродвигатель, то часть электроэнергии превратится в механическую, а какая-то — в тепловую.

При заряде происходит обратный процесс — электрическая энергия преобразуется в химическую.

Во время заряда на пластинах- катоде, аноде и в электролите образуются те вещества, которые вступают в электрохимическую реакцию при разряде. Химические реакции при заряде идут в обратном направлении по сравнению с химическими реакциями при разряде. Этим и объясняется то, что АКБ называют обратимым источником тока, его работа носит циклический характер: разряд-заряд.

Как заряжать аккумулятор автомобиля?

Способов зарядки существует великое множество.

Зарядка аккумуляторных батарей производится постоянно при работающем двигателе или специальным зарядным устройством.

Для заряда аккумулятора заводской готовности его нужно залить электролитом и выдержать требуемое для пропитки время, после чего подключить к зарядному устройству. Положительный полюс батареи необходимо соединить с положительным полюсом ЗУ, а отрицательный — с отрицательным. Начать заряд можно при условии, что температура электролита в банках не выше 30°С в холодной и не выше 35°С в жаркой и теплой влажной зонах, в противном случае ему надо дать остыть.

Сам процесс заряда подробно расписан в инструкциях к зарядным устройствам. О зарядке кальциевых батарей Вы можете почитать .

В заключение можно отметить, что практически все виды свинцово-кислотных автомобильных АКБ не ремонтопригодны.

В настоящее время вышедшие из строя АКБ, в лучшем случае, умельцы выжигают на кострах с целью получения свинца. А в основном отработавшие батареи сдают в пункты приема цветных металлов или обменивают на новые с доплатой.

К атегория:

Электрооборудование автомобилей

-

Cвинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Принцип действия свинцово-кислотного аккумулятора

Аккумулятором называется электрический прибор, который при зарядке от источников постоянного тока накапливает электрическую энергию, а при разрядке отдает ее потребителям, являясь в этом случае источником тока.

На автомобилях основное применение имеют свинцово-кислотные аккумуляторы. Кроме них, могут иметь применение также щелочные железо-никелевые аккумуляторы.

Свинцово-кислотный простейший аккумулятор (элемент) представляет собой стеклянную или пластмассовую банку с опущенными в нее двумя свинцовыми пластинками и залитую электролитом- раствором из химически чистой крепкой серной кислоты и дистиллированной воды. Серная кислота, действуя на свинцовые пластины, окисляет их, и поверхность пластин покрывается налетом сернокислого свинца. Плотность раствора при этом уменьшается, и в электролите остается почти чистая вода.

Для того чтобы аккумулятор мог давать ток, его необходимо предварительно зарядить, т. е. пропустить через него постоянный электрический ток. Вследствие прохождения электрического тока через электролит от положительной пластины к отрицательной в аккумуляторе происходит химическая реакция. При этом сернокислый свинец на положительной пластине преобразовывается в перекись свинца, а на отрицательной - в чистый губчатый свинец, в электролите снова появляется серная кислота, и плотность раствора возрастает.

Когда химическое преобразование состава пластин полностью закончится, аккумулятор будет заряжен. Если продолжать пропускать через аккумулятор электрический ток, вода электролита начнет разлагаться на составные части - водород и кислород, которые в виде пузырьков будут выделяться из электролита. Бурное выделение пузырьков (кипение электролита) указывает на конец зарядки аккумулятора.

При замыкании полюсов заряженного аккумулятора внешней цепью в нем будет происходить обратная химическая реакция, при которой пластины по своему составу будут возвращаться в первоначальное состояние. Вследствие этого аккумулятор будет разряжаться и отдавать запасенную электрическую энергию для питания включенных потребителей. При разрядке электрический ток во внешней цепи потечет от положительной пластины к отрицательной, т. е. в направлении, обратном направлению при зарядке. При этом положительная и отрицательная пластины аккумулятора опять будут покрываться налетом сернокислого свинца, а плотность электролита понизится, и он превратится в почти чистую воду. Когда химическая реакция полностью закончится, аккумулятор разрядится и больше электрического тока давать не сможет. Для дальнейшей работы аккумулятор необходимо вновь зарядить.

Устройство аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея собирается из отдельных элементов - аккумуляторов в общем баке-моноблоке.

