Наверное, каждый автолюбитель хотя бы раз сталкивался с ситуацией, когда по каким-то причинам отказывалась работать. Это серьезная проблема, если необходимо срочно куда-то ехать. Многие пойдут и приобретут новую АКБ. Но, зная, в домашних условиях, можно не только восстановить батарею, но и продлить срок ее эксплуатации еще на несколько лет.
Как устроены аккумуляторы, принцип работы
АКБ представляет собой герметичную пластиковую емкость, внутри которой установлены отрицательные и положительные свинцовые пластины. В современных моделях пластины могут быть не только из свинца, но и никелевых, кадмиевых и других сплавов.
Внутри также находится серная кислота - благодаря ей образуется гальваническая пара.
Когда к клеммам батареи будет подан ток, начнется накопление энергии. Когда предел емкости будет достигнут, АКБ превратится в источник энергии с напряжением в 12 В.
Каждый раз, когда автовладелец заводит свое авто, аккумулятор теряет часть энергии. Но как только двигатель запустится, генератор должен восполнить запасы энергии. Но это только в идеальном случае. Поэтому иногда до предела, а как реанимировать аккумулятор, автолюбитель, особенно начинающий, не всегда знает. Причин, по которым АКБ выходит из строя, много. Статистика говорит, что большое количество батарей выходит из строя вследствие сульфатации и осыпания намазки.
Сульфатация - одна из причин выхода АКБ из строя
Итак, типичный аккумулятор - это пластины из свинца в серной кислоте. Данный металл легко разрушается воздействием слабых кислот, к примеру, уксусной. А вот серная для него совсем не опасна, даже если она будет очень концентрированной или нагретой. Пленка, которая образуется в результате реакции серной кислоты и свинца, защищает металл от разрушения.
Аккумуляторная батарея - это источник электричества химического типа. Если АКБ заряжена, то серная кислота - в электролите. При разряженной батарее она находится на электродах в виде сульфата. Операция обратима при заряде и это нормальный процесс.
Если оставить батарею надолго разряженной, то сульфаты свинца начнут растворяться, и в результате они начнут образовываться на электродах в виде больших нерастворимых кристаллов.
Слой сульфатов - изолятор. В результате теряется часть емкости батареи, а если АКБ долго находилась в состоянии разряда, то она погибнет.
Диагностировать сульфатацию очень просто - быстро теряется емкость АКБ, недостаточно мощности для запуска двигателя, закипает электролит и перегреваются пластины. Также наблюдается более высокое напряжение на клеммах.
Кальциевые сульфаты
В современных аккумуляторах свинец легируется кальцием. Это позволяет свести практически к минимуму выкипание воды и снизить саморазряд. Однако если батарея разрядилась достаточно сильно, то электроды покрываются Зарядить этот АКБ полностью уже не получится. Из-за того, что увеличивается такой батареи, считается, что ее нужно заряжать напряжениями от 15 В. Это ошибка. Нужно точно знать, как реанимировать аккумулятор, иначе можно его убить вовсе.
Осыпание угольных пластин
Это также довольно распространенная причина, по которой выходят из строя АКБ. Диагноз поставить легко - серная кислота потемнеет. В этом случае есть риск смерти батареи - к сожалению, такая задача, как реанимировать автомобильный аккумулятор, в данном случае не решаема.
Свинцовые АКБ в ходе эволюции много раз изменялись и модернизировались.
Однако принцип действия остался все тем же. На пластины нанесена паста окиси свинца. Эта деталь или намазка удерживается на электродах благодаря сцепным свойствам и конструкции пластин. Осыпается она в результате вибраций, сульфатации, колебаний температур. Процесс осыпания вполне естественный. Это говорит о старении аккумулятора. Если обращаться с батареей аккуратно, то срок ее службы существенно увеличится.
Как реанимировать аккумулятор автомобиля
С причинами все понятно. В гарантийных талонах на автомобили на этот случай водитель найдет лишь рекомендацию по замене батареи. Но есть варианты восстановления источника питания.
Как поднять емкость и плотность
Главный способ, который используют для батарей самых разных модификаций, - это зарядка малым током. АКБ быстро заряжается и также разряжается. За короткий период времени источник питания перестает брать заряд. Здесь необходимо сделать паузу, а затем повторить цикл.
