Конструкция и характеристики стартерных аккумуляторных батарей

Цель работы: изучение конструкции аккумуляторной батареи, ознакомление с методикой определения ее технического состояния и эксплуатации. Работа рассчитана на 4 часа.

Теоретические сведения

Активная масса в полностью заряженном кислотном аккумуляторе состоит на положительных пластинах из закиси свинца PbO , а на отрицательных из чистого губчатого свинца Pb. При разряде аккумулятора активная масса переходит в сернокислый свинец.

Блоки положительных и отрицательных пластин, разделенных сепараторами, погружены в электролит, представляющий собой раствор серной кислоты и дистиллированной воде. При разряде поглощается серная кислота и выделяется вода, вследствие чего плотность электролита уменьшается. При заряде, благодаря поглощению воды и выделению серной кислоты, плотность электролита повышается. Изменение плотность электролита при разряде и заряде служит одним из признаков, по которым можно определить степень разряженности аккумулятора.

ЭДС аккумулятора Е с достаточной для практических целей точностью можно определить по эмпирической формуле

, (14.1)

где - ЭДС покоя аккумулятора. В; - величина, численно равная плотности электролита, кг/м , выраженная в вольтах и приведенная к 15 С; 0,84 и 10 - постоянные эмпирические коэффициенты.

Плотность электролита измеряется ареометром и приводится к 15 по выражению

, (14.2)

где - приведенная плотность электролита, кг/м ; - измеренная плотность электролита, кг/м ; t – температура окружающей среды, .

На основании измеренной и приведенной к нормальной температуре плотности электролита вычисляется процент разряженности батареи по формуле

, (14.3)

где - плотность электролита заряженного аккумулятора; - плотность электролита разряженного аккумулятора; - процент разряженнсти аккумулятора, %.

Время заряда определяется из выражения

, (14.4)

где - время заряда, ч; - недостающая емкость, ; - емкость полностью заряженной батареи (по паспортным данным); - степень разряженности по данным измерений, %; - зарядный ток ( ), А; С - емкость полностью заряженной батареи, А *ч (по паспортным данным); = 0,7 коэффициент отдачи батареи.

По результатам измерений ЭДС и напряжения можно определить внутреннее сопротивление батареи из выражения

, (14.5)

где - ЭДС батареи В; - разрядный ток, А; - внутреннее сопротивление батареи, Ом.

Величина разрядного тока принимается примерно равной 100, 160 и 260 А в зависимости от применяемого нагрузочного сопротивления и емкости батареи.

Оборудование и приборы:

Аккумуляторная батарея; нагрузочная вилка; ареометр; стеклянная трубка диаметром 3 мм и длиной 300 мм; термометр с пределом измерений от 0 до 100 С; плакаты по устройству аккумуляторной батареи.

Порядок выполнения работы

Изучить по плакатам и макетам устройство аккумуляторной батареи.

Дать предварительную оценку технического состояния батареи по плотности электролита и напряжению. Перед проведением измерения необходимо определить уровень электролита в каждой банке (для батареи без общей крышки). Эта операция проводится стеклянной трубкой. Необходимо опустить ее до упора в предохранительный щиток, зажав заранее отверстие пальцем. В вынутой трубке остается столбик электролита, указывающий его уровень, который должен быть выше верхнего края пластин на 10 – 15 мм.

Измерить плотность электролита в каждой банке. Колба ареометра заполняется электролитом до момента всплытия поплавка. После измерения плотности по шкале ареометра электролит следует слить в ту же банку аккумуляторной батареи.

Термометром измерить температуру электролита в каждой банке батареи. Нагрузочной вилкой измерит ЭДС и напряжение под нагрузкой. Нагрузочная вилка имеет два сопротивления, позволяющих получить три варианта нагрузки обследуемых батарей.

При сопротивлении 0,018 – 0,02 Ом величина тока составляет около 100 А. При такой нагрузке проверяют батареи емкостью от 40 до 60 Ач. Включением второго сопротивления (0,01 – 0,012 ОМ) получают ток около 160 А. Это сопротивление предназначено для проверки батарей емкостью 70 – 100 Ач. При проверке батареи емкостью 100 – 150 Ач включают оба сопротивления параллельно. В этом случае ток нагрузки составляет примерно 260 А.

Острия ножек нагрузочной вилки следует с усилием прижимать к полюсным выводам аккумулятора и удерживать под нагрузкой не менее 5 с. У исправного и заряженного аккумулятора напряжение 1,7 – 1, 8 В должно удерживаться не менее 5 с.

Результаты всех измерений заносятся в таблицу 14.1

Обработка результатов измерений

По результатам измерений плотности электролита следует привести ее, пользуясь выражением 1.2., к 15 С и занести данные в правую часть таблицы 1.1. По выражению 1.3. необходимо определить степень разряженности батареи по плотности электролита. Значения плотности электролита заряженной и разряженной батареи в зависимости от условий эксплуатации можно взять и справочника или по данным таблицы 1.2. По результатам измерения напряжения определить степень разряженности батареи по напряжению, пользуясь таблицей 1.3. Полученные данные занести в правую часть таблицы 14.1.

Таблица 14.1.

Результаты измерений и вычислений

Измерено	Вычислено
Номер аккумулятора	Уровень электролита, мм	Плотность электролита,	Температура электролита t, С	Напря-ение под нагрузкой, U, В	Плотность элек-тролита, приведенная к 15, С	Степень разряженности по плотности,Q ,%	Степень разряженности по напряжению, Q , %	ЭДС, В	Время заряда, t, ч

Таблица 14.2.

Справочные данные по аккумуляторным батареям

Климатические районы	Время года	Плотность электролита, кг/м
Заряженная батарея	Разряженная батарея
Северные районы с температурой зимой ниже –40 С	Зимой Летом
Северные районы с температурой зимой до –40 С	Зимой Летом
Центральные районы с температурой зимой до –30 С	Зимой Летом
Южные районы	В течение года

Определить время заряда батареи по формуле 14.4. По результатам измерений ЭДС и напряжения и по выражению 14.5. определить внутреннее сопротивление батареи.

Таблица 14.3.

Степень разряженности аккумулятора в зависимости от напряжения

Содержание отчета

Отчет должен включать номер, наименование, цель и содержание работы; тип и марку аккумуляторной батареи; результаты измерений и вычислений (табл.1.1.); расчетные зависимости; заключение о техническом состоянии аккумуляторной батареи.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества являются активной массой положительных и отрицательных пластин кислотного аккумулятора?

2. Почему при разряде уменьшается плотность электролита?

3. Как зависит ЭДС аккумулятора от плотности электролита?