Аккумуляторная батарея (АКБ)

Аккумулятором называют химический источник электрической энергии, в котором, при прохождении по нему электрического тока от генератора, происходит преобразование электрической энергии в химическую.

В этот период происходит заряд аккумулятора и в нем запасается (аккумулируется) химическая энергия. При подключении к зажимам аккумулятора потребителей, происходит разряд аккумулятора.

Аккумуляторная батарея служит для питания электрической энергией приборов зажигания, пуска, освещения, сигнализации при неработающем двигателе.

При работающем двигателе батарея питает потребители совместно с генератором, когда потребляемая, сила тока потребителями превышает силу тока, отдаваемого генератором.

Устройство аккумуляторной батареи (АКБ)

Бак 1 аккумуляторной батареи изготовляют из эбонита или кислотостойкой пластмассы. Перегородки 2 делят бак на отсеки. В каждый отсек устанавливается полублок 3 положительных и полублок отрицательных пластин. Пластины полублоков опираются на ребра дна бака. Каждая пластина состоит из свинцовой решетки, в которую вмазывают активную массу, приготовленную из свинцового порошка и водного раствора серной кислоты. Активная масса, обладает большой пористостью, что увеличивает количество свинца, участвующего в реакции с электролитом, а поэтому повышaeтся емкость аккумулятора.

Для увеличения ёмкости и уменьшения внутреннего сопротивления в каждом аккумуляторе полублоки имеют по нескольку положительных и отрицательных пластин.

Пластины полублока соединены между собой параллельно и приварены к соединительной пластине 4 штыря.

Положительные пластины аккумулятора введены между отрицательными. Отрицательных пластин на одну больше, чём положительных, что необходимо для уменьшения, коробления крайней положительной пластины.

Между положительными и отрицательными пластинами устанавливают сепараторы, которые не позволяют соприкасаться разноименным пластинам. Сепараторы изготовляют из микропористой пластмассы (мипор, мипласт) или стекловолокна. Ребристая сторона сепаратора обращена к положительным пластинам, что обеспечивает лучший приток электролита в поры активной массы пластин, а поэтому повышается емкость аккумулятора.

Над пластинами каждого аккумулятора устанавливают, пластмассовый щиток с отверстиями предохраняющий верхнюю часть сепараторов от повреждения стеклянной трубкой или наконечником денсиметра при проверке уровня и плотности электролита. Крышка аккумулятора имеет отверстия закрываемые пробками 6, для выхода водорода и кислорода из аккумулятора в атмосферу.

Два крайних штыря 7 батареи называют выводами. Они конические, что облегчает установку и снятие наконечников проводов. Плюсовой вывод толще минусового. На торце плюсового вывода выбивается знак «+», а на торце минусового — знак «—».

Аккумуляторы в батарее соединены последовательно при помощи свинцовых перемычек 5, которые приварены к штырям.

Электролит для приведения АКБ в рабочее состояние приготовляют из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды.

Внимание! В настоящее время аккумуляторные батареи, в большинстве случаев, являются необслуживаемыми. Поэтому, при эксплуатации АКБ данных типов, необходимо следовать рекомендациям производителя. Срок службы необслуживаемых АКБ в среднем составляет 3-5лет.

Определение плотности электролита

Денсиметр

Плотность электролита определяют при помощи денсиметра 3, помещенного в стеклянной трубке 2. На трубку надета резиновая груша 1, а с другой стороны вставлена резиновая пробка 4 с пластмассовым наконечником 5.

Каждое деление денсиметра соответствует плотности 0,01 г/см3. После засасывания электролита в трубку денсиметр всплывает, и по делению шкалы, совпадающему с уровнем электролита, определяют его плотность.

Плотность электролита зависит от температуры. На каждые. 1-5°С изменения температуры, плотность электролита изменяется на 0,01 г/см3 поэтому при измерении плотности с температурой электролита выше 15°С к показанию денсиметра эту поправку прибавляют, а при температуре электролита ниже 15°С поправку вычитают.

Химические процессы в АКБ

Аккумуляторная батарея при работе двигателя заряжается постоянным током от генератора. При заряде аккумуляторной батареи вследствие химической реакции в аккумуляторах электрическая энергия преобразуется в химическую энергию активных масс пластин.

Активная масса положительных пластин превращается в двуокись свинца (РЬ02) темно-коричневого цвета, а активная масса отрицательных пластин - в чистый губчатый свинец (РЬ) серого цвета. Во время заряда повышаются плотность электролита, Э.Д.С. и напряжение аккумуляторов.

Э.Д.С. аккумулятора зависит только от плотности электролита: чем больше плотность, тем больше Э.Д.С., а следовательно и больше напряжение аккумулятора.

В конце заряда, когда вся активная масса положительных пластин превратится в двуокись свинца (РЬ02), а отрицательных пластин в губчатый свинец (РЬ), то будет происходить разложение воды в электролите на водород и кислород. Газы, выделяясь в воздух, создают бурление электролита — «кипение». По этому признаку определяют конец заряда аккумуляторной батареи.

При разряде аккумуляторной батареи химическая энергия активных масс пластин преобразуется в электрическую энергию. Во время разряда активная масса положительных и отрицательных пластин превращается в сернокислый свинец (PbS04), называемый сульфатом свинца.

Положительные пластины становятся светло-коричневого, а отрицательные - светло-серого цвета.

При разряде батареи плотность электролита уменьшается уменьшаются Э.Д.С. и напряжение аккумулятора. Разряд батареи прекращают, когда напряжение на зажимах одного аккумулятора понизится до 1,75 В, а на выводах аккумуляторной батареи до 10,5 В. В случае дальнейшего разряда напряжение батареи резко падает до нуля, а на пластинах образуются крупные труднорастворимые кристаллы сульфата свинца, вследствие чего снижается емкость батареи.

Номинальная емкость аккумуляторной батареи определяется количеством электричества в ампер-часах, которое полностью заряженная батарея отдает при разряде силой тока, равной 1/20 емкости до напряжения 1,75 В на одном аккумуляторе при температуре +25°С. Для определения емкости силу разрядного тока умножают на время разряда батареи. Емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора этой батареи.

В батарее аккумуляторы соединяют последовательно только для увеличения рабочего напряжения.

Емкость аккумулятора увеличивается при большем количестве и размере пластин, большей пористости активной массы пластин, большей температуре электролита, а также зависит, от силы разрядного тока. Если температура электролита будет ниже +25°С, то на 1°С понижения температуры емкость батареи уменьшается на 1%. С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, и он не проникает глубоко в поры активной массы пластин. Поэтому в реакции участвуют только верхние слои активной массы, что и является причиной уменьшения емкости. С увеличением силы разрядного тока на поверхности пластин образуются крупные кристаллы сульфата свинца, которые препятствуют контакту активной массы с электролитом, а поэтому уменьшается емкость батареи. Например, при разряде батареи 6СТ-60 силой тока 180 А при температуре - 18°С она отдает вместо 60 А-ч только 9 А-ч.

Обозначения аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи, имеют на корпусе обозначения, характеризующие: тип; число последовательно соединенных аккумуляторов (3 или 6), определяющие номинальное напряжение (6 или 12 В); назначение (СT - стартерная); номинальную емкость при 20-часовом режиме разряда (А • ч); материал бака (Э - эбонит, Т - термопласт, П - асфальтопековая пластмасса); материал сепараторов (Р – мипор, М - мипласт, С - стекловолокно).