Акумулятори для автомобілів. АКБ. © Борисов Михайло. Електричні характеристики акумуляторних батарей Що таке ЕРС батареї

Сторінка 2 з 26

1.3. Основні електричні характеристики акумуляторних батарей

Електрорушійна сила і напруга . Електрорушійної силою (ЕРС) називається різниця потенціалів позитивного і негативного електродів акумулятора при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.
Величина ЕРС залежить, головним чином, від електроднихпотенціалів, т. Е. Від фізичних і хімічних властивостей речовин, з яких виготовлені пластини і електроліт, але не залежить від розмірів пластин акумулятора.
ЕРС кислотного акумулятора залежить також від щільності електроліту. Теоретично і практично встановлено, що ЕРС акумулятора з достатньою для практики точністю можна визначити за формулою
Е \u003d 0,85 + g,
де g- щільність електроліту при 15 ° С, г / см 3 .
Для кислотних акумуляторів, в яких щільність електроліту коливається в межах від 1,12 до 1,29 г / см 3 , ЕРС змінюється відповідно від 1,97 до 2,14 В .
Виміряти ЕРС з абсолютною точністю майже неможливо. Однак для практичних цілей ЕРС приблизно і досить точно можна виміряти вольтметром, які мають високий внутрішній опір (не менше 1000 Ом на 1 В). При цьому через вольтметр буде проходити струм незначної величини.
Напругою акумулятора називається різниця потенціалів позитивних і негативних пластин при замкнутої зовнішньої ланцюга, в яку включений будь-якої споживач струму, т. Е. При проходженні струму через акумулятор. При цьому показання вольтметра при вимірюванні напруги завжди будуть менше, ніж при вимірі ЕРС, і ця різниця буде тим більше, чим більший струм проходить через акумулятор.
ЕРС і напруга залежать від ряду факторів. ЕРС змінюється від щільності і температури електроліту. Напруга в свою чергу залежить від ЕРС, величини розрядного струму (навантаження) і внутрішнього опору акумулятора.
Залежність ЕРС акумулятора від щільності електроліту (концентрації розчину Н2SО4) приведена нижче:

Щільність електроліту при 25 ° С,
г / см 3 .................................... 1,05 1,10 1,15 1 , 20 1,25 1,28 1,30
Н2SО4,% ............................. 7,44 14,72 21,68 27,68 33,8 37,4 39,7
ЕРС акумулятора, в .......... 1,906 1,960 2,005 2,048 2,095 2,125 2,144
З цієї залежності видно, що зі збільшенням концентрації сірчаної кислоти ЕРС також збільшується. Звідси, однак, не випливає, що для отримання більшої ЕРС можна надмірно збільшувати щільність електроліту. Встановлено, що стартерні акумуляторні батареї досить добре працюють тоді, коли щільність електроліту в них становить 1,27 - 1,29 г / см 3 .Крім того, електроліт щільністю 1,29 г / см 3 має найнижчу точку замерзання.
При зміні температури електроліту ЕРС акумулятора також змінюється. Так, зі зміною температури електроліту від + 20 ° С до -40 ° С ЕРС акумулятора знижується з 2,12 до 2,096 в. Значно більшою мірою зі зміною температури електроліту змінюється напруга, так як воно залежить не тільки від ЕРС, а й від внутрішнього опору акумулятора, яке з пониженням температури значно зростає.
Між ЕРС, напругою, внутрішнім опором і величиною розрядного струму існує наступна залежність:
U \u003d Е-Ir,
де U - напруга;
Е- е. д. з. акумулятора;
I - величина розрядного струму;
r- внутрішній опір акумулятора.
З цієї формули видно, що при постійному значенні ЕРС, яка вимірюється при розімкнутому ланцюзі, напруга акумулятора падає у міру збільшення віддається в процесі розряду струму.
Внутрішній опір. Внутрішній опір акумулятора порівняно мало, але в тих випадках, коли акумуляторна батарея розряджається силою струму великої величини, наприклад, під час пуску двигуна стартером, внутрішній опір кожного акумулятора має дуже істотне значення.
Внутрішній опір складається з опору електроліту, сепараторів і пластин. Головною складовою є опір електроліту, яке змінюється зі зміною температури і концентрації сірчаної кислоти.
Залежність питомого опору електроліту щільністю 1,30 г / см 3 від температури показана нижче:

Температура, ° С Питомий опір електроліту Ом · см
+ 40 0,89
+ 25 1,28
+ 18 1,46
0 1,92
– 18 2,39
Як видно з наведених даних, з пониженням температури електроліту від + 40 ° С до -18 ° С питомий опір зростає в 2,7 рази. Найменше значення питомої опору має електроліт щільністю 1,223 г / см 3 при 15 ° С (30% -ний розчин Н2SО4 по вазі).
Другим що становить опору в акумуляторі є опір сепараторів. Воно залежить в основному від їх пористості. Сепаратори виготовляють з електроізолюючого матеріалу, пори якого заповнені електролітом, що і обумовлює електропровідність сепаратора.
У зв'язку з цим можна було б припустити, що зі зміною температури опір сепаратора буде змінюватися в тій же пропорції, що і опір електроліту, але це не зовсім так. Деякі види сепараторів, наприклад, сепаратори з микропористого ебоніту (мипора) не чутливі до зміни температури.
Третім фактором, що входять в загальну суму внутрішнього опору елемента, служить активна маса і решітки позитивних і негативних пластин.
Опір губчастого свинцю негативної пластини незначно відрізняється від опору матеріалу решітки, в той час як опір перекису свинцю позитивної пластини перевищує опір решітки в 10000 разів. На відміну від опору електроліту опір решітки зменшується з пониженням температури. Але з огляду на те, що опір електроліту в багато разів більше опору пластин, то зменшення їх опору з пониженням температури досить незначно компенсує загальне зниження опору електроліту.
На опір пластин впливає ступінь заряженноcті акумуляторної батареї. В процесі розряду опір пластин зростає, так як сірчанокислий свинець, що утворюється на позитивних і негативних пластинах, майже не проводить електричний струм.
У порівнянні з іншими типами акумуляторів кислотні акумулятори мають порівняно малий внутрішній опір, що і визначає їх широке застосування в якості стартерних батарей на автомобільному транспорті.
Ємність. Ємністю акумулятора називається кількість електрики, яке може віддати повністю заряджений акумулятор при заданому режимі розряду, температурі і кінцевому напрузі. Ємність вимірюють в ампер-годинах і визначають за формулою
C \u003d Iptp,
де З- ємність, а · год ;
Ip- сила розрядного струму, а ;
tp- час розряду, ч .
Величина ємності акумуляторної батареї в основному визначається наступними факторами: режимом розряду (величиною розрядного струму), концентрацією електроліту і температурою. Акумулятори при форсованих режимах розряду віддають ємність менше, ніж при розряді більш тривалими режимами (незначною величиною струму).
Зниження ємності при форсованих режимах розряду відбувається з наступних причин.
В процесі розряду перетворення активної маси пластин сірчанокислий свинець відбувається не тільки на поверхні пластин, а й усередині них. Якщо розряд здійснюють струмом невеликої сили і повільно, то електроліт встигає проникати в глибокі шари активної маси, а вода, що утворюється в результаті реакції в порах, встигає змішатися з основною масою електроліту. При форсованих режимах розряду концентрація сірчаної кислоти в електроліті всередині пластин значно знижується, свіжий електроліт не встигає проникнути в глиб активної маси, реакція йде в основному на поверхні пластин, так як пори закупорюються і внутрілежащіе шари активної маси майже не беруть участі в реакції. При цьому в результаті значного збільшення внутрішнього опору акумулятора напруга на його затискачах різко падає.
Однак після того як акумулятор буде розряджений при форсованому режимі, після невеликої перерви його знову можна розряджати. Це служить наочним підтвердженням того, що зниження ємності в акумуляторі при розряді великою величиною сили струму відбувається в результаті неповного використання активної маси пластин.
Крім величини розрядного струму, на ємність акумулятора значно впливає концентрація електроліту, яка визначає потенціал пластин, електричний опір електроліту і його в'язкість, яка впливає в свою чергу на здатність проникнення електроліту в глибокі шари активної маси пластин.
В процесі розряду щільність електроліту зменшується і в кінці розряду до активної масі пластин надходить недостатня кількість кислоти, в результаті чого напруга акумулятора падає і подальший його розряд стає неможливим. Чим більше різниця між концентраціями електроліту, що знаходиться поза пластин, і електроліту, що знаходиться в порах активної маси, тим інтенсивніше відбувається процес проникнення кислоти в пори пластин. В цьому відношенні застосування електроліту з більшою щільністю, здавалося б, повинно збільшити ємність. Але в дійсності надмірно велика щільність не веде до збільшення ємності, так як збільшення щільності електроліту неминуче призводить до підвищення в'язкості електроліту, в результаті чого процес проникнення електроліту в глибину активної маси пластин погіршується, і напруга на затискачах акумулятора падає.
Встановлено, що найбільшу ємність має акумуляторна батарея з щільністю електроліту 1,27 - 1,29 г / см 3.
Ємність акумуляторної батареї залежить також від температури. Зі зниженням температури ємність знижується, а з підвищенням збільшується. Це пояснюється тим, що зі зниженням температури збільшується в'язкість електроліту, в результаті чого він надходить до пластин в недостатній кількості.
Значення в'язкості електроліту щільністю 1,223 г / см 3 в залежності від температури наведені нижче:
Температура, ° С ............ +30 +25 +20 +10 0 - 10 - 20 - 30
Абсолютна в'язкість,
пз (пуаз) ....................... 1,596 1,784 2,006 2,600 3,520 4,950 7,490 12,200
Ємність позитивних і негативних пластин зі зміною температур змінюється не в однаковій мірі. Якщо при звичайній температурі ємність елемента лімітується позитивними пластинами, то при низьких температурах - негативними, так як при зниженні температури ємність негативної пластини зменшується в значно більшому ступені, ніж позитивною.
Останнім часом ємність акумуляторних батарей при низьких температурах вдалося значно підвищити за рахунок застосування більш тонких синтетичних сепараторів з високою пористістю (до 80%) і присадок, так званих розширювачів, до активної масі негативних пластин, які надають їй більшу пористість.
Крім режиму розряду, концентрації електроліту і температури ємність акумуляторної батареї залежить від терміну її служби, від терміну зберігання, протягом якого батарея не діяла, від наявності шкідливих домішок і т. Д. Ємність нової акумуляторної батареї, що надходить в експлуатацію, перший час (протягом гарантійного терміну служби) підвищується, так як відбувається формування пластин, після чого протягом певного періоду залишається незмінною і потім починає поступово падати. Втрата ємності акумуляторною батареєю в кінці терміну служби пояснюється зменшенням пористості негативних пластин і випаданням активної маси позитивних пластин.
Якщо заряджена батарея тривалий час не діяла, то при її розряді віддана ємність буде значно менше. Це пояснюється природним явищем саморазряда при бездіяльності батареї.