Необходимо точно знать, как реанимировать аккумулятор автомобиля - при выборе неверных параметров заряда можно полностью уничтожить АКБ. Так, сила тока должна составлять всего 4-6% от емкости батареи. К примеру, для аккумуляторов на 60 Ач допускается ток заряда не более 3,6 А. Зачастую, время одного такого цикла составляет около 6-8 часов. Пауза - от 8 до 16 ч. Для восстановления может понадобиться 5-6 таких циклов.
Прекратить процедуру можно, если восстановилась а уровень напряжений находится в допустимых для конкретной батареи пределах.
Восстанавливающие процедуры в домашних условиях
Этот вариант подойдет тем, кто не имеет времени. Опытные автолюбители используют его уже давно. Если кто не знал, как реанимировать аккумулятор, то этот метод предусматривает растворение сульфатов посредством промывки специальными растворами.
Первым делом батарея заряжается на максимум своих возможностей. Далее - сливается электролит, а внутренности промываются дистиллированной водой 2-3 раза. Затем в полость заливают и трилона Б и оставляют батарею на час. Когда реакция закончится, то будет видно. Прекратится выделение газов. Затем следует повторить процесс, если пластины очистились недостаточно. После всего батарею снова промывают, заливают электролит и заряжают стандартным способом.
Как реанимировать старый аккумулятор автомобиля
Производители АКБ рекомендуют по окончании срока старые батареи выбрасывать. Не стоит с этим спешить - есть возможность оживить их. Сегодня во многих городах есть компании по скупке старых аккумуляторов - они их реанимируют и затем продают по приемлемой стоимости.
Если в гараже лежит один такой, можно попробовать вернуть ему былые возможности. Следует только знать, как реанимировать старый аккумулятор, чтобы все получилось. Ведь даже китайская батарея обойдется не менее 2000 р., а это какие-никакие, но все-таки деньги и их можно сэкономить.
Приступаем к процессу
Первым делом следует определить неисправности. Черный электролит - это разрушенные угольные пластины. Упала емкость - сульфатация. Также возможно замыкание пластин, но о том, как реанимировать аккумулятор с такой проблемой - расскажем ниже. Тяжелый случай - вздутые бока батареи. Здесь только замена.
Как лечить замыкание пластин
Для ликвидации этой проблемы поможет специальная присадка.
Она добавляется в электролит, плотность которого составляет 1,28 г/куб см, и оставляется там на двое суток. После этого смесь заливают в батарею и измеряют плотность. Если показатель остался на том же уровне, то ее заряжают и разряжают. Если в процессе не наблюдается нагревания или кипения, то ток можно уменьшить в два раза.
Через два часа снова измеряют плотность электролита. Если она снова в норме, зарядку прекращают. Можно считать, что батарея восстановлена. Если плотность выросла, доливают воду. Когда снизилась, то серную кислоту. После этого снова проводят зарядку.
Ремонт замыканий: способ №2
Чтобы устранить замыкание, проблемную зону выжигают большими токами. Для этого достаточно подключать батарею к сварочному аппарату с Ток должен быть от 100 А. Цепь замыкают лишь на пару секунд.
О необслуживаемых АКБ
Производители сделали эти батареи, чтобы их просто меняли.
О том, как реанимировать необслуживаемый аккумулятор, в инструкциях к ним не пишут. Но способ все-таки есть.
Первым делом сливают электролит, а заменяют его дистиллированной водой. Далее батарею заряжают на постоянном напряжении в 14 В. Через несколько часов следует слушать, что происходит внутри АКБ. Процесс должен сопровождаться образованием газов. При интенсивном выделении ток уменьшают.
За две недели батарея превратит воду в электролит, а сульфат свинца преобразуется в серную кислоту.
Через две недели содержимое сливается и снова заливается вода, и снова повторяется этот процесс. Когда десульфатация полностью закончится, можно заливать нормальный электролит и заряжать аккумулятор со стандартными параметрами.
Как правильно реанимировать аккумулятор, современный производитель не рассказывает. Все эти способы автолюбители применяют сами, на свой страх и риск. Главное, в точности соблюдать эти рекомендации, и тогда есть шанс, что АКБ оживет и будет радовать своего владельца еще долгие годы.
