Лекция №1. Источники электрической энергии автомобиля

Учебный вопрос№1:Назначение, устройство и принцип работы автомобильных аккумуляторов.

Назначение, устройство и принцип работы аккумуляторной батареи

На автомобиле ЗИЛ-131 применяются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи марки 6СТ-903МСЗ.

Батареи служат для питания стартера и всех потребителей электрической энергии при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором, когда потребляемая ими сила тока превышает максимально допустимую для генератора величину.

Аккумуляторные батареи называются стартерными, потому что предназначены для пуска двигателя стартером.

Аккумуляторные батареи состоят из:

Бака (моноблока), положительных и отрицательных пластин, сепараторов, соединительных перемычек с полюсными штырями, крышек и пробок.

Моноблок - изготавливают из эбонита или кислотоупорных пластмасс, он разделен перегородками на секции по числу аккуму­ляторов.

На дне каждой секции выполнены ребра, на которых устанавли­ваются блок пластин в сборе с сепараторами. В пространстве между ребрами скапливается шлам (осыпающееся с течением времени актив­ное вещество электродов, что на некоторое время предупреждает замыкание разноименных электродов. Каждый аккумулятор закрывается пластмассовой крышкой. Герметичность стыка крышек со стенками моноблока обеспечивается кислотоупорной мастикой.

В крышках моноблока имеются три отверстия: два крайних для полюсных выводов полублоков пластин, третье заливное, закрывается резьбовой пробкой. Пробка имеет вентиляционное отверстие.

В зависимости от полярности выводы обозначаются знаками (+) и (-). Плюсовой вывод имеет больший диаметр. К борнам привари­вают межаккумуляторные перемычки.

В каждом аккумуляторе помещен блок чередующихся положитель­ных и отрицательных свинцовых пластин в виде решеток, заполненных активной массой из окислов свинца. Для положительных пластин используют свинцовый сурик (Рb3О4) и свинцовый глет (РbО). Для отрицательных пластин используют окисленный свинцовый порошок. Активная масса пластин вмазывается в решетки обеих сторон, после чего пластины прессуют и просушивают, затем помещают в емкости с электролитом и заряжают малой силой тока. Этот процесс называется формированием.

В конце формирования большая часть активного вещества поло­жительных электродов превращается в двуокись свинца РbО2 (темно-коричневого цвета), а отрицательных - в губчатый свинец Рb (се­рого цвета).

У большинства батарей положительных пластин в блоке устанав­ливают на одну меньше, чем отрицательных (для меньшего коробле­ния).

Полублоки отрицательных и положительных пластин собирают в блок, пли этом соприкосновение разноименных электродов предо­твращается сепараторами.

Сепараторы изготавливают из кислостойких материалов - микро­пористого полихлорвинила (мипласта), микропористого эбонита (мипора). Одна столона сепараторов имеет ребра, которые обращены к положительным пластинам. При такой установке сепараторов обес­печивается лучший доступ электролита в поры активного вещества положительных пластин, что способствует повышению емкости аккуму­лятора.

Над сепараторами в каждом аккумуляторе устанавливают тонкий предохранительный перфорированный щиток для защиты кромок сепараторов от механи­ческих повреждений при измерении плотности или при проверке уров­ня электролита.

Принцип работы аккумуляторной батареи

В заряженном аккумуляторе активная масса положительных пластин состоит из двуокиси свинца РbО2 темно-коричневого цвета, а активная масса отрицательных пластин - из губчатого свинца Рd серого цвета. При этом плотность электролита в зависимости от времени года, и района эксплуатации колеблется в пределах 1,25-1,31 г/см3.

Вследствие химических реакций, проходящих во время разряда, активная масса положительных и отрицательных пластин превращает­ся в сернокислый свинец РbSО4, с одновременным выделением воды Н2O, при этом плотность электролита падает до 1,09-1,15 г/см3. Изменение плотности электролита является одним из основных пока­зателей степени разряда аккумуляторной батареи.

Таким образом состояние разряженного аккумулятора характе­ризуется следующим химическим составом активной массы пластин и составом электролита:

- положительные пластины РbSО4

- отрицательные пластины РbSО4

- электролит 2 Н2O

2 H2 SО4

При заряде в аккумуляторной батарее совершаются обратные химические реакции, в результате которых активная масса положи­тельных пластин превращается в двуокись свинца, а отрицательных в губчатый свинец. При этом количество серной кислоты H2SО4 в электролите возрастает при одновременном уменьшении воды Н2О и плотность электролита увеличивается до 1,25-1,31 г/см3. Как толь­ко активная масса пластин преобразуется в РbO2 и Рb, то при дальнейшем заряде аккумулятора плотность электролита перестает повышаться, что служит признаком конца заряда аккумуляторных батарей. При дальнейшем заряде будет происходить только разложение воды на водород и кислород.

Состояние заряженного аккумулятора характеризуется следующим химическим составом электролита:

- положительные пластины РbO2

- отрицательная пластина Рb

- электролит 2 H2 SО4

2H2O

Электродвижущая сила (ЭДС) заряженного аккумулятора состав­ляет около 2,2 В. Э.Д.С. измеряют вольтметром на выводных штырях аккумулятора, отсоединенного от внешней сети.

Маркировка аккумуляторной батареи

Аккумуляторные батареи имеют на перемычках обозначения, характеризующие их тип:

- число последовательно соединенных аккумуляторов (3, 6, 12), определяющих номинальное напряжение (6, 12, 24 В);

-назначение (СТ-стартерная);

- номинальную емкость при 20-часовм режиме разряда;

- обозначение, характеризующее материал моноблока (Э - эбонит, Т - термопласт);

- буквы, указывающие материал сепараторов (Р - мипор, М-мипласт, С-стекловолокно).

Все батареи выпускаются в сухозаряженном исполнении. Напри­мер,

6- СТ-90ЭМСЗ.

6 - количество аккумуляторов в батарее;

СТ - стартерного типа;

90 - номинальная емкость в А ч при 20-часовом режиме разряда;

Э - материал бака (эбонит);

МС - материал сепаратора (мипласт, комбинированный со стекловолокном);

З - батарея сухозаряженная.

Емкость аккумулятора измеряется количеством электричества, выраженного в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения.

Емкость зависит от размера, площади и состояния всех пластин аккумулятора, силы разрядного тока, плотности и температуры электролита.

Электролит приготавливают из аккумуляторной серной кислоты ГОСТ 667-73 и дистиллированной воды. Для надежной работы аккумуляторов необходима высокая степень чистоты электролита.

При составлении электролита серную кислоту льют тонкой струей в воду, одновременно помешивая раствор чистой стеклянной палочкой. Плотность электролита определяют при помощи денсиметра. Плотность электролита для умеренной климатической зоны 1,27г/см3.

На автомобилях КамАЗ установлены две аккумуляторные батареи марки 6 СТ-190 ТР, 6 СТ-190ТМ или 6 СТ-190ТРН (только на КамАЗ-4310 по требованию), каждая напряжением 12 В и емкостью 190 Ач.