«У меня Hyundai Santa Fe 2007 года выпуска. Весной прошлого года сменил аккумулятор у офф. дилера и она он уже мёртв. Кроме того я выбрал не дешевый вариант. Почему так получается что новый аккумулятор служит год а то и меньше? Как продлить жизнь аккумулятора?»
Как я, так и любой опытный водитель, наверняка сталкивался с подобной ситуацией, которая происходит даже с «не дешевыми» аккумуляторами. Одна из причин которая портит аккумулятор — это тепло, потому что вода в электролите испаряется и ускоряется процесс сульфатации. Именно в этот момент основные пластины частично разряженной батареи окисляются в свинцовый сульфат. Сульфат свинца нарушает химическую способность к заряду/разряду, уменьшает мощность тока, и в конце концов ваш автомобиль не заведется.
Если ваш аккумулятор пережил летнее время не спешите радоваться, аккумулятор подвержен поломке и в холодную погоду. Проблема в том что масло сгущается и следовательно увеличивается нагрузка на стартер, плюс в зимнее время энергопотребление авто выше из-за фар, обогрева стекла, салона и т.д. В любом случае 1 год службы аккумулятора слишком короткий, по всей видимости брак изделия или проблемы с электрикой авто.
Как продлить жизнь автомобильного АКБ
Я приведу несколько рекомендаций которые продлят жизнь вашему аккумулятору:
Выбирайте аккумулятор «без обслуживания».
Периодически проверяйте уровень электролита и добавляйте дистиллированную воду по мере необходимости.
Выбирайте аккумуляторы с теплопоглощающей пластиной. Избегайте парковки на солнце.
Следите что бы автомобиль регулярно эксплуатировался для своевременной подзарядки. Если ваши поездки коротки этого может не хватить для подзарядки и в следующий раз вы не заведётесь.
Регулярно проверяйте состояние цепи стартера. Очищайте от коррозии и окисления клемм аккумулятора. Большое накопление ржавчины и окислов сокращают жизнь АКБ ее на 11%.
Такие, на первый взгляд, очень простые действия, помогут на дольше продлить срок службы АКБ и спасут вас от преждевременной покупки нового аккумулятора. Соблюдайте простые правила ухода за аккумулятором и этим сэкономите свои деньги.
Автомобильный аккумулятор (точнее — автомобильная аккумуляторная кислотная батарея [сокр. автомобильная АКБ] ) — тип электрического аккумулятора, применяемый на автомобильном или мототранспорте. Используется в качестве вспомогательного источника электроэнергии в бортовой сети при неработающем двигателе и для запуска двигателя.
На электротранспорте является не вспомогательным источником энергии, а основным. Такие аккумуляторы принято называть тяговыми.
Свинцово-кислотный аккумулятор. Номинальное напряжение элемента около 2 В. Поэтому практически применяемые батареи, состоящие из ряда последовательно соединённых элементов (секций, в просторечии иногда «банок»), имеют напряжения, кратные 2 В.
Далее по тексту рассмотрен исключительно данный вид батарей, поскольку, если аккумулятор не тяговый, то как «автомобильный (стартёрный) аккумулятор», он будет свинцово-кислотным. Замена пользователем на иной тип (к примеру, на литиевый блок) обычно невозможна, даже при подходящем напряжении, в силу совершенно разных характеристик: прежде всего, свинцовые АКБ обладают уникальным свойством автоматической остановки заряда и резком росте напряжения, как и резком падении зарядного тока, при полном заряде.
Номинальное напряжение:
6 В — до конца 40-х годов XX века практически все автомобили имели шестивольтовое электрооборудование. В настоящее время аккумуляторы с напряжением 6 В применяются только на особо лёгкой мототехнике.
12 В — в данный момент на всех легковых автомобилях, грузовых автомобилях и автобусах с бензиновыми двигателями, а также на большинстве мотоциклов используются аккумуляторы только с таким значением напряжения.
24 В — используются на тяжёлых грузовых автомобилях и автобусах с дизельными двигателями, троллейбусах, трамваях, и на военной технике с дизельными двигателями.
На малотоннажных грузовиках, микроавтобусах и легковых автомобилях с дизельными двигателями используются аккумуляторы с электрическим напряжением 12 вольт.
Напряжение без нагрузки (напряжение при снятых клеммах) аккумулятора можно связать с примерным уровнем заряда. Если аккумулятор находится на транспортном средстве, «напряжение без нагрузки» измеряется, когда двигатель остановлен, а нагрузка полностью отключена (сняты клеммы).
Степень заряженности оценивают на отключенном от нагрузки аккумуляторе, не менее, чем через 6 часов покоя, и при комнатной температуре. В случае температуры, отличной от комнатной, вносится температурная поправка. В среднем считается, что падение температуры на 1 °C от комнатной снижает ёмкость примерно на 1 %, таким образом при −30 °C ёмкость автомобильной АКБ будет равна примерно половине от ёмкости при +20 °C.
Напряжение без нагрузки при T = 26,7 °C
Примерный заряд
Плотность электролита при T = 26,7 °C
12 В
6 В
12,65 В
6,32 В
100 %
1,265 г/см³
12,35 В
6,22 В
75 %
1,225 г/см³
12,10 В
6,12 В
50 %
1,190 г/см³
11,95 В
6,03 В
25 %
1,155 г/см³
11,70 В
6,00 В
0 %
1,120 г/см³
Напряжение без нагрузки также зависит от температуры и от плотности электролита при полном заряде. Следует заметить, что плотность электролита при одном и том же уровне заряда в свою очередь также зависит от температуры (обратная зависимость).
Ёмкость аккумулятора, измеряющаяся в ампер-часах. Применительно к маркировке аккумулятора, значение ёмкости показывает, каким током будет равномерно разряжаться автомобильная АКБ до конечного напряжения при 20-часовом цикле разряда. Например, обозначение 6СТ-60 означает, что батарея в течение 20 часов будет отдавать ток 3 А, при этом в конце напряжение на клеммах не упадет до 10,5 В. Однако, это вовсе не означает линейную зависимость времени разряда от разрядного тока. Целый час стабильно отдавать 60 А наша батарея не сможет.
Особенностью аккумуляторов является уменьшение времени разряда с повышением разрядных токов. Зависимость времени разряда от тока разряда близка к степенной. Распространена, в частности, формула немецкого ученого Пейкерта (англ.), который установил, что: . Здесь — ёмкость аккумулятора, а — число Пейкерта — показатель степени, постоянный для данного аккумулятора или типа аккумуляторов. Для свинцовых кислотных аккумуляторов число Пейкерта обычно изменяется от 1,15 до 1,35. Величину константы в левой части уравнения можно определить по номинальной ёмкости аккумулятора. Тогда, после нескольких преобразований, получим формулу для реальной ёмкости аккумулятора при произвольном токе разряда :
.
Здесь — номинальная ёмкость аккумулятора, а — номинальный ток разряда, при котором задана номинальная ёмкость (обычно ток 20-часового или 10-часового цикла разряда).
Ёмкость аккумулятора, как правило, выбирается исходя из рабочего объёма двигателя (больший объём — бо́льшая мощность стартёра — большая ёмкость АКБ), его типа (для дизельных ёмкость автомобильной АКБ будет больше, чем для бензиновых при равном объёме) и условий эксплуатации (для районов с холодным климатом ёмкость увеличивают, по причине снижения ёмкости АКБ при отрицательных температурах и затруднения пуска двигателя стартёром из-за загустения масла).
Резервная ёмкость. В отличие от номинальной ёмкости, которая определяется разрядом относительно малым током, резервная ёмкость показывает, сколько времени способен проехать автомобиль зимней ночью при неисправности генератора. Ток разряда принимается равным 25 А, поскольку зимней ночью очень много энергии уходит на освещение и обогрев салона. При этом нельзя просто разделить номинальную ёмкость автомобильной АКБ на 25 А. При таком токе резервная ёмкость составит примерно 2/3 от номинальной. Как правило, значение резервной ёмкости указывается на маркировке автомобильной АКБ в минутах.
Пусковой ток. Или ток холодной прокрутки (cold cranking amps CCA). Максимальный ток, который способен отдавать аккумулятор без посадки напряжения на клеммах ниже 9В в течение 30 секунд при −18 °C по ГОСТ 53165-2008.
