Как проверить распредвал са­мос­то­я­тель­но

Как сделать развал-схождение сво­и­ми руками

Как выбрать детское автокресло

Холодный пуск двигателя лег­ко­во­го ав­то­мо­би­ля

"Прикурить" аккумулятор лег­ко­во­го ав­то­мо­би­ля

Подготовка лег­ко­во­го ав­то­мо­би­ля к зиме

Зарядное устройство для ак­ку­му­ля­то­ра ав­то­мо­би­ля

Замена колеса на автомобиле

Экономия топлива на ав­то­мо­би­ле

Давление в шинах ав­то­мо­би­ля

Бесконтактная мойка ав­то­мо­би­ля

Что такое иммобилайзер в ав­то­мо­би­ле?

Защита лакокрасочного пок­ры­тия ав­то­мо­би­ля

Полировка автомобиля своими ру­ка­ми

Можно ли смешивать масла раз­ных производителей?


Устройство автомобильного аккумулятора

В далеком прошлом для того чтобы запустить двигатель, водитель должен был вращать рычаг стартера автомобиля. Это довольно изнурительный процесс. В современных машинах эта задача решена с помощью автомобильного аккумулятора. Его также называют стартерной аккумуляторной батареей (АКБ).

Стартерная АКБ выполняет три основных функции:

1. Запуск двигателя автомобиля;

2. Питание энергией электрических устройств машины, когда не работает двигатель;

3. Помощь генератору автомобиля при большой нагрузке.

Устройство автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор – это основной электрический элемент любой современной машины. Ведь он отвечает за работу всего электрооборудования автомобиля. Именно от аккумулятора зависит, удачным ли будет холодный пуск двигателя. Поэтому АКБ должна исправно работать и выполнять свои задачи безупречно.

Развитие автомобильных аккумуляторов

Принцип работы автомобильного аккумулятора был разработан более 150-ти лет назад и остается неизменным до сих пор. Это свинцовые пластины и кислота.

Свинцовые аккумуляторы обладают высокой надежностью, выгодным соотношением цена/качество и пригодны к утилизации. Именно поэтому их производство является массовым, а процесс развития не стоит на месте.

Сегодня все большую популярность получают электрические гибридные привода и электромобили. Разработаны и продолжают модернизироваться аккумуляторы закрытого исполнения. Такие АКБ не требуют обслуживания, т.к. дистиллированная вода практически не разлагается. Значимость аккумуляторной батареи в составе современных транспортных средств возрастает. Поэтому сложно переоценить важность развития и совершенствования технологии производства АКБ.

Устройство автомобильного аккумулятора

В любом автомобиле обычная стартерная аккумуляторная батарея выдает напряжение 12 В. В состав стандартной АКБ входят шесть гальванических элементов. Они соединены последовательно и размещены в специальном корпусе. Между собой элементы разделяются перегородками.

Гальванический элемент – основная составляющая аккумулятора. Он состоит из двух электродов разноименной полярности, которые представляют собой решетчатые пластины из свинца. Этот блок электродов погружен в смесь 38-процентной серной кислоты и дистиллированной воды - электролит. Ячейки пластин заполнены активным веществом.

Устройство автомобильного аккумулятора

Чтобы электроды не замыкались, между ними располагается сепаратор - пористый изолирующий материал. Он не препятствует циркуляции электролита внутри блоков, но предотвращает соприкосновение разноименных электродов.

Перемычки между элементами, перемычки пластин (баретки) и выводы полюсов автомобильного аккумулятора также сделаны из свинца. Перемычки проходят сквозь перегородки между элементами. Полюсные выводы отличаются различными размерами. Диаметр положительного вывода всегда больше отрицательного вывода. Такое исполнение предотвращает неправильное подключение батареи. Наличие защиты от неверного соединения является обязательным. В результате переполюсовки срок службы аккумулятора уменьшается, т.к. происходит разрушение активных масс.

Целостность конструкции обеспечивает корпус АКБ. Он изготавливается из изолирующего материала, который устойчив к воздействию кислот, значительным колебаниям температуры и вибрации. Современные аккумуляторы имеют корпус из синтетического материала – полипропилена. Состоит он всего из двух частей: основной емкости и крышки, которая ее герметично закрывает. Для удобного крепления батареи снаружи располагаются отбортовки.

Для достижения необходимого напряжения на выводах гальванические элементы соединяются последовательно при помощи межэлементных перемычек. Последовательное соединение предполагает, что отрицательный вывод одного блока подключается к положительному выводу следующего блока.