Призначення стартерних акумуляторних батарей
Теоретичні основи перетворення хімічної енергії в електричну
розряд акумулятора
заряд акумулятора
Витрата основних токообразующіх реагентів
Електрорушійна сила
внутрішній опір
Напруга при заряді і розряді
Ємність аккумулятору
Енергія і потужність акумулятора
саморозряд акумулятора

Призначення стартерних акумуляторних батарей

Основна функція батареї - надійний пуск двигуна. Інша функція - енергетичний буфер при працюючому двигуні. Адже поряд з традиційними видами споживачів, з'явилося безліч додаткових сервісних пристроїв, що поліпшують комфорт водія і безпеку руху. Батарея компенсує дефіцит енергії при русі по міському циклу з частими і тривалими зупинками, коли генератор не завжди може забезпечити віддачу потужності, необхідну для повного забезпечення всіх включених споживачів. Третя робоча функція - енергопостачання при вимкненому двигуні. Однак тривале використання електроприладів під час стоянки з непрацюючим двигуном (або двигуном, що працює на холостому ходу), призводить до глибокого розряду батареї і різкого зниження її стартерних характеристик.

Батарея призначена ще й для аварійного електроживлення. При відмові генератора, випрямляча, регулятора напруги або при обриві ременя генератора вона повинна забезпечити роботу всіх споживачів, необхідних для безпечного руху до найближчої СТО.

Отже, стартерні акумуляторні батареї повинні відповідати таким основним вимогам:

Забезпечувати потрібний для роботи стартера розрядний струм, тобто володіти малим внутрішнім опором для мінімальних внутрішніх втрат напруги всередині батареї;

Забезпечувати необхідну кількість спроб пуску двигуна з встановленої тривалістю, тобто мати необхідний запас енергії розряду стартера;

Мати достатньо велику потужність і енергію при мінімально можливих розмірах і масі;

Володіти запасом енергії для живлення споживачів при непрацюючому двигуні або в аварійній ситуації (резервна ємність);

Зберігати необхідне для роботи стартера напруга при зниженні температури в заданих межах (струм холодної прокрутки);

Зберігати протягом тривалого часу працездатність при підвищеній (до 70 "С) температурі навколишнього середовища;

Приймати заряд для відновлення ємності, витраченої на пуск двигуна і харчування інших споживачів, від генератора при працюючому двигуні (прийом заряду);

Чи не вимагати спеціальної підготовки користувачів, обслуговування в процесі експлуатації;

Мати високу механічну міцність, відповідну умовам експлуатації;

Зберегти встановленими робочі характеристики тривалий час в процесі експлуатації (термін служби);

Володіти незначною саморазрядом;

Мати невисоку вартість.

Теоретичні основи перетворення хімічної енергії в електричну

Хімічним джерелом струму називається пристрій, в якому за рахунок протікання просторово розділених окислювально-відновних хімічних реакцій їх вільна енергія перетворюється в електричну. За характером роботи ці джерела діляться на дві групи:

Первинні хімічні джерела струму або гальванічні елементи;

Вторинні джерела або електричні акумулятори.

Первинні джерела допускають тільки одноразове використання, так як речовини, що утворюються при їх розряді, не можуть бути перетворені в вихідні активні матеріали. Повністю розряджений гальванічний елемент, як правило, до подальшої роботи непридатний - він є незворотнім джерелом енергії.

Вторинні хімічні джерела струму є оборотними джерелами енергії - після як завгодно глибокого розряду їх працездатність можна повністю відновити шляхом заряду. Для цього через вторинний джерело досить пропустити електричний струм в напрямку, протилежному тому, в якому він протікав при розряді. В процесі заряду утворилися при розряді речовини, перетворяться в початкові активні матеріали. Так відбувається багаторазове перетворення вільної енергії хімічного джерела струму в електричну енергію (розряд акумулятора) і зворотне перетворення електричної енергії в вільну енергію хімічного джерела струму (заряд акумулятора).

Проходження струму через електрохімічні системи пов'язано з відбуваються при цьому хімічними реакціями (перетвореннями). Тому між кількістю речовини, що вступив в електрохімічну реакцію і яка зазнала перетворень, і кількістю витраченого або вивільненого при цьому електрики існує залежність, яка була встановлена \u200b\u200bМайклом Фарадеєм.

Відповідно до першого закону Фарадея маса речовини, що вступив в електродний реакцію або отриманого в результаті її протікання, пропорційна кількості електрики, що пройшов через систему.

Згідно з другим законом Фарадея, при рівній кількості пройшов через систему електрики маси прореагировавших речовин відносяться між собою як їх хімічні еквіваленти.

На практиці електрохімічного зміни піддається меншу кількість речовини, ніж за законами Фарадея - при проходженні струму крім основних електрохімічних реакцій відбуваються ще й паралельні або вторинні (побічні), що змінюють масу продуктів, реакції. Для врахування впливу таких реакцій введено поняття виходу по току.

Вихід по току це та частина кількості електрики, що пройшов через систему, яка припадає на частку основний розглянутої електрохімічної реакції

розряд акумулятора

Активними речовинами зарядженого свинцевого акумулятора, які беруть участь в токообразующем процесі, є:

На позитивному електроді - двоокис свинцю (темно-коричневого кольору);

На негативному електроді - губчастий свинець (сірого кольору);

Електроліт - водний розчин сірчаної кислоти.