Моноблок автомобильной аккумуляторной батареи разделен перегородками на отдельные камеры аккумуляторов. Каждая камера закрыта сверху эбонитовой крышкой с заливочным отверстием, завернутым пробкой. В камере установлен набор пластин (положительных и отрицательных), разделенных сепараторами.

Моноблок изготовлен из асфальто-пековой массы или эбонита. В камеры асфальто-пекового моноблока обычно запрессовывают тонкостенные кислотостойкие вставки из пластмассы (полихлорвинил или винипласт), которые хорошо предохраняют стенки моноблока от разъедания кислотой, что значительно увеличивает сроки его службы.

Для увеличения емкости аккумуляторной батареи, т. е. способности ее поглощать при зарядке большее количество электрической энергии, в каждую камеру устанавливают по нескольку положительных и отрицательных пластин специальной конструкции, в результате чего увеличивается общая рабочая поверхность пластин.

Рис. 1. Схема действия свинцово-кислотного аккумулятора

Основой каждой пластины является решетка, отлитая из чистого свинца с небольшой примесью (6-8%) сурьмы для увеличения механической прочности. В решетку впрессовывают активную массу, затем ее сушат. Эту массу приготовляют из порошкообразных окислов свинца - свинцового сурика и свинцового глета, размешанных на крепкой химически чистой серной кислоте. В активную массу положительных пластин обычно входит до 75% свинцового сурика, и пластины имеют поэтому красноватый оттенок. Активная масса отрицательных пластин содержит больше свинцового глета, пластины имеют серый или синеватый цвет.

Рис. 2. Свинцово-кпслотная аккумуляторная батарея: а - трехэлементная; б - шестиэлементная

Кроме указанных окислов свинца, в качестве набивки для пластин применяют также порошкообразный свинец, окисляющийся при размоле, размешиваемый на серной кислоте.

После изготовления и сборки пластины подвергают формовке, т. е. многократным процессам зарядки электрическим током и разрядки.

Все одноименные пластины соединяют путем сварки в блок общей перемычкой - бареткой с выводным штырем. В каждой камере положительные пластины расположены меяеду отрицательными. Блоки пластин имеют два выводных штыря (борна) - положительный (плюсовой) и отрицательный (минусовый). Отрицательных пластин в каждом блоке установлено на одну больше, чем положительных. Поэтому каждая положительная пластина закрыта с обеих сторон отрицательными пластинами, вследствие чего используется вся ее поверхность и устраняется возможность ее коробления при большом разрядном токе.

Для устранения непосредственного соприкосновения одной пластины с другой или замыкания их выпадающей активной массой между ними установлены кислотоупорные прокладки - сепараторы. Сепараторы изготовляют двух типов:
1) из древесины или комбинированные составные - из древесины и хлорвинила, или из древесины и стекловойлока;
2) из микропористого эбонита (мипора) и микропористой пластмассы (мипласта) или комбинированные из мипласта и хлорвинила, или мипласта и стекло-войлока.

Пластины с сепараторами установлены в отдельных камерах моноблока и опираются внизу на ребра днища, что предохраняет от замыкания нижние части пластины выпадающей с течением времени активной массой и накапливающейся между ребрами в шламовой камере. Сверху каждая камера плотно закрыта пластмассовой крышкой. Края камер моноблока в местах соединения с крышкой залиты кислотоупорной мастикой. На поверхность крышки каждой камеры выходят отрицательный и положительный штыри блоков (борны) пластин. Штыри уплотнены ребристыми свинцовыми втулками, заделанными в крышках. Бтулки припаяны к штырям вместе с междуэлементными перемычками. В некоторых типах батарей штыри с крышками уплотнены кислотостойкой массой. Крайние два штыря в батарее - плюсовый и минусовый - снабжены полюсными наконечниками, к которым с помощью зажимов и стяжных болтов присоединяются кабели внешней сети. В каждой камере над пластинами установлены предохранительные щитки из хлорвинила или другого кислотоупорного материала, служащие для защиты кромок сепараторов и пластин от механических повреждений. В крышке каждой камеры имеется наливное отверстие, закрываемое на уплотняющей прокладке пробкой 9 с вентиляционным отверстием, служащим для выхода газов. В пробке под отверстием установлена пластинка-отражатель, устраняющая выбрызгивание электролита. В новых аккумуляторах под пробкой ставится герметизирующий диск, который при эксплуатации батареи удаляется. В аккумуляторах некоторых типов отверстие в крышке для заливки электролита закрывают на прокладке глухой пробкой с уплотнительной резиновой втулкой внутри, а для выхода газов имеется специальный вентиляционный штуцер с отражателем внутри. Такое устройство заливного отверстия позволяет более удобно доливать электролит до необходимого уровня.