Цикл заряд/разряд
Аккумулятор автомобиля не хранит энергию, а содержит химические вещества, которые при взаимодействии производят электрический ток. Два разнородных металла помещаются в кислотную среду, которая называется электролитом. Возникает поток электронов и электроны из одной группы пластин переходят в другую.
Батарея заряжена
Полностью заряженная батарея содержит отрицательную пластину губчатого свинца (Pb) — катод, положительную пластину диоксида свинца (PbO2) – анод, и электролит из раствора серной кислоты (H2SO4) и воды (H2O).
Батарея разряжается
Когда аккумулятор разряжается, диоксид свинца на катоде восстанавливается, на аноде свинец окисляется. Металлы обоих пластин вступают в реакцию с SO4, в результате образуется сульфат свинца (PbSO4). Водород (H2) из серной кислоты вступает в реакцию с кислородом (O2) из положительной пластины и образуется вода (H2O). При этом расходуется серная кислота и образуется вода. Правильная зарядка во многом определяет ресурс службы батареи.[1]
Батарея разряжена
В полностью разряженном аккумуляторе обе пластины покрыты сульфатом свинца (PbSO4), а электролит разбавлен до большей степени водой (H2O).
Батарея заряжается
Процесс противоположен разрядке. Сульфат (SO4) покидает пластины и объединяется с водородом (H2), превращаясь в серную кислоту (H2SO4). Свободный кислород (O2) объединяется со свинцом (Pb) на положительной пластине с образованием диоксида свинца (PbO2). Когда батарея приближается к полной зарядке, а водород образуется на отрицательных пластинах, а кислород — на положительном, происходит газообразование.
Типы автомобильной АКБ
Тип батареи
В основном используется свинцово-кислотный тип. Собственно батарея состоит из 6 аккумуляторов (банок), каждая номинальным напряжением около 2,2 вольта, соединённых последовательно в батарею. Обычный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты с плотностью в пределах 1,23-1,31 г/см³ (чем больше плотность электролита, тем более морозостойкая батарея), но сейчас появились автомобильные АКБ построенные на базе технологии AGM (Absorbent Glass Mat), электролит в которых абсорбирован в стеклянном волокне, а также т. н. гелевые аккумуляторы, где электролит загущается до гелеобразного состояния силикагелем (технология носит название GEL).
Размеры
Так сложилось, что при разработке нового типа или даже марки автотехники нередко приходилось разрабатывать под неё новую автомобильную АКБ. В дальнейшем производители разработали большую номенклатуру различных аккумуляторов, существенно различающихся типоразмерами и электрическими характеристиками. Для тяжёлых грузовиков и спецмашин, имеющих бортовую сеть 24 вольта, применяются две одинаковые 12-вольтовые батареи, соединённые последовательно.
В настоящее время существует несколько форм-факторов батарей. Аккумуляторы для японского и европейских рынков могут иметь разные размеры.
Автомобильные аккумуляторы с азиатским и европейским расположением полюсов.
Полярность
«Обратная» или «прямая». Определяет расположение электродов на корпусе автомобильной АКБ. Для автомобилей отечественного выпуска характерна прямая полярность, при которой плюсовая клемма находится слева, а минусовая — справа, при положении аккумулятора «клеммы ближе к вам». Установить чужую батарею, например «европейскую» на японский автомобиль, зачастую бывает невозможно. Может потребоваться удлинение проводов.
Диаметр контактных клемм
В типе Euro — type 1 — 19,5 мм «плюсовая» клемма и 17,9 мм «минусовая» клемма. Тип Asia — Type 3 — 12,7 мм у «плюсовой» клеммы, — и 11,1 мм у клеммы «минус»[2]. Выпускаются «колпачки» — переходники с тонких клемм на толстые.
Тип крепления
В конкретном транспортном средстве может быть реализован один из типов крепления автомобильной АКБ — верхнее или нижнее. В ряде автомобилей конструкции для закрепления батареи может быть не предусмотрено. Обозначения типов нижнего крепления следующие: B00, B01, B03, B13.
Семипоплавковый ареометр для измерения плотности электролита в автомобильных аккумуляторах.
Необходимость обслуживания
По этому принципу автомобильные АКБ классифицируют на два типа: обслуживаемые (и как их подкатегория — малообслуживаемые) и необслуживаемые (в тексте ГОСТа обозначенные как безуходные). В простых по конструкции аккумуляторах необходим регулярный контроль состояния электролита и регулярная подзарядка по специальной технологии с помощью стационарного зарядного устройства. На промышленных предприятиях для ухода за автомобильными аккумуляторами существуют специально обученные люди, а также зарядные лаборатории (станции).
Однако «необслуживаемые» автомобильные АКБ — это не значит, что за такой батареей совсем не нужен уход. Как правило, необслуживаемая батарея имеет встроенный индикатор-ареометр, по цвету которого определяется плотность электролита — зелёный поясок при нормальной плотности, красный или белый — при низкой (батарея подлежит замене). Также необходимо периодически контролировать уровень электролита по меткам на корпусе. На всех автомобильных АКБ во избежание повреждения аккумуляторного отсека кислотой необходимо контролировать герметичность корпуса, заливных пробок и чистоту дренажных отверстий, а при появлении признаков электролита устранить течь и тщательно промыть корпус и отсек автомобильной АКБ нейтрализующим щелочным составом. Также необходимо периодически тщательно очищать и смазывать клеммы литиевой смазкой, во избежание их электрокорозийного разрушения.
Стандарты в Российской Федерации
Существует ГОСТ 53165-2008, введён в действие 01.07.2009, дата издания 30.06.2009, в котором автомобильные аккумуляторы именуются «стартерными батареями».
Интересные факты
Международные универсальные коды переработки батарей и аккумуляторов
Различные типы аккумуляторов обладают разными особенностями, которые не позволяют однозначно назвать «лучший» тип аккумулятора. Можно говорить только о лучшей применимости различных типов аккумуляторов в разных условиях. Так, например, современные «кальциевые» аккумуляторы обладают низким саморазрядом, не требуют обслуживания, однако не терпят глубоких разрядов, например, при коротких поездках в зимние морозы, или длительной стоянке автомобиля. В то же время, для «обслуживаемых» (практически не производятся) и «малообслуживаемых» аккумуляторов глубокий разряд не столь губителен, зато такие типы аккумуляторов требуют доливки дистиллированной воды (при исправном электрооборудовании и среднем пробеге — примерно 1 раз в 4—7 месяцев).
С понижением температуры падает способность аккумулятора «принимать заряд». Поэтому короткие поездки в зимние морозы, особенно с включёнными фарами, могут довольно быстро привести к полному разряду даже абсолютно исправного аккумулятора. Это приводит не только к невозможности запуска мотора, но и к сокращению срока службы аккумулятора, особенно «кальциевого».
При температуре окружающего воздуха –10 °C зарядные характеристики аккумулятора, не имеющего обогрева, из-за охлаждения ухудшаются, а при температуре ниже –30 °C заряд от штатного генератора автомобиля практически отсутствует[3]. Температура электролита в аккумуляторе, установленном на автомобиле, на 5—7 °C выше температуры окружающей среды и изменяется вслед за ней с запаздыванием на 4—5 часа. В режиме длительного движения за 10—12 часов температура электролита в не обогреваемых аккумуляторных батареях повышается на 2—3 °C, а при наличии обогреваемого отсека для аккумуляторных батарей на 5—7 °C. Поэтому, для надёжной эксплуатации в условиях низких температур применяются конструкции аккумулятора с внутренним электроподогревом[4][5].
Зимой аккумулятор рекомендуется периодически снимать с автомобиля и заряжать зарядным устройством после согревания на воздухе до положительной температуры. Согревать холодный аккумулятор в горячей воде нежелательно по причине возможного частичного осыпания активной массы пластин из-за быстрых температурных деформаций.