Частина молекул кислоти у водному розчині завжди диссоциирована на позитивно заряджені іони водню і негативно заряджені сульфат-іони.

Свинець, який є активною масою негативного електрода, частково розчиняється в електроліті і окислюється в розчині з утворенням позитивних іонів. Вивільнені при цьому надлишкові електрони повідомляють електроду негативний заряд і починають рух по замкнутому ділянці зовнішньої ланцюга до позитивного електрода.

Позитивно заряджені іони свинцю вступають в реакцію з негативно зарядженими сульфат-іонами, з утворенням сульфату свинцю, який має незначну розчинність і тому осідає на поверхні негативного електрода. В процесі розряду акумулятора активна маса негативних пластин перетворюється з губчатого свинцю в сірчанокислий свинець зі зміною сірого кольору на світло-сірий.

Двоокис свинцю позитивного електрода розчиняється в електроліті в значно меншій кількості, ніж свинець негативного електрода. При взаємодії з водою дисоціює (розпадається в розчині на заряджені частинки - іони), утворюючи іони чотирьохвалентного свинцю і іони гідроксилу.

Іони повідомляють електроду позитивний потенціал і, приєднуючи електрони, які прийшли по зовнішньому ланцюзі від негативного електрода, відновлюються до іонів двовалентного свинцю

Іони взаємодіють з іонами, утворюючи сірчанокислий свинець, який за вказаною вище причини також осідає на поверхні позитивного електрода, як це мало місце на негативному. Активна маса позитивного електрода в міру розряду перетвориться з двоокису свинцю в сульфат свинцю зі зміною її кольору з темно-коричневого в світло-коричневий.

В результаті розряду акумулятора активні матеріали і позитивного, і негативного електродів перетворюються в сульфат свинцю. При цьому на освіту сульфату свинцю витрачається сірчана кислота і утворюється вода з звільнилися іонів, що призводить до зниження щільності електроліту при розряді.

заряд акумулятора

У електроліті у обох електродів присутні в невеликих кількостях іони сульфату свинцю і води. Під впливом напруги джерела постійного струму, В ланцюг якого включений заряджається акумулятор, у зовнішній ланцюга встановлюється спрямований рух електронів до негативного висновку акумулятора.

Двовалентні іони свинцю у негативного електрода нейтралізуються (відновлюються) надійшли двома електронами, перетворюючи активну масу негативних пластин в металевий губчастий свинець. Решта вільними іони утворюють сірчану кислоту

У позитивного електрода під дією зарядного струму двовалентні іони свинцю віддають два електрона, окислюючись в чотирьохвалентного. Останні, з'єднуючись через проміжні реакції з двома іонами кисню, утворюють двоокис свинцю, яка виділяється на електроді. Іони і так само, як і у негативного електрода, утворюють сірчану кислоту, в результаті чого при заряді зростає щільність електроліту.

Коли процеси перетворення речовин в активних масах позитивного і негативного електродів закінчені, щільність електроліту перестає змінюватися, що служить ознакою закінчення заряду акумулятора. При подальшому продовженні заряду відбувається так званий вторинний процес - електролітичне розкладання води на кисень і водень. Виділяючись з електроліту у вигляді бульбашок газу, вони створюють ефект його інтенсивного кипіння, що також є ознакою закінчення процесу заряду.

Витрата основних токообразующіх реагентів

Для отримання ємності в один ампер-годину при розряді акумулятора необхідно, щоб в реакцііпріняло участь:

4,463 г двоокису свинцю

3,886 г губчастого свинцю

3,660 г сірчаної кислоти

Сумарний теоретичний витрата матеріалів для отримання 1 А-ч (питома витрата матеріалів) електрики складе 11,989 г / А-ч, а теоретична питома ємність - 83,41 А-ч / кг.

При величині номінального напруги акумулятора 2 В теоретичний питома витрата матеріалів на одиницю енергії дорівнює 5,995 г / Втч, а питома енергія акумулятора складе 166,82 Втч / кг.

Однак на практиці неможливо домогтися повного використання активних матеріалів, які беруть участь в токообразующем процесі. Приблизно половина поверхні активної маси недоступна для електроліту, так як служить основою для побудови об'ємного пористого каркаса, що забезпечує механічну міцність матеріалу. Тому реальний коефіцієнт використання активних мас позитивного електрода становить 45-55%, а негативного 50-65%. Крім того, в якості електроліту використовується 35-38% -ний розчин сірчаної кислоти. Тому величина реального питомої витрати матеріалів значно вище, а реальні значення питомої ємності і питомої енергії значно нижче, ніж теоретичні.

Електрорушійна сила

Електрорушійної силою (ЕРС) акумулятора Е називають різницю його електроднихпотенціалів, виміряну при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.

ЕРС батареї, що складається з n послідовно з'єднаних акумуляторів.

ЕРС вимірюють високоомним вольтметром (внутрішній опір не менше 300 Ом / В). Для цього вольтметр приєднують до висновків акумулятора або батареї. При цьому через акумулятор (батарею) не повинен протікати зарядний або розрядний струм.

Рівноважна ЕРС свинцевого акумулятора, як і будь-якого хімічного джерела струму, залежить від хімічних і фізичних властивостей речовин, які беруть участь в токообразующем процесі, і абсолютно не залежить від розмірів і форми електродів, а також від кількості активних мас і електроліту. Разом з тим в свинцевому акумуляторі електроліт бере безпосередню участь в токообразующем процесі на акумуляторних електродах і змінює свою щільність залежно від ступеня зарядженості акумуляторів. Тому рівноважна ЕРС, яка в свою чергу є функцією щільності

Зміна ЕРС акумулятора від температури досить мало і при експлуатації їм можна знехтувати.

внутрішній опір

Опір, який чиниться акумулятором протікає всередині нього току (зарядного або разрядному), прийнято називати внутрішнім опором акумулятора.

Опір активних матеріалів позитивного і негативного електродів, а також опір електроліту змінюються в залежності від ступеня зарядженості акумулятора. Крім того, опір електроліту вельми істотно залежить від температури.

Тому омічний опір також залежить від ступеня зарядженості батареї і температури електроліту.

Опір поляризації залежить від сили розрядного (зарядного) струму і температури і не підкоряється закону Ома.

Внутрішній опір одного акумулятора і навіть акумуляторної батареї, що складається з декількох послідовно з'єднаних акумуляторів, незначно і становить в зарядженому стані всього кілька тисячних часток Ома. Однак в процесі розряду воно істотно змінюється.

Електрична провідність активних мас зменшується для позитивного електрода приблизно в 20 разів, а для негативного - в 10 разів. Електропровідність електроліту також змінюється в залежності від його щільності. При збільшенні щільності електроліту від 1,00 до 1,70 г / см3 його електропровідність спочатку зростає до його максимального значення, а потім знову зменшується.

У міру розряду акумулятора щільність електроліту знижується від 1,28 г / см3 до 1,09 г / см3, що призводить до зниження його електропровідності майже в 2,5 рази. В результаті омічний опір акумулятора в міру розряду збільшується. В розрядженому стані опір досягає значення, більш ніж в 2 рази перевищує його величину в зарядженому стані.

Крім стану зарядженості істотний вплив на опір акумуляторів надає температура. Зі зниженням температури питомий опір електроліту зростає і при температурі -40 ° С стає приблизно в 8 разів більше, ніж при +30 ° С. Опір сепараторів також різко зростає з пониженням температури і в тому ж інтервалі температури збільшується майже в 4 рази. Це є визначальним фактором збільшення внутрішнього опору акумуляторів при низьких температурах.

Напруга при заряді і розряді

Різниця потенціалів на полюсних висновках акумулятора (батареї) в процесі заряду або розряду при наявності струму в зовнішньому ланцюзі прийнято називати напругою акумулятора (батареї). Наявність внутрішнього опору акумулятора призводить до того, що його напруга при розряді завжди менше ЕРС, а при заряді - завжди більше ЕРС.