Итак, мы выяснили, как реанимировать необслуживаемый аккумулятор автомобиля.
Самый важный параметр практически любого аккумулятора – это его емкость! Ведь от нее зависит то — сколько он будет отдавать энергии в течение определенного времени. И это не обязательно аккумуляторная батарея автомобиля этим параметром обладают все АКБ, начиная от «пальчиковых» которые вы вставляете в свой фотоаппарат или плеер, заканчивая сотовыми телефонами. В общем, знать и правильно понимать этот параметр, это очень важно! Особенно для авто, ведь если взять не ту емкость – то возможны проблемы с запуском двигателя в холодное время, а также его может банально не хватать для вашей бортовой сети. В общем будем разбираться …
Для начала определение.
Емкость аккумулятора – это количество энергии, которую может отдавать батарея, при определенном напряжении, в определенный отрезок времени (зачастую берется обычный час). Измеряется в Амперах или Миллиамперах в час.
По этой характеристики вы выбираете батарею для своего автомобиля, ведь зачастую производитель рекомендует то или иное значение, для нормального функционирования машины. Если занизить этот параметр, то скорее всего холодные пуски будут осложнены.
Как определятся емкость аккумулятора?
НА многих автомобильных батареях (да и на простых бытовых тоже), мы зачастую видим такой параметр — 55, 60, 75 Ам*ч (англ. Ah).
На обычных телефонных — 700, 1000, 1500, 2000 mAh (тысячные доли Ампера). Этот параметр как раз и обозначает емкость АКБ. Не стоит его путать с другим параметром как напряжение, как нам известно – 12,7В
ИТАК — что же обозначают эти 60 Ам*ч ( Ah)?
Все очень просто – эта аббревиатура говорит нам о том, что аккумулятор может работать целый час с нагрузкой в 60 Ампер и номинальным напряжение в 12,7В. Это и является емкостью, то есть он способен накопить в себя такой запас энергии.
Однако это максимальные значения, 60 Ампер это очень большой ток, если перевести его на Ватты, то получается – 60 Х 12,7 = 762 Ватта. Хватит согреть несколько раз электрический чайник, или освещать весь дом несколько суток, с условием, что у вас светодиодные лампы, которые зачастую берут всего 3 – 5 Ватт в час.
Надеюсь это понятно, сразу хочется сказать — что если нагрузка не 60 Ампер, а скажем 30, то АКБ будет работать два часа, если 15 – 4 часа, если 7,5 – 8 часов. Думаю это понятно.
Но вот почему на одних авто емкость в 45 Ампер, у других 60, а третьи вообще должны комплектоваться 75А вариантами?
Все автомобили разные, существуют как класс «A» самый малый, до скажем класса «E» или «D» — представительские седаны. Характеристики машин различные, начиная от пуска до последующего потребления бортовой сетью. Ведь объемы двигателей будут различаться в разы.
Так для маленьких и «легких» малолитражек хватит за глаза аккумулятора в 40 – 45 Ампер – час, а вот для больших и мощных седанов нужно 60 – 75 Ам*ч.
Но почему так?
Все дело в — чем больше аккумулятор, тем больше в нем свинца, электролита и т.д. Что позволяет накопить больше энергии и больше одномоментно его отдать. Так скажем в варианта в 40А пусковой ток будет около 200 – 250А, которые, он сможет отдавать 10 секунд – для малого двигателя, этого достаточно скажем до объема в 1,0 – 1,2 литра. Но этого может быть недостаточно для больших моторов в 2,0 – 3,5 литра, тут пусковой ток должен быть в 300 – 400А, что в два раза больше. Также стоит учитывать, что зимний пуск, еще более сложный – нужно крутить не только поршни, но и густое моторное масло.
Поэтому на малолитражки можно ставить большие АКБ, а вот малые на большие авто нежелательно.
Корпус и емкость
Емкость напрямую зависит от количества – и электролита в конструкции. Понятно, что чем больше этих материалов использовано, тем больше может накопить энергии батарея. Вот почему варианты на 40 и 75А будут отличаться почти в два раза, как по габаритам, так и по весу. То есть здесь прямопропорциональная зависимость.
Малолитражки сами по себе маленькие машинки, подкапотное пространство у них скудное, а поэтому ставить «огромную» батарею просто не рационально! Да и зачем? Если малый вариант прекрасно справляется – запускает мотор.