Существует мнение[где?] о недопустимости установки на автомобиль аккумулятора с повышенной ёмкостью, так как при большей ёмкости автомобильная АКБ якобы не будет успевать заряжаться. Однако, энергия, потраченная на пуск двигателя, не зависит от ёмкости, поэтому при исправном генераторе будет восполнена в автомобильной АКБ за одно и то же время. Также опасение у некоторых вызывает возможность сгорания стартера, однако потреблённый стартером ток зависит не от ёмкости автомобильной АКБ, а только от его внутреннего сопротивления и условий пуска. Для районов с суровыми зимами рекомендуется установка автомобильной АКБ повышенной ёмкости. При этом аккумулятор способен будет отдать больший ток при пуске, увеличивается количество попыток пуска, уменьшается относительный разряд батареи, что увеличивает надёжность и продлевает срок службы[6]. Однако, у менее ёмкого аккумулятора скорее всего просадка напряжения в момент пуска двигателя больше, чем у более ёмкого, а значит и возможный максимальный ток тоже меньше, чем у более ёмкого, так что, возможно, доля правды в этом мифе всё-таки присутствует. Однако, следует иметь в виду, что аккумулятор большей ёмкости (нежели штатный) требует и большего времени для полной зарядки, если он сильно разряжен. А это случается зимой довольно часто, так как такой аккумулятор позволяет долго крутить стартер. Также, чем больше ёмкость, тем желательнее больший зарядный ток. Особенностью свинцово-кислотных аккумуляторов является то, что они сильно снижают свой ресурс, если заряжены не на 100 %, вследствие возникающей необратимой сульфатации. Поэтому, если в зимнее время аккумулятор с большей ёмкостью будет всё-таки сильно разряжен долгими попытками пуска, то вероятность выхода его из строя будет выше из-за нехватки времени на полный восстановительный заряд, что в ряде случаев усугубится также недостаточно сильным током, выдаваемым штатным генератором, особенно в режиме холостого хода. Следовательно, для продления ресурса аккумулятора большей ёмкости зимой следует его периодически снимать, отогревать и заряжать. Иначе, постоянно недозаряженный аккумулятор прослужит недолго, и единственным плюсом его применения будет увеличенное время прокрутки мотора и величина стартового тока, которые начнут неуклонно уменьшаться вследствие сульфатации, вплоть до полной непригодности аккумулятора. Также следует учитывать, что аккумулятор существенно бо́льшей ёмкости будет иметь бо́льшие габаритные размеры и может не поместиться в отсеке для аккумуляторной батареи. В интернете можно встретить утверждение, что в условиях низких температур зимой процесс сульфатации пластин происходит крайне медленно в силу особенностей прохождения химической реакции, однако следует критически относиться к этому утверждению, так как в процессе работы аккумулятор нагревается, и, следовательно, сульфатация всё же имеет место.
Крайне нежелательно заменять аккумулятор при работающем двигателе, поскольку связанные с отключением и подключением аккумулятора скачки напряжения могут вывести из строя электрооборудование автомобиля. При необходимости замены аккумулятора при работающем двигателе, для минимизации скачка напряжения необходимо перед отключением аккумулятора включить в автомобиле максимальное количество электроприборов (фары, мотор «печки», магнитолу, обогрев заднего стекла и т. д.). Подключение каждой клеммы должно производиться быстро, без многократного касания клеммой вывода аккумулятора. Обороты двигателя не должны превышать холостых. В идеале отключаемый/подключаемый аккумуляторы и клеммы автомобиля необходимо временно соединить параллельно проводами, после чего отсоединить все провода от отключаемого аккумулятора, установить подключаемый, надеть на него клеммы, и в самом конце отсоединить временные провода от клемм автомобиля и от подключённого аккумулятора. Таким образом достигается заведомо постоянное соединение какого-либо из аккумуляторов, и практически нивелируются нежелательные скачки напряжения.
При севшем аккумуляторе, т. н. «прикуривание» от другой автомашины необходимо осуществлять с тщательным соблюдением определённого набора правил, определяемых производителем автомобиля. Нарушение этих правил может оказаться причиной выхода из строя оборудования или даже взрыва автомобильной АКБ.
Автомобильный аккумулятор после взрыва
Примечания
Инструкция, как правильно зарядить аккумулятор автомобиля без снятия АКБ (видео) (рус.). avtoklema.com. Проверено 11 апреля 2018.
клеммы — Type 1 имеют европейский стандарт; клеммы серии «АSIA» — Type 3 — тоньше европейского стандарта.
Каштанов, 1983, с. 176.
Железнодорожный транспорт. — 2011. №12. — c.35.
Каштанов, 1983, с. 21–23.
Михаил Колодочкин: «Аккумуляторы: можно ли устанавливать на машину батарею большей, чем у штатной, ёмкости?». «За рулём», 20.02.2013
Такое бывает — когда батарея заряжена аккумулятор начинает бурлить или кипеть. Но если пять банок кипит, одна нет! То нужно разбираться. Что делать, пошаговый план …
К стартерным аккумуляторам мы все привыкли, они у нас стоят под капотом любого авто. Но вот что такое тяговые аккумуляторы — чем они отличаются и где применяются.
Десульфатация аккумулятора или как самому восстановить емкость и еще кататься какое-то время. Оказывается можно сделать все своими руками и обычным зарядником.
Гибридные аккумуляторы это «золотое» сочетание цены и качества. Однако даже они со временем могут разряжаться. Сегодня правильная инструкция по их заряду.
Прошлифовать коллектор стеклянной бумагой № 100, углубить пазы между пластинами коллектора, выбрав слюду. Проверить динамометром нажатие пружин щеток и заменить слабые (работа проводится с участием электрика мастерской)
Замыкание в обмотках якоря, обрыв в обмотке возбуждения
Электрический пробой или производственный дефект
Сдать генератор в ремонт
Работа генератора сопровождается писком и нагревом
Отсутствие смазки в подшипниках якоря
Смазать подшипники якоря
Реле-регулятор
Отсутствие зарядного тока, хотя аккумуляторная батарея разряжена. Чрезмерный зарядный ток при заряженной батарее
Подгорание и спекание контактов, а также нарушение зазоров между пластиной и стойкой ярма
С помощью электрика мастерской проверить поэлементно реле-регулятор и при необходимости сдать в ремонт
Аккумуляторная батарея
Сульфатация — образование крупных кристаллов сернокислого свинца на поверхности пластин
1. Систематическая недозарядка и хранение полузаряженных батарей 2. Пониженный уровень электролита (оголение пластин) 3. Применение загрязненного электролита, а также электролита высокой плотности
Сдать батарею в аккумуляторную, где провести цикл прерывистых зарядов током малой величины (от 0,5 до 4 а); заменить электролит дистиллированной водой. Затем провести два — три контрольно-тренировочных цикла током нормальной величины
Повышенный саморазряд
1. Утечка тока по поверхности батареи 2. Загрязнение электролита
Короткое замыкание пластин и разрушение пластин и сепараторов
1. Образование шлама на дне бака 2. Замерзание электролита 3. Коробление пластин вследствие разрядки батареи током большой величины 4. Загрязнение электролита вредными примесями 5. Частые перезарядки батареи током большой величины
Сдать аккумуляторную батарею в ремонт
Пониженный электролита уровень
Течь бака, трещины в крышках и мастике
Сдать батарею в аккумуляторную, где отремонтировать бак и залить крышки мастикой
Выкипание электролита и испарение воды
Своевременно доливать дистиллированную воду до уровня 10—15 мм над пластинами
Видео: Как устроен аккумулятор? Типы аккумуляторов (АКБ). В чём разница и как правильно заряжать? Как обслужить аккумулятор? Какой АКБ лучше? Секреты выбора аккумулятора для автомобиля. Правильная зарядка аккумулятора. Как проверить АКБ (аккумулятор) без нагрузочной вилки?
Аккумуляторная батарея состоит из нескольких (из трех или шести) одинаковых по своему устройству аккумуляторов, соединенных между собой последовательно.
Простейший аккумулятор представляет собой два электрода — свинцовые пластины, опущенные в электролит (раствор серной кислоты и воды). В результате действия электролита на поверхности обеих пластин появляется налет кристаллического сернокислого свинца, а плотность электролита, т. е. содержание в нем серной кислоты, уменьшается.
Обязательным условием работы аккумулятора является зарядка, т. е. пропускание через него электрического тока. При зарядке происходит химическая реакция, приводящая к увеличению плотности электролита и изменению состава поверхностного слоя пластин. Пластина, соединенная с положительным полюсом генератора, покрывается слоем перекиси свинца, а пластина, соединенная с отрицательным полюсом, — чистым губчатым свинцом.