При заряді акумулятора напруга на його висновках має бути більше його ЕРС на суму внутрішніх втрат.

На початку заряду відбувається стрибок напруги на величину омических втрат всередині акумулятора, а потім різке підвищення напруги за рахунок потенціалу поляризації, викликане в основному швидким збільшенням щільності електроліту в порах активної маси. Далі відбувається повільне зростання напруги, обумовлений головним чином зростанням ЕРС акумулятора внаслідок збільшення щільності електроліту.

Після того, як основна кількість сульфату свинцю перетворюється в РЬО2 і РЬ, витрати енергії все в більшій мірі викликають розкладання води (електроліз) Надмірна кількість іонів водню і кисню, що з'являється в електроліті, ще більше збільшує різницю потенціалів різнойменних електродів. Це призводить до швидкого зростання зарядного напруги, що викликає прискорення процесу розкладання води. Утворені при цьому іони водню і кисню не вступають у взаємодію з активними матеріалами. Вони рекомбинируют в нейтральні молекули і виділяються з електроліту у вигляді бульбашок газу (на позитивних пластинах виділяється кисень, на негативному - водень), викликаючи "кипіння" електроліту.

Якщо продовжити процес заряду, можна побачити, що зростання щільності електроліту і зарядного напруги практично припиняється, так як вже майже весь сульфат свинцю прореагував, і вся що підводиться до акумулятора енергія тепер витрачається лише на протікання побічної процесу - електролітичне розкладання води. Цим пояснюється і сталість зарядного напруги, яке служить одним з ознак закінчення зарядного процесу.

Після припинення заряду, тобто відключення зовнішнього джерела, напруга на висновках акумулятора різко знижується до значення його нерівноважної ЕРС, або на величину омических внутрішніх втрат. Потім відбувається поступове зниження ЕРС (внаслідок зменшення щільності електроліту в порах активної маси), яке триває до повного вирівнювання концентрації електроліту в обсязі акумулятора і порах активної маси, що відповідає встановленню рівноважної ЕРС.

При розряді акумулятора напруга на його висновках менше ЕРС на величину внутрішнього падіння напруги.

На початку розряду напруга акумулятора різко падає на величину омических втрат і поляризації, обумовленої зниженням концентрації електроліту в порах активної маси, тобто концентраційної поляризації. Далі при сталому (стаціонарному) процесі розряду відбувається зниження щільності електроліту в обсязі акумулятора, що обумовлює поступове зниження розрядної напруги. Одночасно відбувається зміна співвідношення змісту сульфату свинцю в активній масі, що також викликає підвищення омических втрат. При цьому частки сульфату свинцю (має приблизно втричі більший обсяг порівняно з частинками свинцю і його двоокису, з яких вони утворилися) закривають пори активної маси, чим перешкоджають проходженню електроліту в глибину електродів.

Це викликає посилення концентраційної поляризації, що приводить до більш швидкого зниження розрядної напруги.

При припинення розряду напруга на висновках акумулятора швидко підвищується на величину омических втрат, досягаючи значення нерівноважної ЕРС. Подальша зміна ЕРС внаслідок вирівнювання концентрації електроліту в порах активних мас і в обсязі акумулятора призводить до поступового встановлення значення рівноважної ЕРС.

Напруга акумулятора при його розряді визначається в основному температурою електроліту і силою розрядного струму. Як сказано вище, опір свинцевого акумулятора (батареї) незначно і в зарядженому стані становить всього кілька Міллі. Однак при токах розряду стартера, сила яких в 4-7 разів перевищує значення номінальної ємності, Внутрішнє падіння напруги істотно впливає на розрядну напругу. Збільшення омических втрат з пониженням температури пов'язано з ростом опору електроліту. Крім того, різко зростає в'язкість електроліту, що ускладнює процес дифузії його в пори активної маси і підвищує концентраційну поляризацію (тобто збільшує втрати напруги усередині акумулятора за рахунок зниження концентрації електроліту в порах електродів).

При струмі понад 60 А залежність напруги розряду від сили струму є практично лінійною при всіх температурах.

Середнє значення напруги акумулятора при заряді і розряді визначають як середнє арифметичне значень напруги, виміряних через рівні проміжки часу.

Ємність аккумулятору

Ємність акумулятора - це кількість електрики, отримане від акумулятора при його розряді до встановленого кінцевого напруги. У практичних розрахунках ємність акумулятора прийнято виражати в ампер-годинах (Аг). Розрядну ємність можна обчислити, помноживши силу розрядного струму на тривалість розряду.

Разрядная ємність, на яку розрахований акумулятор і яка вказується виробником, називається номінальною ємністю.

Крім неї, важливим показником є \u200b\u200bтакож ємність, що повідомляється батареї при заряді.

Разрядная ємність залежить від цілого ряду конструктивних і технологічних параметрів акумулятора, а також умов його експлуатації. Найбільш істотними конструктивними параметрами є кількість активної маси і електроліту, товщина і геометричні розміри акумуляторних електродів. Основними технологічними параметрами, що впливають на ємність акумулятора, є рецептура активних матеріалів і їх пористість. Експлуатаційні параметри - температура електроліту і сила розрядного струму - також роблять значний вплив на розрядну ємність. Узагальненим показником, що характеризує ефективність роботи акумулятора, є коефіцієнт використання активних матеріалів.

Для отримання ємності в 1 А-ч, як зазначалося вище, теоретично необхідно 4,463 г двоокису свинцю, 3,886 г губчастого свинцю і 3,66 г сірчаної кислоти. Теоретичний питома витрата активних мас електродів становить 8,32 г / Ач. У реальних акумуляторах питома витрата активних матеріалів при 20-годинному режимі розряду і температурі електроліту 25 ° С становить від 15,0 до 18,5 г / А-ч, що відповідає коефіцієнту використання активних мас 45-55%. Отже, практичний витрата активної маси перевищує теоретичні величини в 2 і більше разів.

На ступінь використання активної маси, а отже, і на величину розрядної ємності впливають такі основні фактори.

Пористість активної маси. Зі збільшенням пористості покращуються умови дифузії електроліту в глибину активної маси електрода і збільшується справжня поверхню, на якій протікає токообразующая реакція. З ростом пористості збільшується розрядна ємність. Величина пористості залежить від розмірів частинок свинцевого порошку і рецептури приготування активних мас, а також від застосовуваних добавок. Причому підвищення пористості призводить до зменшення довговічності внаслідок прискорення процесу деструкції високопористих активних мас. Тому величина пористості вибирається виробниками з урахуванням не тільки високих ємнісних характеристик, але і забезпечення необхідної довговічності батареї в експлуатації. В даний час оптимальної вважається пористість в межах 46-60%, в залежності від призначення батареї.

Товщина електродів. Зі зменшенням товщини знижується нерівномірність навантаженості зовнішніх і внутрішніх шарів активної маси електрода, що сприяє збільшенню розрядної ємності. У більш товстих електродів внутрішні шари активної маси використовуються досить незначно, особливо при розряді великими струмами. Тому з ростом розрядного струму відмінності в ємності акумуляторів, що мають електроди різної товщини, різко зменшуються.

Пористість і раціональність конструкції матеріалу сепаратора. З ростом пористості сепаратора і висоти його ребер збільшується запас електроліту в міжелектродному зазорі і поліпшуються умови його дифузії.

Щільність електроліту. Впливає на ємність акумулятора, і термін його служби. При підвищенні щільності електроліту ємність позитивних електродів збільшується, а ємність негативних, особливо при мінусовій температурі, знижується внаслідок прискорення пасивації поверхні електрода. Підвищена щільність також негативно позначається на терміні служби акумулятора внаслідок прискорення корозійних процесів на позитивних пластинах. Тому оптимальна щільність електроліту встановлюється виходячи з сукупності вимог і умов, в яких експлуатується батарея. Так, наприклад, для стартерних батарей, що працюють в помірному кліматі, рекомендована робоча щільність електроліту 1,26-1,28 г / см3, а для районів з жарким (тропічним) кліматом 1,22-1,24 г / см3.