Аккумуляторные батареи выпускаются с отформованными пластинами, но обычно в сухом виде без электролита. Поэтому новые батареи нужно заполнить электролитом и зарядить.

Аккумуляторные батареи выпускаются с тремя или шестью элементами в одном блоке; в последнем случае выпускаются с поперечным или продольным расположением элементов. Батареи, предназначенные для грузовых автомобилей, обычно устанавливают в деревянном корпусе с крышкой. Батареи, используемые на автомобилях высокой проходимости, снабжаются герметизированными (гидростатическими) пробками, которые устраняют возможность проникновения воды в аккумулятор при преодолении автомобилем бродов.

Основные показатели аккумуляторной батареи

Основными показателями, определяющими работу аккумулятора и аккумуляторной батареи, являются ее напряжение и емкость.

Один аккумулятор (элемент) аккумуляторной батареи, независимо от количества пластин в нем и их размера, в исправном и заряженном состоянии дает напряжение, равное в среднем 2 в. При полной разрядке напряжение в нем уменьшается до 1,7 в.

Емкостью аккумулятора называется способность его при зарядке поглощать, а затем отдавать то или иное количество электрической энергии при разрядке током постоянной величины до предельно допустимого падения напряжения.

Емкость зависит от числа пластин в банке (камере) и их размера и измеряется в ампер-часах (а ч). Емкость определяется умножением разрядного тока в амперах на время в часах, в течение которого аккумулятор может разряжаться при данном токе. Например, если аккумулятор в определенных условиях может отдавать при разрядке ток 4 а в течение 5 ч, то его емкость равна 20 а ч.

Напряжения одного аккумулятора недостаточно для питания приборов электрооборудования автомобиля. Для получения большего напряжения несколько аккумуляторов объединяют в одном моноблоке в батарею и соединяют один с другим последовательно при помощи свинцовых перемычек. При этом положительный вывод одного элемента соединяют с отрицательным выводом другого элемента и т. д.

При последовательном соединении аккумуляторов напряжение на крайних выводных клеммах батареи увеличивается пропорционально числу аккумуляторов, а емкость всей батареи остается равной емкости одного аккумулятора.

Емкость, указываемая в марке батареи, называется номинальной емкостью и обеспечивается при вполне определенных условиях разрядки: при 10-часовом режиме и средней температуре электролита 30° (ГОСТ 959-51).

Емкость батареи не является постоянной величиной. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость батареи значительно уменьшается. Это необходимо учитывать при эксплуатации батареи.

На автомобилях с напряжением в сети электрооборудования 12 в ставят батареи того же напряжения, состоящие из шести аккумуляторов или двух батарей с напряжением 6 в, соединенных последовательно. На автомобилях, имеющих напряжение в сети, равное 24 в, ставят две батареи с напряжением 12 в, соединенные последовательно (МАЗ -500, КрАЗ-257). В том случае, когда напряжение 24 в используется только в момент включения стартера, применяют две батареи с напряжением 12 в, включенные параллельно, с автоматическим переключением их на последовательное соединение в момент пуска двигателя (МАЗ -200, КрАЗ-214). На легковых автомобилях батарея обычно расположена под капотом двигателя. У грузовых автомобилей батарея часто устанавливается или под сиденьем водителя, или на подножке кузова.

В электрооборудовании автомобилей применяют однопроводную систему проводки, при которой одним из проводов служат металлические части автомобиля, его масса, поэтому одну клемму батареи (обычно минусовую) замыкают на массу, а другую (плюсовую) соединяют с сетью,

У некоторых моделей автомобилей соединение минусовой клеммы батареи на массу осуществлено через специальный выключатель. Это позволяет отключать батарею от сети в нерабочем состоянии, что предохраняет батарею от возможной утечки тока.