Падение емкости
Со временем батарея деградирует, то есть емкость начинает падать. Для обычных кислотных АКБ срок службы примерно равен 3 – 5 годам (есть, конечно исключения, работают по 7 лет, но это редко).
Емкость падает, и АКБ уже не может отдать нужный пусковой ток, скажем в 200 – 300А за 10 секунд. Соответственно приходит время его менять. Но почему происходит процесс деградации, причин тут масса:
- Сульфация плюсовых пластин. При глубоких разрядах на пластинах образовывается налет из солей серной кислоты, он очень плотный – полностью закрывает поверхность. Пятно контакта с электролитом падает, и емкость аккумулятора снижается.
- Осыпание пластин. Такое может происходить при перезарядах, особенно когда не хватает уровня электролита в банке. Пластины просто осыпаются вниз и емкость снижается иногда просто катастрофически.
- Замыкание банки. Если пластины перемкнут между собой, плюсовая и минусовая, тол банка выйдет из строя. Упадет не только емкость, но и напряжение. Однако такую .
Сейчас полезное видео, смотрим.
НА этом собственно заканчиваю, думаю информация для вас была полезна. Читайте наш АВТОБЛОГ.
Проблема подготовки аккумулятора на зиму знакома автомобилистам — зимой аккумулятор слабее и медленнее крутит стартер, быстро разряжается. Это связано с тем, что зимой нагрузка на аккумулятор возрастает, а характеристики аккумулятора резко ухудшаются в связи с понижением температуры эксплуатации.
Рассмотрим влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов:
- внутреннее сопротивление
- напряжение
- емкость
- отдача
1. Внутреннее сопротивление аккумулятора
Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления материала пластин, активного поверхностного слоя пластин, сепараторов, и сопротивления электролита, которое сильно зависит от температуры, снижение подвижности ионов и увеличение вязкости электролита повышают внутреннее сопротивление.
При температуре от -30°C до -40°C снижается скорость диффузии ионов электролита, проводимость активного слоя падает в восемь раз, проводимость сепараторов в четыре раза.
Основными свойствами электролита являются плотность, температура замерзания, вязкость и удельное сопротивление.
Плотность электролита находится линейной зависимости от температуры в диапазоне от 20 С до - 30 С и может определяться по формуле 1.28 + (Т-20)Х0.007
В диапазоне от 0°C до -30°C при падении температуры на 1°C :
— вязкость увеличивается на 16%
— удельное сопротивление увеличивается на 15%
— емкость аккумулятора падает на 4%
Внутреннее сопротивление также увеличивается при разряде большими токами как результат уменьшения плотности электролита в порах активной массы и около электродов.
Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см 3 от температуры:
| Температура, °С | Удельное сопротивление электролита Ом·см |
| + 40 | 0,89 |
| + 25 | 1,28 |
| + 18 | 1,46 |
| 0 | 1,92 |
| - 18 | 2,39 |
Соответственно, с падением температуры аккумулятора снижается максимальный отдаваемый батареей ток .
Как видно из вышеприведенных данных, с понижением температуры электролита с +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза .
2. Напряжение на клеммах АКБ
Напряжение на клеммах аккумулятора является разницей значения электродвижущей силы (ЭДС) и падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора, которое значительно зависит от температуры, плотности электролита и потребляемого тока.
Напряжение заряда при 20°С составляет 13,8 В, при снижении температуры должно увеличиваться на 0,003 В/град, что составляет при О°С дополнительно 0,6В (14,4В) и при -20°С дополнительно 1,2В (15В).
Зимой АКБ страдают от недозаряда, особенно при коротких поездках.
Напряжение на клеммах АКБ 12,72 В говорит о 100% заряде.
12,24 В — заряде 50%,
11,76 В соответствует полностью разряженному аккумулятору.
При частичном заряде падает плотность электролита и повышается вероятность его замерзания и разрушения батарей.
Электролит плотностью 1,28 замерзает при -65°C, плотностью 1.20 при -20°C, плотностью 1.10 при - 7 °C.
4. Емкость аккумулятора
Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле C=Ip*tp
,
где С
- емкость, а·ч;
Ip
- сила разрядного тока, а;
tp
- время разряда, ч.
