Всё об Аккумуляторной батарее. Тулупьев Д. А. ДТ 35
Назначение Автомобильный аккумулятор выполняет три функции: запускает двигатель, питает некоторые электрические устройства, например, габаритные или стояночные огни, сигнализацию и телефон, когда двигатель не работает. "помогает" генератору, когда тот не справляется с нагрузкой или вышел из строя.
Что такое аккумуляторная батарея? Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) вторичный источник электрической энергии. Это значит, что после глубокого разряда её работоспособность можно полностью восстановить при помощи заряда пропускания электрического тока в направлении, обратном тому, в котором протекал ток при разряде. Работает АКБ по принципу превращения электрической энергии в химическую (при заряде) и обратном превращении химической энергии в электрическую (при разряде). Активные вещества заряженного свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе: на положительном электроде двуокись свинца темно коричневого цвета; на отрицательном электроде губчатый свинец серого цвета. Электролит водный раствор серной кислоты плотностью 1, 28 г/см 3, который, как и активная масса электродов, принимает участие в токообразующем процессе. В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). При этом плотность электролита снижается к концу разряда до 1, 08 1, 10 г/см 3. Сегодня наиболее распространены автомобильные АКБ номинальным напряжением 12 В. Их ёмкость составляет от 35 до 230 А ч.
Устройство и виды аккумуляторов У свинцовых стартерных батарей в зависимости от исполнения свои конструктивно технологические особенности, однако, в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом. В зависимости от применяемых при производстве материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей, современные батареи можно подразделить на два основных вида: классического исполнения и необслуживаемого исполнения. Основная отличительная особенность аккумуляторных батарей так называемого "необслуживаемого" исполнения использование для производства токоотводов решеток сплавов с пониженным содержанием сурьмы или вовсе без нее.
Конструкция аккумулятора У свинцовых стартерных аккумуляторов в зависимости от исполнения свои конструктивно технологические особенности, однако все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом.
Конструкция АКБ
Виды свинцово-кислотных батарей Традиционные батареи Электроды выполнены из свинца с содержанием более 5% сурьмы. Корпус черный пластмассовый или эбонитовый, верхняя часть батареи залита смолой. Единственное преимущество таких батарей – высокая ремонтопригодность. В настоящее время для потребительских целей не выпускаются. Малосурьмянистые Положительные и отрицательные электроды выполнены из свинцовых сплавов с пониженным до 2, 5 3, 0% содержанием сурьмы. В некоторых публикациях такие батареи иногда называют "малообслуживаемыми"; у них расход воды и саморазряд гораздо меньше, чем у традиционных батарей, но в 2 3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами. Недостатки большой расход воды и саморазряд. Достоинства относительная устойчивость к глубоким разрядам, низкая цена.
Виды свинцово-кислотных батарей Гибридные Возможное дополнительное обозначение Са+ Батареи системы "кальций плюс" (гибридные) с содержанием до 1, 5 1, 8% сурьмы и 1, 4 1, 6% кадмия в положительном токоотводе и свинцово кальциевым отрицательным токоотводом. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмянистых, но все ещё не такие хорошие, как у свинцово кальциевых. Достоинства снижение расхода воды на 50% по сравнению с малосурьмянистыми, относительная устойчивость к глубоким разрядам Кальциевые Возможное дополнительное обозначение Са/Са Первоначально такие батареи начали выпускать в США на базе свинцово кальциевого сплава (0, 07 0, 1% Са) для токоотводов положительного и отрицательного электродов. Это значительно снизило газовыделение, что обеспечило эксплуатацию аккумуляторов без доливки воды в течение как минимум двух лет. Достоинства – снижение саморазряда на 30 % и расхода воды на 80% по сравнению с малосурьмянистыми. Недостатки – неустойчивость к глубоким разрядам. Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены выкипаемости еще и потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной "самовыключаемости" они перестают принимать ток, когда заряжены на 95 97 %.
Виды свинцово-кислотных батарей Серебряно-кальциевые (кальциевые с дополнительным легированием серебром) Возможное дополнительное обозначение Са/Аg, «серебряно кальциевая технология» В конце 90 х годов и в США, и в Западной Европе началось производство батарей с токоотводами из свинцово кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов, в том числе серебра, которые не боятся глубоких разрядов. Добавление серебра также повышает коррозионную стойкость решеток. Достоинства – устойчивость к глубоким разрядам при сохранении параметров кальциевых батарей по саморазряду и расходу воды Недостатки – высокая цена и, как правило, невозможность обслуживания (контроля и коррекции уровня электролита). Расход воды у серебряно кальциевых батарей в стандартных режимах так мал, что конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды. Такие батареи в рекламных публикациях иногда называют абсолютно (полностью) необслуживаемыми. В этих батареях исключена возможность контроля плотности электролита и долива воды в процессе эксплуатации. (пример Varta Blue Dynamic) Заявленные характеристики этих батарей гарантируются только при исправном состоянии электрооборудования автомобиля и соблюдении условий эксплуатации, указанных производителем в инструкции по эксплуатации этих батарей.
