Как работает автомобильный аккумулятор – устройство, виды и принцип работы АКБ, а также срок службы и характеристики батареи

Как работает аккумулятор?

Знание — сила, особенно, когда дело доходит до аккумулятора Вашего автомобиля и его (автомобиля) электрической системы. На самом деле, если двигатель — сердце нашего автомобиля, то аккумулятор — это его центральная нервная система (а, может быть, даже и душа) — он хранит и производит электроэнергию, а также контролирует силу тока электросети. Последнее, что Вы хотели бы — это остаться на пустынной трассе с умершим аккумулятором. Чем больше Вы знаете об аккумуляторе и электрической системе в целом, тем меньше вероятности попасть в такую ситуацию.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Автомобильный аккумулятор обеспечивает всю электросистему машины необходимым количеством электроэнергии для питания всех электрических компонентов в Вашем автомобиле. И речь здесь идёт о довольно огромной ответственности. Без аккумулятора автомобиль, как Вы, наверное, уже поняли, никуда не поедет. Давайте взглянем на то, как работает этот мощный маленький ящик!

Химическая реакция — это главный принцип работы аккумулятора: он попросту преобразует химическую энергию в электрическую, необходимую для питания Вашего автомобиля, обеспечения напряжением стартера и множества других электрических узлов машины, а также электрическую — обратно в химическую. Ещё одна важная функция аккумулятора — он обеспечивает постоянство силы тока — он также стабилизирует напряжение для того, чтобы двигатель работал.

По-простому принцип работы аккумулятора можно охарактеризовать так: химические процессы в нём приводят в появлению электрического тока, которым питается автомобиль — особенно полезен такой ток, и больше всего его потребляется, когда Вы стартером раскручиваете двигатель, заводя его; когда же автомобиль заведён, то двигатель крутит генератор — и здесь мы видим процесс превращения механической энергии (кручение генератора) в электрическую — в свою очередь генератор передаёт произведённый им ток аккумулятору, и тот превращает уже электроэнергию в химическую — аккумулирует её, сохраняет, чтобы затем опять «накормить» ей тот стартер или любые иные электрические системы автомобиля, когда генератор не работает или же когда электроэнергии, производимой генератором недостаточно для обеспечения всех систем автомобиля.

Автомобильный аккумулятор имеет два полюса: один положительный и второй — отрицательный, и Вы, наверное, уже знаете это, если хотя бы раз видели или отсоединяли/крепили клеммы аккумулятора. Эти полюсы подключаются к машине и отвечают за питание ряда очень важных механизмов автомобиля, в том числе:

• Запуск двигателя
• Кондиционер
• Воспроизведение аудиосистемы
• Все световые механизмы (фары, задние фонари, разного рода подсветки и т.п.)
• Стеклоочистители
• Многое-многое другое.

В подавляющем большинстве случаев аккумулятор состоит из шести ячеек. В каждую ячейку помещаются два электрода, представляющих собой и изготовленных из восьми перекрывающихся металлических пластин. Эти восемь перекрывающихся металлических пластин образуют то, что известно как «гальванический элемент». Таким образом, в общей сложности каждая ячейка включает 2 электрода и 16 пластин. Именно через эти пластина производится питание электричеством автомобиля. Но как это работает?

На самом деле, всё достаточно просто — давайте резюмируем вышеописанное:

• Батарея состоит из шести ячеек
• Каждая ячейка состоит из двух наборов пластин
• Каждый набор пластин включает в себя восемь перекрывающихся металлических пластин

А теперь немного химии…

Первый набор пластин в ячейке является положительным, а второй — отрицательным. Положительное сетка покрыта оксидом свинца и приносит электроны в ячейку. Отрицательный набор покрыт непосредственно свинцом, и он, наоборот, освобождает электроны. Металлические пластины — помните, восемь из них в каждой сетке, 16 в каждой ячейке — находятся в смеси воды и серной кислоты (на самом деле в этой концентрации только около 35 процентов серной кислоты, но этого более чем достаточно, чтобы, например, прожечь одежду и сильно обжечь кожу. Эта смесь действует как электролит — вещество, которое хорошо проводит электричество.

Когда аккумулятор заряжается (от генератора или другими способами), то происходит химическая реакция окисления свинца на положительном заряде, в результате чего электролит насыщается серной кислотой и удельный вес электролита повышается. Когда же аккумулятор, наоборот, разряжается, питая какие-либо электросистемы автомобиля (мы помним, что основной потребитель — это стартер), то за счёт восстановления свинца на другом — отрицательном наборе пластин, в результате которого образуется больше воды, и, следовательно, удельный вес электролита уменьшается. При этом, химический процесс в каждой из пластин настолько ничтожен, что выделяется очень мало энергии, но на выходе из аккумулятора легкового автомобиля, когда все эти реакции проходят по всем 6 ячейкам, мы и получаем уже сокровенные 12 Вольт.

Возможные неполадки аккумулятора

Аккумулятор со временем приходит в негодность — это естественный его износ и, кроме того, разного рода вредные процессы в нём и воздействия на него могут значительно укоротить срок его жизни. И первыми симптомами того, что в аккумуляторе есть неполадки, являются неспособность завести автомобиль (особенно, в морозную погоду).

Итак, какие же могут быть проблемы с аккумулятором?

