Принцип работы акб автомобиля: устройство, виды и принцип работы АКБ, а также срок службы и характеристики батареи

Для создания электродов применяют свинцовый сплав. В большинстве современных аккумуляторов для создания электродов применяют свинцово-кальциевый сплав. Благодаря этому такие аккумуляторные батареи очень медленно саморазряжаются — за 18 месяцев теряют 50% емкости, а также имеют малый расход воды — 1 г/Ач. Из этого следует, что во время эксплуатации такой батареи можно обойтись без добавления воды.

Кальциевая аккумуляторная батарея — в наши дни набирающая популярность. Это батарея в которой свинцовые решетки легированы небольшим количеством кальция (Ca),

Гибридная – это что-то среднее между кальцием и сурьмой, здесь одна пластина с добавками кальция, а другая сурьмы, обозначение «Sb/Ca» или «Ca+».

Пластины с положительным зарядом у гибридного аккумулятора производится из свинца с добавкой сурьмы. Отрицательный электрод производится из сплава свинца с кальцием.

В результате совмещаются преимущества двух технологий и устраняются их недостатки. Положительный электрод из свинцово-сурьмянистого сплава даёт устойчивость к глубокому разряду, а отрицательный электрод с кальцием снижает саморазряд и выкипание воды из электролита.

При производстве отрицательного электрода была использована технология ExMET (Expanded Metal) данная технология даёт возможность выпускать электроды меньшей толщины и массы. Благодаря отсутствию перегрева увеличилась прочность пластин. Она обеспечивает более жёсткую структуру пластин, снижает коррозию и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики гибридных аккумуляторов.

Кальциевые и гибридные аккумуляторы ещё не настолько сильно распространены, как сурьмянистые, но постепенно они завоёвывают место на рынке. Пока их массовое использование тормозится достаточно высоким ценником.

И на конец самая усовершенствованная на данный момент свинцово-кислотная технология абсорбирующего стекловолокна (AGM)

Выбирая AGM на основе самой совершенной технологии Absorbent Glass Mat (абсорбирующее стекловолокно), Вы получаете исключительно качественный аккумулятор, который способен удовлетворить потребности в энергии самых требовательных автомобилей и оборудования. Аккумулятор AGM безопасен и герметичен даже в случае поломки. Технология AGM обеспечивает в три раза больший срок службы в циклах по сравнению с обычными аккумуляторами, что идеально подходит для усовершенствованных систем Start-Stop, в которых аккумулятор нужно быстро подзаряжать энергией рекуперативного торможения.

Аккумуляторы Powersports AGM спроектированы с учетом работы в суровых условиях. Благодаря усовершенствованной технологии AGM этот сложный продукт обеспечивает максимальную мощность в течение длительного времени и не требует обслуживания.

Впитывающий стекломат (AGM)

Специальный стекловолоконный сепаратор впитывает весь электролит в аккумуляторе и обеспечивает высокую устойчивость к циклированию. Это позволяет аккумулятору выдерживать многочисленные циклы заряда-разряда без потери производительности.

Узнать больше о технологии AGM

Устройство и схема автомобильного аккумулятора

Устройство и схема автомобильного аккумулятора

Полтора века истории

Трудно поверить, но свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен свыше полутора века назад — это произошло во Франции в 1859-1860 годах. Создателем первого аккумулятора стал Гастон Планте, который занимался поиском надежных источников тока для физических опытов.

Свинцово-кислотный аккумулятор появился на свет после долгих раздумий и сотен экспериментов, а первый работоспособный образец был невероятно простым по сути и конструкции. Это была банка, наполненная разбавленной серной кислотой, в которую опущен «рулет» из двух сложенных свинцовых полос, разделенных куском сукна.

Аккумулятор показал очень хорошие результаты, хотя, конечно, и имел некоторые недостатки, главный из которых — низкая емкость. Решить эту проблему смог Камилл Фор — в 1878 году ученый покрыл пластины свинцовым суриком, и с тех пор свинцово-кислотный аккумулятор, в общем, приобрел современные черты.

Устройство и схема автомобильного аккумулятора

Принцип запасания и извлечения электрической энергии, открытый Планте, используется и сейчас. Так что за прошедшие полтора столетия свинцово-кислотный аккумулятор изменился только технологически — стал более емким, простым в эксплуатации и надежным.

Устроен аккумулятор довольно-таки просто. Основу всего составляет прочный корпус, выполненный из кислотоупорной пластмассы — моноблок. Внутри корпус разделен перегородками на шесть банок. Собственно, каждая банка — это и есть аккумулятор, а АКБ — это батарея аккумуляторов. Зачем так сделано? Не проще ли было сделать один большой аккумулятор?