Способы соединения аккумуляторов Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные аккумуляторы соединяются между собой последовательно или параллельно в батареи. Существует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24 В. Отдельно взятый элемент свинцового аккумулятора (так называемая «банка» ) при соблюдении соответствующих правил эксплуатации – устройство достаточно надежное и долговечное. Для него не проблема обеспечить сотни циклов полного разряда и тысячи – на 50% своей емкости. Однако мнение, что срок службы этих устройств составляет десятилетия, в течение которых не требуются (если под этим понимается не только долив воды в «банки» ) обслуживание и серьезные затраты на поддержание ее работоспособности, – заблуждение. Связано снижение характеристик с тем, что самостоятельно батарея работает только в персональных ИБП. Да и то, от популярной АКБ 12 В (а в ней всего шесть последовательно соединенных элементов по 2 В) при разряде около 30% не всегда удается получить и тысячи циклов. Для эффективной работы применяющихся в ЦОД ИБП напряжение внутренней шины постоянного тока составляет от 48 В до 400 В и выше, что требует последовательного соединения соответствующего количества элементарных аккумуляторов (например, тех же АКБ 12 V 7 Ah) в последовательные цепочки
-Мощное зарядное устройство может заряжать сразу несколько аккумуляторов, как показано в качестве примера на рис. 5. 13. При подсоединении или отсоединении аккумуляторов следует отключать зарядное устройство, чтобы случайная искра не подожгла выходящие из аккумуляторов газы.
Способы соединения аккумуляторов Для увеличения емкости и надежности системы электропитания часто требуется параллельное подключение групп батарей. Большинство производителей не рекомендуют таким образом объединять более четырех цепочек из последовательного соединенных аккумуляторов, что также связано с ростом требований к однородности элементов.
Заряд и разряд При заряде аккумулятора ток пропускается через него в направлении, противоположном рабочему, подобно тому, как заполняется бак через заливную горловину. Аккумулятор дает постоянный ток, поэтому и заряжать его надо постоянным током. Ясно, что если, например, аккумулятор имеет номинальное напряжение 1 Э В, то, чтобы заставить ток в нем течь в обратном направлении, надо приложить к нему большее напряжение, примерно между 14 и 1 В В в зависимости от требуемого зарядного тока и внутреннего сопротивления аккумулятора. Если заглянуть внутрь заряжаемого аккумулятора (см. рис. 5. 8), мы увидим, что ток от генератора расщепляет электролит и кислород электролита движется к положительной пластине и образует на нем перекись свинца. Обе пластины отдают сульфат, который снова образует кислоту, а отрицательная пластина становится чистым свинцом.
Заряд и разряд Таким образом, под воздействием химических реакций пластины меняют свое состояние, а концентрация кислоты в электролите повышается, т. е. по мере заряда повышается его удельный вес. При разряде ток опять расщепляет кислоту. Сульфат химически соединяется с материалом пластин и образует на них сульфат свинца. Таким образом, пластины становятся одинаковыми по своему химическому составу. Кроме того, кислород вытесняется из положительной пластины и возвращается в электролит, где образует воду. Таким образом, концентрация кислоты в электролите снижается, а вместе с ней снижается и удельный вес электролита. Из вышесказанного следует, что о степени заряженности аккумулятора можно судить по удельному весу электролита, который можно измерить с помощью ареометра.
Заряд и разряд Активные вещества заряженного свинцово кислотного аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе, это: двуокись свинца темно коричневого цвета на положительном электроде; губчатый свинец серого цвета на отрицательном электроде; водный раствор серной кислоты плотностью 1, 27 г/см 3 электролит В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). При этом плотность электролита снижается к концу разряда до 1, 10 1, 14 г/см 3.
Заряд аккумулятора Заряд при постоянстве тока Заряд батареи производится при постоянной величине зарядного тока, равной 0, 1 С 20(0, 1 от номинальной емкости при 20 часовом режиме разряда). Это значит, что для батареи емкостью 60 А/ч ток заряда должен быть равен 6 А. Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство. Заряд при постоянстве напряжения При заряде этим методом степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14, 4 В полностью разряженная 12 вольтовая батарея зарядится на 75 85%, при напряжении 15 В на 85 90%, а при напряжении 16 В на 95 97%. Полностью зарядить разряженную батарею в течение 20 24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16, 3 16, 4 В. Ток заряда батарей (I 2 )вычисляется добавлением 10% (величина 10% зависит от производителя и типа аккумуляторных батарей, в данном случае используется усредненная величина) к емкости батарей и делением на время полного заряда батарей: I 2 = AH + 10% / T r
Заряд аккумулятора
Зарядные устройства предназначены для заряда автомобильных аккумуляторных батарей при техническом обслуживании автомобиля. Они бывают с ручной регулировкой или автоматические.