• Низкий уровень жидкости в аккумуляторе: автомобильные аккумуляторы обычно имеют небольшую часть корпуса в виде полупрозрачной полосы — чтобы Вы всегда могли следить за уровнем жидкости Вашего аккумулятора. Если уровень жидкости ниже свинцовых пластин (проводник электричества) внутри аккумулятора, то это самое время, чтобы либо долить её, либо заменить аккумулятор.
• «Отёк» аккумулятора — это когда корпус Вашего аккумулятора выглядит так, как-будто он съел очень много и вздулся. Это может указывать на срочную замену аккумулятора. Можно обвинить избыточное количества тепла в качестве причины вздутия аккумулятор и, как следствие, уменьшения срока службы аккумулятора.
• Запах тухлых яиц от аккумулятора: Вы можете заметить острый запах тухлого яйца (на самом деле, это запах серы) вокруг своей батареи. Причина: протечка аккумулятора. Протечка эта, кроме запаха, также вызывает коррозию вокруг клемм.

howcarworks.ru

Принцип работы аккумулятора

Аккумуляторы — это химические источники тока с обрати­мым процессом: они могут отдавать энергию, преобразуя хими­ческую энергию в электрическую, или накапливать энергию, преобразуя электрическую энергию в химическую. Та­ким образом, аккумулятор попеременно то разряжается, отдавая электрическую энергию, то заряжается от какого-либо соответствующего источника постоянного тока.

Схема сборки аккумулятора.

Аккумуляторы, в зависимости от применяемого в них электро­лита, подразделяются на кислотные и щелочные. Кроме того, аккумуляторы различаются, в зависимости от материала электродов. Широкое применение имеют лишь свинцовые, кадмиево-никелевые, железо-никелевые и серебряно-цинковые акку­муляторы.

Емкость аккумулятора определяется количеством электри­чества q_p, которое он может отдать при разряде в питаемую цепь.

Это количество электричества измеряется не в кулонах, а в более крупных единицах — ампер-часах (а-ч). 1 а-ч = 3600 кл. Но для заряда аккумулятора требуется большее количество электричества q₃, чем отдаваемое при разряде. Отношение q_p : q₃ =n_e  называется отдачей аккумулятора по емкости.

Напряжение, необходимое для заряда аккумулятора, значи­тельно выше того напряжения на зажимах аккумулятора, при котором он отдает длительно разрядный ток.

Схема устройства аккумулятора.

Важной характеристикой аккумулятора являются его средние зарядное и разрядное напряжения.

Ясно, что из-за ряда потерь энергии аккумулятор отдает при разряде значительно меньшее количество энергии W_p, чем полу­чает при заряде. Отношение W_p : W₃= n есть коэффициент полезного действия или отдача по энергии аккумулятора.

Наконец, весьма важной для характеристики аккумулятора величиной является его удельная э н е р г и я, т. е. количество энергии, отдаваемой при разряде, приходящееся на 1 кг веса аккумулятора. Особенно существенно, чтобы удельная энергия была возможно больше у нестационарных аккумуляторов, уста­навливаемых, например, на самолетах. В подобных случаях обычно она важнее, чем коэффициент полезного действия и от­дача по емкости.

Следует иметь в виду, что при медленном разряде процесс в аккумуляторе протекает равномерно во всей массе пластин, бла­годаря чему при длительном разряде малым током емкость акку­мулятора больше, чем при кратковременном разряде большим током. При быстром разряде процесс в массе пластин отстает от процесса на их поверхности, что вызывает внутренние токи и уменьшение отдачи.

Напряжение аккумулятора существенно изменяется во время разряда. Желательно, чтобы оно было возможно более постоян­ным. В расчетах обычно указывается среднее разрядное напря­жение U_p. Но для заряда аккумулятора нужен источник тока, дающий значительно большее зарядное напряжение U_з (на 25— 40%). В противном случае невозможно зарядить аккумулятор полностью.

Схема литиево-кислородного аккумулятора.

Если напряжение одного аккумуляторного элемента недоста­точно для данной установки, то необходимое число аккумулятор­ных элементов соединяется последовательно. Конечно, последо­вательно соединять можно только аккумуляторы, рассчитанные на одну и ту же разрядную силу тока.

Если разрядный ток одного элемента недостаточен, то приме­няется параллельное соединение нескольких одинаковых элемен­тов.

Из числа кислотных аккумуляторов практическое значение имеют лишь свинцовые аккумуляторы. В них на положительном электроде активным веществом служит двуокись свинца РЬ0₂, на отрицательном электроде — губчатый свинец РЬ. Положительные пластины имеют бурый цвет, отрицатель­ные— серый, в качестве электролита применяется раствор сер­ной кислоты H₂S0₄ с с удельным весом 1,18—1,29.

Химический процесс разряда и заряда свинцового аккумуля­тора относительно сложен. В основном он сводится к восстановлению свинца на положительном электроде и окислению губча­того свинца на отрицательном электроде в закисную соль серной кислоты. При этом образуется вода и, следовательно, плотность электролита уменьшается. При разря­де сначала напряжение аккумулятора быстро падает до 1,95 В, а затем медленно понижается до 1,8 В. После чего необходимо прекратить разряд.

При дальнейшем разряде имеет место необратимый процесс образования кристаллического сернокислого свинца PbS₄. По­следний покрывает пластины белым налетом. Он обладает боль­шим удельным сопротивлением и почти не растворим в электро­лите. Слой сернокислого свинца увеличивает внутреннее сопро­тивление активной массы пластин. Такой процесс называется сульфатацией пластин.

При заряде аккумулятора процесс идет в обратном направ­лении: на отрицательном электроде восстанавливается металли­ческий свинец, а на положительном электроде свинец окисляется до двуокиси РЬ0₂. Ион S0₄ переходит в электролит, поэтому плотность серной кислоты при заряде увеличивается, следова­тельно, возрастает и удельный вес электролита. Для измерения удельного веса электролита применяется специальный арео­метр. По его показаниям можно ориентировочно судить, в какой мере аккумулятор заряжен. Среднее разрядное напряжение свинцового аккумулятора 1,98 В, а среднее зарядное напряжение 2,4 В.

Схема зарядки аккумулятора.