Нет, не проще. Независимо от конструкции, размеров и принципа работы, все типы аккумуляторов дают напряжение около 2 вольт, в случае со свинцово-кислотными аккумуляторами напряжение составляет около 2,1 В. Понятно, что 12 В можно получить, если последовательно соединить сразу шесть таких аккумуляторов — это и делается в АКБ.

В нижней части каждой банки есть опорные призмы высотой несколько миллиметров, на которые опираются самые главные элементы АКБ — электродные блоки. Каждый блок состоит из ряда свинцовых пластин, разделенных тонкими прочными пластмассовыми пластинками — сепараторами.

Блок содержит четное количество пластин, одна их половина — отрицательные, другая — положительные. Пластины соединены друг с другом в своей верхней части прочной толстой перемычкой, которая также служит для выдержки определенного расстояния между пластинами.

Положительные и отрицательные пластины хотя и находятся рядом, но несколько отличаются друг от друга. В основе обеих пластин — свинцовая решетка, но ячейки положительных пластин заполнены двуокисью свинца (имеет темно-коричневый цвет), а ячейки отрицательных — губчатым свинцом (имеет серый цвет).

Электродные блоки жестко устанавливаются в банках, а банки, в свою очередь, закрываются герметичными крышками, в которые впаяны выводы электродов, и выполнены пробки для контроля электролита. Банки соединяются друг с другом посредством массивных свинцовых перемычек — борнов, расположенных на верхней крышке АКБ.

Сверху же монтируются и полюсные клеммы, к которым, собственно, и подключается бортовая электросеть автомобиля.

Так устроены аккумуляторы классической конструкции, а многие виды современных АКБ имеют несколько иные решения. В частности, распространены батареи с общей крышкой моноблока, обладающие меньшей габаритной высотой и лучшим соотношением массы к емкости.

Как аккумулятор запасает энергию

Наиболее просто описать процессы, происходящие внутри свинцово-кислотного аккумулятора, можно одной формулой:

Pb + PbO₂ + H₂SO₄ ↔ PbSO₄ + H₂O

Эта реакция, как можно увидеть, обратимая, и во время разряда она протекает справа налево, а в время заряда — слева направо.

То есть, полностью заряженный аккумулятор представляет собой набор трех химических элементов — свинца, двуокиси свинца и серной кислоты (вода, которой разбавлена кислота, в реакции не принимает участия). При разряде и пористый свинец на отрицательных пластинах, и двуокись свинца на положительных реагирует с кислотой — в результате образуется сульфат свинца, который осаждается на отрицательных пластинах. Нетрудно понять, что во время разряда плотность электролита падает, ведь количество кислоты уменьшается, а количество воды — растет!

Во время заряда реакция протекает в обратном направлении: из сульфата восстанавливается металлический свинец, а сернокислый остаток вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту. Так что при заряде кислоты становится больше, воды — меньше, а все это ведет к увеличению плотности электролита.

А чтобы эти реакции протекали с наибольшей интенсивностью, в конструкции АКБ имеется ряд особенностей. Главная из них — использование губчатого свинца — он пронизан тончайшими порами, и действительно похож на губку. Поры в десятки раз повышают площадь поверхности отрицательных электродов, что увеличивает интенсивность и эффективность течения реакций.

«Болезни» АКБ и попытки их «лечения»

В аккумуляторах используется свинец, но сам по себе этот металл обладает малой прочностью, поэтому на практике применяется легированный свинец повышенной прочности. Традиционно в качестве легирующей добавки выступает сурьма — ее содержание не превышает 5 — 7%. Однако применение сурьмы имеет не только положительный, но и отрицательный эффект.

Сурьма служит катализатором электрохимического разложения воды, и этот процесс запускается при меньшем напряжении, чем в отсутствии сурьмы. Ситуация усугубляется тем, что со временем сурьма осаждается на отрицательных электродах, и в какой-то момент из-за разложения воды электролит начинает «кипеть» не при полном заряде, а при гораздо более низких напряжениях. От такого АКБ уже не приходится ожидать нормальной работы. Кроме того, обильно выделяющийся газ делает батарею просто небезопасной в пожарном отношении — имели место случаи не просто пожаров, а взрывов таких аккумуляторов.

Данную проблему решают необслуживаемые аккумуляторы, в составе электродов которых нет или очень мало сурьмы (она заменена на другие металлы, в основном — на кальций). В этих АКБ электролит «закипает» только при полном заряде, и за короткое время не успевает выделиться большого количества газа. Нет электрохимического разложения воды — нет и истощения электролита, и именно это является главным преимуществом необслуживаемых АКБ.

В данном виде аккумуляторов не предусмотрены пробки для контроля электролита — в них просто нет необходимости! Зачем следить за электролитом, если он не «кипит», и его плотность со временем остается постоянной? В остальном необслуживаемые АКБ устроены точно так же, как и АКБ классической конструкции.