Снижение емкости аккумулятора при понижении температуры вызвано повышением вязкости электролита и замедлением диффузии электролита в поры активной массы, внутренние слои которой не участвуют в реакции разряда.
5. Отдача по емкости
Отдача по емкости — отношение количества электричества, полученного от аккумулятора при разряде, к количеству электричества, необходимого для заряда аккумулятора до первоначального состояния при определенных условиях. Отдача по емкости зависит от полноты заряда, который падает с падением температуры электролита.
Выводы
Все вышесказанное объясняет значительное влияние холода на основные характеристики свинцовых аккумуляторов. В холодное время, разряженный после неудачного запуска двигателя и оставленный в машине почти новый аккумулятор, может быть испорчен в результате замерзания электролита.
Если рассматривать практический пример, то мы наблюдали падение емкости АКБ с 80 A/ч до 1 2 А/ч при температуре -18°C и токе разряда 240А .
Пути снижения влияния холода на характеристики АКБ:
1. Утепление подкапотного пространства
2. Если автомобиль хранится в гараже, то можно подсоединить к аккумулятору коннекторы постоянного подключения и соединять его с зарядным устройством
Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи
Емкостью аккумулятора называют количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения. По ГОСТ 959.0-71 номинальная емкость С20 стартерных батарей гарантируется при непрерывном 20-часовом разряде батареи силой тока, равной 0,05Сзо, до напряжения 1,75 В на отстающем аккумуляторе, средней температуре электролита 25 °С и его начальной плотности 1,285 г/см.
Для определения емкости батареи ее сначала полностью заряжают силой тока I - 0,1 С20 и доводят плотность электролита до 1,285 г/см3, а затем разряжают силой тока I = 0,05 С20 до тех пор, пока на одном из отстающих аккумуляторов напряжение не понизится до 1,75 В.
При стартерном режиме разряда батарею разряжают силой тока 1 - 3 С20. Если начальная температура электролита была +25 °С, разряд батареи прерывают, когда на одном из аккумуляторов напряжение понизится до 1,5 В; при начальной температуре электролита -18 °С эта величина должна составлять 1В.
Емкость батареи при 20-часовом режиме разряда больше емкости при Ю-часовом режиме разряда в 1,13 - 1,14 раза.
Емкость батареи при последовательном соединении одинаковых по емкости аккумуляторов равна емкости одного аккумулятора, а э. д. с. батареи равна сумме э. д. с. аккумуляторов, входящих в батарею.
При параллельном соединении аккумуляторов в батарею ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а э. д. с. батареи равна э. д. с. одного аккумулятора.
В практике обычно параллельно соединяют 12-вольтные батареи с целью увеличения емкости для пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока.
При эксплуатации батарей разрядная емкость аккумуляторов зависит от следующих основных факторов: массы и пористости активной массы положительных и отрицательных пластин; силы разрядного тока; температуры электролита; плотности электролита; химической чистоты серной кислоты, воды и материалов, из которых изготовлены решетки и активная масса пластин; чистоты поверхности крышек аккумуляторов батареи; длительности работы пластин и др.
Увеличить емкость аккумулятора при одной и той же массе пластин можно путем увеличения количества пластин за счет уменьшения их толщины и увеличения пористости активной массы. При большем количестве пластин, меньшей их толщине и большей пористости активной массы увеличивается площадь соприкосновения активной массы с электролитом, облегчается проникновение электролита в глубокие слои активной массы, а следовательно, увеличивается количество активной массы, участвующей в химических реакциях, что повышает емкость аккумулятора.
Сила разрядного тока оказывает значительное влияние на емкость аккумуляторной батареи. При увеличении силы разрядного тока, особенно при включении стартера, внутри пор активной массы положительных пластин быстро образуется большое количество воды, поэтому плотность электролита в порах значительно снижается. Следовательно, поверхностные слои активной массы пластин будут омываться более плотным электролитом и вследствие более интенсивного участия их в химических процессах разряжаются быстрее, а образующийся при этом сернокислый свинец закупоривает поры активной массы, уменьшая поступление свежего электролита внутрь пластин. Кроме того, кристаллы PbS04 покрывают стенки пор активной массы. Вследствие этого затрудняется использование химической энергии, запасенной во внутренних слоях активной массы пластик, и ее преобразование в электрическую энергию, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи. Этот фактор нужно учитывать при пуске двигателя стартером, особенно в зимнее время.
