Назначение аккумуляторной батареи (АКБ). Все об АКБ
Видео: Как устроен аккумулятор? Типы аккумуляторов (АКБ). В чём разница и как правильно заряжать? Как обслужить аккумулятор? Какой АКБ лучше? Секреты выбора аккумулятора для автомобиля. Правильная зарядка аккумулятора. Как проверить АКБ (аккумулятор) без нагрузочной вилки?
Для того чтобы завести двигатель, необходимо принудительно вращать его. Система электроснабжения и электрического пуска предназначена для вырабатывания необходимой электроэнергии и передачи ее от аккумуляторной батареи стартеру, который проворачивает двигатель. Аккумуляторная батарея служит источником электропитания для всех потребителей электроэнергии, имеющихся в автомобиле. Аккумуляторная батарея является одним из самых важных узлов автомобиля.
В любом автомобиле электрические узлы потребляют при работе ток от аккумуляторной батареи. Система электроснабжения предназначена для постоянного поддержания аккумуляторной батареи в полностью заряженном состоянии. Устройство, вырабатывающее электроэнергию, согласно стандарту SAE называется генератором.
Рис. Устройство аккумуляторной батареи: 1 — бак; 2 — межэлементное соединение; 3 — пробка; 4 — заливное отверстие; 5 — крышка аккумулятора; 6 — заливочная мастика; 7 — штырь; 8 — мостик баретки; 9 — предохранительный щиток; 10 — сепаратор; 11 — положительная пластина; 12 — отрицательная пластина; 13 — ребра
Во всех электрогенераторах для преобразования механической энергии в электрическую используется явление электромагнитной индукции. Принцип электромагнитной индукции заключается в том, что при перемещении проводника в магнитном поле в нем возникает электрический ток.
10.2 Аккумуляторная батарея (АКБ). Назначение, устройство и типы
Аккумуляторная батарея обеспечивает электрическим током все потребители, пока двигатель не работает или работает на очень малых оборотах, также является резервным источником питания в случае выхода из строя генератора.
Внимание
В случае выхода из строя генератора не стоит затягивать с его ремонтом, необходимо сразу решать возникшую проблему. Длительное использование исключительно АКБ может вывести ее из строя, причем в самый неподходящий момент.
Одним из основных функциональных назначений АКБ является пуск двигателя с помощью стартера.
Устройство аккумуляторной батареи
В аккумуляторной батарее происходит преобразование химической энергии в электрическую. Химия в том, что взяли и поместили в раствор серной кислоты две пластины, состоящие из свинца, и на пластинах сделали выводы (рисунок 10.1). Подсоединили к выводам два провода от генератора, начали вращать его, чтобы тот выделял электрический ток и зарядили АКБ (пока аккумулятор заряжается, он является потребителем тока). В данном случае электрическая энергия преобразовалась в химическую – аккумулятор зарядился. Отсоединили от выводов генератор и подсоединили, например, лампочку, и она загорелась! Потому что начался процесс преобразования химической энергии в электрическую. Прелесть данной конструкции в том, что процессы зарядки и разрядки можно производить многократно. И если соблюдать основные, довольно несложные, правила эксплуатации АКБ, она может прослужить долгое время.
Простейший аккумулятор состоит из двух пластин, помещенных в корпус (его еще называют банкой), этот корпус заполнен раствором серной кислоты (который называется электролитом) и закрыт сверху крышкой. В крышке имеются отверстия, через которые выведены по два вывода от каждой из пластин (положительный и отрицательный).
Рисунок 10.1 Принцип работы аккумуляторной батареи.
Любая АКБ состоит из нескольких (чаще шести) простейших батарей, описанных выше. Почему именно шести? Бортовая сеть автомобиля рассчитана на 12 вольт, а значит и аккумуляторная батарея должна выдавать столько же. Ввиду своих габаритных размеров одна банка (две пластины) обеспечивает напряжение приблизительно в 2 вольта. Для получения 12 вольт положительные и отрицательные пластины соединяют последовательно и делают два общих вывода – положительный и отрицательный (смотрите рисунок 10.2).
Примечание
Аккумуляторная батарея должна иметь такие габаритные размеры, чтобы оптимально вписаться в ограниченное пространство моторного отсека автомобиля.
Рисунок 10.2 Устройство аккумуляторной батареи.
На многих современных автомобилях для предотвращения кражи головного модуля аудиосистемы существует своеобразная защита, которая блокирует аудиомагнитолу после отключения отрицательной клеммы от аккумуляторной батареи. Чтобы магнитола заработала, в нее необходимо ввести определенный код – ключ. Если вы приобретаете новый автомобиль, данный код вам вручат в салоне, если покупаете машину с рук, необходимо уточнить у владельца наличие такого кода.