Как видите, автомобильный аккумулятор устроен не слишком сложно, но это лишний раз подтверждает, что все гениальное — просто.

Как работает аккумулятор

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.

Обслуживание и зарядка аккумулятора | Арлан Авто

Назначение аккумуляторной батарей в автомобиле известно каждому автолюбителю. Основная функция аккумулятора – запуск двигателя, с этим мы сталкиваемся ежедневно, а вот о другой его функции знают немногие – использование в качестве аварийного источника питания, при поломке генератора. Для инжекторных двигателей, есть еще и третья функция – сглаживание напряжения, поступающего от генератора. Если у Вас инжекторный двигатель, то ни в коем случае, не снимайте аккумулятор с автомобиля при включенном двигателе. Это может привести: в лучшем случае к сбою работы компьютера, в худшем, к сгоранию! Подавляющее большинство аккумуляторов производимых на данный момент являются кислотно-свинцовыми и в них используется принцип двойной сульфации (данная технология была разработана в 1858 г. и используется до сих пор). Сейчас еще производятся герметизированные авто аккумуляторы с иммобилизованным электролитом, они могут работать в любом пространственном положении. Аккумулятор – это контейнер который состоит из шести отдельных секций. Каждая отдельная секция представляет собой отдельный источник питания (вырабатывает каждая секция около 2,1В), внутри секции находятся две пластины (сделаны из свинца), положительная и отрицательная, отделенные друг от друга. Масса аккумулятора состоит из: веса электролита, свинцовых пластин и соединений, и составляет примерно 16-17 кг. В свинцовые пластины добавляют сурьму (для увеличения прочности пластин), но к сожалению наличие сурьмы ведет к выкипанию воды из электролита, из-за чего почти во все типы аккумуляторов надо доливать воду. Благодаря прогрессу количество сурьмы в пластинах удалось уменьшить, что привело к появлению малообслуживаемых и гибридных аккумуляторов. ✔ Принцип работы аккумулятора Сама работа аккумулятора очень проста. На положительном электроде нанесена двуокись свинца (цвет темно-коричневый), на отрицательном – губчатый свинец (серого цвета), внутрь залит электролит – водный раствор серной кислоты. При начале работы (разрядка) активная масса отрицательного электрода превращается в сульфат цинка и отдает в электрическую цепь два электрона, активная масса положительного электрода также преобразуется в сульфат цинка, и принимает из электрической цепи два электрона. Для преобразования в сульфат цинка, как положительного, так и отрицательного электрода, тратится серная кислота — уменьшается массовая доля электролита. При зарядке, все наоборот, а также идет образование серной кислоты и увеличивается массовая доля электролита. ✔ Обслуживание аккумулятора Аккумуляторные батареи делятся на четыре типа: обслуживаемые, малообслуживаемые, гибридные и не обслуживаемые. 