При 10-часовом режиме разряда работает около 50% активной массы пластин, а при стартерном режиме-не более 15%.
В соответствии с ГОСТ 959.0-71 при непрерывном разряде батареи ЗСТ -80 силой тока / = 0,05 С20, равной 4А, она отдает 80 А ч, т. е. 100% номинальной емкости; при силе тока десятичасового режима, равной 7А, батарея отдает 70 А ч, или 87,5%, а при силе тока / = 3 С20, равной 240 А, она отдает только 20 А ч, или 25% емкости (рис. 8 и 9). Приведенные величины емкости получены при средней температуре электролита +25 °С для батареи с одинарными сепараторами.
С увеличением силы разрядного тока значительно уменьшается плотность электролита в порах активной массы положительных пластин, вследствие чего понижается э.д.с. и напряжение аккумулятора. Кроме того, напряжение понизится в результате увеличения падения напряжения внутри аккумулятора. Из-за быстрого снижения напряжения приходится преждевременно прекращать разряд батареи, и значительная часть разрядной емкости останется неиспользованной.
Во избежание образования крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца разряд аккумулятора при 10-часовом режиме разряда прекращают при конечном напряжении 1,7 В; при 20-часовом режиме - 1,75 В, а при стартерном режиме разряда силой тока 3 Сго и начальной температуре электролита + 25 °С - при конечном напряжении 1,5 В и при стартерном режиме разряда силой тока 3С20 и начальной температуре электролита -18 °С - при конечном напряжении 1В.
При двойных сепараторах повышается внутреннее сопротивление батареи, вследствие чего при ее разряде быстрее снижается напряжение до допустимого предела, что вызывает необходимость более раннего прекращения разряда батареи. Применение двойных сепараторов снижает продолжительность стартер-ного разряда примерно на 10%, а следовательно, и емкость батареи уменьшается на 10%.
Большое влияние на разрядную емкость оказывает температура электролита. Номинальная емкость гарантируется при температуре электролита +25 °С.
Рис. 1. Разрядные характеристики аккумулятора емкостью 80 А-ч при различной силе разрядного тока и температуре электролита +25 °С ЗСТ -80 от силы разрядного тока при температуре электролита +25 °С
Рис. 2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи
Рис. 3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи ЗСТ -80 от температуры электролита при силе разрядного тока 240 А
С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин; при этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется, а разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05. уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока - на большую величину.
При увеличении температуры электролита с +25 до +45 °С емкость аккумуляторной батареи будет на 10 - 14% выше номинальной. Однако при этом возможно сильное коробление пластин, оползание активной массы и разрушение решеток положительных пластин.
Влияние понижения температуры электролита на емкость аккумуляторной батареи сильно сказывается в зимнее время при пуске двигателя стартером. Так, при разряде батареи ЗСТ -80 силой тока 240 А (3 С20) при температуре электролита +25 °С разрядная емкость батареи раьна 20 А ч, что соответствует приблизительно 25% номинальной, а при той же силе разрядного тока, но при температуре электролита -18 °С, разрядная емкость будет равна 12 А-ч, что составляет около 15% номинальной емкости батареи.
Для получения большей величины разрядной емкости в зимнее время батарею утепляют, особенно со стороны крышек аккумуляторов, так как около 80% тепла излучается от межаккумуляторных перемычек.
Емкость аккумуляторной батареи зависит от срока службы аккумуляторов. В начале эксплуатации емкость новой батареи возрастает вследствие увеличения количества активной массы пластин, преобразующейся в перекись свинца и губчатый свинец (активная масса «разрабатывается»), но при длительной эксплуатации емкость батареи снижается из-за выпадения активной массы или ее отслаивания от решеток пластин, образования крупнокристаллического сернокислого свинца, уплотнения активной массы отрицательных пластин и по другим причинам.
К атегория: - Электрооборудование автомобилей
Из принципа работы свинцово-кислотного аккумулятора следует, что емкость аккумулятора определяется объемом активной массы и электролита. Но реально емкость батареи зависит еще и от множества конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.
