|
|
АКБ окружают людей в их повседневной жизни буквально повсюду – в мелкой и крупной домашней технике, средствах связи, любимом автомобиле. Несмотря на это, многие не знают, каков принцип работы аккумулятора, и посему не умеют с ним обращаться. На самом деле есть один генеральный принцип, которому подчинена работа батарей всех видов. Это обратимые химические реакции, происходящие циклично. Во время разряда аккумуляторной батареи происходит превращение энергии химической в электрическую, что обеспечивает работу технического устройства, к которому подключен АКБ. Когда запас этой энергии будет исчерпан на определенный процент, производят зарядку аккумулятора. Во время нее также идут химические превращения, но уже с обратным эффектом. То есть поступление электрического тока вызывает накопление запасов химической энергии. Отличают разные аккумуляторы между собой два аспекта – тип электролита и материал, из которого выполнены электроды. Основой для электролита выступают кислоты или щелочи, которые после разбавления водой или другими добавками приобретают вид готовой гомогенной смеси различной консистенции (жидкой либо гелевой). Вещество, выступающее электродом, способно изменять свойства готового изделия. Самыми распространенными являются литиевые, свинцовые и никель-кадмиевые батареи. Принцип работы стандартного автомобильного аккумулятора опирается на его конструкцию и не зависит от того, залит в него кислотный или щелочной электролит. Внутри диэлектрического и нерастворимого серной кислотой корпуса из специального пластика помещаются шесть банок-батареек, последовательно прикрепленных друг к другу. В каждой из этих банок есть по несколько электродов с зарядами «плюс» и «минус», которые выглядят как отводящая ток решетка, смазанная специальной химически активной массой. Чтобы решетки с разными знаками случайно не соприкоснулись и не закоротили, каждая из них погружена в разделитель из полиэтилена. Сами электроды сделаны обычно из свинца с разнообразными примесями. Если быть точным, то таких свинцовых решеток бывает три вида: Можно с уверенностью утверждать, что свинцово-кислотный — самый востребованный и распространенный вид аккумулятора для авто. Принцип работы свинцового аккумулятора основывается на активном взаимодействии серной кислоты с диоксидом свинца. Когда батарея эксплуатируется, то есть нужна электрическая энергия, на катоде свинец окисляется, а его диоксид на аноде, напротив, участвует в восстановительной реакции. При зарядке, как нетрудно догадаться, взаимодействия идут в обратную сторону. Это все происходит за счет кислоты в электролите, часть ее распадается, соответственно, концентрация падает. Именно этим обусловлена необходимость периодически обновлять жидкость в батарее. С гелевыми аккумуляторами такого не случается. Состояние электролита в них не позволяет ему испаряться, если, конечно, не перегреть АКБ во время подзарядки. Как правильно заряжать гелевые аккумуляторы, читайте здесь → Именно благодаря отсутствию необходимости периодически восполнять запасы активного вещества батареи с желеобразным электролитом относят к категории необслуживаемых. Еще одно их преимущество в том, что гель не отсоединяется от электрических контактов, а значит, невозможны внезапные сбои и замыкания. Его конструкция не отличается сложностью: анод из пористого углерода, литиевый катод, пластина-сепаратор между ними и проводник тока – вещество-электролит. Во время разрядки ионы отделяются от анода и движутся на литий по электролиту, минуя сепаратор. Во время питания батареи все происходит с точностью до наоборот – литий отдает ионы, углерод принимает. Так и происходит процесс ионного круговорота между разнозарядными электродами литий-ионной батареи. Точный состав катода может отличаться в конкретной модели или у определенного производителя АКБ. Дело в том, что многие фирмы тестируют разнообразные типы литиевых соединений для того чтобы изменять показатели устройств по своему усмотрению. Впрочем, очевидно – улучшая одни характеристики, неизбежно приходится жертвовать другими. Чаще всего литий-ионные АКБ с повышенной емкостью, заботой об эксплуатирующих его людях и природной среде оказываются чрезмерно дорогостоящими или требуют слишком много внимания. Но чего не отнять у батарей с литием, что составляет их принципиальную разницу с другими типами аккумуляторов, так это низкий уровень саморазряда. Литий-полимерные — это следующий этап развития литий-ионных АКБ. Принципиальная