Сила розрядного струму, яким акумулятор повинен безперервно розряджатися протягом заданого часу (характеризує режим розряду). Режими розряду умовно поділяють на тривалі і короткі. При тривалих режимах розряд відбувається малими струмами протягом декількох годин. Наприклад, 5-, 10- і 20-годинний розряди. При коротких або стартерних розрядах сила струму в кілька разів більше номінальної ємності акумулятора, а розряд триває кілька хвилин або секунд. При збільшенні розрядного струму швидкість розряду поверхневих шарів активної маси зростає більшою мірою, ніж глибинних. В результаті зростання сірчанокислого свинцю в гирлах пір відбувається швидше, ніж в глибині, і пора закупорюється сульфатом раніше, ніж встигає прореагувати її внутрішня поверхня. Внаслідок припинення дифузії електроліту всередину пори реакція в ній припиняється. Таким чином, чим більше розрядний струм, тим менше ємність акумулятора, а отже, і коефіцієнт використання активної маси.

Для оцінки пускових якостей батарей їх ємність характеризується також кількістю переривчастих стартерних розрядів (наприклад, тривалістю 10-15 с з перервами між ними по 60 с). Ємність, яку віддає батарея при переривчастих розрядах, перевищує ємність при безперервному розряді тим же струмом, особливо при стартерном режимі розряду.

В даний час в міжнародній практиці оцінки ємнісних характеристик акумуляторів застосовується поняття "резервна" ємність. Вона характеризує час розряду батареї (в хвилинах) при силі розрядного струму 25 А незалежно від номінальної ємності батареї. На розсуд виробника допускається встановлювати величину номінальної ємності при 20-годинному режимі розряду в ампер-годинах або по резервної ємності в хвилинах.

Температура електроліту. З її зниженням розрядна ємність акумуляторів зменшується. Причина цього - підвищення в'язкості електроліту і його електричного опору, що уповільнює швидкість дифузії електроліту в пори активної маси. Крім того, з пониженням температури прискорюються процеси пасивації негативного електрода.

Температурний коефіцієнт ємності а показує зміну ємності у відсотках при зміні температури на 1 ° С.

При випробуваннях порівнюють розрядну ємність, отриману при тривалому режимі розряду з величиною номінальної ємності, яка визначається при температурі електроліту 25 ° С.

Температура електроліту при визначенні ємності на тривалому режимі розряду відповідно до вимог стандартів повинна знаходитися в межах від +18 ° С до +27 ° С.

Параметри стартерного розряду оцінюють тривалістю розряду в хвилинах і напругою на початку розряду. Ці параметри визначаються на першому циклі при +25 ° С (перевірка для сухозаряженной батарей) і на наступних циклах при температурах -18 ° С або -30 ° С.

Ступінь зарядженості. Зі збільшенням ступеня зарядженості при інших рівних умовах ємність збільшується і досягає свого максимального значення при повному заряді батарей. Це обумовлено тим, що при неповному заряді кількість активних матеріалів на обох електродах, а також щільність електроліту не досягають своїх максимальних значень.

Енергія і потужність акумулятора

Збільшують споживання електроенергії W виражається в Ватт-годинах і визначається твором його розрядної (зарядної) ємності на середнє розрядне (зарядний) напруга.

Так як зі зміною температури і режиму розряду змінюються ємність акумулятора і його розрядна напруга, то при зниженні температури і збільшенні розрядного струму збільшують споживання електроенергії зменшується ще значніше, ніж його ємність.

Коли ми порівнюємо між собою хімічних джерел струму, що розрізняються по місткості, конструкції і навіть по електрохімічної системі, а також при визначенні напрямків їх удосконалення користуються показником питомої енергії, - енергії, віднесеної до одиниці маси акумулятора або його обсягу. Для сучасних свинцевих стартерних необслуговуваних батарей питома енергія при 20-годинному режимі розряду становить 40-47 Вт год / кг.

Кількість енергії, що віддається акумулятором в одиницю часу, називається його потужністю. Її можна визначити як добуток величини розрядного струму на середню розрядна напруга.

саморозряд акумулятора

Саморозрядом називають зниження ємності акумуляторів при розімкнутому зовнішньому ланцюзі, тобто при бездіяльності. Це явище викликане окислювально-відновними процесами, мимовільно протікають як на негативному, так і на позитивному електродах.

Саморазряду особливо схильний до анод внаслідок самовільного розчинення свинцю (негативної активної маси) в розчині сірчаної кислоти.

Саморозряд негативного електрода супроводжується виділенням газоподібного водню. Швидкість самовільного розчинення свинцю істотно зростає з підвищенням концентрації електроліту. Підвищення щільності електроліту з 1,27 до 1,32 г / см3 призводить до зростання швидкості саморозряду негативного електрода на 40%.

Наявність домішок різних металів на поверхні негативного електрода робить досить значний вплив (каталітичне) на збільшення швидкості саморозчинення свинцю (внаслідок зниження перенапруги виділення водню). Практично всі метали, що зустрічаються у вигляді домішок в акумуляторному сировину, електроліті і сепараторах, або вводяться в вигляді спеціальних добавок, сприяють підвищенню саморазряда. Потрапляючи на поверхню негативного електрода, вони полегшують умови виділення водню.

Частина домішок (солі металів зі змінною валентністю) діють як переносники зарядів з одного електрода на інший. В цьому випадку іони металів відновлюються на негативному електроді і окислюються на позитивному (такий механізм саморазряда приписують іонів заліза).

Саморозряд позитивного активного матеріалу обумовлений протіканням реакції.

2РЬО2 + 2H2SO4 -\u003e PbSCU + 2H2O + О2 Т.

Швидкість цієї реакції також зростає з ростом концентрації електроліту.

Так як реакція протікає з виділенням кисню, то швидкість її в значній мірі визначається кисневим перенапруженням. Тому добавки, що знижують потенціал виділення кисню (наприклад, сурма, кобальт, срібло), сприятимуть зростанню швидкості реакції саморозчинення двоокису свинцю. Швидкість саморозряду позитивного активного матеріалу в кілька разів нижче швидкості саморозряду негативного активного матеріалу.

Іншою причиною саморазряда позитивного електрода є різниця потенціалів матеріалу струмовідводу і активної маси цього електрода. Виникає внаслідок цієї різниці потенціалів гальванічний мікроелемент перетворює при протіканні струму свинець струмовідводу і двоокис свинцю позитивної активної маси в сульфат свинцю.

Саморозряд може виникати також, коли акумулятор зовні забруднений або залитий електролітом, водою або іншими рідинами, які створюють можливість розряду через електропровідних плівку, що знаходиться між полюсними виводами акумулятора або його перемичками. Цей вид саморазряда не відрізняється від звичайного розряду дуже малими струмами при замкнутої зовнішньої ланцюга і легко усунемо. Для цього необхідно утримувати поверхню батарей в чистоті.

Саморозряд батарей в значній мірі залежить від температури електроліту. Зі зниженням температури саморазряд зменшується. При температурі нижче 0 ° С у нових батарей він практично припиняється. Тому зберігання батарей рекомендується в зарядженому стані при низьких температурах (до -30 ° С).

В процесі експлуатації саморазряд не залишається постійним і різко посилюється до кінця терміну служби.

Зниження саморазряда можливо за рахунок підвищення перенапруги виділень кисню і водню на акумуляторних електродах.

Для цього необхідно, по-перше, використовувати максимально чисті матеріали для виробництва акумуляторів, зменшувати кількісний вміст легуючих елементів в акумуляторних сплавах, використовувати тільки

чисту сірчану кислоту і дистильовану (або близьку до неї по чистоті при інших методах очищення) воду для приготування всіх електролітів, як при виробництві, так і при експлуатації. Наприклад, завдяки зниженню вмісту сурми в сплаві токо-відводів з 5% до 2% і використанню дистильованої води для всіх технологічних електролітів, середньодобовий саморазряд знижується в 4 рази. Заміна сурми на кальцій дозволяє ще більше знизити швидкість саморозряду.

Зниженню саморазряда можуть також сприяти добавки органічних речовин - інгібіторів саморозряду.

Застосування загальної кришки і прихованих межелементних з'єднань в значній мірі знижує швидкість саморозряду від струмів витоку, так як значно знижується ймовірність гальванічного зв'язку між далеко відстоять полюсними виводами.