Емкость аккумуляторной батареи существенно снижается с увеличением силы тока (рис. 1.2), что связано с резким уменьшением концентрации электролита в порах пластин, изолируемых сульфатом свинца. Зависимость емкости от разрядного тока описывается уравнением Пейкерта:
где n , k – постоянные для данного типа батареи (n =1,2...1,7), t кон.– время разряда.
Рис. 1.2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от разрядного тока
Емкость аккумуляторной батареи уменьшается с понижением температуры из-за увеличения вязкости электролита и замедления поступления серной кислоты в поры активной массы (рис.1.3).
Рис. 1.3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от температуры электролита в режиме разряда
Так как емкость аккумуляторной батареи зависит от температуры, то значение емкости, полученное при температуре T , приводят к температуре 25 0 C :
,
где C 25 – емкость, приведенная к температуре 25 0 C ; C T – емкость, полученная при средней температуре T ; 0,01 – температурный коэффициент изменения емкости при температуре 18...27 0 C .
При известной начальной плотности электролита g з степень разряженности аккумуляторной батареи определяется по формуле:
,
где g 25 – плотность электролита при температуре +25 0 C (плотности g з и g 25 измерены в г/см 3).
Подготовка аккумуляторной батареи к эксплуатации
Приготовление электролита. Существует два способа приготовления электролита. 1 способ: концентрированная серная кислота плотностью 1,83 г/см 3 добавляется в дистиллированную воду (но не наоборот). 2 способ: электролит плотностью 1,40 г/см 3 добавляется в дистиллированную воду или в электролит с плотностью ниже необходимой. Следует учитывать, что плотность электролита для различных времен года и климатических условий должна быть различной. Например, в районах с умеренным климатом (со средней месячной температурой в январе -15...-8 0 С) плотность электролита должна быть равна 1,26±0,01 г/см 3 , в районах с холодным климатом (со средней месячной температурой в январе -30...-15 0 С) плотность электролита должна быть равна 1,28±0,01 г/см 3 .
Заливка батареи электролитом. Температура заливаемого электролита должна быть в пределах 15…30 0 C . Его плотность зависит от климатических условий эксплуатации батареи. Перед заливкой необходимо отвернуть вентиляционные пробки и удалить элементы, герметизирующие вентиляционные отверстия. Электролит заливают до тех пор, пока он не достигнет нижнего торца тубуса горловины крышки или определенного уровня выше предохранительного щитка (для традиционных аккумуляторных батарей уровень электролита равен 10 мм). Плотность электролита, заливаемого в новую батарею, должна быть на 0,02 г/см 3 меньше той, которая должна быть в конце заряда для данной климатической зоны. Если через два часа после заливки сухозаряженной батареи плотность электролита будет на 0,03 г/см 3 ниже плотности этого электролита через 20 минут после заливки, то батарею следует зарядить, а затем скорректировать плотность электролита. Но желательно все же заряжать батарею в любом случае.
Заряд аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение больше напряжения заряжаемой батареи. Для полного заряда батарея должна принять 150 % требуемой (недостающей) емкости. Различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.
Заряд при постоянном токе. Оптимальная сила тока заряда равна: I з =0,1×C 20 . При повышении температуры электролита до 45 0 C необходимо снизить зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30...35 0 C .
Методом заряда при постоянном токе можно заряжать n последовательно включенных аккумуляторов при напряжении на выходе зарядного устройства U з >2,7n .
Достоинствами данного метода являются: 1) простота зарядных устройств; 2) простота расчета количества электричества, сообщаемого батарее, как произведение тока и времени заряда.
Недостатком метода при малом токе заряда является большая длительность заряда, а при большом – плохая заряжаемость к концу заряда и повышенная температура электролита.
Заряд при постоянном напряжении. Данный метод используется в частности для заряда аккумулятора, уже установленного на автомобиле. Метод имеет два недостатка, проявляющихся в начале заряда полностью разряженных батарей: 1) зарядный ток достигает 1...1,5C 20 ; 2) из-за большого зарядного тока перегревается аккумулятор. Поэтому для предохранения генератора от перегрузки на автомобиле устанавливаются ограничители тока.
Продолжительность заряда при использовании обоих методов одинакова. Недостатки, присущие этим методам, преодолеваются комбинированными способами заряда.