Внутреннее сопротивление r_Bн свинцовых аккумуляторов, бла­годаря малому расстоянию между пластинами и большой пло­щади их соприкосновения с электролитом, весьма мало: порядка тысячных долей ома у стационарных аккумуляторов и сотых до­лей у небольших переносных аккумуляторов.

Вследствие малого внутреннего сопротивления и относительно большого напряжения КПД этих аккумуляторов достигает 70— 80 %, а отдача — 0,85—0,95 %.

Однако из-за малого внутреннего сопротивления в свинцовых аккумуляторах при коротких замыканиях возникают токи очень большой силы, что приводит к короблению и распаду пластин.

Свинцовые аккумуляторы обладают рядом существенных не­достатков. Они тяжелы из-за большого веса свинца пластин, и их объем велик из-за значительного количества электролита, актив­но участвующего в процессе. В них неизбежен саморазряд внут­ренними паразитными электрическими токами с потерей заряда порядка 1 % в сутки. Наконец, они весьма чувствительны к толчкам и сотрясениям. Но их отдача и КПД значительно выше, чем у любых других аккумуляторов.

Из числа щелочных аккумуляторов широкое при­менение в настоящее время имеют кадмиево-никелевые, железо- никелевые и серебряно-цинковые. Во всех этих аккумуляторах электролитом служит щелочь — примерно двухпроцентный ра­створ едкого калия КОН или едкого натра NaOH. При заряде и разряде этот электролит почти не претерпевает изменений. Сле­довательно, от его количества емкость аккумулятора не зависит. Это дает возможность свести к минимуму количество электроли­та во всех щелочных аккумуляторах и таким путем существенно их облегчить.

Остовы положительной и отрицательной пластин этих акку­муляторов делаются из стальных никелированных рамок с пакетами для активной массы. Благодаря такой конструкции активная масса прочно удерживается в пластинах и не выпадает при толчках.

Схема устройства пластин свинцового аккумулятора.

В кадмиево-никелевом КН аккумуляторе ак­тивным веществом положительного электрода служат окислы никеля, смешанные для увеличения электропроводности с графи­том; активным веществом отрицательного электрода является губчатый металлический кадмий Cd. При разряде на положи­тельном электроде расходуется часть активного кислорода, со­держащегося в окислах никеля, а на отрицательном электроде окисляется металлический кадмий. При заряде обратно обога­щается кислородом положительный электрод: гидрат закиси никеля Ni(OH)₂ переходит в гидрат окиси никеля Ni(OH)_3. На отрицательном электроде гидрат закиси кадмия восстанавли­вается в чистый кадмий. Приближенно процесс в этом аккумуля­торе может быть выражен химической формулой:

разряд

2Ni (ОН)₃ + 2КОН + Cd  ^?_?2Ni (ОН)₂ + 2КОН + Cd (ОН)₂.

заряд

Как показывает формула, из электролита при разряде выде­ляется частица (ОН)₂ на отрицательной пластине и такая же частица переходит в электролит на положительной пластине. При заряде процесс идет в обратном направлении, но в обоих случаях электролит не изменяется.

Устройство железо-никелевого аккумулятора отличается лишь тем, что в нем в отрицательных пластинах кадмий заменен мелким порошком железа (Fe). Химический процесс этого аккумулятора можно просле­дить по вышеприведенному для кадмиево-никелевого аккумуля­тора уравнению путем замены Cd на Fe.

Применение железа вместо кадмия удешевляет аккумуля­тор, делает его более прочным механически и увеличивает срок его службы. Но с другой сторо­ны, у железо-никелевого акку­мулятора при том же примерно разрядном напряжении зарядное напряжение на 0,2 В выше, вследствие чего КПД этого аккумулятора ни­же, чем кадмиево-никелевого. Затем очень важным недостат­ком железо-никелевого аккуму­лятора является относительно быстрый саморазряд. У кадмиево-никелевого аккумулятора саморазряд мал, и поэтому ему отдается предпочтение в тех случаях, когда аккумулятор должен длительно находиться в заряженном со­стоянии, например для питания радиоустановок. Среднее разрядное напряже­ние обоих этих аккумуляторов равно 1,2 В.

Схема железоникелевого аккумулятора.

Герметически закрытые сосуды вышеописанных щелочных аккумуляторов выполняются из листовой никелированной стали. Болты, через которые пласти­ны аккумуляторов соединяются с внешней целью, пропускаются через отвер­стия в крышке сосуда, причем болт, с которым соединены отрицательные пла­стины, тщательно изолирован от стального корпуса; но болт, соединенный с положительными пластинами, от корпуса не изолируется.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов значи­тельно больше, чем кислотных, благодаря этому они лучше пере­носят короткие замыкания. Но по той же причине КПД щелоч­ных аккумуляторов (порядка 45%) значительно ниже, чем кис­лотных, также существенно меньше их удельная энергия и отда­ча по емкости (0,65). Так как состояние электролита у щелочных аккумуляторов при работе не изменяется, то определить их степень заряженности по внешним признакам нельзя. Вследствие чего за зарядом приходится следить на основании их емкости и напряжения. При заряде нужно сообщить аккумулятору количество электричества It=q значительно большее, чем его емкость, примерно в 1,5 раза. Например, аккумулятор емкостью 100 а-ч желательно заряжать током силой в 10 а в течение 15 час.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=DuZSNfTNDyg

Серебряно-цинковые аккумуляторы являются новей­шими из числа современных аккумуляторов. Электролитом в них служит вод­ный раствор едкого калия КОН с удельным весом 1,4, с активным веществом положительного электрода (окисью серебра Ag₂0) и отрицательного электро­да (цинком Zn). Электроды изготавливаются в виде пористых пластин и отделяют­ся друг от друга пленочной перегородкой.