Примечание
Стоит помнить, что в некоторых современных автомобилях после отключения АКБ и повторного подключения бортовой компьютер может вывести сообщение об ошибке, которое можно сбросить с помощью специализированного оборудования на СТО.
Типы АКБ
По принципу необходимости обслуживания аккумуляторные батареи разделяют на: обслуживаемые и необслуживаемые. Одним из подтипов обслуживаемых стали малообслуживаемые АКБ. На данный момент применение обслуживаемых АКБ сведено к минимуму. Названия типов аккумуляторных батарей говорят сами за себя.
Основа свинцово-кислотных АКБ, о которых идет речь в данной главе, — жидкий электролит. Однако технологии производства батарей шагнули далеко вперед и сейчас довольно часто можно встретить АКБ, выполненные на базе технологии AGM, в которой сам электролит абсорбирован в стеклянных волокнах. Также не стоит забывать и о набирающих популярность гелевых АКБ (GEL), в них электролит загущен с помощью силикагеля до гелеобразного состояния.
Из-за большого многообразия типов АКБ возникло много споров относительно эффективности и стойкости каждого из них. Если по существу, то нет одного, идеального для всех эксплуатационных условий аккумулятора. Ибо, выигрывая в чем-то одном, любой тип АКБ обязательно существенно проигрывает в чем-нибудь другом. Так, например, столь популярные необслуживаемые «кальциевые» аккумуляторы имеют очень низкие показатели саморазряда и не требуют к себе какого-либо внимания, однако они очень сильно «боятся» глубоких разрядов (как пример, при многократных коротких поездках в зимний период). С такими разрядами АКБ такого типа придет в непригодность за очень короткий период эксплуатации. А вот малообслуживаемые АКБ глубоких разрядов не боятся, но взамен требуют регулярной доливки дистиллированной воды (в среднем, раз в полгода).
Примечание
Во время зарядки АКБ происходит закипание электролита, но закипание не в бытовом понимании этого слова, просто происходит расщепление воды на кислород и водород (появляются пузырьки). Составная часть электролита – вода – выкипает, а плотность электролита, соответственно, растет. Чтобы привести плотность электролита в норму, доливают дистиллированную воду.
Внимание
Одной из существенных опасностей при плановой зарядке АКБ является выделение водорода из электролита. И вроде мало, но и взорваться может. Поэтому при обслуживании и эксплуатации АКБ необходимо соблюдать все меры предосторожности.
Основные характеристики АКБ
Полярность указывает на расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Полярность бывает прямой и обратной.
Примечание
Чтобы узнать, какая полярность на вашей АКБ, установите ее к себе той стороной, ближе к которой смещены выводы. Посмотрите, какой из выводов обозначен знаком «+», а какой — знаком «-». Если «+» находится слева, значит полярность прямая, если справа – обратная.
Номинальная емкость (обозначается С20) — количество электричества (в А·ч), которое способна отдать АКБ при 20-часовом режиме разряда током, численно равным 0,05 номинальной емкости до напряжения на выводах 10,5 В при температуре электролита 25 °С.
Внимание
Следует всегда помнить о том, что на автомобиль следует устанавливать АКБ той емкости, которая указана заводом-изготовителем транспортного средства. В принципе, ничего страшного не случится, и первое время будет радовать резвый пуск двигателя, но не стоит забывать о том, что возможности генератора не безграничны, а условия эксплуатации автомобиля могут быть очень суровы. Как следствие, батарея большей емкости будет постоянно недополучать энергию для восстановления — не будет заряжаться на 100%, что в скором времени приведет к выходу ее из строя.
Резервная емкость (обозначается Cр) – время разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения 10,5 В при температуре электролита 25 °С.
Примечание
Резервная емкость в 1,63 раза больше номинальной в числовом выражении (так, для АКБ емкостью 55 А·ч она составляет приблизительно 90 минут). Это время, в течение которого полностью заряженная батарея может обеспечивать электроэнергией минимальное количество потребителей, необходимых для безопасного движения автомобиля в случае отказа генератора.
Ток холодной прокрутки (Iх.п.) – по ГОСТу (ДСТУ) 959-2002 – это ток разряда, который способна отдать батарея при температуре электролита минус 18 °С в течение 10 секунд при напряжении не менее 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем лучше двигатель будет пускаться зимой, однако по причине увеличения нагрузки на стартер может снизиться его ресурс.