Если заряженный таким образом аккумулятор соединить, например, с электрической лампочкой, то она загорится. Произойдет разрядка аккумулятора, в результате которой выделится электрическая энергия и произойдут обратные химические превращения пластин и электролита. При этом плотность электролита уменьшится, а пластины снова покроются налетам сернокислого свинца. Количество запасенной аккумулятором электрической энергии зависит в основном от количества участвующих в химических превращениях соединений свинца, т. е. от количества активной массы пластин. Чем больше активной массы на пластинах аккумулятора, тем больше электрической энергии он может накопить при зарядке.
Аккумулятор состоит из бака 1 с электролитом, положительных 11 и отрицательных 12 пластин, отделенных одна от другой изоляционными пластинами — сепараторами 10.
Сечение бака прямоугольной формы. Бак изготовляется из кислотостойкой пластмассы или эбонита и имеет на дне ребра 13, на которые опираются пластины.
Пластины, как отрицательные, так и положительные, отливаются из свинца и делаются решетчатыми, чтобы в них поместилось больше активной массы. Для прочности решеток в свинец добавляется немного сурьмы. Решетки пластин заполняются активной массой, состоящей в основном из соединений свинца.
Количество запасаемой (и отдаваемой при разрядке) аккумулятором электрической энергии зависит не только от количества активной массы, «о и от размера ее поверхности, соприкасающейся с электролитом. Чтобы увеличить эту поверхность, в аккумуляторе устанавливается по нескольку одноименных пластин, соединенных в полублоки: полублок отрицательных пластин и полублок положительных пластин. Каждый из этих полублоков имеет свою выгодную клемму — штырь 7.
При сборке полублоков в один блок положительные пластины вставляются между отрицательными, а между пластинами помещаются сепараторы.
Сепараторы изготовляются из специально обработанного дерева, микропористой пластмассы или из стекловолокна. Они предупреждают короткое замыкание пластин и в то же время свободно пропускают через себя электролит.
Отрицательных пластин в блоке всегда на одну больше, чем положительных. Это делается для того, чтобы лучше использовать площадь положительных пластин и предохранить их от разрушения. Собранный блок пластин вставляется в бак.
Аккумулятор закрывается сверху крышкой 5, имеющей два отверстия для штырей 7 — положительного и отрицательного — и одно отверстие 4 с резьбой для пробки аккумулятора. Через это отверстие заливается электролит и контролируется его уровень. В пробке 3 имеется вентиляционное отверстие, сообщающее полость аккумулятора с атмосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при химических реакциях. В некоторых батареях для этой цели служат специальные отверстия в крышках.
Аккумуляторы при помощи межэлементных соединений 2 (свинцовых пластин) соединяются в батарею. После сборки батареи края крышек аккумуляторов заливаются специальной кислотостойкой мастикой 6.
В качестве электролита для свинцовых аккумуляторных батарей используется раствор химически чистой серной кислоты и дистиллированной воды. Соотношение кислоты и воды в электролите определяется после зарядки по его плотности с помощью ареометра. После зарядки плотность электролита должна соответствовать климатическим условиям эксплуатации автомобиля: в северных районах плотность электролита должна быть выше, в южных — ниже.
Плотность вещества есть величина, измеряемая массой вещества в единице объема. Численно она совпадает с удельным весом.
Так, для южных районов плотность электролита независимо от времени года должна быть 1,25, для центральных — 1,27, для северных — 1,29. Для районов с резко континентальным климатом плотность электролита зимой должна быть 1,31 и летом 1,27.
Состояние заряженности исправной аккумуляторной батареи и плотность ее электролита связаны между собой определенной зависимостью, что позволяет по плотности электролита судить о состоянии аккумуляторов батареи.
Степень заряженности аккумуляторов батареи проверяется также при помощи нагрузочной вилки. Если вольтметр нагрузочной вилки показывает 1,7 в без снижения напряжения в течение 5 сек, то аккумулятор исправен и полностью заряжен. Если напряжение аккумулятора под нагрузкой меньше 1,5 в, то он разряжен.
Таблица. Плотность электролита и степень разряженности аккумуляторной батареи
Климатические районы
Нормальная плотность электролита
Предельно допустимая плотность при разрядке
на 25% (зимой)
на 50% (летом)
Северные
1,29
1,25
1,21
Центральные
1,27
1,23
1,19
Южные
1,25
1,21
1,17
Быстрое падение напряжения аккумулятора под нагрузкой свидетельствует о неисправности аккумулятора. Держать нагрузочную вилку включенной свыше 5 сек нельзя: аккумулятор быстро разрядится.
Исправный и заряженный свинцовый аккумулятор независимо от количества в нем пластин дает ток напряжением 2 в.
Для получения большего напряжения аккумуляторы соединяются последовательно: батарея из трех аккумуляторов имеет напряжение 6 в, из шести — 12 в. Часто вместо одной 12-вольтовой батареи на автомобиле устанавливаются две 6-вольтовые. Соединяются батареи в этом случае последовательно.
Количество электричества, отдаваемое полностью заряженной аккумуляторной батареей при разрядке ее током определенной силы до предельно допустимого напряжения, называется емкостью аккумуляторной батареи. Емкость измеряется в ампер-часах.
Аккумуляторные батареи маркируются условными обозначениями, наносимыми на межэлементные соединения. Так, например, маркировка 3-СТ-70-ПМ означает следующее: первая цифра «3» — количество последовательно соединенных в батарее аккумуляторов, буквы «СТ» — что это батарея стартериого типа. Цифра «70» обозначает емкость аккумуляторной батареи, которая равна 70 ампер-часам. Буква «П» указывает на материал, из которого изготовлен бак; в данном случае из асфальтопековой массы с кислотостойкими вставками. Если вместо буквы «П» стоит буква «Э», значит бак эбонитовый; если «В» — бак из асфальтопековой массы, но без кислотостойких вставок. Наконец, последняя буква характеризует материал сепараторов: «Д» — деревянные, «М» — мипор, мипласт или различные комбинированные пластмассовые материалы.
Для обеспечения работоспособности аккумуляторной батареи при полном погружении ее в воду, что необходимо для автомобилей Урал-375 и других специальных автомобилей, способных преодолевать броды большой глубины, применяют специальные пробки, которые ввинчиваются в отверстия крышек аккумуляторов взамен стандартных пробок.
В обычных условиях специальная пробка через отверстие 3, вырезы в предохранительном диске 1 и канал центральной трубки 2 сообщает полость аккумулятора с атмосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при работе аккумулятора.
При погружении аккумуляторной батареи в воду вода, проникая через отверстие. 3 внутрь пробки, несколько поджимает воздух, находящийся в полостях пробки и аккумулятора. Противодействие давления поджатого воздуха предотвращает дальнейшее поступление воды в полость специальной пробки и, следовательно, в полость аккумулятора. Высота центральной трубки подобрана с таким расчетом, чтобы обеспечить нормальную работу аккумуляторной батареи при практически любой глубине преодолеваемого брода.
Таблица. Аккумуляторные батареи
Марка автомобиля
Маркировка батареи
Количество батарей на автомобиле
Основные данные батареи
количество аккумуляторов
напряжение, в
емкость, а-ч
общий вес, кг
ГАЗ-69 и ГАЗ-69А
6-СТ-54
1
6
12
54
24,8
ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А
3-СТ-70ВД
2
3
6
70
16
ЗИЛ-157К, ЗИЛ-164 А, ЗИЛ-157, ЗИЛ-164, ЗИЛ-151 и ЗИЛ-150
Выбор нового аккумулятора сейчас не такая легкая задача как кажется. Существует просто уйма брендов и технологий, какую из них выбрать, какая лучше? Смотрим видео.
Иногда плотность электролита может катострафически упасть, до показателя 1,18 г/см3. Это очень мало — норма должна быть в 1,25 — 1,27 г/см3. Плотность можно поднять, причем сделать это можно своими руками.
В результате неправильной эксплуатации аккумуляторных батарей пластины их пассивируются и выходят из строя. Тем не менее, известен способ восстановления таких батарей асимметричным током (при соотношении зарядной и разрядной составляющих тока 10:1 и отношении длительностей импульсов этих составляющих 1:2). Этот способ позволяет активизировать поверхности пластин старых аккумуляторов и проводить профилактику исправных.
