РЕФЕРАТ
на тему:
“Акумуляторна батарея,
її будова і призначення”
Акумуляторна батарея слугує для живлення електричним струмом стартера
під час пуску двигуна, а також усіх інших приладів електрообладнання,
коли генератор не працює або не може ще віддавати енергію в коло
(наприклад, під час роботи двигуна в режимі холостого ходу). Вона
складається з шести свинцево-кислотних двовольтових акумуляторів,
з’єднаних між собою послідовно, що забезпечує робочу напругу в колі 12
В. Бак акумуляторної батареї, який виготовляється з кислототривкої
пластмаси або ебоніту, поділено перегородками на шість відділень. На дні
кожного відділення є ребра (призми), на які спираються пластини
акумуляторів.
Акумулятор складається з півблоків позитивних 70 (рис. 1) і негативних 9
пластин, ізольованих одна від одної сепараторами 14, які виготовлено з
пористих пластмас (міпори або міпласта). Пластини відливають у вигляді
решіток із свинцю з додаванням 7…8 % сти-бію (сурми) для механічної
міцності. В решітку пластин упресовують активну масу, приготовлену на
водяному розчині сірчаної кислоти з оксидів свинцю — свинцевого сурику
(РЬ3О4) та свинцевого глету (РЬО) — для позитивних пластин і свинцевого
порошку — для негативних. Аби збільшити ємність акумулятора й зменшити
його внутрішній опір, однойменні пластини з’єднують у півблоки, що
закінчуються вивідними полюсними штирями 4, 8, 12, 13.
Півблоки з позитивними й негативними пластинами складають у блок так, що
позитивні пластини розташовуються між негативними; тому останніх завжди
на одну більше. Це дає змогу краще використати активну масу позитивних
пластин і захищає крайні з них від коро-блення та руйнування.
Сепаратори встановлюють між пластинами так, щоб їхній ребристий бік був
повернутий до поверхні позитивних пластин, забезпечуючи тим самим краще
надходження до них електроліту. Зверху пластини покривають перфорованим
пластмасовим запобіжним щитком.
Складений акумулятор поміщають у відділення бака й закривають кришкою,
що має два отвори для виходу полюсних штирів, а також отвір 3 для
заливання електроліту, який закривається різьбовою пробкою 5. У пробці є
вентиляційний отвір, що сполучає внутрішню порожнину акумулятора з
атмосферою. Зазори між кришками та стінками бака заповнюють бітумною
мастикою 2. Акумулятори з’єднують між собою свинцевими перемичками 7.
Полюсні штирі 4, 13 крайніх акумуляторів (плюсовий та мінусовий)
призначаються для вмикання батареї в коло електрообладнання автомобіля.
В акумулятори заливають електроліт, що складається з хімічно чистої
сірчаної кислоти (H2SO4) і дистильованої води.
Рис. 1 Будова свинцево-кислотної стартерної акумуляторної батареї
зі спільною кришкою:
а — загальний вигляд; б — блок пластин; 1 — бак; 2 — мастика; 3 —
заливний отвір; 4, 8, 12, 13 — полюсні штирі; 5 — пробка заливного
отвору; 6 — кришка; 7 — перемичка; 9, 10 — відповідно негативні й
позитивні пластини; 11 — ребра;
14 — сепаратори
• Електроліт готують (табл. 3.1) у кислототривкій посудині (свинцевій,
керамічній, пластмасовій), вливаючи кислоту у воду. Заливати воду в
кислоту не можна, оскільки процес сполучення в цьому разі
відбуватиметься на поверхні, спричиняючи розбризкування кислоти, що може
призвести до опіків тіла та зіпсувати одяг.
• Під час приготування електроліту необхідно надівати захисні окуляри,
гумові рукавиці та фартух.
• У разі потрапляння сірчаної кислоти на шкіру потрібно до надання
кваліфікованої медичної допомоги обережно ватою зняти кислоту й промити
вражене місце струменем води, а потім — 10 %-ним розчином соди або
нашатирного спирту.
