Аккумуляторные батареи

АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Устройство аккумуляторной батареи и принцип ее действия

Аккумуляторная батарея на автомобиле служит для питания электрическим

током стартера при запуске двигателя, а также для всех других приборов

электрооборудования, когда генератор не работает или не может еще отдавать

энергию в цепь.

Если мощность , потребляемая включенными потребителями ,

превышает мощность , развиваемую генератором, аккумуляторная батарея,

разряжаясь , обеспечивает питание потребителей одновременно с работающим

генератором.

Свинцово- кислотная аккумуляторная батарея является вторичным

химическим источником постоянного тока. Прежде чем она будет отдавать

электрическую энергию, ее необходимо зарядить – сообщить ей определенное

количество электрической энергии. На автомобилях применяют стартерные

аккумуляторные батареи, конструкция которых позволяет разряжать их токами,

в 3-5 раз превышающими их номинальную емкость.

Стартерные аккумуляторные батареи , выпускаемые нашей

промышленностью, классифицируют по номинальному напряжению (6 и 12 В); по

конструкции- в моноблоке с крышками и перемычками над крышками и в

моноблоке с общей крышкой и перемычками под крышкой; батареи

необслуживаемые – залитые электролитом и полностью заряженные или

сухозаряженные.

Согласно ГОСТ 959.0- 84, все свинцовые стартерные аккумуляторные

батареи имеют условное наименование. Например, на автомобиле ЗИЛ-130

установлена батарея 6СТ-90. Первая цифра обозначает количество

последовательно соединенных аккумуляторов в батареи. Напряжение каждого

аккумулятора 2 В, поэтому номинальное напряжение батареи 12 В. Буквы СТ

определяют назначение батареи – стартерная.

Число после букв указывает на емкость батареи в ампер-часах в

20-часовом режиме разряда. Буквы после цифр, обозначающих емкость ,

обозначают исполнение батареи : А- с общей крышкой , Н- несухозаряженная ,

З- необслуживаемая, залитая электролитом и полностью заряженная. После

условного обозначения батареи указывают обозначение стандарта или

технических условий на батарею конкретного типа. На батарее там же могут

быть указаны номинальная емкость в ампер- часах (А.ч) в 20-часовом режиме и

разрядный ток батареи (А) при температуре – 18 С.

Аккумуляторная батарея имеет полипропеленовый полупрозрачный корпус 1

(рис.)

Разделенный перегородками на шесть отсеков , представляющих собой отдельные

аккумуляторы. Сверху аккумуляторы закрыты общей полипропеленовой крышкой

2, приваренной к корпусу ультразвуковой сваркой. В крышке имеются

отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор и для прохода

двух полюсных выводов батареи : плюсового и минусового.

Каждый аккумулятор состоит из двух полублоков чередующихся

пластин: положительных 9 и отрицательных 10. Пластины одинаковой полярности

приварены к межэлементным соединениям 4, которые служат для крепления

пластин и выводов тока и соединяют аккумуляторы батареи между собой .

Решетки пластин отлиты из сплава свинца с добавлением кальция и сурьмы,

что замедляет процесс разложения электролита и саморазряд аккумуляторов.

Для увеличения емкости в решетку пластин впрессовывают активную

массу , приготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов

свинца – свинцового сурика (Р О ) и свинцового глета ( Р О)- для

положительных пластин и свинцового порошка- для отрицательных пластин .

Одноименные пластины соединяются в полублоки , заканчивающиеся выводными

полюсными штырями. Полублоки с положительными и отрицательными

пластинами собирают в блок таким образом, что положительные пластины

располагаются между отрицательными, поэтому последних на одну больше. Это

позволяет лучше использовать двустороннюю активную массу крайних

положительных пластин и предохраняет из от коробнения и разрушения.

Положительные пластины аккумулятора помещаются в сепараторы ,

изготовленные в виде конвертов из тонкого пластикового микропористого

материала. Это исключает их короткое замыкание отрицательными пластинами

, а малая толщина и большая пористость облегчают прохождение через них

электролита , снижают внутреннее сопротивление и обеспечивают получение

разрядного тока большой силы. Кроме того это исключает короткое замыкание

пластин выпадающей активной массой, позволяет устанавливать блоки пластин

непосредственно на днище бака без ребер и значительно увеличить объем

электролита над пластинами и тем самым увеличить срок доливки

дистилированной воды при эксплуатации автомобиля. Для облегчения проверки

уровня электролита в каждом аккумуляторе у заливных отверстий снизу имеются

трубчатые индикаторы (тубусы) 7. Нижний срез индикатора находится на

требуемой высоте от уровня пластин. При нормальном уровне поверхность

электролита образует четко видимый через наливное отверстие меникс (

элипс). Кроме того , на полупрозрачном пластмассовом корпусе

аккумуляторной батареи могут быть метки « MIN» и «MАХ» между которыми

должен находиться уровень электролита .

Полублоки положительных 9 и отрицательных 10 пластин отдельных

аккумуляторов соединены между собой межэлементными соединениями ,

проходящими через пластмассовые перегородки , и соединяются

соответственно с положительными 3 и отрицательными 5 выводами батареи.

Выводы большинства отечественных и импортных аккумуляторных батарей

имеют конусную форму, обеспечивающую сохранение надежного контакта с

клеммами проводов при износе их в процессе эксплуатации и имеют

стандартные размеры. Причем положительный вывод батареи по диаметру

больше отрицательного, что исключает возможность нарушения полярности

при установке батареи на автомобиль.