Рис. Зарядное устройство для автомобильных АКБ
На рисунке представлено устройство для заряда аккумуляторов асимметричным током, которое рассчитано на работу с 12 В автомобильным аккумулятором и обеспечивает импульсный зарядный ток 5 А и разрядный 0,5 А. Устройство представляет собой регулятор тока, собранный на мощных транзисторах. Питается устройство переменным током напряжением 22 В (амплитудное напряжение 30 В). При номинальном зарядном токе напряжение на заряженном аккумуляторе изменяется в пределах 13… 15 В (среднее напряжение 14 В). За время одного периода переменного напряжения формируется только один импульс зарядного тока (угол отсечки а равен 60°). В промежутке между зарядными импульсами формируется разрядный импульс через ограничительный резистор, подбором которого устанавливается амплитуда разрядного тока. Необходимо учитывать, что суммарный ток зарядного устройства должен равняться 1,1 от тока заряда аккумулятора, так как при заряде резистор подключен параллельно аккумулятору. При использовании аналогового амперметра он будет показывать около одной трети от амплитуды импульса зарядного тока. Схема защищена от короткого замыкания выхода.
Заряд аккумулятора ведут до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение (кипение) во всех банках, а напряжение и плотность электролита будут постоянными в течение двух часов подряд. Это является признаком окончания заряда. Затем следует произвести уравнивание плотности электролита в секциях и продолжить заряд еще 30 минут для лучшего перемешивания.
Во время заряда аккумулятора следует периодически проверять температуру электролита, чтобы не допустить ее повышения выше 45 °С в холодных и умеренных климатических зонах и выше 50 °С в жарких и теплых влажных. Так как при заряде кислотных аккумуляторов выделяется водород, следует проводить заряд аккумулятора в хорошо проветриваемом помещении, при этом не следует курить и пользоваться открытым пламенем. Образовавшаяся гремучая смесь обладает большой разрушительной силой.
На практике чаше всего используется быстрый заряд аккумулятора (до 90% емкости) с последующим автоматическим переключением на меньшую скорость заряда (до полной емкости).
Зарядное устройство с источником тока и автоматическим ограничением напряжения показано на рисунке.
Рис. Зарядное устройство для автомобильных АКБ
Это устройство поддерживает постоянный ток заряда и отключает аккумулятор от зарядного устройства по достижении установленного напряжения заряда. Индикаторные светодиоды показывают степень заряда аккумулятора. При полностью заряженном аккумуляторе они не светятся.
Такие зарядные устройства не требуют приборов измерения тока и напряжения, контроля окончания заряда и в конце заряда автоматически уменьшают ток, сообщая аккумулятору максимально возможный заряд.
Заряд аккумулятора происходит, если к нему приложен потенциал, превышающий его напряжение. Ток заряда аккумулятора пропорционален разности приложенного напряжения и напряжения холостого хода. Скорость заряда аккумулятора может быть определена в терминах емкости.
Если емкость аккумулятора С заряжается за время t, то скорость заряда определяется отношением C/t. Аккумулятор емкостью 100 А/ч при разряде со скоростью С/5 полностью разрядится за 5 часов, при этом ток разряда составит 100/5, или 20 А.
Пример. Если аккумулятор заряжается со скоростью С/10, то ток его заряда будет равен 100/10, или 10 А.
Скорость заряда можно оценить в длительностях цикла. Так, если аккумулятор заряжается за 5 часов, то говорят, что он имеет цикл 5 часов. В рассматриваемой области для заряда АКБ от нестабилизированных источников потребуется разное время.
При циклическом заряде требуется постоянное напряжение или постоянный ток заряда.
Плавающий заряд — метод поддержания подзаряжаемой батареи при полном заряде путем подачи выбранного постоянного напряжения для компенсации в ней различных потерь; нагрузка и АКБ включаются параллельно.
Компенсационный подзаряд — для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоянный ток заряда, когда мощность постоянного тока подается в нагрузку, в то время как цепь заряда АКБ с нагрузкой не соединена.
Аккумулятор — это устройство, предназначенное для хранения электрической энергии, причем энергия в этом устройстве хранится в химическом виде.
Принцип действия аккумулятора заключается в том, что два металла находятся в растворе кислоты, и при этом они вырабатывают электричество. Аккумуляторы характеризуется по таким основным характеристикам, как:
емкость
внутреннее сопротивление
ток саморазряда
срок службы
Емкость аккумулятора
Емкостью аккумулятора — это количество запасенной электроэнергии, которой обладает аккумулятор. Это одна из самых главных характеристик аккумулятора, ведь от емкости зависит время работы электроприборов, подключенных к аккумулятору.
Емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах (мА*ч). При этом на этикетке или же непосредственно на аккумуляторе указывается номинальная емкость. Дело в том, что номинальная емкость не всегда равняется реальной. Реальная емкость аккумулятора может отличаться от номинальной в диапазоне от 80 до 110%. Связано это с тем, что на протяжении всего срока эксплуатации аккумулятора, его реальная емкость постепенно меняется, как правило, в сторону уменьшения и, кроме всего прочего, зависит от множества дополнительных факторов. Значительно влияют на реальную емкость условия эксплуатации и обслуживания, время эксплуатации и способ зарядки аккумулятора.
Различие номинальной и реальной емкости аккумулятора
Электрическая емкость аккумуляторной батареи состоит из номинальной и реальной.
Номинальная электрическая емкость — это то количество энергии, которым батарея теоретически должна обладать в заряженном состоянии.
Данный параметр аналогичен емкости, например, стакана. Так же как в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды, так и в батарею можно «закачать» лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии не в момент заряда, а при обратном процессе (при разряде батареи) постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения.
Измеряется емкость в ампер-часах (А/ч или мА/ч) и обозначается буквой С. Значение номинальной емкости батареи, как правило, зашифровано в ее обозначении.
Реальное значение емкости новой батареи на момент ввода ее в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% номинального значения и зависит от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, а также от технологии ввода в эксплуатацию. Нижний предел (80%) обычно рассматривается как минимально допустимое значение для новой батареи.
Теоретически батарея, например, номинальной емкостью 1000 мА/ч может отдавать ток 1000 мА в течение 1 ч, 100 мА — в течение 10 ч, или 10 мА — в течение 100 ч.
Практически же при высоком токе разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается. В процессе эксплуатации емкость батареи уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа батареи, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и длительности эксплуатации.
Внутреннее сопротивление батареи определяет ее способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома. При низком значении внутреннего сопротивления батарея способна отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на ее выводах), а значит, и большую пиковую мощность, в то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах батареи при резком увеличении тока нагрузки. Это приводит к тому, что внешне хороший аккумулятор не может полностью отдать запасенную в нем энергию в нагрузку.
Типичные сроки сохранности заряда различных типов батарей и аккумуляторов (при условии полного заряда)
Никель-гидридные (Ni-MH) аккумуляторы — 2 недели (саморазряд 30% в месяц).
Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы — 3 недели (саморазряд 20% в месяц).
Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы — 6 недель (саморазряд 10% в месяц).
Свинцовые кислотные аккумуляторы — 3 месяца (саморазряд 5% в месяц).
Литиевые (Li-Metal) аккумуляторы — 1 год.
Внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление — также достаточно важный параметр аккумулятора. Единицей измерения внутреннего сопротивления является миллиом (мОм). Сопротивление, в свою очередь, зависит от емкости одного элемента (банки) аккумулятора, числа этих элементов, типа аккумулятора, срока службы и условий работы. Определяется внутреннее сопротивление с помощью приборов-анализаторов.
Во время работы аккумулятора внутреннее сопротивление постепенно увеличивается. Если аккумулятор имеет сопротивление в целых 500 Ом, то можно сделать вывод о том, что он имеет весьма солидный возраст или просто неправильно использовался.
Большое внутреннее сопротивление приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как следствие, к меньшему времени работы приборов, так как по закону Ома большое сопротивление значительно увеличивает потребляемый ток и одновременное падение напряжения. А при сильном падении напряжения подключенный электроприбор принимает аккумулятор за разряженный или же просто за тот, который не в состоянии работать. В результате аккумулятор не может выдать всю запасенную энергию, что значительно сокращает время работы электроприборов.