Обсудим каждую по отдельности: — Обслуживаемые – найти такие трудно, но возможно, производят их только в странах СНГ. По сравнению с другими у них очень много недостатков и мало плюсов, а именно: довольно-таки дорогая стоимость, эбонитовый корпус (очень хрупкий), сверху они заливаются мастикой, которая из-за перепадов температуры и загрязнения теряет свои изоляционные свойства (аккумулятор самопроизвольно разряжается, и очень быстро). Из плюсов можно отметить возможность замены блока пластин. Из минусов — с мастики надо регулярно сдувать (убирать) грязь и часто надо доливать воду, примерно каждые 5-7 тыс.км. — Малообслуживаемые – представлены очень широко, цены на них варьируются, от очень дешевых до дорогих, корпус пластиковый и очень надежный, воду надо заливать примерно каждые 20-30тыс.км. — Гибридные – относятся к малообслуживаемым, за некоторыми но: решетки положительных и отрицательных электродов состоят из разных сплавов, таким образом «гибридные» аккумуляторы сочетают в себе положительные свойства двух технологий, а именно: высокие пусковые токи, низкий расход воды и «выносливость». Найти такие трудно, да и стоимость высоковата. — Не обслуживаемые – расход воды у таких аккумуляторов так мал, что крышек для залива воды уже нет, обслуживания не требуется никакого. Но есть несколько недостатков: надо проверять натяжение ремня генератора, исправность самого генератора, регулятора напряжения и отсутствие утечек тока в системе электрооборудования. Цена на них, как на качественные малообслуживаемые, и если Вы уверены в своем автомобиле – это идеальный вариант. Категорически не рекомендуются глубокие заряды и перезаряды аккумулятора. Это ведет к сульфатации свинцовых пластин, т.е. на пластинах появляется накипь. После такого аккумулятор восстановлению не подлежит. Из-за этого регулярно замеряйте плотность электролита. Особенно это актуально зимой. О степени разряженности батареи можно судить по плотности электролита. 0,01г/см3 – это примерно 6% заряда, изначальная плотность составляет 1,27г/см3. Заряжать батарею начинают летом – если разрядка составляет 50%, зимой – 25%. Если зимой плотность электролита упала до 1,20г/см3, то электролит будет замерзать примерно при -20С. ✔ Как заряжается аккумуляторная батарея Не забывайте перед уходом из автомобиля выключать все электроприборы, иначе можете прийти к авто, а аккумулятор сел. Например, включенные габариты полностью разрядят аккумулятор примерно за 30 часов. Зарядка автомобильного аккумулятора осуществляется двумя разными способами: 1. Аккумулятор стоит непосредственно в автомобиле, двигатель работает и генератор в рабочем состоянии, зарядка идет автоматически (чем больше держите обороты, а электроприборы по возможности не включаете, тем быстрее идет зарядка). 2. Вынимается аккумулятор и берется зарядное устройство, подключаются контакты минус к минусу, плюс к плюсу. Чем меньше зарядный ток, тем больше заряда получит батарея. Только не перегибайте, а то аккумулятор не «закипит» и через «месяц». Далее читаем инструкцию зарядного устройства, т.к. сейчас зарядное устройство – это настоящий миникомпьютер с кучей кнопок и свойств. Зарядных устройств великое множество, и тяжело выделить кого либо из производителей, отличаются они друг от друга, как ценой так и свойствами (сглаживание поступающего напряжения, гашение «скачков»). Аккумулятор считается полностью заряженным, когда электролит «закипел». В среднем зарядка идет около 8-10 часов, но время может сильно варьироваться, все зависит от изначального заряда батареи. После закипания нужно подождать минут 10-15 и отключить зарядное устройство, после чего аккумулятор считается полностью заряженным. После зарядки аккумулятора желательно его тщательно промыть и просушить, т.к. на корпус батареи может попасть кислота или грязь. Это может привести к своевременному разряду АКБ, т.к. его корпус пропускает напряжение. Это можно легко проверить — нужно измерить напряжение крышки аккумулятора. Если оно отлично от нуля, то батарея пропускает напряжение и ее нужно промыть раствором соды. Только следите, чтобы данный раствор не попал в банки аккумулятора. На прилавках автомагазинов есть большой ассортимент зарядных устройств для аккумулятора. Имеется как отечественная продукция, так и зарубежного производства — Китай, США, Германия. Некоторые «зарядники» способны заряжать батареи емкостью 12 или 6 В. Изначальный ток зарядки определяется автоматически (зарядным устройством) исходя из начального состояния аккумулятора и его емкости. После окончания зарядки, устройство самостоятельно завершает процесс. Также не стоит опасаться неправильного подключения аккумуляторной батареи к зарядному устройству — они обладают защитой от дурака, которая сигнализирует о неправильной полярности подключения

Поделитесь в соц. сетях

09.10.2016

Почему аккумулятор автомобиля взрывается | ТО-Авто.

Одним из важнейших элементов автомобиля является аккумулятор. Этот прибор предназначен для сохранения и вырабатывания электрической энергии и поддержания неизменной силы тока. Энергия вырабатывается в результате химических реакций, происходящих в приборе.

Устройство аккумулятора

Обычный аккумулятор автомобиля включает в себя шесть элементов напряжением по 2 вольта, что в сумме дает 12 вольт. Каждая деталь содержит пластины решетчатого типа, изготовленные из свинца и погруженные в электролит. Пластины со знаком »минус» покрыты свинцом, имеющим губчатую структуру, а со знаком» плюс» – оксидом свинца.

 При подсоединении к аккумуляторной батарее нагрузки активный реагент начинает взаимодействовать с электролитом из серной кислоты, создавая электрический ток. Пластины покрываются сульфатом свинца с одновременной потерей свойств электролита. Если же аккумуляторная батарея заряжается, то процесс совершается в обратном направлении, и аккумулятор вновь приобретает способность вырабатывать ток.

 Как работает автомобильный аккумулятор

 Принцип действия АКБ состоит в преобразовании продуктов химической реакции в электрический ток, который нужен для запуска двигателя при помощи стартера. Когда машина уже заведена, мотор вращает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую. Выработанный ток отдается аккумулятору, а тот обращает электрическую энергию обратно в химическую и накапливает ее, что служит началом нового цикла.

 Уход за аккумулятором состоит в систематическом контроле количества электролита. Недостаточный уровень данной жидкости служит показателем перезаряда аккумулятора, что может быть обусловлено неисправностью генератора. Сигналом скорой поломки прибора может быть недостаток электролита в одном из элементов.

 Итак, автомобильный аккумулятор:

• служит источником тока для запуска двигателя;
• при неработающем двигателе является источником питания для части электрических приборов;
• при избыточных нагрузках служит дополнительным источником энергии, помогая генератору.