Примечание
Величина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице ниже.
| DIN 43559, ГОСТ 959-91 | 170 | 200 | 225 | 255 | 280 | 310 | 335 | 365 | 395 | 420 |
| EN 60095-1, ГОСТ 959-2002 (Россия) | 280 | 330 | 360 | 420 | 480 | 520 | 540 | 600 | 640 | 680 |
| SAE J537 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 |
Одним из основных показателей, характеризующих рабочее состояние АКБ, является плотность электролита. Она должна быть всегда в определенном диапазоне. Если АКБ малообслуживаемая, то летом плотность немного понижают, а вот зимой, чтобы исключить вероятность замерзания электролита, повышают.
Примечание
Плотность электролита измеряется специальным прибором – ареометром.
При покупке АКБ
Допустим, вы решили заменить источник питания. Придя, например, в магазин автозапчастей, определились с моделью. Теперь внимательнее. Спросите сначала АКБ сухозаряженный (без электролита) или залитый электролитом и заряженный. В первом случае срок хранения на складе не должен превышать трех лет, во втором – полугода.
Посмотрите на дату изготовления АКБ и если с даты производства прошло более одного года, выполните, по возможности, следующие проверки:
- осмотрите корпус на наличие повреждений;
Для залитых и заряженных
- уровень электролита должен находиться между метками «min» и «max» (корпус из полупрозрачного пластика) или быть выше примерно на 15 – 20 мм от верхнего торца пластин;
- плотность электролита должна составлять 1,25–1,26 г/см3 при 25±5 °С;
Маркировка АКБ
Рисунок 10.3 Маркировка АКБ по отечественному стандарту.
Рисунок 10.4 Маркировка АКБ по европейскому стандарту EN 60095-1.
Рисунок 10.5 Маркировка АКБ по американскому стандарту SAE J537.
- цвет индикатора заряженности (если такой есть в наличии) должен быть зеленым;
- напряжение на выводах без нагрузки должно быть не менее 12,6 В.
Внимание
Так или иначе, но в наличии должна быть инструкция по эксплуатации на русском или украинском языке и гарантийный талон с указанными условиями гарантии.
Не стесняйтесь требовать от продавца выполнения описанных выше проверок, ведь автомобильная АКБ это не батарейка в плеер, и приобретается не на один месяц, причем от качества АКБ зависит работа всех электрических систем автомобиля.
Что такое аккумулятор?
Аккумулятор — это устройство для хранения энергии, которое хранит электрическую энергию в виде химической энергии и при необходимости отдает ее в виде электрической энергии.
Помимо запуска, освещения и зажигания, его основным назначением является запуск двигателя автомобиля. По сути, на вопрос о том, что такое аккумулятор, традиционно можно ответить что это преобразование химической энергии, которая вступает в реакцию с электрической цепью, в электрическую энергию. Однако аккумуляторы нового поколения, которые производятся сегодня с развитием автомобильных технологий, также накапливают электрическую энергию в виде химической энергии и выполняют задачу по использованию по мере необходимости. Благодаря высокотехнологичным аккумуляторам нового поколения исключаются деформации, требующие традиционного обслуживания, и замена заряда-разряда. В новых продуктах более высокая производительность также может быть достигнута с помощью AGM технологии и системы Старт-Стоп.
Что такое аккумулятор и как он работает?
Принципы и процесс работы аккумуляторов охватывают этапы, которые запускают друг друга. Соблюдается порядок последовательности: запуск, освещение, зажигание и работа. Эта тема как бы отождествляется с определением того, что такое аккумулятор. После запуска аккумулятора автомобиль электризуется генератором переменного тока. Аккумуляторы типа SLI, то есть свинцово-кислотные аккумуляторы, предназначены для высвобождения большого импульсного тока, измеряемого в амперах, с последующей быстрой зарядкой. Они не только выполняют функцию стартера, но также выполняют многие функции, такие как химическое хранение электроэнергии и ее повторное использование при необходимости. В дополнение ко всем этим функциям, аккумуляторы обеспечивают дополнительную мощность, необходимую, когда электрические требования транспортного средства превышают мощность от системы зарядки.
Какие бывают типы батарей?
В нынешних условиях аккумуляторы используются почти для всех автомобилей, их также называют свинцово-кислотными аккумуляторами, потому что основные материалы, используемые при их производстве, состоят из свинца и серной кислоты. Все аккумуляторы, используемые в автомобилях, имеют стандартный принцип работы, который дает нам ответ на вопрос, что такое аккумулятор. Аккумуляторы делятся на группы в зависимости от области использования: Автомобильные аккумуляторы, стационарные и тяговые. По типу металла бывают свинцово-кислотные, железоникелевые, никель-кадмиевые и серебристо-цинковые. Эти аккумуляторы различаются по эффективности использования и производительности. Сегодня наиболее предпочтительным типом аккумуляторов являются свинцово-кислотные. Свинцово-кислотные аккумуляторы также имеют собственные подкатегории: сухие и влажные.