Саморазряд аккумулятора — это самопроизвольная утечка электроэнергии из заряженного аккумулятора в течение некоторого времени. Этому явлению подвержены практически все виды аккумуляторов, независимо от их устройства и электрохимического типа.
Для количественного определения саморазряда служит величина энергии, которую теряет аккумулятор на протяжении определенного периода времени, и исчисляется он в процентах от величины полностью заряженного аккумулятора. Величина саморазряда — не постоянна, так, в первые сутки после зарядки она достигает максимальных значений, а затем постепенно уменьшается.
В связи с этим, принято измерять величину саморазряда в первые сутки, а затем через месяц после заряда. На саморазряд также имеет влияние температура окружающей среды, причем взаимосвязь между величиной саморазряда и температурой пропорциональна. Имеется в виду, что при повышении температуры увеличивается и величина саморазряда.
К примеру, у некоторых типов аккумуляторов при повышении температуры от 20 до 30 градусов величина саморазряда увеличивается в два раза. Если говорить о более конкретных его значениях, то для аккумуляторов Ni-Cd типа нормальной считается величина 10% в сутки, а аккумуляторы Ni-MH типа имеют несколько большую величину саморазряда, для Li-Ion и для Li-Pol эта величина настолько мала, что ее оценивают только через месяц после заряда. Что же касается месячной величины саморазряда, то для этих же типов аккумуляторов соответственно имеем такие параметры:
Ni-Cd — 20%
Ni-MH — 30%
Li-Ion — 10%
Эти показатели являются среднестатистическими, и могут несколько отличатся у каждого конкретного аккумулятора.
Для определения величины срока службы аккумулятора используют количество циклов между зарядом и разрядом аккумулятора, которое он способен выдержать во время эксплуатации, не меняя при этом в значительных пределах своих главных параметров, таких как емкость, величина саморазряда, в!гутрсннее сопротивление.
Также учитывается время, которое истекло с момента изготовления аккумулятора. В том случае, если емкость уменьшается до 60% номинального значения, аккумулятор считается вышедшим из строя. На срок службы влияют самые различные факторы:
тип аккумулятора
способ заряда
условия эксплуатации
правильность обслуживания
В зависимости от используемой электрохимической системы все аккумуляторы делятся на следующие типы:
SLA/Pb — классические свинцово-кислотные
Ni-Cd — никель-кадмиевые
Ni-MH — никель-маталлгидридные
Li-Ion — литий-ионные
Li-Pol — литий-полимерные, которые являются относительно новым словом в современной технике.
Неиспользуемые аккумуляторные батареи должны храниться в прохладном, сухом месте. Многим техникам известно предупреждение о том, что аккумуляторные батареи нельзя хранить и ставить на бетонном полу. По мнению специалистов по аккумуляторным батареям, неодинаковая температура сверху и внизу аккумуляторной батареи приводит к тому, что между верхней (более теплой) и нижней (более холодной) частью аккумуляторной батареи возникает разность напряжений. Неравномерная температура аккумуляторной батареи вызывает ее саморазряд. Действительно, на подводных лодках с целью предотвращения саморазряда аккумуляторных батарей неравномерность их температуры выравнивается с помощью специальной системы термостабилизации, которая обеспечивает циркуляцию морской воды в пространстве, окружающем аккумуляторные батареи.
Поэтому не ставьте и не храните аккумуляторные батареи на полу, держите их в таком месте, где обеспечивается равномерная температура по всему объему аккумуляторной батареи, и защищайте аккумуляторную батарею от воздействия чрезмерно высоких или низких температур. Опасности непосредственного разряда аккумуляторной батареи через бетонный пол не существует, потому что корпус аккумуляторной батареи является очень хорошим электрическим изолятором.
Для электрического пуска двигателя с неработоспособной аккумуляторной батареей от аккумуляторной батареи, стоящей в другом автомобиле, соедините электрические цепи автомобилей надежными медными кабельными перемычками по схеме, приведенной на рисунке ниже. Последним всегда необходимо подключать кабель к блоку цилиндров или кронштейну двигателя автомобиля с неработающей аккумуляторной батареей — точку подключения кабеля необходимо выбрать как можно дальше от аккумуляторной батареи. Обычно при подключении последнего кабеля в точке контакта проскакивает электрическая искра, которая может вызвать взрыв газов, окружающих аккумуляторную батарею. Во многих новых моделях автомобилей предусмотрены специальные контакты на корпус, установленные подальше от аккумуляторной батареи, — специально на случай пуска двигателя от внешней аккумуляторной батареи. Точное расположение этих контактов должно быть указано в руководстве пользователя или руководстве по техническому обслуживанию автомобиля.
Рис. Схема подключения кабельных перемычек при пуске двигателя от аккумуляторной батареи, стоящей в другом автомобиле. Обратите внимание на то, что в последнюю очередь производится подключение кабельной перемычки к блоку цилиндров или кронштейну крепления заводимого двигателя. Подсоединение необходимо производить как можно дальше от аккумулятора во избежание возникновения искры, так как это может привести к повреждению автомобиля с неисправным аккумулятором или нанести травмы тому, кто выполняет запуск двигателя от внешнего аккумулятора
Аккумуляторные батареи заполнены серной кислотой и в процессе нормального цикла заряда-разряда в них выделяются взрывоопасные газы (водород и кислород). Во избежание травмирования персонала или повреждения автомобиля неукоснительно соблюдайте следующие правила техники безопасности:
Перед тем как приступать к работе с любыми электрическими компонентами автомобиля, отсоедините кабель питания от минусовой клеммы аккумулятора. При отсоединенном минусовом кабеле питания все электрические цепи в автомобиле будут разомкнуты, что обеспечит предотвращение случайного замыкания любого электрического компонента на массу. Электрическая искра создает потенциальную опасность травмирования и возникновения возгорания.
Любые работы, связанные с аккумуляторной батареей, должны выполняться в защитных очках.
Для защиты от попадания серной кислоты, которой заполнена аккумуляторная батарея, на кожу используйте защитную одежду.
Не нарушайте указанных в процедурах технического обслуживания правил техники безопасности при обращении с оборудованием, используемым для технического обслуживания и испытания аккумуляторных батарей.
Категорически запрещается курить или использовать открытый огонь в непосредственной близости от аккумуляторной батареи.
Текущее обслуживание аккумуляторной батареи
Текущее техническое обслуживание аккумуляторной батареи заключается в проверке чистоты корпуса аккумуляторной батареи и, при необходимости, добавлении в нее чистой воды. Все производители аккумуляторных батарей рекомендуют использовать для этой цели дистиллированную воду, но в случае ее отсутствия можно использовать чистую питьевую воду с низким содержанием солей. Поскольку вода — это единственный расходуемый компонент аккумуляторной батареи, доливать в аккумуляторную батарею кислоту не допускается. Часть воды из электролита улетучивается в процессе заряда и разряда аккумуляторной батареи, но кислота, содержащаяся в электролите, остается в аккумуляторной батарее. Не переполняйте аккумуляторную батарею электролитом, потому что в таком случае нормальный барботаж (газообразование), возникающий в электролите в процессе работы аккумуляторной батареи, приведет к утечке электролита, вызывающей коррозию клемм аккумуляторной батареи,ее кронштейнов крепления и поддона. Аккумуляторные батареи следует заполнять электролитом до уровня примерно на полтора дюйма (3,8 см) ниже верха заливной горловины.
Контакты кабелей питания, подключаемых к аккумуляторной батарее, и клеммы самой аккумуляторной батареи необходимо осмотреть и очистить во избежание падения напряжения на них. Одной из распространенных причин того, что двигатель не заводится, является ослабление или коррозия контактов кабелей питания, подсоединенных к клеммам аккумуляторной батареи.
Рис. Сильно корродированная клемма аккумуляторной батареи
Рис. Было обнаружено, что этот кабель питания, подсоединенный к аккумуляторной батарее, сильно корродирован под изоляцией. Хотя коррозия насквозь разъела изоляцию, но оставалась незамеченной до тех пор, пока кабель не был тщательно осмотрен. Этот кабель подлежит замене
Рис. Тщательно проверьте все клеммы аккумуляторной батареи на наличие признаков коррозии. В этом автомобиле два кабеля питания присоединены к плюсовой клемме аккумуляторной батареи с помощью длинного болта. Это — распространенная причина коррозии, которая вызывает нарушение электрического пуска двигателя
Измерение ЭДС аккумуляторной батареи
Электродвижущая сила (ЭДС) — это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов аккумулятора при разомкнутой внешней цепи.