При разряде аккумулятора окись серебра восстанавливается до металли­ческого серебра, а металлический цинк окисляется до окиси цинка ZnO. Об­ратный процесс происходит при заряде аккумулятора. Основная химическая реакция выражается формулой

разряд

Ag_sO + КОН + Zn ^?_? 2Ag + КОН + ZnO.

 заряд

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=0jbnDTRtywE
Устойчивое разрядное напряжение составляет около 1,5 В. При небольших токах разряда это напряжение почти не изменяется в течение примерно 75— 80% времени работы аккумулятора. Затем оно довольно быстро падает, и при напряжении 1 в разряд следует прекращать.

Внутреннее сопротивление серебряно-цинковых аккумуляторов сущест­венно меньше, чем остальных щелочных аккумуляторов. При равной емкости первые значительно легче. Они удовлетворительно работают как при пониженной (—50° С), так и при повышенной ( + 75° С) температурах. Наконец, они допускают большие разрядные токи. Например, некоторые типы таких акку­муляторов можно разогреть током короткого замыкания в течение одной минуты.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=bW_5q7saSR8

Выше изложены только основные сведения по  аккумуляторам. При практической работе с аккумуляторами, в особенности со свинцовыми, необходимо тщательно выполнять соответствующие заводские инструкции. Нарушение их вызывает быстрое разрушение аккумуляторов.

fazaa.ru

Устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора | Полезные статьи

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал! Автомобиль в наше время перестал быть роскошью и стал средством передвижения. Многих автомобилистов интересуют такие вопросы, как: какие автомобильные аккумуляторы лучшие, устройство автомобильного аккумулятора и принцип его работы. Сегодня в нашей статье мы ответим на эти вопросы, а также расскажем, можно ли зарядить автомобильный аккумулятор. 

 

Устройство автомобильного аккумулятора

 

Автомобильный аккумулятор состоит из следующих элементов:

 

• Корпус и крышка из эбонита или кислотостойкого пластика. На крышке располагаются специальные отверстия, через которые заливается электролит и осуществляется дальнейшая дозаливка дистиллированной воды. Заливные отверстия закрываются пробками из полиэтилена, имеющими вентиляционные отверстия для выхода газов при эксплуатации.

• Полюсные выводы – отрицательный и положительный. Для того чтобы не перепутать полярность, выводы имеют разные диаметры (у положительного он больше), а также могут иметь гравировку «+» и «-». Это исключает возможность неправильного подключения электропотребителей к АКБ.

 

Под крышкой аккумулятора размещаются:

 

• Аккумуляторная батарея, состоящая из шести аккумуляторов или, как их еще называют, банок. Банки помещены в электролит – раствор, состоящий из 35% серной кислоты и 65% дистиллированной воды. Электролит необходим для взаимодействия химических элементов и вырабатывания электрического тока.

• Борны, предназначенные для наружного токоотвода. К ним привариваются положительный и отрицательный полюсные выводы.

• Перегородки, обеспечивающие разделение блоков аккумуляторов (банок) друг от друга.

• Полюсные мосты с межэлементными соединителями, при помощи которого выполняется герметичное соединение блоков аккумуляторов через перегородку корпуса.

 

Банки же в свою очередь состоят из следующих частей: 

 

• Блок положительных электродов, выполненный из свинцовых решетчатых пластин, на которые нанесена активная масса из диоксида свинца. Все электроды через ушко подсоединены к полюсному мосту.

• Блок отрицательных электродов из свинцовых решетчатых пластин, в которые впрессована активная масса из мелкопористого свинца. Электроды через ушко, так же подсоединены к соответствующему полюсному мосту. 

 

Стоит отметить, что количество реагента, нанесенного на пластины положительных и отрицательных электродов, определяет такую важную характеристику аккумуляторной батареи, как ее емкость, а площадь поверхности пластин — пусковой ток.

 

• Сепаратор. Чаще всего представляет собой конверт из мипора, мипласта или полиэтилена. Он обеспечивает разделение участвующих в электрохимических превращениях реагентов, а также обеспечивает возможность диффузии электролита от одного электрода к другому.

Принцип работы аккумуляторной батареи

Принцип действия аккумулятора основан на образовании разности потенциалов между двумя электродами, погруженными в электролит. При подключении нагрузки к аккумулятору активное вещество на положительных и отрицательных электродах вступает в химическую реакцию с электролитом, который частично диссоциирован на положительные и отрицательные ионы. Под действием ЭДС аккумулятора электрический ток потечет по направлению от положительного электрода к отрицательному. Электроны, накопившиеся на отрицательном электроде, будут перетекать по внешней цепи в противоположном направлении. Электроны, двигаясь по сеткам электродов, будут вырабатывать электрический ток, при этом в одной банке формируется напряжение около двух Вольт. После того как электроны из первой банки проходят во вторую, они набирают еще два Вольта. Далее все повторяется, пока напряжение автомобильного аккумулятора на выходе не составит 12 Вольт. 

 

Важно отметить, что во время разрядки происходит окислительная реакция, которая приводит к образованию на пластинах электродов сульфата свинца и к истощению электролита. 

 

Чтобы выполнить заряд автомобильного аккумулятора, к его борнам необходимо присоединить источник тока, напряжение которого превышает ЭДС аккумулятора. Ток будет протекать через аккумулятор в направлении, обратном току разряда. Электроны будут перетекать от отрицательных электродов к положительным, при этом так же будет восстанавливаться ионный состав электролита. 

 

Как правило, считается, что чем больше емкость АКБ, тем лучше. Однако следует отметить, что при выборе аккумуляторной батареи для своего авто нужно учитывать рекомендации производителя по емкости и напряжению. А значит, «правильный» автомобильный аккумулятор тот, который подобран в соответствии с требуемыми характеристиками.