разница понятна из названия — в качестве электролита начинает использоваться полимерное соединение. Из-за прочности существующих в нем химических связей такой аккумулятор становится максимально безопасным, неправильная эксплуатация может сломать его самого, но не нанести вред владельцу, как это бывало с литиевыми АКБ с жидким наполнителем. Полимерный неопасно перегревать или протыкать острым предметом, в то время как жидкостной элемент уже давно бы взорвался. Еще один огромный плюс Li-Pol батарей — их огромная проводимость. Из-за того, что в процессе реакций на анодах и катодах батарея приобретает свойства хорошего полупроводника, она способна передавать ток, в разы превышающий ее собственную электроемкость. Методика функционирования щелочного аккумулятора основывается на химических превращениях в щелочной среде. Именно поэтому для электродов таких АКБ применяют соединения металлов, которые активно взаимодействуют именно со щелочами. Гидроокись никеля на электроде с положительным зарядом превращается в гидрат его закиси из-за череды реакций со свободными ионами в электролите. На катоде в это же время идут похожие взаимодействия, но только с образованием гидрата окиси железа. Между только что создавшимися веществами образуется разница в потенциалах, за счет которой и выделяется электроэнергия. В процессе подзарядки реакции те же самые, только в обратном порядке, вещества восстанавливаются до исходных. Батареи никель-кадмиевого типа обычно применяют для некрупной техники, например, для шуруповерта. Принцип их устройства и работы схож с автомобильным АКБ, только в гораздо меньших масштабах – те же последовательно соединенные несколько маленьких батареек, совместно вырабатывающих нужные электрические показатели, а внутри них – уже знакомые аноды, катоды, пластины сепараторов и жидкий электролит. Специфические характеристики, присущие только этому типу аккумуляторов, обеспечивают именно химические свойства никеля и кадмия. Они же накладывают и обязательство быть осторожным, особенно при утилизации. Это вызвано тем, что кадмий – довольно токсичный элемент. При аккуратной же эксплуатации шуруповертов с такими АКБ приборы гарантированно будут работать долгое время на высокой мощности, в любых погодных и температурных условиях. К тому же их можно очень быстро заряжать. По своему устройству и механизму работы никель-металл-гидридные батареи очень похожи на кадмиевые и были изобретены практически сразу после них. Основное отличие состоит в материале, из которого изготовлен отрицательный электрод. В аккумуляторах типа Ni-MH он состоит из особого справа металлов, которые абсорбируют водород. Часть из них реагируют с ионами электролита с выделением тепловой энергии, другая часть – с ее поглощением, в результате чего возможно безопасное и экологически безвредное использование такого устройства. ЗУ для аккумулятора обычно состоит из выпрямителя и трансформатора и создает ток с постоянным напряжением около 14 вольт. Также хорошие приборы содержат элементы, которые следят за напряжением на питаемом аккумуляторе и в нужный момент выключают зарядку. По ходу процесса работы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора или для любого другого подаваемый им ток сам собой падает. Вызвано это тем, что в заряжающемся АКБ увеличивается сопротивление, и он больше не пропускает ток с большим напряжением. Если в зарядке есть измеритель, то он фиксирует тот момент, когда в батарее достигнуто напряжение в 12В, после чего ее можно отключать от сети. АКБ – вещь не такая сложная, как может показаться. Ее устройство легко понять, к тому же, принцип работы одинаков для разных видов. Знать его владельцу аккумулятора хоть в машине, хоть в настенных часах, очень полезно – это поможет поступать правильно на всех этапах – выбора, обслуживания и утилизации батарейки. batteryk.com Автономные источники электроэнергии являются одними из самых полезных изобретений человечества. Что такое телефон или радио, в которых не установлены аккумуляторные батареи? Устройство многих приспособлений, а также условия их использования не всегда предусматривают наличие постоянного сетевого электропитания, поэтому такие источники электроэнергии позволяют с комфортом осуществлять свою деятельность практически в любой точке мира. После небольшого предисловия давайте приступим к статье. В широком смысле под этим понятием подразумевают устройство, что при одних условиях использования может накапливать какой-либо