В корпусе (рис. 3) выключателя типа ВБ-318 установлен шток с кнопкой. На нижнем конце штока установлены основные подвижные контакты с пружинами и вспомогательный контакт. Подвижные контакты расположены над неподвижными контактами, закрепленными в корпусе. Контакт соединен с массой, а изолированный контакт соединен с клеммой, к которой крепится провод от минусовой клеммы батареи. Шток с контактами отжимается кверху пружинами. Вверху на корпусе установлена стопорная пластина с пружиной и малой кнопкой.

Рис. 3. Выключатель батареи

Включение батареи в сеть производится нажатием на основную кнопку. При этом неподвижные контакты замыкаются сначала вспомогательным подвижным контактом, а затем основными контактами, и батарея соединяется на массу. При этом шток 6 во включенном положении фиксируется стопорной пластиной 8, заходящей под действием пружины в выточку на штоке.

Выключение батареи производится нажатием на боковую кнопку, которая сдвигает стопорную пластину и освобождает основной шток 6. Шток, поднимаясь вместе с контактами, размыкает цепь батареи. Некоторая неодновременность последовательного замыкания и размыкания вспомогательного и основных контактов снижает подгорание контактов.

Аккумуляторные батареи имеют определенную маркировку (в соответствии с ГОСТ ом 959-51). Например, на автомобиле ГАЗ -51А установлена батарея марки 3-СТ-70-ВД. Первое число обозначает количество аккумуляторов (элементов) в батарее, а следовательно, и общее напряжение, считая, что каждый элемент имеет напряжение 2 в. Второе число обозначает номинальную емкость батареи в а ч. Буквы СТ означают, что батарея - чартерного типа. Материал бака обозначают буквами: Э - эбонит, П - асфаль-то-пековая масса с кислотоупорными вставками, В - асфальто-пековая масса без кислотоупорных вставок. Материал сепараторов обозначают буквами: Д - дерево, ДС - дерево и стекловойлок, М - мипласт, МС - мипласт и стекловойлок, Р - мипор. Буква 3 означает, что батарея сухо-заряженная.

Подготовка батареи к эксплуатации

Новые сухие батареи нужно заполнить электролитом и зарядить.

Электролит готовится из аккумуляторной кислоты и дистиллированной воды. Для приготовления электролита применяется стойкая против действия серной кислоты посуда - керамическая, эбонитовая, стеклянная. В посуду сначала заливают дистиллированную воду, а затем осторожно и постепенно - кислоту.

Электролит для заливки батареи применяют определенной плотности (1,27-1,34), зависящей от типа батареи, климатических условий и времени года.

Необходимая плотность электролита устанавливается в соответствии с заводской инструкцией.

Плотность электролита измеряют специальным ареометром с пипеткой.

Электролит в элементы батареи ^необходимо заливать до уровня на 10-15 мм выше предохранительного щитка, установленного над сепараторами. Уровень проверяют стеклянной трубкой, которую опускают до упора в щиток, и, закрыв верхнее отверстие, вынимают. По высоте столбика электролита, находящегося в трубке, определяют его уровень.

В батареях с автоматической регулировкой уровня нужно вывернуть пробки и надеть их плотно резиновыми втулками на предварительно вытертые вентиляционные штуцеры, после чего залить электролит в элементы до уровня на 15-20 мм ниже верхнего края горловины заливного отверстия. При снятии пробок со штуцеров электролит в элементах установится на нормальном уровне.

Через 3-6 ч (в зависимости от типа батареи) после заливки электролита батарею ставят на зарядку, соединяя положительную клемму батареи с положительным полюсом источника тока, а отрицательную - с отрицательным.

Зарядку ведут при нормальном для каждого типа батареи токе, указанном в заводской инструкции. Зарядку продолжают до тех пор, пока во всех аккумуляторах (элементах) батареи не наступит обильное газовыделение (кипение), а напряжение и плотность электролита не останутся постоянными в течение 3 ч.

При зарядке следует следить, чтобы температура электролита не повышалась выше 45 °С.

К концу первой зарядки проверяют плотность электролита, и в случае необходимости доводят ее во всех элементах до нормальной, для чего отсасывают часть электролита из элемента резиновой грушей и доливают дистиллированную воду или электролит повышенной плотности.