На верхней поверхности батареи расположены отверстия для заливки

электролита в каждый аккумулятор батареи, закрываемые пробками 6. Пробки

имеют вентиляционные отверстия для вывода газов , образующихся в процессе

работы батареи . У новых незалитых батарей вентиляционные отверстия

закрыты специальными герметизирующими приливами, которые при заливке в

батарею электролита удаляются (срезаются) . Электролит, заливаемый в

аккумуляторную батарею , представляет собой раствор химически чистой

аккумуляторной кислоты с дистилированной водой . Для предотвращения

замерзания электролита при эксплуатации аккумуляторной батареи в зимних

условиях плотность регламентируется в зависимости от климатических

условий эксплуатации (см табл)

Плотность электролита при эксплуатации в различных климатических районах

|Климатические районы (средне-|Время года |Плотность электролита , |

|месячная температура воздуха| |приведенная к 25 С |

|в январе) | |г/см3 |

| | |Заливаемого|После |

| | |в батарею |полного |

| | | |раряда |

|Очень холодный (-50-30 С) |Зима |1,28 |1,30 |

| |лето |1,24 |1,26 |

|Холодный (-20 –15 С) |Круглый год |1,26 |1,28 |

|Умеренный (-15 –8 С) |То же |1,26 |1,28 |

|Жаркий сухой (-15 +4 С) | |1,22 |1,24 |

|Теплый влажный ( 0 =4 С) | |1,21 |1,23 |

Технические характеристики и свойства аккумуляторной батареи

Важнейшей технической характеристикой аккумуляторной батареи

является ее емкость , которая характеризует способность батареи отдавать

электроэнергию.

Номинальная емкость (С ) аккумуляторной батареи – это количество

электричества в ампер-часах ( А.ч), которое способно отдать полностью

заряженная батарея при непрерывном 20-часовом разряде с постоянной

силой тока в амперах (А), численно равной 0,05 С при температуре 25 С до

напряжения на выводах батареи U = 10,5 В.

Емкость аккумуляторной батареи определяется как ее конструктивными

параметрами (пористостью материала электродов , их толщиной и качества

пористостью материала сепараторов и т.д.), так и эксплуатационными

факторами : плотностью заливаемого в батарею электролита, его температурой

, степенью заряженности батареи и режимом ее разряда.

При повышении плотности электролита емкость батареи повышается до

определенных пределов. Однако при чрезмерном увеличении плотности

ускоряются корразионные процессы на электродах , их разрушение, и

соответственно , снижается срок службы батареи. При чрезмерной малой

плотности электролита снижается емкость батареи , а при низкой

температуре окружающего воздуха зимой электролит может замерзнуть , и

батарея выйдет из строя. Поэтому оптимальная плотность электролита

устанавливается исходя из условий эксплуатации . При заряде батареи

плотность электролита падает, поэтому по плотности электролита определяют

состояние батареи и степень ее разряженности.

Температура электролита определяется температурой окружающего воздуха

и она несколько возрастает при заряде и разряде батареи. С понижением

температуры емкость батареи уменьшается , в связи с повышением

электрического сопротивления электролита и замедлением химических реакций

. При уменьшении температуры электролита на 1 С емкость батареи снижается

примерно на 1%. Таким образом , если номинальная емкость аккумуляторной

батареи равна , например, 60 А.ч. при 25 С, то при снижении температуры

окружающего воздуха и, соответственно, электролита до минус 25 С она станет

на 50% или вдвое меньше и составит всего 30 А.ч.

Степень заряженности аккумуляторной батареи влияет на плотность

электролита . При заряде батареи плотность электролита повышается и

увеличивается емкость батареи, достигая максимальных значений при полном

ее заряде .

Режим разряда батареи характеризуется силой разрядного тока и его

прерывностью. Чем больше разрядный ток , тем меньше емкость аккумуляторной

батареи. Например , если емкость батареи 6СТ-55 А при разряде ее током

2,75 А при температуре электролита 25 с составляет С= 55А.ч.( номинальная

емкость), то при разряде током 250 А (4,6 С ) емкость снижается более

чем в два раза и составляет 22 А .ч.( примерно 40% от С ). Емкость,

отдаваемая аккумуляторной батареи при прерывистых разрядах , значительно

превышает емкость при непрерывном разряде , что особенно важно учитывать

при стартерном режиме разряда , когда величина разрядного тока очень

высока (примерно 2-5 С ).

К важнейшим техническим характеристикам аккумуляторной батареи

относится также электродвижущая сила (ЭДС) батареи и ее напряжение.

ЭДС батареи- это разность потенциалов на ее полюсных выводах без

нагрузки ( при разомкнутой внешней цепи). Данная характеристика

взаимосвязана со степенью заряженности батареи и по ее величине так же ,

как и по плотности электролита , можно оценивать состояние батареи и

необходимость ее заряда.

Напряжение батареи - это разность потенциалов на ее полюсных

выводах в процессе заряда или разряда ( при наличии тока во внешней цепи)

. Данная характеристика используется при оценке пусковых качеств батареи .

Для оценки пусковых качеств аккумуляторной батареи применяют следующие

основные характеристики стартерного разряда , измеряемое при температуре

электролита 18 С: сила разрядного тока в А , напряжение в начале разряда в

В ( измеряется на батареях с пластмассовым корпусом на 30-й секунде

стартерного разряда), время разряда в минутах ( измеряется при разряде

тока, численно равном 3 С до снижения напряжения батареи до 6 В).

Саморазряд аккумуляторной батареи- является чрезвычайно важным ее

свойством , которое необходимо учитывать для правильной эксплуатации

батареи и продления срока ее службы . Саморазрядом называют

Страницы: 1, 2