 

Мы рассказали об устройстве и принципе работы аккумуляторной батареи. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором подробно показано, как устроен АКБ и как она работает.

cable.ru

Принцип работы аккумулятора автомобиля и не только

АКБ окружают людей в их повседневной жизни буквально повсюду – в мелкой и крупной домашней технике, средствах связи, любимом автомобиле. Несмотря на это, многие не знают, каков принцип работы аккумулятора, и посему не умеют с ним обращаться. На самом деле есть один генеральный принцип, которому подчинена работа батарей всех видов. Это обратимые химические реакции, происходящие циклично. Во время разряда аккумуляторной батареи происходит превращение энергии химической в электрическую, что обеспечивает работу технического устройства, к которому подключен АКБ. Когда запас этой энергии будет исчерпан на определенный процент, производят зарядку аккумулятора. Во время нее также идут химические превращения, но уже с обратным эффектом. То есть поступление электрического тока вызывает накопление запасов химической энергии.

Отличают разные аккумуляторы между собой два аспекта – тип электролита и материал, из которого выполнены электроды. Основой для электролита выступают кислоты или щелочи, которые после разбавления водой или другими добавками приобретают вид готовой гомогенной смеси различной консистенции (жидкой либо гелевой). Вещество, выступающее электродом, способно изменять свойства готового изделия. Самыми распространенными являются литиевые, свинцовые и никель-кадмиевые батареи.

Об автомобильных аккумуляторах

Принцип работы стандартного автомобильного аккумулятора опирается на его конструкцию и не зависит от того, залит в него кислотный или щелочной электролит.

Внутри диэлектрического и нерастворимого серной кислотой корпуса из специального пластика помещаются шесть банок-батареек, последовательно прикрепленных друг к другу. В каждой из этих банок есть по несколько электродов с зарядами «плюс» и «минус», которые выглядят как отводящая ток решетка, смазанная специальной химически активной массой.

Чтобы решетки с разными знаками случайно не соприкоснулись и не закоротили, каждая из них погружена в разделитель из полиэтилена. Сами электроды сделаны обычно из свинца с разнообразными примесями.

Если быть точным, то таких свинцовых решеток бывает три вида:

• Малосурьмянистые. И аноды, и катоды сделаны из сплава свинец+сурьма и требуют мало обслуживающих процедур.
• Кальциевые. Здесь примесь, соответственно, кальций. Такие электроды вообще не нужно обслуживать.
• Гибридные. Один электрод, с минусом, делается из кальциевого сплава, а положительный содержит сурьму.

Можно с уверенностью утверждать, что свинцово-кислотный — самый востребованный и распространенный вид аккумулятора для авто. Принцип работы свинцового аккумулятора основывается на активном взаимодействии серной кислоты с диоксидом свинца.

Когда батарея эксплуатируется, то есть нужна электрическая энергия, на катоде свинец окисляется, а его диоксид на аноде, напротив, участвует в восстановительной реакции. При зарядке, как нетрудно догадаться, взаимодействия идут в обратную сторону.

Это все происходит за счет кислоты в электролите, часть ее распадается, соответственно, концентрация падает. Именно этим обусловлена необходимость периодически обновлять жидкость в батарее.

С гелевыми аккумуляторами такого не случается. Состояние электролита в них не позволяет ему испаряться, если, конечно, не перегреть АКБ во время подзарядки. Как правильно заряжать гелевые аккумуляторы, читайте здесь →

Именно благодаря отсутствию необходимости периодически восполнять запасы активного вещества батареи с желеобразным электролитом относят к категории необслуживаемых. Еще одно их преимущество в том, что гель не отсоединяется от электрических контактов, а значит, невозможны внезапные сбои и замыкания.

Как устроен литий-ионный аккумулятор?

Его конструкция не отличается сложностью: анод из пористого углерода, литиевый катод, пластина-сепаратор между ними и проводник тока – вещество-электролит. Во время разрядки ионы отделяются от анода и движутся на литий по электролиту, минуя сепаратор. Во время питания батареи все происходит с точностью до наоборот – литий отдает ионы, углерод принимает. Так и происходит процесс ионного круговорота между разнозарядными электродами литий-ионной батареи.

Точный состав катода может отличаться в конкретной модели или у определенного производителя АКБ. Дело в том, что многие фирмы тестируют разнообразные типы литиевых соединений для того чтобы изменять показатели устройств по своему усмотрению.

Впрочем, очевидно – улучшая одни характеристики, неизбежно приходится жертвовать другими. Чаще всего литий-ионные АКБ с повышенной емкостью, заботой об эксплуатирующих его людях и природной среде оказываются чрезмерно дорогостоящими или требуют слишком много внимания.

Но чего не отнять у батарей с литием, что составляет их принципиальную разницу с другими типами аккумуляторов, так это низкий уровень саморазряда.

Li-Pol аккумуляторные батареи

Литий-полимерные — это следующий этап развития литий-ионных АКБ. Принципиальная разница понятна из названия — в качестве электролита начинает использоваться полимерное соединение. Из-за прочности существующих в нем химических связей такой аккумулятор становится максимально безопасным, неправильная эксплуатация может сломать его самого, но не нанести вред владельцу, как это бывало с литиевыми АКБ с жидким наполнителем. Полимерный неопасно перегревать или протыкать острым предметом, в то время как жидкостной элемент уже давно бы взорвался.

Еще один огромный плюс Li-Pol батарей — их огромная проводимость. Из-за того, что в процессе реакций на анодах и катодах батарея приобретает свойства хорошего полупроводника, она способна передавать ток, в разы превышающий ее собственную электроемкость.

Щелочные батареи

Методика функционирования щелочного аккумулятора основывается на химических превращениях в щелочной среде. Именно поэтому для электродов таких АКБ применяют соединения металлов, которые активно взаимодействуют именно со щелочами.