Іноді саморазрядом називають швидку втрату ємності внаслідок короткого замикання всередині акумулятора. Таке явище пояснюється прямим розрядом через струмопровідні містки, що утворилися між різнойменними електродами.

Застосування сепараторів-конвертів в необслуговуваних акумуляторах

виключає можливість утворення коротких замикань між різнойменними електродами в процесі експлуатації. Однак така ймовірність залишається внаслідок можливих збоїв в роботі обладнання при масовому виробництві. Зазвичай такий дефект виявляється в перші місяці експлуатації та батарея підлягає заміні по гарантії.

Зазвичай ступінь саморозряду виражають у відсотках втрати ємності за встановлений період часу.

Діючими в цей час стандартами саморазряд характеризується також напругою стартерного розряду при -18 ° С після випробування: бездіяльності протягом 21 діб при температурі +40 ° С.

акумулятор(Елемент) - складається з позитивних і негативних електродів (свинцевих пластин) і сепараторів поділяють ці пластини, встановлених в корпус і занурених в електроліт (розчин сірчаної кислоти). Накопичення енергії в акумуляторі відбувається при протіканні хімічної реакції окислення - відновлення електродів.

Акумуляторна батарея складається з 2 і більш послідовно або (і) паралельно з'єднаних між собою секцій (акумуляторів, елементів) для забезпечення потрібного напруги та струму.Вона здатна накопичувати, зберігати і віддавати електроенергію, забезпечувати запуск двигуна, а також живити електроприлади при непрацюючому двигуні.

Свинцево-кислотна акумуляторна батарея - акумуляторна батарея, в якій електроди виготовлені головним чином з свинцю, а електроліт представляє собою розчин сірчаної кислоти.

активна маса- це складова частина електродів, яка зазнає хімічні зміни при проходженні електричного струму під час заряду-розряду.

електрод - провідний матеріал, здатний при реакції з електролітом виробляти електричний струм.

Позитивний електрод (анод) -електрод (пластина) активна маса якого у зарядженої батареї складається з двоокису свинцю (PbO2).

Негативний електрод (катод) -електрод, активна маса якого у зарядженої батареї складається з губчастого свинцю.

решітка електродаслужить для утримування активної маси, а також для підведення і відведення струму до неї.

сепаратор - матеріал, який використовується для ізоляції електродів один від одного.

полюсні висновкислужать для підведення зарядного струму і для його віддачі під загальним напругою батареї.

свинець - (Рb) - хімічний елемент четвертої групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, порядковий номер 82, атомна вага 207,21, валентність 2 і 4. Свинець - синювато - сірий метал, питома вага його, в твердому вигляді становить 11,3 г / см 3, зменшується при розплавленні в залежності від температури. Самий пластичний серед металів, він добре прокочується до найтоншого листа і легко кується. Свинець легко піддається механічній обробці, відноситься до числа легкоплавких металів.

Оксид свинцю (IV) (Діоксид свинцю) PbO 2 являє собою темно-коричневий важкий порошок, який має тонкий характерний запах озону.

сурмаявляє собою метал сріблясто-білого кольору з сильним блиском, кристалічної будови. На противагу свинцю - це твердий метал, але дуже крихкий і легко дробиться на шматки. Сурма значно легше свинцю, її питома вага 6,7 г / см 3. Вода і слабкі кислоти на сурму не діють. Вона повільно розчиняється в міцній соляної і сірчаної кислотах.

пробки осередків закривають отвори осередків в кришці батареї.

Пробка центральної вентиляціїслужить для перекриття газовідвідного отвору в кришці батареї.

моноблок- це поліпропіленовий корпус батареї, розділений перегородками на окремі осередки.

Дистильована водадоливається в батарею для відшкодування її втрат в результаті розкладання води або випаровування. Для доливання акумуляторних батарей слід використовувати тільки дистильовану воду!

електроліт являє собою розчин сірчаної кислоти в дистильованої воді, який заповнює вільні обсяги осередків і проникає в пори активної маси електродів і сепараторів.

Він здатний проводити електричний струм між зануреними в нього електродами. (Для середньої смуги Росії щільністю 1.27-1.28 г / см3 при t \u003d + 20 ° С).

Малорухливий електроліт:Щоб знизити небезпеку від вилився з батареї електроліту, застосовують засоби, що знижують його плинність. До електроліту можуть бути додані речовини, які перетворюють його в гель. Іншим способом зниження рухливості електроліту є застосування стекломата як сепараторів.

відкритий акумулятор - акумулятор, який має пробку з отвором, через яке доливається дистильована вода, і видаляються газоподібні продукти. Отвір може бути забезпечена системою вентиляції.
закритий акумулятор - акумулятор, який закритий в звичайних умовах, але має пристрій, що дозволяє виділятися газу, коли внутрішній тиск перевищує встановлене значення. Зазвичай додаткова заливка електроліту в такий акумулятор неможлива.
сухозаряженная батарея - акумуляторна батарея, що зберігається без електроліту, пластини (електроди) якої знаходяться в сухому зарядженому стані.

Трубчаста (панцирна) пластина - позитивна пластина (електрод), яка складається з комплекту пористих трубок, заповнених активною масою.

Запобіжний клапан - деталь вентиляційної пробки, яка дозволяє виходити газу в разі надмірного внутрішнього тиску, але не допускає надходження повітря в акумулятор.

Ампер-година (А · год)- це міра електричної енергії, що дорівнює добутку сили струму в амперах на час в годинах (ємності).

напруга акумулятора - різниця потенціалів між висновками акумулятора при розряді.
Ємність акумуляторної батареї - кількість електричної енергії, що віддається повністю зарядженим акумулятором при його розряді до досягнення кінцевого напруги.

внутрішній опір - опір току через елемент, виміряний в Омах. Воно складається з опору електроліту, сепараторів і пластин. Головною складовою є опір електроліту, яке змінюється зі зміною температури і концентрації сірчаної кислоти.

Щільність електроліту - ето характеристика фізичного тіла, що дорівнює відношенню його маси до займаному обсягу. Вона вимірюється, наприклад, в кг / л або в г / см3.

Термін служби батареї - період корисної роботи батареї в заданих умовах.
газовиділення - газоутворення в процесі електролізу електроліту.

саморозряд - мимовільна втрата ємності акумулятором в спокої. Швидкість саморозряду залежить від матеріалу пластин, хімічних домішок в електроліті, його щільності, від чистоти батареї і тривалості її експлуатації.

ЕРС батареї(Електрорушійна сила) - це напруга на полюсних виводах повністю зарядженої акумуляторної батареї при розімкнутому ланцюзі, т. Е. При повній відсутності струмів заряду або розряду.

цикл - одна послідовність заряду і розряду елемента.

Освіта газів на електродах свинцевого акумулятора. Особливо рясно виділяється в кінцевій фазі заряду свинцевого акумулятора.

гелеві акумулятори - це герметизовані свинцево-кислотні акумулятори (Не герметичні, тому що незначне виділення газів при відкритті клапанів все-таки відбувається), закриті, повністю не обслуговуються (недоливати) з гелеподібним кислотним електролітом (технології Dryfit і Gelled Electrolite-Gel).

технологія AGM (Absorbed Glass Mat) - вбираючі прокладки зі скловолокна.

Віддача по енергії - відношення кількості енергії, що віддається при розряді акумулятора, до кількості енергії, необхідної для заряду до початкового стану при певних умовах. Віддача по енергії для кислотних акумуляторів при звичайних умовах експлуатації дорівнює 65%, а для лужних 55 - 60%.
енергія питома - енергія, що віддається акумулятором при розряді в розрахунку на одиницю його обсягу V або маси m, т. Е. W \u003d W / V або W \u003d W / m. Питома енергія кислотних акумуляторів дорівнює 7-25, нікель-кадмієвих 11-27, нікель-залізних 20-36, срібно-цинкових 120-130 Вт * ч / кг.

Коротке замикання в акумуляторах відбувається при електричному з'єднанні пластин різної полярності.