вид энергии, а при других – расходовать, чтобы удовлетворить нужды человека. Аккумуляторы аккумулируют электричество от внешнего источника питания, а потом отдают её подключенным потребителям, чтобы они смогли делать свою работу. Так, когда устройства работают, постоянно протекают химические реакции между электролитом и электродными пластинами. Кстати, подобная конструкция размещена в банках, из которых и формируются аккумуляторные батареи. Устройство данных конструкций предусматривает создание напряжения, как правило, 1,2-2 В, что весьма мало. Поэтому для увеличения показателей источников питания и применяются разные типы соединения. Устройство данных источников питания предусматривает подключение к плюсу и минусу. Функционируют они следующим образом: когда к электродам подключается нагрузка (в качестве примера можно рассмотреть лампочку), то возникает замкнутая электрическая цепь. По ней начинает протекать ток разряда. Формируется он благодаря движению электронов, анионов и катионов. Более детальную информацию о том, что и как протекает, можно рассказать только на конкретном примере. Допустим, что у нас есть аккумулятор, где положительный электрод – это окись никеля, в который был добавлен графит для повышения проводимости. Для отрицательной пластины применяли губчатый кадмий. Так вот, когда идёт разряд, то частицы активного кислорода выделяются и попадают в электролит. При этом от них отделяются части, которые идут как электричество (те же электроны). Затем частицы активного кислорода направляются в сторону отрицательных пластин, где они окисляют кадмий. Необходимо отключить нагрузку на клеммах пластин. На них же подаётся, как правило, постоянное напряжение (но может быть и пульсирующее, зависит от случая), которое больше, чем величина батареи, что заряжается. Причем полярность должна быть одинаковой. То есть минусовые и плюсовые клеммы потребителя и источника обязаны совпадать. Учтите, что зарядное устройство обязательно должно обладать большей мощностью, чем есть в аккумуляторе, чтобы подавлять остатки энергии в нем и создавать электрический ток, направление которого будет противоположным разряду. В результате меняются и химические процессы, которые протекают в аккумуляторной батарее. Давайте рассмотрим пример из предыдущего подпункта статьи. Здесь уже положительный электрод будет обогащаться кислородом, а на отрицательном восстановится чистый кадмий. Подводя итог, можно сказать, что во время заряда и разряда меняется только химический состав электродов. Это не относится к электролиту. Но он может испаряться, что негативно будет сказываться на времени работы батареи. Итак, мы рассмотрели принцип работы любого аккумулятора. Теперь давайте узнаем, как во время эксплуатации можно улучшить их характеристики. Величина тока зависит от значительного количества факторов. В первую очередь под этим понимают конструкцию, применяемые материалы и их габариты. Чем большую площадь имеют электроды, тем большие показатели тока они смогут выдержать. Этот принцип используется для параллельного соединения однотипных банок в аккумуляторах. Такое делается, если необходимо увеличить значение тока, что идёт на нагрузку. Но вместе с этим приходится и поднимать мощность источника энергии. Если рассматривать банки, из которых состоят аккумуляторные батареи, то необходимо сказать, что они находятся, как правило, в одном корпусе. Подобный тип соединения используется, чтобы получить большие показатели напряжения с меньшими потерями. Увидеть применение этой конструкции можно, разобрав автомобильные батареи, которые являются свинцово-кислотными. Стоит сказать, что этот тип применяется не только в устройстве автомобильного аккумулятора, это просто самый вероятный способ разобрать, как же работает подобный тип соединения. В таком случае необходимо позаботится о том, чтобы не было металлического контакта, а существовала надежная гальваническая связь через электролит. Но это только нужно понимать в отношении данного типа. В других случаях по-другому будет реализовываться поставленная задача соединения. Они разнятся из-за своего предназначения, возможностей, реализации и материала. На данный момент современным производством освоен выпуск больше трех десятков типов, которые отличаются своим составом электродов, а также применяемым электролитом. Так, например, li-ion аккумуляторы могут похвастаться семейством из 12 известных моделей. Условно можно выделить следующие типы: Это самые популярные