 Возможные причины взрыва аккумулятора автомобиля

 Вода, содержащаяся в электролите, во время зарядки распадается на кислород и водород. Эти газы могут скопиться под крышкой батареи и при возникновении искры взорваться.

 Этому способствуют следующие факторы:

• К усиленному образованию газа приводят неполадки в работе регулятора напряжения.
• Низкий уровень электролита способствует превышению объема газа под крышками.

 Утепление аккумулятора, не убранное после завершения зимних холодов, или скопившаяся грязь может закрыть вентиляционные отверстия в крышке аккумулятора, что тоже приводит к скоплению газа.

Будьте бдительны, теперь вы знаете как не допустить взрыва автомобильного аккумулятора (АКБ).

Поделиться ссылкой:

Что приводит к разрушению пластин в аккумуляторах.

В процессе работы стартерных аккумуляторных батарей, при чередующихся зарядах и разрядах, происходит окисление решеток и разрушение   активных масс, потеря механических связей между частицами, интенсивная коррозия электродов. В результате чего происходит уменьшение емкости аккумуляторов и  короткое замыкание   разноименных пластин.

                    Характерными признаками   разрушения пластин  являются:

• электролит делается мутным  и приобретает коричневую окраску из-за  высыпания активной массы; 

• быстрое нарастание плотности электролита при заряде батареи;

• резкое понижение емкости АКБ, что проявляется в небольшой продолжительности разряда аккумулятора, и как следствие сокращение времени работы электротехники.

   Скорость разрушения пластин  зависит от условий эксплуатации аккумуляторов.

                              Причинами разрушения пластин в аккумуляторах могут быть:

• Увеличенная плотность электролита ( более 1300 кг/м3). Нельзя доливать электролит в аккумулятор — только дистиллированную воду.

•  Повышение температуры аккумулятора выше 45 град.С. Если при заряде температура электролита поднялась выше 45 град.С, то зарядку необходимо прекратить  и дать остыть электролиту до температуры ниже 35град.С.  Затем продолжить заряд батареи.

• Перезаряд аккумуляторной  батареи из-за неправильного подбора или настройки зарядного устройства.

• Заливка не дистиллированной (водопроводной) воды в аккумуляторную батарею.    Этот процесс ускоряется при наличии в электролите таких вредных веществ, как хлор, железо и др.

• Понижение уровня электролита ниже верхних торцов пластин.

• Короткое замыкание АКБ.

• Замерзание воды в аккумуляторной батарее. Электролит  плотностью 1,100г/см3 замерзает при температуре -7,7 град.С.Нельзя оставлять разряженную батарею  более 12 часов даже в теплом помещении.

• Удары и вибрации, т.к. происходит стряхивание активной массы  свинца с решеток пластин.

• Выпадение большого количества  активного вещества на дно аккумулятора, что приводит  к короткому замыканию пластин.

    Все эти причины  ведут к потере емкости и быстрому выходу аккумуляторной  батареи из строя.

Устройство и принцип действия свинцового аккумулятора

Автомобильный аккумулятор в составе системы автомобильного электрооборудования является источникам питания электрических потребителей в случае недостаточной мощности генератора или при выключенном двигателе внутреннего сгорания.

Аккумуляторная батарея (АКБ) – это химический источник постоянного тока, в основу принципа действия которого заложен процесс преобразования энергии, выделяемой в результате химической реакции, в энергию электрическую.

Одним из достоинств автомобильного аккумулятора является возможность его многоразового использования.

Аккумулятор автомобильный

Заряд аккумуляторной батареи производится за счет пропускания в обратном направлении тока, получаемого от внешнего зарядного источника. При этом химические вещества, полученные в результате процесса разрядки аккумулятора, регенерируют активные исходные продукты.

Устройство аккумуляторной батареи

Конструктивно аккумуляторная батарея представляет собой диэлектрический короб, разделенный внутренними перегородками на несколько отсеков. Обычно бывает шесть отсеков, в каждом из которых находится аккумулятор небольшой мощности. Все аккумуляторы в шести отсеках объединяются в единую аккумуляторную батарею.

Сверху ячейки аккумуляторной батареи закрыты единой крышкой диэлектрического короба. Крышка имеет ряд отверстий, через которые электролит поступает в каждый аккумулятор, и которые служат окнами для выводов двух полюсов батареи.

Каждый из составных аккумуляторов имеет два чередующихся между собой блока положительных и отрицательных пластин. Пластины одной полярности приварены к специальным элементам крепления на перегородках, конструкция которых соединяет выводы всех аккумуляторов между собой.

Конструктивно пластины выполнены в виде решеток, изготовленных из сплава свинца, сурьмы и кальция, обладающего свойствами замедлять процесс разрядки аккумулятора за счет увеличения времени разложения электролита.