Примеры зарядных устройств модельный ряд зарядных устройств Орион (Striver): PW 100 источник питания 12 В аппаратуры с возможностью использования в качестве зарядного устройства. выходной ток до 15 А. выходное напряжение 14 В PW 150 простая и дешевая модель. ток заряда 5, 5 А. PW 160 заряжает 6 и 12 В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 6 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр PW 260 для 12 В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 6 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр PW 265 для 12 В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 6 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор стрелочный амперметр
Примеры зарядных устройств PW 270 для 12 В кислотных или щелочных АКБ PW 270 плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 6 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр автоматический или не автоматический режим работы PW 320 предпуское устройство для 12 В кислотных или щелочных АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 18 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр автоматический или не автоматический режим работы PW 325 предпусковое устройство для 12 В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до 15 А. заряжает полностью разряженный аккумулятор стрелочный амперметр PW 410 предпусковое для 24 В АКБ тока заряда 25 А. PW 415 предпусковое для 12 или 24 В АКБ плавная регулировка тока заряда от 0. 6 до А. заряжает полностью разряженный аккумулятор светодиодный амперметр PW 700 пусковое устройство для 12 В АКБ тока заряда до 10 А. ток пуска 80 А
Примеры зарядных устройств Пуско зарядные устройства Telwin Компания Telwin одна из наиболее известных на рынке пуско зарядных устройств. Продукция данного производителя отличается высочайшим классом, подтверждённым европейскими и отечественными сертификатами. Пуско зарядные устройства под данной торговой маркой можно найти по всему миру: они поставляются в более чем 100 стран. Сорокалетний опыт компании и её, безусловно, надёжная деловая репутация позволяют получить гарантию того, что приобретённое пуско зарядное устройство от Telwin будет отлично работать на протяжении многих лет. Производство Telwin постоянно развивается, и каждый год на рынок выходят всё более и более совершенные технологические решения. Пуско зарядные устройства «Кедр» Петербургское научно производственное предприятие «Кедр» является достаточно известным поставщиком оборудования для работы с аккумуляторами. Доступная ценовая политика, надёжность устройств и оптимальное соотношение цены и качества делают данные модели одними из самых интересных на рынке для ситуаций, когда нет потребности в экстремальном использовании (например, в сложнейших климатических условиях). .
Примеры зарядных устройств Пуско зарядные устройства серии ПЗУ Устройства ПЗУ, отличаются высокой стабильностью напряжения. Преимущества серии хорошо знакомы отечественным автолюбителям и различным сервисным службам: малый вес, компактность, современный дизайн и высокая мобильность делают эти модели наиболее предпочтительными при поиске пуско зарядных устройств для применения без возможности стационарного подключения, то есть практически везде за пределами городов. Пуско зарядные устройства этой серии просты и надёжны в эксплуатации. Стационарные ПЗУ предназначены для групповой зарядки тяговых щелочных или кислотных АКБ, аккумуляторных батарей для пассажирских ЖД вагонов, электрокаров и погрузчиков, грузового и легкового автотранспорта. Возможно осуществлять стартерный запуск двигателей внутреннего сгорания железнодорожного и прочего ресурсоемкого транспорта. Зарядка АКБ производится стабилизированным током, надежность устройств серии ПЗУ обеспечивается тройной системой защиты
Примеры зарядных устройств Спецификации пуско-зарядного устройства ПЗУ-24/250 1. Номинальное напряжение питающей сети 220 В 2. Номинальный пусковой ток 250 А 3. Номинальное рабочее напряжение при номинальном пусковом токе 24 В 4. Номинальный зарядный ток 28 А 5. Максимальный зарядный ток 50 А 6. Габаритные размеры устройства, 280 х400 мм 7. Масса пуско зарядного устройства 28 кг
Примеры зарядных устройств Автономный источник питания и Пусковое устройство START ВOOSTER – Professional mod. P 1 – 1600 A Спецификации и функции: Запуск двигателя : пусковой ток 600 А (1600 A) Выходное напряжение : 12 В DC Батарея : 12 В, 18 А/ч, кислотно свинцовая, герметичная АКБ с абсорбированным электролитом (AGM) Вес: 8, 2 кг Размеры : 32 х 28 х 11 см
Примеры зарядных устройств Автономный источник питания и Пусковое устройство START TRUCK – Professional 2 mod. P 2 – 24 V 2200 A Спецификации и функции: Запуск двигателя: пусковой ток 650 А (2200 A) Выходное напряжение: 24 В DC Батарея: 24 В, 16 22 А/ч, кислотно свинцовая, герметичная АКБ с абсорбированным электролитом (AGM) Вес: 19, 2 кг
Емкость аккумулятора Стандарт Длительность Конечное напряжение BS ВО секунд 8. 4 Вольт DIN SAE 30 секунд 9. 0 Вольт 7. 2 Вольт
Зарядный ток При заряде аккумулятора на автомобиле зарядный ток устанавливается автоматически регулятором генератора. Регулятор учитывает степень заряженности аккумулятора, которая зависит от предшествующих нагрузок, а также от возраста и состояния аккумулятора. При заряде аккумулятора от внешнего зарядного устройства необходимо зарядный ток рассчитать и установить. Если Вам некуда торопиться, то приемлемым будет ток, составляющий примерно от 0. 1 до 0. 3 от емкости аккумулятора. Например, для полностью разряженного аккумулятора емкостью ЗВ а. ч расчетная емкость составляет 4 В. 8 а. ч (ЗВ х 1. 3), а зарядный ток = 0. 1 х46. 8 = 5 А (приблизительно).