Акумуляторні батареї заповнені сірчаною кислотою і в процесі нормального циклу заряду-розряду в них виділяються вибухонебезпечні гази (водень і кисень). Щоб уникнути травмування персоналу або пошкодження автомобіля неухильно дотримуйтесь наступних правил техніки безпеки:

Перед тим як приступати до роботи з будь-якими електричними компонентами автомобіля, від'єднайте кабель живлення від мінусової клеми акумулятора. При отсоединенном мінусовому кабелі живлення все електричні ланцюги в автомобілі будуть розімкнуті, що забезпечить запобігання випадкового замикання будь-якого електричного компонента на масу. Електрична іскра створює потенційну небезпеку травмування і виникнення загоряння.
Будь-які роботи, пов'язані з акумуляторною батареєю, повинні виконуватися в захисних окулярах.
Для захисту від попадання сірчаної кислоти, якої заповнена акумуляторна батарея, на шкіру використовуйте захисний одяг.
Не порушуйте зазначених в процедурах технічного обслуговування правил техніки безпеки при поводженні з обладнанням, яке використовується для технічного обслуговування і випробування акумуляторних батарей.
Категорично забороняється палити або використовувати відкритий вогонь в безпосередній близькості від акумуляторної батареї.

Поточне обслуговування акумуляторної батареї

Поточне технічне обслуговування акумуляторної батареї полягає в перевірці чистоти корпусу акумуляторної батареї і, при необхідності, додаванні в неї чистої води. Всі виробники акумуляторних батарей рекомендують використовувати для цієї мети дистильовану воду, але в разі її відсутності можна використовувати чисту питну воду з низьким вмістом солей. Оскільки вода - це єдиний споживаний компонент акумуляторної батареї, доливати в акумуляторну батарею кислоту не допускається. Частина води з електроліту випаровується в процесі заряду і розряду акумуляторної батареї, але кислота, що міститься в електроліті, залишається в акумуляторної батареї. Чи не переповнюйте акумуляторну батарею електролітом, тому що в такому випадку нормальний барботаж (газоутворення), що виникає в електроліті в процесі роботи акумуляторної батареї, призведе до витоку електроліту, що викликає корозію клем акумуляторної батареї, її кронштейнів кріплення і піддону. Акумуляторні батареї слід заповнювати електролітом до рівня приблизно на півтора дюйма (3,8 см) нижче верху заливної горловини.

Контакти кабелів живлення, що підключаються до акумуляторної батареї, і клеми самої акумуляторної батареї необхідно оглянути і очистити, щоб уникнути падіння напруги на них. Однією з поширених причин того, що двигун не заводиться, є ослаблення або корозія контактів кабелів живлення, приєднаних до клем акумуляторної батареї.

Мал. Сильно корродировать клема акумуляторної батареї

Мал. Було виявлено, що цей кабель живлення, приєднаний до акумуляторної батареї, сильно корродировать під ізоляцією. Хоча корозія наскрізь роз'їла ізоляцію, але залишалася непоміченою до тих пір, поки кабель не був ретельно оглянутий. Цей кабель підлягає заміні

Мал. Ретельно перевірте всі клеми акумуляторної батареї на наявність ознак корозії. У цьому автомобілі два кабелі живлення приєднані до плюсової клеми акумуляторної батареї за допомогою довгого болта. Це - поширена причина корозії, яка викликає порушення електричного пуску двигуна

Вимірювання ЕРС акумуляторної батареї

Електрорушійна сила (ЕРС) - це різниця потенціалів позитивного і негативного електродів акумулятора при розімкнутому зовнішньому ланцюзі.

Величина ЕРС залежить, головним чином, від електроднихпотенціалів, тобто від фізичних і хімічних властивостей речовин, з яких виготовлені пластини і електроліт, але не залежить від розмірів пластин акумулятора. ЕРС кислотного акумулятора залежить також від щільності електроліту.

Вимірювання електрорушійної сили (ЕРС) акумуляторної батареї за допомогою вольтметра є простим способом визначення ступеня її зарядженості. ЕРС акумуляторної батареї не є показником, який гарантує працездатність акумуляторної батареї, але цей параметр повніше характеризує стан акумуляторної батареї, ніж просто її огляд. Акумуляторна батарея, яка за зовнішнім виглядом цілком працездатна, насправді може виявитися не такою гарною, як здається.

Ця перевірка називається виміром напруги в режимі холостого ходу (Перевіркою ЕРС) акумуляторної батареї тому, що вимір проводиться на клемах акумуляторної батареї без підключеної до неї навантаження, при нульовому струмі споживання.

Якщо перевірка проводиться відразу ж після закінчення зарядки акумуляторної батареї або в автомобілі після закінчення поїздки, перед виміром необхідно звільнити акумуляторну батарею від ЕРС поляризації. ЕРС поляризації - це підвищений, в порівнянні з нормальним, напруга, яке виникає тільки на поверхні акумуляторних пластин. ЕРС поляризації швидко зникає, коли акумуляторна працює під навантаженням, тому вона не дає точної оцінки ступеня зарядженості акумуляторної батареї.
Для звільнення акумуляторної батареї від ЕРС поляризації включите фари в режим дальнього світла на одну хвилину, а потім, вимкніть їх і почекайте пару хвилин.
При вимкненому двигуні і все інше електрообладнанні, при закритих дверях (щоб було вимкнено світло в салоні), підключіть вольтметр до клем акумуляторної батареї. Червоний, плюсовій, провід вольтметра підключіть до плюсової клеми акумуляторної батареї, а чорний, мінусовій, провід - до її мінусовій клеми.
Зафіксуйте показання вольтметра і порівняй ті його з таблицею ступеня зарядженості акумуляторної батареї. Наведена нижче таблиця підходить для оцінки ступеня зарядженості акумуляторної батареї за величиною ЕРС при кімнатній температурі - від 70 ° Ф до 80 ° Ф (від 21 ° С до 27 ° С).

Таблиця

ЕРС акумуляторної батареї (В)	ступінь зарядженості
12,6 В і вище	Заряджена на 100%
12,4	Заряджена на 75%
12,2	Заряджена на 50%
12	Заряджена на 25%
11,9 і нижче	розряджена

Мал. Вольтметр показує напругу акумуляторної батареї через одну хвилину після включення фар (а). Після виключення фар напруга, виміряна на акумуляторної батареї, швидко відновився до 12,6 В (б)

ПРИМІТКА

Якщо вольтметр видає негативний показання, то, або акумуляторна батарея заряджена в зворотній полярності (і тоді підлягає заміні), або вольтметр підключений до акумуляторної батареї в зворотної полярності.

Вимірювання напруги акумуляторної батареї під навантаженням

Одним з найбільш точних способів визначення працездатності акумуляторної батареї є вимірювання напруги акумуляторної батареї під навантаженням. У більшості тестерів пускових і зарядних характеристик автомобільних акумуляторних батарей в якості навантаження акумуляторної батареї використовується вугільний реостат. Параметри навантаження визначаються номінальною ємністю перевіряється акумуляторної батареї. Номінальна ємність акумуляторної батареї характеризується величиною пускового струму, який здатна забезпечити акумуляторна батарея при температурі 0 ° Ф (-18 ° С) протягом 30 секунд. Раніше використовувалася характеристика номінальної ємності акумуляторних батарей в ампер-годинах. Вимірювання напруги акумуляторної батареї під навантаженням проводиться при величині розрядного струму, яка дорівнює половині номінального ССА струму акумуляторної батареї або потрійною номінальної ємності акумуляторної батареї в ампер-годинах, але не менше 250 ампер. Вимірювання напруги акумуляторної батареї під навантаженням проводиться після перевірки ступеня її зарядженості по вбудованому ареометру або шляхом вимірювання ЕРС акумуляторної батареї. Акумуляторна батарея повинна бути заряджена не менше ніж на 75%. До акумуляторної батареї підключають відповідне навантаження і після закінчення 15 секунд роботи акумуляторної батареї під навантаженням фіксують показання вольтметра при підключеній навантаженні. Якщо акумуляторна батарея - хороша, то показання вольтметра повинні залишатися вище 9,6 В. Багато виробників акумуляторних батарей рекомендують проводити вимірювання двічі:

перші 15 секунд роботи акумуляторної батареї під навантаженням використовуються для звільнення від ЕРС поляризації
другі 15 секунд - для отримання більш достовірної оцінки стану акумуляторної батареї

Між першим і другим циклом роботи під навантаженням необхідно зробити витримку в 30 секунд, щоб дати акумуляторної батареї час на відновлення.