Величина ЭДС зависит, главным образом, от электродных потенциалов, т.е. от физических и химических свойств веществ, из которых изготовлены пластины и электролит, но не зависит от размеров пластин аккумулятора. ЭДС кислотного аккумулятора зависит также от плотности электролита.
Измерение электродвижущей силы (ЭДС) аккумуляторной батареи с помощью вольтметра является простым способом определения степени ее заряженности. ЭДС аккумуляторной батареи не является показателем, который гарантирует работоспособность аккумуляторной батареи, но этот параметр полнее характеризует состояние аккумуляторной батареи, чем просто ее осмотр. Аккумуляторная батарея, которая по внешнему виду вполне работоспособна, на самом деле может оказаться не такой хорошей, как кажется.
Эта проверка называется измерением напряжения в режиме холостого хода (проверкой ЭДС) аккумуляторной батареи потому, что измерение проводится на клеммах аккумуляторной батареи без подключенной к ней нагрузки, при нулевом токе потребления.
Если проверка производится сразу же по окончании зарядки аккумуляторной батареи или в автомобиле по окончании поездки, перед измерением необходимо освободить аккумуляторную батарею от ЭДС поляризации. ЭДС поляризации — это повышенное, по сравнению с нормальным, напряжение, которое возникает только на поверхности аккумуляторных пластин. ЭДС поляризации быстро исчезает, когда аккумуляторная работает под нагрузкой, поэтому она не дает точной оценки степени заряженности аккумуляторной батареи.
Для освобождения аккумуляторной батареи от ЭДС поляризации включите фары в режим дальнего света на одну минуту, а затем, выключите их и подождите пару минут.
При выключенном двигателе и всем остальном электрооборудовании, при закрытых дверях (чтобы был выключен свет в салоне), подключите вольтметр к клеммам аккумуляторной батареи. Красный, плюсовой, провод вольтметра подсоедините к плюсовой клемме аккумуляторной батареи, а черный, минусовой, провод — к ее минусовой клемме.
Зафиксируйте показание вольтметра и сравни те его с таблицей степени заряженности аккумуляторной батареи. Приведенная ниже таблица подходит для оценки степени заряженности аккумуляторной батареи по величине ЭДС при комнатной температуре — от 70°Ф до 80°Ф (от 21 °С до 27°С).
Таблица
ЭДС аккумуляторной батареи (В)
Степень заряженности
12,6 В и выше
Заряжена на 100%
12,4
Заряжена на 75%
12,2
Заряжена на 50%
12
Заряжена на 25%
11,9 и ниже
Разряжена
Рис. Вольтметр показывает напряжение аккумуляторной батареи через одну минуту после включения фар (а). После выключения фар напряжение, измеренное на аккумуляторной батарее, быстро восстановилось до 12,6 В (б)
ПРИМЕЧАНИЕ
Если вольтметр выдает отрицательное показание, то, либо аккумуляторная батарея заряжена в обратной полярности (и тогда подлежит замене), либо вольтметр подключен к аккумуляторной батарее в обратной полярности.
Измерение напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой
Одним из наиболее точных способов определения работоспособности аккумуляторной батареи является измерение напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой. В большинстве тестеров пусковых и зарядных характеристик автомобильных аккумуляторных батарей в качестве нагрузки аккумуляторной батареи используется угольный реостат. Параметры нагрузки определяются номинальной емкостью проверяемой аккумуляторной батареи. Номинальная емкость аккумуляторной батареи характеризуется величиной пускового тока, который способна обеспечить аккумуляторная батарея при температуре 0°Ф (-18°С) в течение 30 секунд. Ранее использовалась характеристика номинальной емкости аккумуляторных батарей в ампер-часах. Измерение напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой производится при величине разрядного тока, равной половине номинального ССА тока аккумуляторной батареи или утроенной номинальной емкости аккумуляторной батареи в ампер-часах, но не менее 250 ампер. Измерение напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой производится после проверки степени ее заряженности по встроенному ареометру или путем измерения ЭДС аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея должна быть заряжена не менее чем на 75%. К аккумуляторной батарее подключают соответствующую нагрузку и по истечении 15 секунд работы аккумуляторной батареи под нагрузкой фиксируют показания вольтметра при подключенной нагрузке. Если аккумуляторная батарея — хорошая, то показание вольтметра должны оставаться выше 9,6 В. Многие производители аккумуляторных батарей рекомендуют проводить измерение дважды:
первые 15 секунд работы аккумуляторной батареи под нагрузкой используются для освобождения от ЭДС поляризации
вторые 15 секунд — для получения более достоверной оценки состояния аккумуляторной батареи
Между первым и вторым циклом работы под нагрузкой необходимо сделать выдержку в 30 секунд, чтобы дать аккумуляторной батарее время на восстановление.
Рис. Тестер пусковых и зарядных характеристик автомобильных аккумуляторных батарей, выпущенный компанией Bear Automotive, автоматически включает проверяемую аккумуляторную батарею в режим работы под нагрузкой в течение 15 секунд — для удаления ЭДС поляризации, затем отключает нагрузку на 30 секунд для восстановления аккумуляторной батареи и снова подключает нагрузку на 15 секунд. На дисплей тестера выводится информация о состоянии аккумуляторной батареи
Рис. Тестер VAT 40 (вольтамперметр, модель 40) компании Sun Electric, подключенный к аккумуляторной батарее для испытаний под нагрузкой. Оператор с помощью регулятора тока нагрузки устанавливает по показанию амперметра величину тока разряда, равную половине номинального ССА тока аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея работает под нагрузкой в течение 15 секунд и по окончании этого интервала времени напряжение аккумуляторной батареи, измеренное при подключенной нагрузке, должно быть не ниже 9,6 В
ПРИМЕЧАНИЕ
Некоторые тестеры для определения степени заряженности и работоспособности аккумуляторной батареи измеряют емкость аккумуляторной батареи. Соблюдайте процедуру проверки, установленную производителем испытательного оборудования.
Если аккумуляторная батарея не прошла испытания под нагрузкой, подзарядите ее и повторите проверку. В случае если вторая проверка закончилась неудачно, аккумуляторная батарея подлежит замене.
Зарядка аккумуляторной батареи
Если аккумуляторная батарея сильно разряжена, ее необходимо подзарядить. Зарядку аккумуляторной батареи, во избежание ее повреждения вследствие перегрева, лучше всего производить в стандартном режиме зарядки. Пояснения, касающиеся стандартного режима зарядки аккумуляторной батареи, приведены на рисунке.
Рис. Это устройство для зарядки аккумуляторных батарей отрегулировано на зарядку аккумуляторной батареи номинальным зарядным током 10 А. Зарядка аккумуляторной батареи в стандартном режиме, как на приведенной фотографии, не так сильно действует на аккумуляторную батарею, как режим ускоренной зарядки, в котором не исключается перегрев аккумуляторной батареи и коробление аккумуляторных пластин
Необходимо помнить о том, что для зарядки полностью разряженной аккумуляторной батареи может потребоваться часов восемь, а то и более. Первоначально необходимо в течение 30 минут поддерживать зарядный ток на уровне около 35 А — для того, чтобы облегчить начало процесса зарядки аккумуляторной батареи. В режиме ускоренной зарядки аккумуляторной батареи происходит ее усиленный нагрев и возрастает опасность коробления аккумуляторных пластин. В режиме ускоренной зарядки происходит также усиленное газообразование (выделение водорода и кислорода), что создает опасность для здоровья и опасность возгорания. Температура аккумуляторной батареи не должна выходить за пределы 125°Ф (52°С, аккумуляторная батарея — горячая на ощупь). Зарядку аккумуляторных батарей рекомендуется, как правило, производить зарядным током, равным 1% паспортного значения ССА-тока.
Режим ускоренной зарядки — максимум 15 А
Стандартный режим зарядки — максимум 5 А
Это может произойти с каждым!