После первой зарядки новые батареи могут быть пущены в эксплуатацию. В целях удлинения срока службы батареи при эксплуатации полезно провести несколько зарядных циклов, разряжая после зарядки батарею номинальным разрядным током до падения напряжения одного элемента до 1,7 в.

Уход за батареей и ее неисправности

К основным элементам ухода относятся:
1) проверка креплений и очистка батареи;
2) очистка и затяжка клемм;
3) проверка уровня электролита и доливка его;
4) проверка степени заряженности батареи;
5) проверка зарядного тока;
6) предохранение батареи от быстрой разрядки и коротких замыканий.

Проверка креплений батареи необходима для избежания поломок батареи

от тряски при ослабевших креплениях. Крепление батареи в гнезде должно быть плотным. На грузовых автомобилях под батарею следует установить резиновые прокладки. Периодически необходимо проверять, нет ли трещин в моноблоке и утечки из него электролита. Также следует проверять целость заливочной мастики на крышке.

Очистка батареи нужна для устранения замыкания аккумуляторов (элементов) по загрязненной поверхности батареи, обычно смачиваемой расплескивающимся электролитом. Поверхность батареи следует очищать чистой тряпкой. Электролит, пролитый на поверхность батареи, надо вытереть чистой ветошью, смоченной в растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды (10%-ный раствор). Следует также прочищать вентиляционные отверстия во избежание повреждения банок от скапливающихся в них газов.

Очистка и затяжка клемм необходимы для обеспечения надеяшого контакта в клеммах. Клеммы надо хорошо зачищать, плотно затягивать и снаружи смазывать тонким слоем технического вазелина или солидола для предотвращения их окисления. Также необходимо подтягивать крепление провода к массе. Нельзя допускать сильного натяжения проводов, так как это может привести к повреждению выводных клемм и образованию трещин в мастике.

Проверка уровня электролита необходима вследствие того, что уровень электролита может понижаться в результате испарения и выкипания электролита. При уменьшении уровня электролита в банки батареи доливают дистиллированную воду, так как выкипает только вода.

Периодически следует проверять плотность электролита при полностью заряженной батарее и следить за тем, чтобы она была одинакова во всех банках, доводя плотность электролита в случае необходимости до нормы.

Степень разряженности батареи можно проверять по плотности электролита или с помощью вольтметра с нагрузочной вилкой.

Батарея всегда должна быть в заряженном состоянии. Если при проверке батарея окажется неполностью заряженной, необходимо принять меры к ее зарядке, установив причины, нарушающие нормальную работу батареи.

Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и более чем на 50% летом, необходимо снять и подзарядить.

Если батарея находится длительное время в неполностью заряженном состоянии, то это приводит к порче ее пластин. В зимнее время электролит в разряженной батарее может замерзнуть и разрушить батарею.

Контроль величины зарядного тока и режима зарядки батареи можно ориентировочно проводить по показаниям амперметра, имеющегося в системе электрооборудования автомобиля.

Если батарея заряжена, стрелка амперметра почти не отклоняется от среднего положения даже при повышенном числе оборотов коленчатого вала двигателя. При разряженном состоянии батареи, в случае повышения числа оборотов вала двигателя, стрелка амперметра значительно отклоняется в сторону зарядного тока вследствие возрастания тока, идущего на зарядку батареи. Отклонение стрелки амперметра при работе автомобиля в обратную сторону или включение сигнальной лампы указывает на разряд батареи.

Предохранение батареи от быстрой разрядки и коротких замыканий необходимо для избежания коробления пластин и выкрашивания активной массы. Поэтому нельзя на продолжительное время и несколько раз подряд включать стартер, который потребляет очень сильный ток. Не рекомендуется пускать стартером сильно охлажденный двигатель в зимнее время при низкой температуре. Необходимо двигатель предварительно прогреть и вручную несколько раз провернуть коленчатый вал.

При осмотре батареи нельзя подносить к ней открытый огонь, так как может произойти вспышка газов над электролитом.

При переходе с летней эксплуатации на зимнюю или обратно необходимо доводить плотность электролита до рекомендуемого значения.

В зимнее время открытые батареи следут утеплять.