Заряд ступенчатым током (ступенчатый заряд). Способ заключается в том, что сначала заряд выполняют номинальным током до заданного напряжения, затем ток снижают в 2...3 раза и доводят заряд до конца. Используются двух-, трех- и четырехступенчатые режимы заряда.
Смешанный способ заряда. При данном способе сначала осуществляется заряд при постоянном токе, а затем – при постоянном напряжении.
Уравнительный заряд. Сущность заряда заключается в заряде при постоянном токе, равном 0,1C 20 , до тех пор, пока плотность электролита и напряжение батареи не будут постоянными в течение 3 часов. Такой заряд необходим для выравнивания степени заряженности всех аккумуляторов батареи и устранения сульфатации электродов. Явление сульфатации заключается в образовании крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца (сульфата свинца) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. В результате сульфатации не все активное вещество электродов может участвовать в работе. Поэтому емкость батареи снижается. Сульфатацию определяют по ЭДС аккумулятора. Если ЭДС аккумулятора, измеренная вольтметром, будет меньше ЭДС, подсчитанной по плотности, то электроды аккумулятора сульфатированы.
Форсированный заряд. Заряд производится током до 0,7C 20 .При токе, равном 0,7C 20 время заряда – 30 мин., при токе 0,5C 20 – 45 мин., при токе 0,3C 20 – 90 мин. В процессе заряда необходимо при достижении температурой электролита 45 0 C дальнейший заряд прекращать. Форсированный заряд применяется в исключительных случаях.
Контрольный разряд аккумуляторной батареи. Контрольный разряд проводится для определения исправности полностью заряженной батареи. Сила разрядного тока поддерживается равной 0,1С 20 . Когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1,7 В (или 10,2 В на батарее), разряд заканчивают. Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7,5 ч для батарей с электролитом плотностью 1,29 г/см 3 , 6,5 ч – для 1,27 г/см 3 , 5,5 ч – для1,25 г/см 3 . В противном случае батарея является неисправной.
К основным причинам плохой заряжаемости батарей относятся: 1) высыпание активной массы из решеток вследствие коробления последних при заряде большими токами, замерзании электролита и т.п.; 2) наличие в аккумуляторном электролите примесей веществ, которые, осаждаясь на электродах, экранируют часть их рабочей поверхности, препятствуя протеканию на ней основной токообразующей реакции, и способствуют усиленному разложению воды и газовыделению. 3) сульфатация электродов из-за хранения батареи в теплом помещении при высокой плотности электролита. Из-за систематических недозарядов батареи, высокого саморазряда, длительного бездействия батареи в разряженном (частично или полностью) состоянии, снижения уровня электролита ниже верхней кромки электродов возникает необратимая сульфатация .
Устранение сульфатации электродов. Сульфатацию устраняют несколькими циклами разряда-заряда при малой плотности электролита (1,11...1,12 г/см 3). Заряд производят током не более 0,05 С 20 ампер, доводят плотность электролита до нормы, а затем проводят контрольный разряд батареи при силе тока 0,1 С 20 . Разряд заканчивают, когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1,7 В (или 10,2 В на батарее). Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7,5 ч для батарей с электролитом плотностью 1,29 г/см 3 , 6,5 ч – для 1,27 г/см 3 , 5,5 ч – для 1,25 г/см 3 . В противном случае батарею подвергают нескольким циклам заряда-разряда. Если при повторных циклах время разряда не увеличивается, то батарея требует ремонта.
Хранение аккумуляторных батарей. Новые, не залитые электролитом батареи хранятся при температуре не ниже -50 0 C . Заряженные батареи с электролитом хранятся по возможности при температуре не выше 0 0 C . Минимальная температура их хранения: -30 0 C . При чрезмерно низких температурах электролит может замерзнуть. При плотности электролита g 25 =1,31 г/см 3 электролит замерзает при температуре ниже -40 0 С, при g 25 =1,27 г/см 3 электролит замерзает при температуре до -30 0 С. Перед постановкой на хранение несухозаряженной батареи необходимо:1) полностью зарядить батарею; 2)скорректировать плотность электролита; 3) если потребовалась коррекция плотности, то следует подзарядить батарею в течение 30 минут для выравнивания плотности электролита по объему каждой банки; 4) удалить с батареи токопроводящий слой, используя для этого раствор питьевой соды или нашатыря.