Пространство внутри аккумулятора заполняется раствором серной кислоты (электролитом). Жидкость заполняет ячейки свинцовых пластин и поры сепараторов. В конструкции старых АКБ были предусмотрены пробки гальванических элементов. Они давали возможность доливать в блоки дистиллированную воду. Современные батареи обслуживания не требуют.


Разряд автомобильного аккумулятора

При разряде аккумулятор отдает электрическую энергию потребителям бортовой сети автомобиля. Химическая энергия, накопленная в аккумуляторе, преобразуется в электрическую энергию. При подключении нагрузки батарея начинает разряжаться, количество воды в электролите увеличивается, а серной кислоты уменьшается. Происходит химическая реакция вида:

PbO2 + 2H2SO4 + Pb = 2PbSO4 + 2H2O

Заряд автомобильного аккумулятора

В процессе заряда аккумулятор накапливает электроэнергию, которая преобразуется в химическую реакцию. Зарядить батарею может генератор постоянного тока, внешний источник энергии или выпрямитель. Таким образом, автомобильный генератор начинает зарядку АКБ сразу после запуска двигателя автомобиля. В современных электромобилях 12-вольтный аккумулятор заряжается от высоковольтной батареи.

Химическая реакция заряда АКБ выглядит следующим образом:

2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 2H2SO4 + Pb

Вода (H2O) и сульфат свинца (PbSO4), который появился в процессе разряда, вновь образуют двуокись свинца (PbO2), свинец (Pb) и серную кислоту (H2SO4). Концентрация серной кислоты увеличивается. Постепенно восстанавливается химическая энергия, которая в дальнейшем будет снова преобразована в электрическую.

Технические характеристики автомобильного аккумулятора

Емкость. Значение емкости характеризует способность аккумулятора отдавать электрическую энергию. Рассчитать эту величину можно умножив значение силы тока на время. Измеряется в ампер-часах. Емкость АКБ зависит от конструктивных параметров (материала электродов, их толщины и качества, материала сепараторов и др.), а также от температуры и плотности электролита, степени заряженности и режима разряда батареи. Величина емкости значительно снижается при низкой температуре и малой плотности электролита.

Номинальная емкость. Эта величина отражает количество электроэнергии, которое может отдать аккумулятор. Измеряется номинальная емкость при определенных условиях:

1. Аккумулятор должен быть полностью заряжен;

2. В течение 20-часового непрерывного разряда ток по величине должен быть равен 1/20 емкости;

3. Температура электролита около 25 °C;

4. Напряжение на выводах не меньше 10,5 В.

Номинальная емкость – важная характеристика, при помощи которой можно определить параметры работающих приборов автомобиля и др.

Ток холодной прокрутки. Значение тока холодной прокрутки определяет пусковые свойства аккумулятора в условиях низкой температуры. Это значение измеряется при температуре -18 °C. При этом напряжение полностью заряженного аккумулятора не становится ниже заданного значения в течение определенного времени. Чем выше ток холодной прокрутки, тем легче двигатель будет запускаться зимой.

Коэффициент заряда. Во время заряда аккумулятора всегда используется большее количество энергии, чем то, которое впоследствии батарея способна отдать. Это происходит из-за наличия потерь при нагреве, а также сопутствующих химических реакций. Для зарядки АКБ на 100% придется потратить 105%-110% электроэнергии, взятой у аккумулятора.

Напряжение гальванического элемента. Это значение величины напряжения между положительными и отрицательными выводами гальванического элемента. Зависит в большей степени от концентрации серной кислоты в электролите и температуры. Для аккумуляторов со свинцовыми пластинами напряжение любого гальванического элемента должно быть 2 В.

Номинальное напряжение аккумулятора. Стандарт устанавливает номинальное напряжение одного элемента аккумулятора равным 2 В. Т.к. элементы соединены последовательно, то напряжение всей батареи будет равно сумме напряжений всех элементов. Автомобильные аккумуляторы имеют шесть гальванических элементов. Следовательно, номинальное напряжение будет 12 В.

Напряжение на выводах. Это значение напряжения, измеренного на полюсных выводах автомобильного аккумулятора.

Напряжение газовыделения. Это такая величина зарядного напряжения, при превышении которой в аккумуляторе начинает интенсивно выделяться газ. Значение напряжения газовыделения очень сильно связано с температурой. Для каждого отдельно взятого гальванического элемента оно составляет 2,4 В. Следовательно, для всей батареи это значение будет 14,4 В. При превышении этого напряжения начинается разложение воды, которая содержится в электролите. Образуется водород (H2) и кислород (O2). При смешивании они образуют взрывоопасный газ.