Гидроокись никеля на электроде с положительным зарядом превращается в гидрат его закиси из-за череды реакций со свободными ионами в электролите. На катоде в это же время идут похожие взаимодействия, но только с образованием гидрата окиси железа. Между только что создавшимися веществами образуется разница в потенциалах, за счет которой и выделяется электроэнергия. В процессе подзарядки реакции те же самые, только в обратном порядке, вещества восстанавливаются до исходных.

Ni-Cd аккумулятор

Батареи никель-кадмиевого типа обычно применяют для некрупной техники, например, для шуруповерта. Принцип их устройства и работы схож с автомобильным АКБ, только в гораздо меньших масштабах – те же последовательно соединенные несколько маленьких батареек, совместно вырабатывающих нужные электрические показатели, а внутри них – уже знакомые аноды, катоды, пластины сепараторов и жидкий электролит.

Специфические характеристики, присущие только этому типу аккумуляторов, обеспечивают именно химические свойства никеля и кадмия. Они же накладывают и обязательство быть осторожным, особенно при утилизации. Это вызвано тем, что кадмий – довольно токсичный элемент.

При аккуратной же эксплуатации шуруповертов с такими АКБ приборы гарантированно будут работать долгое время на высокой мощности, в любых погодных и температурных условиях. К тому же их можно очень быстро заряжать.

Ni-MH аккумулятор

По своему устройству и механизму работы никель-металл-гидридные батареи очень похожи на кадмиевые и были изобретены практически сразу после них. Основное отличие состоит в материале, из которого изготовлен отрицательный электрод.

В аккумуляторах типа Ni-MH он состоит из особого справа металлов, которые абсорбируют водород. Часть из них реагируют с ионами электролита с выделением тепловой энергии, другая часть – с ее поглощением, в результате чего возможно безопасное и экологически безвредное использование такого устройства.

Как работает зарядное устройство для АКБ?

ЗУ для аккумулятора обычно состоит из выпрямителя и трансформатора и создает ток с постоянным напряжением около 14 вольт. Также хорошие приборы содержат элементы, которые следят за напряжением на питаемом аккумуляторе и в нужный момент выключают зарядку.

По ходу процесса работы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора или для любого другого подаваемый им ток сам собой падает. Вызвано это тем, что в заряжающемся АКБ увеличивается сопротивление, и он больше не пропускает ток с большим напряжением. Если в зарядке есть измеритель, то он фиксирует тот момент, когда в батарее достигнуто напряжение в 12В, после чего ее можно отключать от сети.

АКБ – вещь не такая сложная, как может показаться. Ее устройство легко понять, к тому же, принцип работы одинаков для разных видов. Знать его владельцу аккумулятора хоть в машине, хоть в настенных часах, очень полезно – это поможет поступать правильно на всех этапах – выбора, обслуживания и утилизации батарейки.

batteryk.com

Эксплуатация аккумулятора для автомобиля. Советы по уходу и «тюнингу».

Аккумулятор — самая обсуждаемая деталь машины зимой, и самая частая причина утренних опозданий. Кто-то пеняет на слабую батарею и покупает новую, кто-то наоборот — хвастается её безотказностью. Кроме замены аккумулятора на свежий, что ещё можно сделать с этим чувствительным узлом автомобиля? Вот несколько дополнительных аксессуаров, советов и водительских хитростей, которые продлят батарее жизнь.

Чистота — залог здоровья

Многие автовладельцы не придают значения чистоте моторного отсека, да и под капот-то заглядывают нечасто. Но если для некоторых узлов машины «исторический» слой пыли не критичен, то для аккумулятора — очень вреден. В процессе работы батарея выделяет пары электролита, которые смешиваются с дорожной пылью и облепляют её корпус тонким слоем. Получается не обычная грязь, а токопроводящая — из-за неё возникает так называемая утечка по корпусу и саморазряд аккумулятора. Так что чистота батареи напрямую влияет на её правильную работу.

Периодическая протирка аккумулятора возможна и под капотом, но для полноценной очистки батареи лучше отсоединить её и достать наружу. Для удаления загрязнений подойдут универсальные очистители или водный раствор пищевой соды. Протирать аккумулятор нужно влажной, но хорошо отжатой тряпкой, чтобы жидкость не попала внутрь корпуса через отверстия газоотвода. В необслуживаемой батарее они находятся в боковых торцах верхней крышки, а в обслуживаемой могут быть и в самих пробках.

Профилактика окисления

С окислением клемм аккумулятора сталкиваются многие. Часто оно возникает из-за негерметичности корпуса батареи рядом с токовыводами, но могут быть и другие причины: например, интенсивное бурление электролита и обильный газоотвод. Оседая на свинцовых клеммах, пары электролита образуют похожие на плесень окислы, которые ухудшают электрический контакт и приводят к нагреву. С окислением нужно бороться.

Прежде всего, надо отключить аккумулятор и тщательно очистить клеммы и токовыводы. Можно использовать металлическую щётку и наждачную бумагу, но удобнее и эффективнее — специальный «чистик» для аккумуляторов. Щётка-чистик позволяет идеально зачистить как внутреннюю поверхность клемм, так и наружные конусы токовыводов на батарее. Также для эффективной очистки клемм есть специальная автохимия.

Для профилактики коррозии клемм используют войлочные противоокислительные прокладки, которые надеваются на токовыводы и служат буфером между корпусом батареи и клеммами, не пропуская к ним пары электролита. Другой популярный способ — смазывание клемм снаружи литолом или специальными средствами для аккумуляторных клемм. Смазка создаёт поверхностную защиту от паров электролита и окисления, но наносить её нужно только после подключения и затяжки клемм — ток она проводит плохо, и на контактные поверхности попадать не должна.