В решетку пластин впрессовано активное вещество, полученное из водного раствора серной кислоты и свинцового сурика для увеличения емкости положительных пластин и такого же раствора со свинцовым глетом для увеличения емкости пластин отрицательных.

Блоки, состоящие из соединенных между собой одноименных пластин, имеют полюсные выводы в виде штырей.

Конструктивная особенность блоков заключается в том, что положительно заряженные пластины чередуются с пластинами отрицательного заряда, располагаясь между последними. За счет такого способа расположения отрицательных пластин обычно бывает на одну больше, что защищает от разрушения или деформации положительные пластины и позволяет более эффективно использовать активные свойства их крайних экземпляров.

Короткое замыкание положительных пластин с отрицательными пластинами исключается за счет их размещения в имеющих форму конвертов специальных сепараторах, изготовленных из тонкого пористого пластика. Такие свойства пластикового материала обуславливают протекание электролита через стенки сепараторов, понижают внутреннее сопротивление, в результате чего разрядный ток достигает большой силы. Конструкция сепараторов также препятствует короткому замыканию в случае выпадения активного вещества, позволяя повысить высоту слоя электролита над пластинами за счет возможности их установки без ребер непосредственно на днище бака, а также увеличить время эксплуатации автомобиля до необходимости добавления в аккумулятор дистиллированной воды.

Выводы автомобильного аккумулятора выполнены в виде конусов стандартных размеров. Такая форма выводов обеспечивает прочный контакт с проводными клеммами даже в случае их износа. С целью исключения неправильного подсоединения выводов при установке аккумуляторных батарей в электрическую систему автомобиля положительные выводы имеют больший диаметр, чем отрицательные.

Отверстия в крышке диэлектрического короба, через которые в каждый отсек заливается электролит, закрываются пробками, имеющими вентиляционные отверстия малого диаметра для возможности выхода газообразных продуктов, образующихся в процессе работы аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея является одним из важнейших элементов электрической системы автомобиля. Надежный аккумулятор – залог качественной и долговременной эксплуатации всего автомобиля в целом.

: как работает батарея?

Принцип работы батареи

Батарея работает по реакции окисления и восстановления электролита с металлами. Когда два разнородных металлических вещества, называемые электродом, помещаются в разбавленный электролит, в электродах происходят реакции окисления и восстановления, соответственно, в зависимости от сродства к электрону металла электродов. В результате реакции окисления один электрод получает отрицательный заряд, называемый катодом, а из-за реакции восстановления другой электрод получает положительный заряд, называемый анодом.

Катод образует отрицательную клемму, а анод — положительную клемму батареи. Чтобы правильно понять основной принцип батареи , во-первых, мы должны иметь некоторую базовую концепцию сродства электролитов и электронов. Фактически, когда два разнородных металла погружаются в электролит, между этими металлами возникает разность потенциалов.

Установлено, что при добавлении в воду определенных соединений они растворяются и образуют отрицательные и положительные ионы.Этот тип соединения называется электролитом. Популярными примерами электролитов являются почти все виды солей, кислот, оснований и т. Д. Энергия, выделяемая при приеме электрона нейтральным атомом, известна как сродство к электрону. Поскольку атомная структура для разных материалов различна, сродство к электрону разных материалов будет отличаться.

Если два разных типа металлов погрузить в один и тот же раствор электролита, один из них получит электроны, а другой — высвободит электроны.Какой металл (или металлическое соединение) получит электроны, а какой потеряет электроны, зависит от сродства этих металлов к электрону. Металл с низким сродством к электрону будет получать электроны от отрицательных ионов раствора электролита.

С другой стороны, металл с высоким сродством к электрону высвобождает электроны, и эти электроны выходят в раствор электролита и добавляются к положительным ионам раствора. Таким образом, один из этих металлов приобретает электроны, а другой теряет электроны.В результате между этими двумя металлами будет разница в концентрации электронов.

Эта разница в концентрации электронов вызывает разность электрических потенциалов между металлами. Эта разность электрических потенциалов или ЭДС может использоваться в качестве источника напряжения в любой электронике или электрической цепи. Это общий и основной принцип батареи , и это принцип работы батареи .

Все элементы аккумуляторных батарей основаны только на этом основном принципе.Давайте обсудим по порядку. Как мы уже говорили ранее, Алессандро Вольта разработал первый элемент батареи, и этот элемент широко известен как простой гальванический элемент. Этот тип простой ячейки можно создать очень легко. Возьмите одну емкость и наполните ее разбавленной серной кислотой в качестве электролита. Теперь погружаем один цинковый и один медный стержень в раствор и подключаем их снаружи с помощью электрической нагрузки. Теперь ваш простой гальванический элемент готов. Ток начнет течь через внешнюю нагрузку.
Цинк в разбавленной серной кислоте отдает электроны, как показано ниже:

Эти ионы Zn ^{+ +} переходят в электролит, и каждый из ионов Zn ^{+ +} оставляет два электрона в стержне.В результате вышеуказанной реакции окисления цинковый электрод остается заряженным отрицательно и, следовательно, действует как катод. Следовательно, концентрация ионов Zn ^{+ +} вблизи катода в электролите увеличивается.