Вы можете посетить нашу страницу «Найди свой аккумулятор», чтобы выбрать аккумулятор, наиболее подходящий для вашего автомобиля.
Устройство аккумуляторной батареи
Стандартная свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) — вторичный источник электроэнергии. После глубокого разряда ее работоспособность можно восстановить пропусканием электрического тока в направлении, обратном тому, в котором протекал ток при разряде. Работает АКБ, превращая электрическую энергию в химическую при заряде и химическую энергию в электрическую при разряде. Назовем активные вещества свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе:
- на положительном электроде — двуокись свинца темно-коричневого цвета;
- на отрицательном электроде — губчатый свинец серого цвета.
В токообразующем процессе принимает участие также электролит — водный раствор серной кислоты плотностью 1,28 г/см3. В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (двойная сульфатация). При этом плотность электролита снижется к концу разряда до 1,08-1,10 г/см3.
Наиболее распространены автомобильные АКБ с номинальным напряжением 12 В и емкостью от 36 до 190 А-ч.
Виды аккумуляторов, доступных в России
У многочисленных свинцовых стартерных АКБ в зависимости от исполнения имеются свои конструктивно-технологические особенности, однако в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, помещенными в сосуд, заполненный электролитом. В зависимости от применяемых при производстве материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей, современные батареи можно подразделить на два основных вида исполнения: классический и необслуживаемый.
Классические АКБ
В России батареи классического исполнения выпускают как в моноблоках с отдельными крышками, герметизируемыми битумной смазкой, так и в моноблоках с общей крышкой, герметизируемой контактно-тепловой сваркой. Аккумуляторные батареи с отдельными крышками имеют многоячеечный, как правило, эбонитовый корпус (или из другой кислотоупорной пластмассы), который разделен перегородками (16) на банки по числу аккумуляторов. Каждая банка содержит блок чередующихся положительных (5) и отрицательных (3) электродов с расположенными между ними сепараторами. Таким образом, каждый блок можно назвать отдельным аккумулятором, обеспечивающим на выводах электродов напряжение 2 В.
Ввиду того, что в процессе работы аккумулятора неизбежно образуется шлам в виде осадка, оседающего на дно моноблока, между дном и опорными призмами электродов (1) предусмотрен зазор. Аккумулятор выходит из строя, если все пространство под электродами будет заполнено шламом, и он замкнет разноименные электроды. Причина образования шлама заключается в оплывании частиц активной массы положительных электродов.
Устройство автомобильного аккумулятора
Рис. 1 Аккумуляторная батарея с отдельными крышками
Электроды состоят из активной массы, удерживаемой на токоотводе решетчатой структуры. Роль сепараторов заключается в разделении друг от друга реагентов — участников электрохимических процессов, а также обеспечении диффузии электролита от одного электрода к другому. Для улучшения доступа электролита к активной массе положительного электрода сторона сепаратора, обращенная к нему, выполнена ребристой. Соседние аккумуляторы в батарее последовательно соединяет между собой наружный токоотвод, называемый борном (8). К выводным клеммам крайних аккумуляторов батареи приваривают полюсные выводы (9) и (14), через которые происходит связь батареи со всем электрооборудованием автомобиля. Выводы аккумуляторной батареи намеренно выполняют разного диаметра. Это гарантирует от ошибки при подключении аккумуляторной батареи в сеть, когда вместо отрицательного может быть подключен положительный вывод. Чтобы исключить случаи повреждения верхних кромок сепараторов при замерах уровня и плотности электролита в верхней части электродного блока монтируют защитный щиток (7).
Аккумулятор, устанавливаемый в камеру-ячейку моноблока, комплектуется специальной индивидуальной эбонитовой крышкой с двумя отверстиями, снабженными втулками для выводных борнов электродного блока. Для залива электролита и проведения технического обслуживания аккумулятора служит специальное резьбовое отверстие в крышке, закрываемое полиэтиленовой пробкой с вентиляционным отверстием для выхода газов. С целью герметичной укупорки новых сухозаряженных батарей пробка, закрывающая вентиляционное отверстие, имеет глухой прилив, удаляемый (срезаемый) перед началом эксплуатации аккумулятора.