Надёжный контакт

От качества и надёжности клемм зависит многое. Плохие клеммы могут не только терять контакт, но и перегреваться, повреждая проводку, токовыводы и даже корпус аккумулятора. Проведите осмотр клемм с пристрастием: если на них присутствуют трещины, коррозия, или они постоянно окисляются — лучше заменить клеммы на новые. Также обращайте внимание на «минусовой» провод, идущий к кузову машины — нередко он переламывается от постоянных вибраций.

Клеммы должны быть правильно подобраны под размер токовыводов батареи. Большинство автомобилистов разделяет клеммы исключительно на «большие» и «маленькие» (и переходники между ними), но и среди них есть различия. Даже в свободном состоянии клемма не должна болтаться и люфтить, чтобы её не приходилось затягивать «до отказа»: так можно сломать и саму клемму, и токовывод батареи. Другая крайность — забивание слишком узкой клеммы молотком — за такое обращение «спасибо» аккумулятор вам точно не скажет.

Температурный режим. Термобоксы (термокейсы)

Скорость химических процессов в аккумуляторе напрямую зависит от его температуры — холодная батарея крайне неохотно принимает заряд. Это становится проблемой при коротких городских поездках зимой: батарея не успевает восполнить заряд и остаётся на морозе полуразряженной, что заметно снижает срок её службы. Летом ситуация обратная: в пекле подкапотного пространства аккумулятор перегревается и начинает выкипать. Выход — сохранять температуру батареи стабильной с помощью термобокса.

Термобокс (термокейс) для аккумулятора очень похож на знакомую всем сумку-холодильник. Теплоизолирующий материал кейса стабилизирует температуру внутри, не давая батарее промерзать зимой и раскаляться летом. Для очень суровых морозов в термобокс дополнительно вставляют плоские нагревательные элементы — «грелки» для аккумулятора, подключаемые к нему через реле. Подогрев активируется при запуске двигателя, когда начинает поступать заряд от генератора. С такой системой аккумулятор будет нормально работать в любую стужу.

Кроме функции «термоса», термокейс является и грязезащитным чехлом, сохраняя аккумулятор в чистоте.

Периодическая проверка и обслуживание

Как и любому узлу автомобиля, аккумулятору нужна периодическая проверка и диагностика. Если у вас новая батарея, то эта процедура в авторизованном сервисе обязательна для сохранения гарантии.

Как проверяют аккумулятор? Прежде всего, нагрузочной вилкой — она имитирует нагрузку от стартера автомобиля, фиксируя просадку напряжения батареи. Если аккумулятор обслуживаемый, то нужно проверить и уровень электролита, попутно замерив ареометром его плотность.

Кроме аккумулятора, мультиметром (тестером) проверяют и сам автомобиль: уровень зарядки от генератора и ток утечки. Неисправности в электрике машины в первую очередь сказываются на «здоровье» батареи. Для самостоятельного контроля за состоянием аккумулятора и уровнем зарядки есть удобные цифровые тестеры, работающие от прикуривателя.

Обслуживание современного аккумулятора обычно сводится к его очистке от грязи и зарядке стационарным зарядным устройством.

Народные методы

Существует много мифов и сомнительных народных способов «взбодрить» аккумулятор. Например, «разогрев» батареи дальним светом перед утренним запуском зимой. Многие автовладельцы подолгу жгут фары, полагая, что такой метод активирует химические процессы в батарее и разогреет её, повысив шансы на успешный запуск. На самом деле, разогреть этим способом можно только сами лампы. Аккумулятор же, кроме потери части драгоценного заряда, никаких изменений не почувствует.

А вот снизив нагрузку на бортовую сеть, автовладелец действительно облегчит жизнь батарее. Судите сами: при включении зажигания у многих тут же, ещё до запуска двигателя, включаются подогревы руля, сидений, стёкол и зеркал, музыкальная система (нередко — с ярким экраном), ближний свет фар, отопитель, разные электроприводы… Как в известном анекдоте: «А теперь со всем этим добром мы попытаемся взлететь». При таком количестве потребителей для стартера заряда может и не хватить. А если и хватит, то полностью зарядиться за короткую поездку аккумулятор вряд ли успеет. Поэтому включать все приятные опции лучше постепенно, и лишь после успешного запуска двигателя.

Правильная реанимация

Если неприятность всё же случилась, и аккумулятор сел, важно правильно и безопасно вернуть его к «жизни». Лучше всего снять батарею и зарядить в тепле стационарным зарядным устройством. Если это невозможно (например, нужно срочно ехать), и вы решили воспользоваться старым добрым методом «прикурки», соблюдайте основные правила:

1. Сечение проводов прикуривания должно быть рассчитано на пусковой ток наиболее мощного из пары соединяемых аккумуляторов. Кроме того, чем больше сечение (чем толще провода) — тем меньше их сопротивление, тем успешнее «прикурка». Не экономьте на проводах.
2. Следите за полярностью! Разные цвета проводов (красный и чёрный) помогают не перепутать «плюс» с «минусом», но эту ошибку автовладельцы всё равно допускают регулярно. Ремонт электрики машины после такого замыкания бывает недёшев.
3. На реанимируемой машине минусовой провод подключают не к аккумуляторной клемме, а к «массе» — неокрашенной металлической части двигателя. Подключение к минусовой клемме полностью разряженного аккумулятора может повредить его.
4. Не заводите сразу две машины! Двигатель автомобиля-донора можно включить для подзарядки севшего аккумулятора, но перед запуском спасаемой машины «донор» обязательно должен быть заглушен.
5. После успешного «прикуривания» нужно не глушить мотор как можно дольше (хотя бы пару часов) для полной зарядки аккумулятора.

hyperauto.ru

Безопасное отключение АКБ авто: подробная инструкция

Для запуска двигателя современного автомобиля используется стартерная аккумуляторная батарея. Активизируя стартер, АКБ приводит в движение силовой агрегат, генератор. На работающем авто с помощью генератора восполняется затраченная энергия.