Напряжение холостого хода. Напряжение холостого хода, иначе называют напряжением покоя – это напряжение на выводах аккумулятора, когда нагрузка отсутствует. После того, как батарея зарядится или разрядится, напряжение холостого хода изменяет свое значение. Конечное значение это напряжение принимает только после того, как стабилизируется плотность электролита. Это значение и называется напряжением покоя.

Потеря воды. Если зарядное напряжение превышает значение 14,4 В, то вода, содержащаяся в электролите аккумулятора, начинает усиленно разлагаться и улетучиваться в виде газов. Скорость процесса разложения зависит от температуры. Согласно закону Аррениуса, скорость протекания химических реакций увеличивается в 2 раза при увеличении температуры на 10 °C. Уровень электролита снижается, содержание серной кислоты в электролите увеличивается, а срок службы аккумулятора уменьшается. Из-за снижения уровня электролита возникает возможность искрообразования. Может произойти взрыв аккумулятора.

Газоотвод. Для отвода газов, которые образуются в результате химических реакций, в конструкции аккумулятора предусмотрен газоотвод. Установка газоотводного шланга позволяет целенаправленно выводить газ в безопасное место. Отвод газов может производиться как со стороны положительного вывода, так и со стороны отрицательного. Все зависит от того, где установлен аккумулятор. Некоторые аккумуляторы имеют два отверстия для газоотвода, т.е. на стороне каждого вывода. Одно из отверстий должно быть всегда плотно закрыто. Это делается для целенаправленного вывода газов через специальный вентиляционный шланг. Если закрыть оба отверстия, то батарея лопнет. Практически у всех современных аккумуляторов газоотвод осуществляется на стороне отрицательного вывода.

Саморазряд. Это процесс, причиной которого являются химические процессы, происходящие в самом аккумуляторе. Саморазряд происходит даже в том случае, когда к аккумулятору не подключены внешние потребители. Степень саморазряда в большей степени зависит от температуры, а также от технологии, используемой при создании аккумулятора. Для того чтобы свести саморазряд к минимальным показателям в качестве материала для электродов используют сплав свинца с кальцием вместо сплава свинца с сурьмой. Одним из преимуществ сплава свинца с кальцием является то, что при старении аккумулятора значение саморазряда не увеличивается. Саморазряд для аккумулятора составляет примерно 3% в месяц. То есть, 0.1% в день. По закону Аррениуса коэффициент саморазряда увеличивается в два раза при повышении температуры на 10 °C. Особое значение саморазряд аккумулятора имеет для автомобилей, которые эксплуатируются посезонно. То есть, имеются промежутки времени, когда автомобиль не эксплуатируется совсем или же эксплуатируется крайне редко.


Надписи на автомобильном аккумуляторе

Оптимальные условия нагрузки для автомобильного аккумулятора

Оптимальной нагрузкой для автомобильного аккумулятора является нагрузка, при которой он заряжается. То есть, при работе генератора происходит питание всех электропотребителей бортовой сети автомобиля, а также происходит заряд аккумулятора.

В качестве примера можно рассмотреть движение автомобиля по загородному шоссе при хороших погодных условиях с высокой частотой вращения двигателя. При этом генератор вырабатывает больше тока, чем требуется для включенных электроприборов. Оставшийся ток полностью идет для заряда аккумулятора.

Неблагоприятные условия нагрузки для автомобильного аккумулятора

Здесь в качестве примера можно рассмотреть условия, когда автомобиля движется по городу в холодную туманную ночь. При таких условиях вырабатываемого генератором тока недостаточно для питания всех электропотребителей бортовой сети. В автомобиле могут быть включены фары ближнего света, противотуманные фары, подогрев сидений, обогрев заднего стекла и др. В этом случае при недостатке тока, который вырабатывается генератором, для полноценного питания всех потребителей забирается ток с аккумулятора. Таким образом, при движении автомобиля аккумулятор не просто не заряжается дополнительно, а наоборот подвержен разряду.

При очень низких температурах окружающей среды ухудшается способность аккумулятора принимать зарядный ток. Поэтому в холодную погоду частые запуски двигателя автомобиля ( см. устройство двигателя автомобиля ) при коротких поездках крайне негативно влияют на аккумулятор.

На главную:

Устройство легкового автомобиля

(c) avto-ustroistvo.ru