Владелец автомобиля Toyota отключил аккумуляторную батарею. После подключения новой аккумуляторной батареи владелец заметил, что на приборной панели загорелась желтая лампочка сигнализации «подушка безопасности», а радиоприемник заблокировался. Владелец приобрел подержанный автомобиль у дилера и не знал секретного четырехзначного кода, необходимого для разблокирования радиоприемника. Вынужденный искать способ решения этой проблемы, он наугад попробовал ввести три разных четырехзначных числа в надежде, что одно из них подойдет. Однако после трех неудачных попыток радиоприемник полностью отключился.
Расстроенный владелец обратился к дилеру. Устранение возникшей проблемы обошлось более чем в триста долларов. Для сброса сигнализации «подушка безопасности» потребовался специальный прибор. Радиоприемник пришлось вынуть из автомобиля и отослать в другой штат, в авторизованный сервисный центр, а по возвращении заново установить в автомобиле.
Поэтому, прежде чем отключать аккумуляторную батарею, обязательно согласуйте это с владельцем автомобиля — вы должны убедиться в том, что владельцу известен секретный код включения закодированного радиоприемника, который одновременно используется в системе охраны автомобиля. Может потребоваться использование устройства резервного питания памяти радиоприемника при отключенной аккумуляторной батарее.
Рис. Вот удачная мысль. Техник сделал источник резервного питания памяти из старого аккумуляторного фонарика и кабеля с переходником к гнезду прикуривателя. Он просто подсоединил провода к выводам аккумулятора имевшегося у него аккумуляторного фонарика. Аккумулятор фонарика использовать удобней, чем обычную 9-вольтовую батарейку — на случай, если кому-то придет в голову открыть дверь автомобиля в то время, когда источник резервного питания памяти будет включен в цепь. 9-вольтовая батарейка, имеющая небольшую емкость, в этом случае быстро бы разрядилась, в то время как емкость аккумулятора фонарика достаточно велика и ее хватит на то, чтобы даже при включении освещения салона обеспечить необходимое питание памяти
Паспортной характеристикой аккумуляторных батарей является величина тока, который они способны обеспечить при определенных условиях нагрузки.
Пусковой разрядный ток при низкой температуре
Автомобильная аккумуляторная батарея должна обеспечивать запас электрической энергии, необходимой для пуска двигателя при низкой температуре и при этом поддерживать достаточно высокое напряжение для нормальной работы системы зажигания при пуске двигателя.
Мощность аккумуляторной батареи при низкой температуре характеризуется величиной пускового тока в амперах, который способна обеспечить аккумуляторная батарея при температуре 0°Ф (-18°С) в течение 30 секунд, при сохранении напряжения каждой ячейки аккумуляторной батареи на уровне не ниже 1,2 В. Это означает, что у 12-вольтовой аккумуляторной батареи напряжение должно быть не ниже 7,2 В, а у 6-вольтовой — не ниже 3,6 В. Оценка номинальной пусковой мощности аккумуляторной батареи при низкой температуре называется номинальным пусковым током при низкой температуре, или ССА-током (CCA — cold-cranking amperes). При одинаковой цене аккумуляторная батарея тем лучше, чем выше ее ССА ток.
Пусковой разрядный ток
СА-ток (СА — cranking amperes) аккумуляторной батареи — это параметр, отличный от ССА-тока, но именно СА-ток аккумуляторной батареи часто указывается на ее маркировке и приводится в рекламных материалах. СА-ток аккумуляторной батареи — это величина пускового тока в амперах, который способна обеспечить аккумуляторная батарея при температуре 32°Ф (0°С). СА-ток аккумуляторной батареи оказывается выше, чем ССА-ток, измеряемый в более жестких условиях.
Рис. СА-ток этой аккумуляторной батареи составляет 1000 А. Это означает, что данная аккумуляторная батарея при температуре 32СФ (0°С) способна обеспечить пусковой ток величиной в 1000 А в течение 30 секунд, при сохранении напряжения одной ячейки аккумулятора на уровне не ниже 1,2 В (7,2 в для 12-вольтовой аккумуляторной батареи)
Резервная емкость
Номинальная резервная емкость аккумуляторной батареи означает время, в минутах, в течение которого аккумуляторная батарея обеспечивает разрядный ток 25 А при сохранении напряжения одной ячейки аккумуляторной батареи на уровне не ниже 1,75 В (10,5 В для 12-вольтовой аккумуляторной батареи).
Этот параметр показывает фактически время, в течение которого аккумуляторная батарея способна, в случае выхода из строя системы электроснабжения, обеспечивать работу электрооборудования автомобиля в движении.
Концентрация серной кислоты в электролите характеризуется плотностью электролита. Плотность любой жидкости определяется как отношение ее удельного веса к удельному весу воды. Иными словами, чем удельный вес вещества (жидкости) больше, тем выше ее плотность. Эталоном плотности выбрана дистиллированная вода, плотность которой принята равной 1,000 при температуре 80°Ф (27°С). Плотность чистой серной кислоты составляет 1,835. Нормальная концентрация водного раствора серной кислоты (раствора, состоящего на 64% из воды и на 36% из серной кислоты, называемого электролитом) характеризуется плотностью электролита в пределах от 1,260 до 1,280 при температуре 80°Ф (27°С). Чем выше плотность электролита в аккумуляторной батарее, тем выше степень ее заряженности.
Рис. В процессе разряда аккумуляторной батареи плотность электролита снижается
Индикаторы степени заряженности аккумулятора
Некоторые типы аккумуляторных батарей оснащены встроенным индикатором степени заряженности. Такой индикатор представляет собой просто небольшой ареометр шарикового типа, вмонтированный в одну из ячеек аккумуляторной батареи. В этом ареометре используется пластмассовый шарик, который всплывает в электролите нормальной плотности (когда аккумулятор заряжен примерно на 65%). Когда шарик всплывает, он появляется в окошке ареометра, изменяя его цвет.
Рис. Типичный индикатор степени заряженности аккумуляторной батареи. При низкой плотности электролита (разряженная аккумуляторная батарея) шарик-поплавок тонет, соскальзывая с отражательной призмы. При достаточной степени заряженности аккумуляторной батареи шарик всплывает, и его цвет (обычно зеленый) приводит к изменению света, отражаемого призмой в сторону окошка индикатора, — оно темнеет
Рис. Аккумуляторная батарея с частично удаленным корпусом, в котором виден вмонтированный индикатор степени заряженности аккумулятора. Если уровень электролита опускается ниже дна призмы, окошко индикатора становится прозрачным (светлым). Производители аккумуляторных батарей предупреждают о том, что в случае снижения уровня электролита в герметизированной аккумуляторной батарее, такая аккумуляторная батарея подлежит немедленной замене. Попытка зарядить аккумуляторную батарею, имеющую недостаточный уровень электролита, может привести к скоплению в ней газов и закончиться взрывом аккумуляторной батареи
Поскольку ареометр контролирует плотность электролита только в одной из ячеек аккумуляторной батареи (а в 12-вольтовой аккумуляторной батарее их — шесть), и поскольку шарик ареометра может легко застрять в одном положении, полагаться на его показания, как на достоверную информацию о степени заряженности аккумуляторной батареи, не следует.
Связь между плотностью электролита, степенью заряженности и напряжением аккумуляторной батареи
Ниже в таблице приведены значения плотности электролита и соответствующие им значения степени заряженности и напряжения аккумуляторной батареи при температуре 80°Ф (27°С).
Плотность электролита
Степень заряженности аккумуляторной батареи
Напряжение аккумуляторной батареи (В)
1,265
Полностью заряжена
Не ниже 12,6
1,225
Заряжена на 75%
12,04
1,19
Заряжена на 50%
12,2
1.155
Заряжена на 25%
12
Ниже 1.120
Разряжена
11,9 и ниже
Крепление аккумуляторной батареи в автомобиле
Аккумуляторная батарея, во избежание ее повреждения, должна быть обязательно надежно закреплена в автомобиле. Под действием нормальной вибрации автомобиля активная масса может осыпаться с пластин аккумуляторной батареи. Зажимы и кронштейны крепления аккумуляторной батареи обеспечивают ослабление ее вибрации, которая может стать причиной значительного снижения емкости и ресурса любой аккумуляторной батареи.