При установке батареи на автомобиль надо правильно соединить ее клеммы с массой и цепью. Правильность соединения можно проверить по амперметру. При разрядке батареи стрелка должна отклоняться в соответствующую сторону (к знаку плюс). Полярность клемм батареи можно определить по знакам плюс и минус на клеммах, а при их отсутствии - путем опускания проводов от клемм в подкисленную воду или с помощью сырой картофелины. В подкисленной воде на отрицательном (минусовом) проводе происходит бурное выделение пузырьков газа, а вокруг положительного (плюсового) провода, воткнутого в картофель, появится зеленое пятно.

Хранение аккумуляторной батареи. Если батарея снята с автомобиля и поставлена на сравнительно непродолжительное хранение, ее необходимо предварительно полностью зарядить, проверить уровень электролита, довести плотность электролита до нормального значения (не выше 1,280 при 15 °С), тщательно очистить, протерев снаружи моноблок и крышки, зачистить клеммы и поставить в чистое вентилируемое помещение с постоянной температурой.

В целях избежания внутреннего саморазряда и устранения усиленной коррозии положительных пластин хранение батарей с электролитом предпочтительнее производить в холодном помещении при постоянной температуре не ниже -25 °С и не выше 0 °С. При хранении батарей в таких условиях необходимо ежемесячно проверять плотность электролита, подзаряжая батареи только в случае падения плотности ниже допустимого значения (ниже 1,230 при 15 °С). При нормальном состоянии батарей при этом способе хранения заряжать их необходимо только перед пуском в эксплуатацию.

При хранении батарей при температуре выше 0 °С их необходимо ежемесячно заряжать для восстановления емкости, теряемой в результате саморазряда.

При указанных способах хранения батареи всегда подготовлены к работе.

При длительном хранении, например более полугода, а также при невозможности производить частую подзарядку батареи, необходимую при первом способе хранения, практикуют способ хранения батарей без электролита. В этом случае батарею следует полностью разрядить током, соответствующим 1/20 емкости, до падения напряжения на один аккумулятор до 1,7 в, затем, сняв батарею, вылить из нее электролит и тщательно промыть банки дистиллированной водой. Промывку надо производить до тех пор, пока вода не перестанет окисляться. После промывки и тщательной просушки батареи надо закупорить плотно отверстия ее банок и очистить снаружи и в таком виде ставить батарею на длительное хранение.

Неисправности аккумуляторной батареи. Основными неисправностями аккумуляторной батареи являются: недостаточная заряженность, перезарядка, сульфатация пластин, уменьшение емкости, внутренний саморазряд, коробление пластин, подтекание батареи.

Недостаточная заряженность батареи получается вследствие малого зарядного тока, плохого крепления проводов и окисления клемм, утечки или большого расхода тока при неработающем двигателе, неумелого пользования стартером. Недостаточный зарядный ток может иметь место при неправильной регулировке реле-регулятора или плохой работе генератора. Признаками недостаточной заряженности батареи являются малая плотность электролита в ней и недостаточное напряжение батареи.

Перезарядка батареи происходит при чрезмерно сильном зарядном токе вследствие неправильной регулировки реле-регулятора. Признаком перезарядки являются частое кипение электролита и быстрое понижение его уровня.

Сульфатация пластин заключается в том, что пластины покрываются белым кристаллическим налетом, который затрудняет прохождение электрического тока и проникновение электролита к активной массе пластин. Вследствие этого замедляются химические процессы и уменьшается емкость батареи.

Внешним признаком сульфатации является сильное падение напряжения батареи при увеличении нагрузки. Например, при включении стартера или даже сигнала электрические лампочки, горевшие достаточно ярко, почти гаснут. При проверке нагрузочной вилкой элементов батареи, подвергшихся сульфатации, напряжение на полюсах элементов быстро снижается.

Сульфатация происходит в результате сильной разрядки батареи или длительной ее работы в неполностью заряженном состоянии. Чтобы предохранить батареи от сульфатации, необходимо систематически контролировать и поддерживать их в заряженном состоянии, а также периодически проводить контрольно-тренировочные циклы на зарядной станции. Вследствие сильной сульфатации пластины батареи выходят из строя и не поддаются ремонту и восстановлению.