Таблиця 1
Співвідношення кислоти й води
для приготування електроліту відповідної густини
Під час пропускання через батарею постійного струму (заряджання) в
акумуляторах відбувається перетворення електричної енергії на хімічну,
що виражається в зміні складу активної маси [на позитивних пластинах
утворюється перекис свинцю (РЬО2), а на негативних — губчастий свинець
(РЬ)] та в збільшенні густини електроліту. Розряджання – зворотний
хімічний процес, під час якого знижується густина електроліту, а активна
маса на тих й інших пластинах перетворюється на сірчанокислий свинець
(PbSO4).
Оскільки густина електроліту визначає електрорушійну силу (ЕРС), яку
розвиває акумулятор, за її значенням можна судити про ступінь
зарядженості батареї. Густина електроліту залежить від його температури,
зменшуючись приблизно на 0,1 г/см3 при підвищенні температури на 15 °С.
У розрахунках густину електроліту, як правило, зводять до температури 15
°С. Для запобігання замерзанню електроліту під час експлуатації
акумуляторів узимку його густину регламентують залежно від кліматичних
умов (табл. 2).
Номінальною ємністю акумулятора називається кількість електрики, яку
може віддати повністю заряджений акумулятор у разі розряджання струмом
20-годинного режиму за температури електроліту ЗО °С та початкової його
густини 1,285 г/см3 до напруги 1,7 В. Єм^ ність виражається в
ампер-годинах (А • год) і залежить від кількості й розміру паралельно
з’єднаних пластин, сили розрядного струму, а також температури
електроліту. Чим більше пластин і чим більший їхній розмір, менша сила
розрядного струму й вища температура електроліту, тим більшу ємність
може віддавати акумулятор під час розряджання. В разі зниження
температури електроліту ємність зменшується приблизно на 1 % на кожний
градус. Наприклад, якідо
номінальна ємність батареї (за температури електроліту ЗО °С) дорівнює
55 А • год, то за температури електроліту О °С вона зменшиться на ЗО % і
становитиме 38 А • год, а за температури —20 °С – – зменшиться на 50 % і
дорівнюватиме 27 А • год. Ємність одного акумулятора й батареї, що
складається з кількох акумуляторів, з’єднаних послідовно, однакова
(послідовно з’єднують акумулятори, які мають однакову ємність).
Таблиця 2
Регламентована густина електроліту залежно від кліматичних умов
На перемичках акумуляторних батарей є позначення, що визначають їхню
характеристику. На автомобілях «Москвич» і ЗАЗ установлюється
акумуляторна батарея 6СТ-55ЭР, на ВАЗ-2105 — 6СТ-55П, а на ГАЗ-24 —
6СТ-60ЭМ. У маркуванні: перша цифра позначає кількість акумуляторів у
батареї; літери СТ свідчать про те, що батарея стандартного типу; число
після літер показує номінальну ємність батареї в ампер-годинах; останні
літери позначають матеріал бака (Э — ебоніт, П — пластмаса) та матеріал
сепараторів (Р — міпора, М — міпласт).
Автомобільні акумулятори нового покоління необслуговувані. Батарея
повністю герметична. Замість сурми застосовується кальцієвий свинець.
Кальцій забезпечує підвищену провідність і невеликий внутрішній опір, що
зумовлює підвищену стартову потужність. У герметично закритій батареї
вода випаровується набагато повільніше, зменшується ймовірність
потрапляння в електроліт сторонніх домішок із повітря або недостатньо
чистої води. Кожну пластину розміщено в окремому конверті-сепараторі,
мікропористий матеріал якого, абсолютно інертний щодо електроліту,
підвищує стійкість пластин до вібрацій і перешкоджає наростанню активної
маси. Надійно захищені пластини розташовуються ближче одна до одної; при
Цьому питома ємність підвищується, а сама батарея стає компактнішою.
Технічне обслуговування акумуляторної батареї. Термін служби
акумуляторних батарей за умови правильної експлуатації їх та своєчасного
догляду за ними становить чотири роки або 75 тис. км пробігу автомобіля.