В соответствии со свойством электролита разбавленная серная кислота и вода уже диссоциировали на положительные ионы гидроксония и отрицательные ионы сульфата, как показано ниже:

Из-за высокой концентрации ионов Zn ^{+ +} возле катода, H ₃ O ⁺ ионы отталкиваются к медному электроду и разряжаются, поглощая электроны от атомов медного стержня.На аноде происходит следующая реакция:

В результате реакции восстановления, протекающей на медном электроде, медный стержень получает положительный заряд и, следовательно, действует как анод.

Ячейка Даниэля

Ячейка Даниэля состоит из медного сосуда, содержащего раствор сульфата меди. Сам медный сосуд действует как положительный электрод. В медный сосуд помещают пористую емкость с разбавленной серной кислотой. Амальгамированный цинковый стержень, погруженный в серную кислоту, действует как отрицательный электрод.

Разбавленная серная кислота в пористой емкости вступает в реакцию с цинком, в результате чего образуется водород. Реакция протекает следующим образом:

Образование ZnSO ₄ в пористой емкости не влияет на работу ячейки до тех пор, пока не осаждаются кристаллы ZnSO ₄ . Газообразный водород проходит через пористый резервуар и вступает в реакцию с раствором CuSO ₄ , как показано ниже:

Образовавшаяся таким образом медь осаждается на медном резервуаре.

История батареи

В 1936 году в середине лета при строительстве новой железнодорожной линии недалеко от города Багдад в Ираке была обнаружена древняя гробница.Возраст реликвий, найденных в гробнице, составляет около 2000 лет. Среди этих реликвий было несколько глиняных сосудов, запечатанных сверху смолой. Железный стержень, окруженный цилиндрической трубкой, сделанной из обернутого медного листа, выступал из этой запечатанной крышки.

Когда первооткрыватели наполнили эти горшки кислой жидкостью, они обнаружили разницу потенциалов между железом и медью около 2 вольт. Предположительно, в этих глиняных сосудах использовались аккумуляторные батареи возрастом 2000 лет. Горшок они назвали Парфянская батарея .

В 1786 году итальянский анатом и физиолог Луиджи Гальвани был удивлен, увидев, что, когда он касался лап мертвой лягушки двумя разными металлами, мышцы ног сокращались.

Он не мог понять истинную причину, иначе он был бы известен как первый изобретатель элемента батареи. Он подумал, что реакция могла быть вызвана каким-то свойством тканей.

После этого Алессандро Вольта реализовал то же явление на картоне, пропитанном соленой водой, вместо лягушачьих лапок.Он зажал между ними медный и цинковый диск с куском картона, смоченным в соленой воде, и обнаружил разность потенциалов между медью и цинком.

После этого в 1800 году он разработал первый гальванический элемент (батарею), состоящий из чередующихся медных и цинковых дисков с кусками картона, пропитанными рассолом между ними. Эта система может производить измеримый ток. Мы рассматриваем вольтовую батарею Алессандро Вольта как первый «мокрый аккумуляторный элемент». Так началась история батареи .С того времени и до сегодняшнего дня аккумулятор остается предпочтительным источником электричества во многих наших повседневных применениях.

Основная проблема сваи Voltaic заключалась в том, что она не могла подавать ток в течение длительного времени. Британский изобретатель Джон Ф. Даниэлл решил эту проблему в 1836 году. Он изобрел более развитую версию аккумуляторной ячейки, которая известна как ячейка Даниэля. Джон Ф. Даниэлл погрузил один цинковый стержень в сульфат цинка в один контейнер и один медный стержень в сульфат меди (II) в другой контейнер.

П-образный солевой мостик соединяет решения этих двух контейнеров. Элемент Даниэля мог производить 1,1 В, и этот тип батареи прослужил намного дольше, чем батарея Вольта. В 1839 году сэр Уильям Роберт Гроув, первооткрыватель и ученый, сконструировал топливный элемент. Он смешал водород и кислород в растворе электролита и создал электричество и воду. Топливный элемент не обеспечивает достаточной мощности, но это полезно. Бунзен (1842) и Гроув (1839) усовершенствовали аккумулятор, в котором для подачи электричества использовались жидкие электроды.

В 1859 году Гастон Планте; впервые разработал свинцово-кислотный аккумулятор. Свинцово-кислотная батарея была первой формой перезаряжаемой вторичной батареи. Свинцово-кислотная батарея до сих пор используется во многих промышленных целях. Он по-прежнему наиболее популярен в качестве автомобильного аккумулятора. В 1866 году французский инженер Жорж Лекланш разработал аккумулятор нового типа. Это была угольно-цинковая аккумуляторная батарея с жидким электролитом, известная как ячейка Лекланша.