Уменьшение емкости происходит из-за уменьшения рабочей поверхности пластин, вызванного выкрашиванием активной массы пластин или понижением уровня электролита. Признаком уменьшения емкости является быстрое закипание электролита во время зарядки при незначительном повышении его плотности, а также быстрая разрядка батареи при ее работе. Выкрашивание активной массы получается в результате сильной перезарядки батареи или при разрядке батареи большим током, например при длительном пользовании стартером.

Внутренний саморазряд батареи происходит в случае применения для электролита недистиллированной воды. Признаком неисправности является быстрая разрядка даже неработающей батареи. Для устранения этой неисправности батарею разряжают и тщательно промывают дистиллированной водой с последующим заполнением ее электролитом надлежащего качества и плотности и зарядкой.

Короткое замыкание внутри банок батареи возникает из-за разрушения деревянных сепараторов вследствие применения электролита слишком большой плотности. При этом выпадающая активная масса замыкает пластины. При внутреннем замыкании батареи быстро снижается ее напряжение, уменьшаются плотность электролита и емкость батареи.

Коробление пластин получается при чрезмерном разрядном токе в случае пользования стартером длительное время и при коротких замыканиях в цепи. В этом случае батарея выходит из строя.

Неисправности аккумуляторной батареи

В процессе эксплуатации в аккумуляторной батарее могут возникать следующие неисправности: окисление полюсных штырей, подтекание электролита через трещины бака, повышенный саморазряд, короткое замыкание и сульфатация пластин.

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. Для устранения неисправности батарею сдают в ремонт. При вынужденной временной эксплуатации батареи с этой неисправностью необходимо периодически добавлять в неисправное отделение бака электролит, а не дистиллированную воду.

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 ускоренного 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.

Признаками короткого замыкания внутри аккумулятора являются «кипение» электролита и резкое падение напряжения аккумулятора; чаще всего оно вызывается осыпанием активной массы и разрушением сепараторов. В том и другом случаях аккумуляторную батарею разбирают и устраняют неисправности, заменяя неисправные элементы.

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 1,7 В на один аккумулятор, оголение пластин вследствие понижения уровня электролита, длительное хранение батареи без подзарядки (особенно разряженной), большая плотность электролита, продолжительное пользование стартером при пуске.

Если действительная емкость будет не менее 80% номинальной, батарею снова заряжают и устанавливают на автомобиль; если емкость окажется ниже, весь цикл повторяют вновь. Приведенный цикл рекомендуется применять также после хранения батареи более 6 месяцев и перед длительным хранением.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Срок службы и исправность аккумуляторной батареи во многом зависят от своевременного и правильного ухода за ней. Батарея должна содержаться в чистоте, так как загрязнение ее поверхности приводит к повышенному саморазряду. При техническом обслуживании необходимо протирать поверхность батареи 10%-ным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды, после чего протирать чистой сухой ветошью.

Во время заряда в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно постоянно прочищать тонкой проволокой. Учитывая, что при работе батареи образуется гремучий газ (смесь водорода с кислородом), нельзя осматривать батарею с открытым огнем во избежание взрыва.

Периодически необходимо зачищать штыри и клеммы проводов. Через 2-2,5 тыс. км пробега, а в жаркое время через каждые 5-6 дней проверять уровень электролита через заливные отверстия аккумуляторов стеклянной трубкой внутренним диаметром 3-5 мм. Столбик электролита в трубке указывает высоту его уровня над предохранительным щитком, которая должна быть 12-15 мм. При отсутствии стеклянной трубки уровень электролита можно проверить чистой эбонитовой или деревянной палочкой; нельзя применять для этой цели металлический стержень. 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 кислотомер опускают в наливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит с помощью резиновой груши и по делениям ареометра, помещенного внутри стеклянной колбы, определяют величину плотности электролита.

Рис. 1. Проверка состояния аккумуляторной батареи:
а - проверка уровня электролита; б - проверка плотности электролита; 1 - резиновая груша кислотомера; 2 - стеклянная колба; 3 - ареометр

Для длительного хранения батареи 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°, имея в виду, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд батареи. Через каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления емкости, потерянной на саморазряд. При-хранении батареи непосредственно на автомобиле необходимо отсоединить провода от полюсных штырей. Следует помнить, что температура замерзания электролита плотностью 1,1 г/см3 минус 7 °С, плотврстью 1,22 г/см3 минус 37 °С и плотностью 1,31 г/см3 минус 66 °С.