Возможные неисправности аккумуляторных батарей Ускоренный саморазряд бывает вследствие загрязнения электролита или поверхности батареи. Признаками ускоренного саморазряда является быстрое (в течение нескольких дней) снижение плотности электролита и потеря емкости батареи в нерабочем состоянии. Загрязненную поверхность батареи надо протереть, а следы пролитого электролита необходимо нейтрализовать ветошью, смоченной в 10% ном растворе нашатырного спирта и насухо протереть. Загрязненный электролит заменить.
Возможные неисправности аккумуляторных батарей Короткое замыкание чаще всего бывает в одном из аккумуляторов вследствие выпадания активной массы или разрушения сепараторов. Признаком короткого замыкания является падение напряжения и резкое снижение плотности электролита в неисправ ном аккумуляторе. В обоих случаях разбирают неисправный аккумулятор и заменяют пластины или сепараторы. Сульфатация пластин заключается в том, что в разряженном аккумуляторе сернокислый свинец с течением времени образует крупные труднорастворимые кристаллы сернокислого свинца(сульфата) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. Кристаллы сульфата забивают поры активного вещества электродов, что препятствует проникновению электролита вглубь активного вещества. В результате не все активное вещество участвует в работе, что снижает емкость аккумуляторной батареи. Признаками сульфатации пластин является зарядка и разрядка, потеря емкости. Сульфатация электродов ускоряется при длительном хранении АКБ без подзарядки, повышенной плотности электролита, большом разряжении, взаимодействии электродов с воздухом при пониженном уровне электролита. Сульфатацию устраняют, несколько разяжая и заряжая батарею при малой плотности электролита(1, 11 – 1, 12 г/куб. см). При значительной сульфатации батарея подлежит капитальному ремонту с заменой всех пластин.
Сульфатация
Возможные неисправности аккумуляторных батарей Подтекание электролита через трещины в одном из отделений моноблока батареи. Обнаруживается неисправность путем внешнего осмотра и наблюдения за систематическим снижением уровня электролита в неисправном аккумуляторе. Батарею необходимо сдать в ремонт для замены моноблока. Окисление клемм является следствием плохого ухода за батареей, несвоевременной их зачистки. Образовавшиеся на клеммах окислы намного . увеличивают сопротивление и нарушают контакт проводов с батареей. Окисленные клеммы батареи и наконечники проводов необходимо протереть, зачистить мелкой стеклянной шкуркой, плотно закрепить и смазать тонким слоем технического вазелина.
Маркировка российской батареи 1 – условное обозначение; 2 и 3 – ток холодной прокрутки по DIN и EN; 4 – вес 5 – резервная емкость; 6 – номинальная емкость; 7 – номинальное напряжение.
Указания мер безопасности Выделяющаяся при заряде батареи смесь водорода с кислородом ВЗРЫВООПАСНА. Поэтому КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ курить вблизи батареи, пользоваться открытым огнём, допускать образование искры, в том числе замыкать полюсные выводы аккумулятора. Не наклоняйте батарею более чем на 45° во избежание вытекания электролита. Электролит агрессивная жидкость. При попадании его на незащищённые участки тела немедленно обильно промойте их водой, а затем 5% раствором соды и аммиака. При необходимости обратитесь за медицинской помощью.
Указания мер безопасности Присоединение и отсоединение батареи от бортовой сети автомобиля должно производиться при отключённых потребителях. Вначале отсоединяется отрицательный вывод, затем положительный; присоединение производится в обратном порядке. Батарея должна быть надёжно закреплена в штатном гнезде автомобиля, соединительные клеммы плотно зажаты на полюсных выводах, а сами провода прослаблены.
Конец!!!
Скачать презентацию Всё об Аккумуляторной батарее Тулупьев Д А ДТ
Всё об Аккумуляторной батарее.ppt