Мал. Тестер пускових і зарядних характеристик автомобільних акумуляторних батарей, випущений компанією Bear Automotive, автоматично включає перевіряється акумуляторну батарею в режим роботи під навантаженням протягом 15 секунд - для видалення ЕРС поляризації, потім відключає навантаження на 30 секунд для відновлення акумуляторної батареї і знову підключає навантаження на 15 секунд. На дисплей тестера виводиться інформація про стан акумуляторної батареї

Мал. Тестер VAT 40 (вольтамперметр, модель 40) компанії Sun Electric, підключений до акумуляторної батареї для випробувань під навантаженням. Оператор за допомогою регулятора струму навантаження встановлює за показаннями амперметра величину струму розряду, що дорівнює половині номінального ССА струму акумуляторної батареї. Акумуляторна батарея працює під навантаженням протягом 15 секунд і після закінчення цього інтервалу часу напруга акумуляторної батареї, виміряний при підключеній навантаженні, має бути не нижче 9,6 В

ПРИМІТКА

Деякі тестери для визначення ступеня зарядженості і працездатності акумуляторної батареї вимірюють ємність акумуляторної батареї. Дотримуйтесь процедуру перевірки, встановлену виробником випробувального устаткування.

Якщо акумуляторна батарея не пройшла випробування під навантаженням, Підзарядіть її і повторіть перевірку. У разі якщо друга перевірка закінчилася невдало, акумуляторна батарея підлягає заміні.

Зарядка акумуляторної батареї

Якщо акумуляторна батарея сильно розряджена, її слід зарядити. Зарядку акумуляторної батареї, щоб уникнути внутрішніх пошкоджень внаслідок перегріву, найкраще робити в стандартному режимі зарядки. Пояснення, що стосуються стандартного режиму зарядки акумуляторної батареї, наведені на малюнку.

Мал. Це пристрій для зарядки акумуляторних батарей відрегульовано на зарядку акумуляторної батареї номінальним зарядним струмом 10 А. Зарядка акумуляторної батареї в стандартному режимі, як на наведеній фотографії, не так сильно діє на акумуляторну батарею, як режим прискореної зарядки, в якому не виключається перегрів акумуляторної батареї і викривлення акумуляторних пластин

Необхідно пам'ятати про те, що для зарядки повністю розрядженою акумуляторної батареї може знадобитися годин вісім, а то й більше. Спочатку необхідно протягом 30 хвилин підтримувати зарядний струм на рівні близько 35 А - для того, щоб полегшити початок процесу зарядки акумуляторної батареї. У режимі прискореної зарядки акумуляторної батареї відбувається її посилений нагрів і зростає небезпека викривлення акумуляторних пластин. У режимі прискореної зарядки відбувається також посилене газоутворення (виділення водню і кисню), що створює небезпеку для здоров'я і небезпека загоряння. Температура акумуляторної батареї не повинна виходити за межі 125 ° Ф (52 ° С, акумуляторна батарея - гаряча на дотик). Зарядку акумуляторних батарей рекомендується, як правило, проводити зарядним струмом, рівним 1% паспортного значення ССА-струму.

Режим прискореної зарядки - максимум 15 А
Стандартний режим зарядки - максимум 5 А

Це може статися з кожним!

власник автомобіля Toyota відключив акумуляторну батарею. Після підключення нової акумуляторної батареї власник помітив, що на приладовій панелі загорілася жовта лампочка сигналізації «подушка безпеки», а радіоприймач заблокувався. Власник придбав старий автомобіль у дилера і не знав секретного чотиризначного коду, необхідного для розблокування радіоприймача. Вимушений шукати спосіб вирішення цієї проблеми, він навмання спробував ввести три різних чотиризначних числа в надії, що одне з них підійде. Однак після трьох невдалих спроб радіоприймач повністю відключився.

Засмучений власник звернувся до дилера. Усунення виниклої проблеми обійшлося більш ніж в триста доларів. Для скидання сигналізації «подушка безпеки» потрібен був спеціальний прилад. Радіоприймач довелося вийняти з автомобіля і відіслати в інший штат, в авторизований сервісний центр, а після повернення заново встановити в автомобілі.

Тому, перш ніж відключати акумуляторну батарею, обов'язково узгодьте це з власником автомобіля - ви повинні переконатися в тому, що власнику відомий секретний код включення закодованого радіоприймача, який одночасно використовується в системі охорони автомобіля. Може знадобитися використання пристрою резервного живлення пам'яті радіоприймача при відключеною акумуляторної батареї.

Мал. Ось вдала думка. Технік зробив джерело резервного живлення пам'яті зі старого акумуляторного ліхтарика і кабелю з перехідником до гнізда прикурювача. Він просто приєднав дроти до висновків акумулятора наявного у нього акумуляторного ліхтарика. Акумулятор ліхтарика використовувати зручніше, ніж звичайну 9-вольтів батарейку - на випадок, якщо комусь прийде в голову відкрити двері автомобіля у той час, коли джерело резервного живлення пам'яті буде включений в ланцюг. 9-вольта батарейка, що має невелику ємність, в цьому випадку швидко б розрядилася, в той час як ємність акумулятора ліхтарика досить велика і її вистачить на те, щоб навіть при включенні освітлення салону забезпечити необхідне харчування пам'яті

Електрорушійна сила

ЕРС батареї, що складається з n послідовно з'єднаних акумуляторів.

Слід розрізняти рівноважну ЕРС акумулятора і нерівноважну ЕРС акумулятора протягом часу від розмикання ланцюга до встановлення рівноважного стану (період протікання перехідного процесу). ЕРС вимірюють високоомним вольтметром (внутрішній опір не менше 300 Ом / В). Для цього вольтметр приєднують до висновків акумулятора або батареї. При цьому через акумулятор (батарею) не повинен протікати зарядний або розрядний струм.

Зміна ЕРС акумулятора від температури досить мало і при експлуатації їм можна знехтувати.

Напруга при заряді і розряді

При заряді акумулятора напруга на його висновках має бути більше його ЕРС на суму внутрішніх втрат. На початку заряду відбувається стрибок напруги на величину омических втрат всередині акумулятора, а потім різке підвищення напруги за рахунок потенціалу поляризації, викликане в основному швидким збільшенням щільності електроліту в порах активної маси. Далі відбувається повільне зростання напруги, обумовлений головним чином зростанням ЕРС акумулятора внаслідок збільшення щільності електроліту.

При розряді акумулятора напруга на його висновках менше ЕРС на величину внутрішнього падіння напруги.

Напруга акумулятора при його розряді визначається в основному температурою електроліту і силою розрядного струму. Як сказано вище, опір свинцевого акумулятора (батареї) незначно і в зарядженому стані становить всього кілька Міллі. Однак при токах розряду стартера, сила яких в 4-7 разів перевищує значення номінальної ємності, внутрішнє падіння напруги істотно впливає на розрядну напругу. Збільшення омических втрат з пониженням температури пов'язано з ростом опору електроліту. Крім того, різко зростає в'язкість електроліту, що ускладнює процес дифузії його в пори активної маси і підвищує концентраційну поляризацію (тобто збільшує втрати напруги усередині акумулятора за рахунок зниження концентрації електроліту в порах електродів). При струмі понад 60 А залежність напруги розряду від сили струму є практично лінійною при всіх температурах.

Середнє значення напруги акумулятора при заряді і розряді визначають як середнє арифметичне значень напруги, виміряних через рівні проміжки часу

Поточне обслуговування акумуляторної батареї

Вимірювання ЕРС акумуляторної батареї

Вимірювання напруги акумуляторної батареї під навантаженням

Зарядка акумуляторної батареї

Електрорушійна сила

Напруга при заряді і розряді

Вибір редакції