Проте цей термін може значно скорочуватися в разі порушення правил
експлуатації та зберігання батарей. На технічний стан акумуляторних
батарей особливо впливають забруднення електроліту, робота й зберігання
при підвищеній температурі електроліту та низькому його рівні, порушення
режимів заряджання, заливання електроліту підвищеної густини (це
найчастіше буває, якщо замість дистильованої води для доведення рівня в
акумулятори додають електроліт). Усе це може призвести до небезпечних
несправностей.
Основні несправності: • підвищене саморозряджання; • коротке замикання
різнойменних пластин; • сульфатація пластин; • корозія решіток
позитивних пластин. Крім того, під час експлуатації батарей
відбуваються: • окиснення полюсних штирів і наконечників; •
розтріскування мастики й поява тріщин у баці, кришках, що спричиняє
підтікання електроліту.
Саморозряджання акумуляторної батареї під час її експлуатації та
зберігання виникає через утворення в активній масі пластин місцевих
струмів, що пояснюється появою електрорушійної сили між оксидами
активної маси та решіткою пластин. Крім того, в разі тривалого
зберігання електроліт в акумуляторі відстоюється, й густина його нижніх
шарів стає більшою, ніж верхніх. Це призводить до появи різниці
потенціалів та виникнення зрівнювальних струмів на поверхні пластин.
Нормальне саморозряджання справної батареї становить 1…2 % за добу.
Причинами підвищеного саморозряджання можуть бути:
– забруднення поверхні батареї;
– застосування для доливання звичайної (не дистильованої) води, що
містить луги та солі;
– потрапляння всередину акумуляторів частинок металу та інших речовин,
які сприяють утворенню гальванічних пар.
Для усунення несправності слід протерти поверхню батареї або замінити
електроліт, промивши внутрішню поверхню бака.
До ознак короткого замикання всередині акумулятора належать «кипіння»
електроліту та різке зниження напруги, що найчастіше спричиняється
осипанням активної маси й руйнуванням сепараторів. В обох випадках треба
розібрати акумуляторну батарею й замінити несправні елементи.
Сульфатація пластин — це утворення на них великих кристалів
сірчанокислого свинцю у вигляді білого нальоту. При цьому збільшується
опір акумуляторів. Великі кристали сульфату свинцю закривають пори
активної маси, перешкоджаючи прониканню електроліту та формуванню
активної маси під час заряджання. Внаслідок цього активна поверхня
пластин зменшується, а отже, знижується ємність батареї. Ознака
сульфатації пластин: під час заряджання батареї швидко збільшуються
напруга та температура електроліту й відбувається бурхливе газовиділення
(«кипіння»), а густина електроліту підвищується неістотно. При
наступному розряджанні й особливо вмиканні стартера батарея швидко
розряджається через малу ємність.
Основні причини сульфатації:
– розряджання батареї нижче 1,7 В на один акумулятор;
– оголення пластин унаслідок зниження рівня електроліту;
– тривале зберігання батареї без підзаряджання (особливо -розрядженої);
– велика густина електроліту;
– тривале користування стартером під час пуску двигуна.
Невелику сульфатацію пластин можна усунути проведенням одного або
кількох циклів «заряджання—розряджання». Для цього акумуляторну батарею
треба повністю зарядити й довести густину електроліту в ній до
нормальної (1,285 г/см3), доливаючи електроліт густиною 1,4 г/см3 або
дистильовану воду. Потім слід розрядити батарею через лампу струмом
силою 4…5 А до напруги 1,7 В на один акумулятор і визначити розрядну
ємність. Після цього потрібно звести ємність до температури +30 °С,
користуючись формулою
де Qa — ємність батареї, зведена до температури + ЗО °С; Q — розрядна
ємність, добута множенням сили розрядного струму на час розряджання
батареї в годинах; / — середня температура електроліту (півсума
температур, виміряних на початку та наприкінці розряджання) в
акумуляторах під час розряджання, °С; 0,01 — температурний коефіцієнт
ємності.