В состоянии покоя, особенно в холодное время года, с большой вероятностью появляются утечки различной природы. Кроме того, при сильных морозах аккумулятор рекомендуется снимать, переносить в теплое помещение. Как правильно отключать батарею, не навредив ему и себе, должен знать каждый водитель.

Как работает автомобильный аккумулятор

На работающей машине АКБ функционирует совместно с генератором. Благодаря этому, сглаживается пульсация электрической сети, обеспечиваются переходные процессы, которые требуют больших токов. Работает кислотный автомобильный аккумулятор за счет преобразования электрической и химической энергии.

При зарядке электричество преобразовывается в химическую энергию, а при работе в результате химических реакций выделяется электричество:

1. При разряде активная масса положительных пластин, состоящая из диоксида свинца, отрицательных электродов (губчатый свинец) активно взаимодействует с серной кислотой. В результате этого образуется сульфат свинца и вода, поэтому плотность электролита понижается.
2. При зарядке, наоборот, эти химические вещества превращаются в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. Эти процессы сопровождаются накоплением энергии.

Температура окружающего воздуха непосредственно влияет на состояние батареи. Например, ее снижение приводит к замедлению химических процессов, повышение – увеличивает отдаваемую мощность, саморазряд на фоне коррозии электродов.

Смотрите также:

В каких случаях возможен удар током

Автомобильный аккумулятор является источником постоянного тока. Его электрическое напряжение при полной зарядке составляет 12,6 Вольт. При запуске двигателя стартер забирает необходимый ток, значения которого указываются на корпусе АКБ.

Но сама батарея не может «ударить» током. Даже при коротком замыкании она не несет прямой угрозы жизни или здоровью человека. Прежде всего, она пострадает сама. Могут оплавиться клеммы, оборваться электрическая цепь.

Замыкание клемм сопровождается образованием искр, высокой температурой. От этого могут пострадать глаза или руки, поэтому во время установки и демонтажа аккумулятора следует проявлять определенную осторожность.

Смотрите также:

Как правильно отключать устройство

Снимать АКБ с автомобиля следует, придерживать определенных правил и последовательности:

1. Вначале нужно поднять все стекла, выключить зажигание.
2. Затем отключить всю электронику, закрыть двери.
3. Демонтаж всегда начинается с ослабления и съема отрицательной клеммы.
4. Во время откручивания положительной клеммы нельзя касаться ключом кузова, поскольку это приведет к короткому замыканию.

Устанавливается аккумулятор в обратном порядке.

Оставляя машину на продолжительную стоянку, рекомендуется скинуть отрицательную клемму. Такой вариант обесточит электрическую цепь.

Смотрите также:

Таким образом, если правильно обслуживать аккумулятор, вовремя снимать его для подзарядки, придерживаясь основных правил, то АКБ прослужит долго и надежно.

[democracy]

[democracy]

okuzove.ru

Как работает автомобильный аккумулятор 🚩 аккумулятор принцип работы 🚩 Запчасти и аксессуары

Устройство аккумулятора

Автомобильный аккумулятор или аккумуляторная батарея (АКБ) обычно состоит из 6 элементов. Общее напряжение АКБ — 12 вольт. Соответственно каждый элемент вырабатывает по 2 вольта.

Каждый элемент аккумулятора это свинцовая пластина, которая покрыта специальным активным веществом.

В аккумуляторе есть отрицательные и положительные пластины. Разница между ними заключается в веществе, которым они покрыты. Положительные обычно покрываются двуокисью свинца, а отрицательные мелкопористым или губчатым свинцом.

Ёмкость аккумуляторной батареи заполнена специальным электролитом на основе серной кислоты. Свинцовые элементы погружены в этот электролит.

Работа аккумулятора

Когда к АКБ подключают какую-либо нагрузку, она начинает вырабатывать электрический ток. Происходит это в результате химической реакции между серной кислотой и активным веществом, которым покрыты пластины.

В процессе химической реакции электролитический раствор становится менее концентрированным, а на пластинах выпадает в осадок соль, а именно, сульфат свинца.

Чем больше соли осело на пластинах и чем меньше концентрация электролита, тем меньший электрический ток вырабатывает аккумулятор. Чтобы восстановить его нормальную работу, аккумулятор необходимо подключить к зарядному устройству.

Когда аккумулятор заряжается химическая реакция проходит в обратном направлении. Соль растворяется в электролите, что возвращает его концентрацию, а активное вещество на пластинах восстанавливается.

После зарядки АКБ возвращает свою способность вырабатывать электрический ток.

Выход из строя аккумуляторной батареи

В принципе, в аккумуляторе нет элементов, которые могли бы сломаться. Обычно его неисправности связаны не с его собственными дефектами, а с малым зарядом.

Аккумулятор быстро разряжается, если на нем имеются дополнительные нагрузки во время стоянки: оставленные включенными габариты или автомагнитола, ток утечки, который является частым явлением на старых автомобилях.

Сама АКБ в процессе службы, конечно же, изнашивается. Рано или поздно пластины подвергаются коррозии, активное покрытие на них обедняется, происходит истощение электролита.

Когда аккумулятор находится долгое время в разряженном состоянии, износ его элементов происходит намного быстрее.

Для увеличения срока службы аккумулятора его всегда необходимо поддерживать в заряженном состоянии.

Наибольший износ аккумуляторных батарей происходит при воздействии высоких температур, то есть летом, однако сказывается этот износ только в зимнее время.

www.kakprosto.ru