Широкое распространение получили в последнее время аккумуляторные батареи с общей крышкой моноблока из сополимера пропилена с этиленом, устройство которых показано на рис. 2. Моноблок (1) включает электродные блоки, включающие разноименные электроды (2) и (3) и сепараторы (4). Блоки связаны между собой посредством укороченных межэлементных связей (6) через отверстия в перегородках (5) моноблока. Все 6 аккумуляторов накрыты единой крышкой (7). Благодаря параметрам термопластичной пластмассы и примененному методу контактно-тепловой сварки герметичность аккумуляторной батареи, как по периметру, так и между отдельными аккумуляторами сохраняется при температуре от — 50 до + 70 °С.
Устройство автомобильного аккумулятора
Рис. 2 Аккумуляторная батарея с общей крышкой
Переход сурьмы, содержащейся в сплаве положительных токоотводов, (по мере их коррозии) через раствор на поверхность отрицательного электрода — главная «болезнь» традиционных свинцовых батарей. Появление этой «болезни» характеризуется бурным газовыделением, сопровождающимся «кипением» электролита вследствие электролитического разложения входящей в него воды в конце зарядного процесса и при небольшом перезаряде. Осаждение сурьмы снижает напряжение на электродах батареи, при котором вода разлагается на кислород и водород. В необслуживаемых аккумуляторных батареях используют сплавы для производства токоотводов с пониженным содержанием сурьмы или вовсе без нее. Кроме того, преимуществом батарей такого типа является и то, что один из электродов помещают в сепаратор-конверт из микропористого полиэтилена с низким электрическим сопротивлением.
В подобной конструкции батареи ввиду полного исключения замыкания электродов разной полярности опорные призмы устанавливать уже нет необходимости, блок электродов монтируют на дно моноблока, при этом габаритная высота батареи снижается. А та часть электролита, которая ранее не использовалась в работе батареи (она размещалась в шламовом отсеке моноблока), теперь находится выше электродов и пополняет запас, расходуемый в процессе эксплуатации. В США такие батареи начали выпускать, используя свинцово-кальциевый сплав (Са — 0,07 — 1,0 %; Sn — 0,1 — 1,2 %; остальное — Pb) в качестве материала для токоотводов, а также положительного и отрицательного электродов. В этих батареях газовыделение настолько уменьшилось, что позволило эксплуатировать их в течение как минимум двух лет без долива воды. Конструкторы лишили их отверстий для долива воды и назвали полностью необслуживаемыми. Саморазряд таких батарей замедлился более, чем в 6 раз, при этом проявились и серьезные недостатки. При нескольких глубоких разрядах такие батареи быстро теряли емкость, и это обстоятельство не позволило получить им достаточно заметного распространения в Европе и в России.
Позднее в США на рынок были выведены аккумуляторные батареи так называемой системы «кальций плюс» или гибридные. Они содержали до 1,5 — 1,8 % сурьмы и до 1,4 — 1,6 % кадмия в положительном токоотводе, при этом имели свинцово-кадмиевый отрицательный токоотвод. Подобные батареи имеют параметры по расходу воды и саморазряду в 2 раза выше, чем малосурьмяные, однако все же уступают свинцово-кальциевым. В Европе необслуживаемые батареи получили широкое распространение в начале 80 г.г. Это были батареи с содержанием сурьмы, сниженным до 2,5 — 3 процентов. Расход воды и саморазряд таких батарей выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами в 2 — 3 раза, и это послужило причиной дальнейшей работы над совершенствованием АКБ, в частности, разработке гибридных батарей. Конец 90-х годов — время появления в США и Европе батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов (в том числе, серебра), не боящихся глубоких разрядов.
В нашей стране производят необслуживаемые батареи емкостью от 44 до 90 А-ч, токоотводы которых изготавливают из малосурьмяного сплава с содержанием сурьмы от 1,7 до 3 %. Эксплуатируя АКБ без отверстий для долива воды автовладельцы должны знать, что эти батареи являются очень чувствительными к техническому состоянию всей системы электрооборудования автомобиля. Генератор, регулятор напряжения, натяжение ремня привода генератора должны постоянно быть в норме. На долговечность АКБ влияет также наличие утечек тока в системе электрооборудования. Абсолютное большинство АКБ, поступающих на российский рынок из стран Европы, имеют гибридное исполнение, либо два токоотвода из свинцово-кальциевого сплава. Малосурьмяные сплавы с содержанием сурьмы от 1,6 до 1,8 % заводы-изготовители АКБ применяют для электродов обеих полярностей при производстве сухозаряженных батарей.
Подробно ознакомиться с ассортиментом аккумуляторов вы можете на страницах нашего каталога.