Якщо обчислена дійсна ємність становитиме не менше ніж 80 % номінальної,
то батарею треба знову зарядити й установити на автомобіль; якщо ємність
буде нижчою, то весь цикл слід повторити. Так само рекомендується діяти
й після зберігання батареї понад 6 міс. і перед тривалим зберіганням.
Окиснення полюсних штирів призводить до збільшення опору в зовнішньому
колі й навіть до припинення струму. Для усунення несправності треба
зняти зі штирів наконечники проводів (затискачі), зачистити штирі та
затискачі й закріпити останні на штирях. Після цього штирі та затискачі
потрібно змастити тонким шаром технічного вазеліну.
Підтікання електроліту крізь тріщини в баці виявляють оглядом. Для
усунення несправності батарею здають у ремонт. У разі вимушеної
тимчасової експлуатації батареї з цією несправністю необхідно періодично
додавати в несправне відділення бака електроліт, а не дистильовану воду.
ПГ(~) Термін служби та справність акумуляторної батареї І багато в чому
залежать від своєчасного й правильного догляду за нею. Батарея має бути
чистою, оскільки забруднення її поверхні призводить до підвищеного
саморозряджання. Під час технічного обслуговування треба протерти
поверхню батареї 10 %-ним розчином нашатирного спирту або кальцинованої
соди, після чого витерти чистою сухою ганчіркою.
Під час заряджання внаслідок хімічної реакції виділяються гази, які
значно підвищують тиск усередині акумуляторів. Тому вентиляційні отвори
в пробках потрібно постійно прочищати тонким дротом.
• Оскільки під час роботи батареї утворюється гримучий газ (суміш водню
з киснем), то щоб запобігти вибуху, не можна оглядати батарею з
відкритим вогнем.
Періодично треба зачищати штирі та затискачі проводів. Через 2…2,5
тис. км пробігу, а в спеку через кожні п’ять—шість днів потрібно
перевіряти рівень електроліту крізь заливні отвори акумуляторів скляною
трубкою з внутрішнім діаметром 3…5 мм. Стовпчик електроліту в трубці
показує висоту його рівня над запобіжним щитком, яка має становити
10…15 мм (рис. 3.22, а). Рівень електроліту можна перевірити також
чистою ебонітовою або дерев’яною паличкою; не можна для цього
застосовувати металевий стержень. У разі зниження рівня слід долити
дистильовану воду, а не електроліт, оскільки під час роботи батареї вода
в електроліті розкладається й випаровується, а кислота залишається.
Слід періодично перевіряти густину електроліту (рис. 3.22, б), щоб
визначити ступінь зарядженості акумуляторної батареї (табл. 3.3). Для
цього треба наконечник кислотоміра опустити у заливний отвір
акумулятора, засмоктати електроліт за допомогою гумової груші й за
поділками ареометра, вміщеного всередину скляної колби, визначити
густину електроліту.
Для тривалого зберігання батареї взимку її треба зняти з автомобіля,
повністю зарядити й зберігати в сухому місці за температури не вище від
0 й не нижче від —30 °С, враховуючи, що чим нижча температура
електроліту, тим менше саморозрядження батареї (температура замерзання
електроліту густиною 1,1 г/см3 дорівнює -7 °С, густиною 1,22 г/см3
становить —37 °С, а густиною 1,31 г/см3 дорівнює – 66 °С).
Через кожні три місяці батарею треба підзаряджати для відновлення
ємності, втраченої на саморозряджання.
У разі зберігання батареї безпосередньо на автомобілі треба від’єднати
проводи від полюсних штирів.
Список використаної літератури
Боровських Ю.І., Буральов Ю.В., Морозов К.А. Будова автомобілів. – К.,
1991.
Кисликов В.Ф., Лущик В.В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник.
– К.: Либідь, 2002.
Шестопалов К.С., Чиняев В.Г. Устройство и эксплуатация автомобиля. – М.,
1984.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