Измельченный диоксид марганца, смешанный с небольшим количеством атомов углерода, образует положительный электрод, а цинковый стержень — отрицательный электрод.В качестве жидкого электролита он использовал раствор хлорида аммония. Спустя несколько лет Жорж Лекланш сам улучшил свою конструкцию, заменив жидкий раствор хлорида аммония хлоридом аммония.

Таким образом, он изобрел первую сухую камеру. В 1901 году Томас Альва Эдисон открыл щелочной аккумулятор. Первичная батарея Томаса Эдисона имела железо в качестве анодного материала (-) и оксид никеля в качестве катодного материала (+). Приведенное выше содержание — лишь часть бесконечной истории батареи .

Поэтапное развитие в истории аккумуляторов

Автомобильный аккумулятор — обзор

Сильноточная схема

Сильноточная постоянная подача +12 В от автомобильного аккумулятора подается на P1 разветвителя. единица заряда.Реле RL1 и RL2 переключают питание на выходы вспомогательной батареи и холодильника, P2 и P3 соответственно — присутствие RL3 можно игнорировать, по крайней мере, на время. RL1 и RL2 переключаются посредством простой диодной матрицы, состоящей из D4, D5, D7 и D11. Эти диоды позволяют переключать реле по отдельности или оба вместе. D8 и D12 служат для остановки потенциально опасных скачков высокого напряжения, создаваемых катушками реле при их обесточивании.

Обычно управляющий вход TB1–2 подключается к выходу индикатора заряда автомобильного генератора.Этот выходной сигнал повышается от почти 0 В при остановленном двигателе до (номинально) +13,8 В, когда двигатель работает и генератор подает питание на электрическую систему автомобиля.

Если доступ к выходу предупреждения о заряде затруднен, вход управления может быть запитан от цепи, которая становится под напряжением при включении цепи зажигания.

Когда на управляющем входе высокий уровень, диоды D5 и D7 проводят ток, каждый из которых подает питание на катушки RL1 и RL2, вызывая их включение.Затем +12 В подается на выход вспомогательной батареи через FS1 и D1, а на выход холодильника через FS2. D1, сильноточный двойной выпрямительный диод Шоттки, гарантирует, что вспомогательная батарея не может разрядиться за счет обратного питания электрической системы автомобиля .

Может потребоваться подавать питание на выходы вспомогательной батареи или холодильника в то время, когда двигатель не работает. Это было бы желательно при кратковременной остановке автомобиля (на СТО и т. Д.) Для поддержания подачи в холодильник.В качестве альтернативы, выходы могут использоваться для питания других аксессуаров 12 В (переносной прожектор +12 В и т. Д.). Такому использованию способствуют входы блокировки A и B, TB1-1 и TB1-3 соответственно. Вход коррекции A, когда он установлен на +12 В, включает RL1 через D4 и подает питание на выход вспомогательной батареи. Аналогичным образом, вход блокировки B при переключении на +12 В включает RL2 через D11 и подает питание на выход холодильника. Следует следить за тем, чтобы аккумулятор автомобиля не разряжался до такого уровня, чтобы не было достаточного заряда для перезапуска двигателя.Время для этого зависит от потребляемого тока и емкости батареи.

Индикация того, что мощность достигает желаемого значения, отображается с помощью зеленых светодиодов, подключенных к TB3-1 (выход состояния питания вспомогательной батареи) и TB4-1 (выход состояния питания холодильника). TB3-2 и TB4-2 обеспечивают обратные соединения 0 В / шасси для светодиодов. R1 и R2 служат для ограничения тока светодиода примерно до 20 мА.

RL3, который до сих пор игнорировался, позволяет подавать питание от вспомогательной аккумуляторной батареи на выход холодильника, когда двигатель не работает.Это может быть использовано по тем же причинам, что и упомянутые выше, но без разряда автомобильного аккумулятора (потребляемый ток необходим только для работы RL3). Такая операция активируется переводом входа коррекции C на 0 В / шасси. D2 выполняет ту же функцию, что и D8 и D12.

Автомобильные аккумуляторы: типы и характеристики

Автомобильный аккумулятор (аккумуляторная кислотная батарея) — вещь сезонная, хотя используется круглый год. Ведь в теплое время года провернуть коленвал несложно.Но как только похолодало, сразу же встает вопрос о «непростой судьбе» стартера. Это тот, который пытается превратиться в чисто активное сопротивление, потребляя много тока. В результате батарея пытается выйти из строя. Если он неисправен, вы не сможете запустить двигатель автомобиля в штатном режиме. Как не допустить «посыхания» аккумулятора, как выбрать хороший и исправный — об этом рассказывается в статье.