представители. Но для понимания возможностей предлагаем ознакомиться со списком материалов, которые могут выступать в качестве электродов: Использование разных материалов влияет на получаемые выходные характеристики и, следовательно, на сферу применения. Так, к примеру, li-ion аккумуляторы применяются в компьютерных и мобильных устройствах. Тогда как никель-кадмиевые используются в качестве замены стандартных гальванических элементов. Теоретически все типы аккумуляторных батарей могут работать с любой нагрузкой. Вопрос только в том, насколько оправданным является такое применение. Мы уже рассмотрели, что такое аккумуляторные батареи, устройство этих конструкций, из чего их делают. Теперь давайте сосредоточимся на том, что влияет на их эксплуатацию. Важными для нас характеристиками являются: Вот такие характеристики аккумуляторных батарей и предоставляют для нас наибольший интерес. Конечно, если придётся делать что-то новое и эксклюзивное, ранее невиданное, то может понадобиться и что-то ещё. Но это весьма маловероятно. В качестве примера мы возьмём свинцовые пластины. Хотя таковыми они были раньше. Современные пластины изготавливаются из свинцово-кальциевого сплава. Благодаря этому достигается низкий уровень саморазряда батареи (50% емкости теряется за 18 месяцев). Также это позволяет экономно расходовать воду (всего 1 грамм на ампер-час). Можно встретить и гибридную конструкцию, где, кроме свинца, в положительный электрод добавляется сурьма, а в отрицательный – кальций. Правда, в таких случаях имеется повышенный расход воды. Чтобы повысить стойкость к коррозийным процессам, добавляют олово или серебро. Электроды изготавливаются с решетчатой структурой, их покрывают слоем активной массы. Принцип работы аккумуляторной батареи в немалой степени зависит от того, какой материал используется для пластин. Мы рассматриваем свинцовые, которые просты для изучения, но ориентироваться на них всегда не рекомендуем. Рассматриваем все те же свинцово-кислотные батареи. В качестве электролита, в который они помещаются, чаще всего выступает серная кислота. Она обладает определённой плотностью, которая может меняться в зависимости от уровня заряда батареи. В данном случае действует принцип: чем больше, тем выше. Со временем электролит улетучивается, и емкость аккумуляторной батареи падает. На сроке службы сказываются особенности эксплуатации (соблюдение техники безопасности). В батареях электролит может быть двух типов: На данный момент наиболее распространён первый тип. Использование аккумуляторов можно наблюдать практически везде. Вспомните свои мобильные телефоны или источники бесперебойного питания для компьютеров. В качестве примера можно привести и обычный фонарик (современные образцы всё чаще изготавливаются со встроенным аккумулятором и не рассчитаны на гальванические элементы). А автомобили? Системы «стоп-старт» и рекуперативного торможения работают от аккумуляторов, причем они выдвигают высокие требования к пусковому току, глубокому разряду и долговечности. Как видите, без этих источников питания сложно обойтись в современной жизни любому человеку. Мы рассмотрели основную информацию о данных устройствах. Давайте ещё уделим внимание такому понятию, как схема аккумуляторной батареи. Ведь в рамках статьи по нему прошлись только вскользь. Аккумулятор современной схемы, согласно истории, был впервые создан французским физиком Гастоном Плантом. Площадь его творения превышала 10 квадратных метров! Современные батареи, по сути, являются просто значительно уменьшенными и немного доработанными копиями его аккумулятора. Видимым для человека элементом является только корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции. fb.ru Для правильной эксплуатации автомобиля нужно также досконально знать устройство и принцип аккумуляторной батареи. В данной статье подробно описано, из каких деталей состоит батарея, а также ее виды. Содержание [ Раскрыть] [ Скрыть] Важно знать, что если у человека в теле одним из важных органов является сердце, то в автомобиле – аккумулятор. Он находится в бортовой сети – в связке с генератором и является ключом подачи тока. Устройство автомобильного аккумулятора имеет следующие свойства: Для легковых автомобилей и схожих машин значение потребления колеблется в следующих пределах: Они имеют такие требования: Как устроен автомобильный аккумулятор, можно узнать ниже. Большинство современных легковых машин оснащено свинцово-кислотными устройствами на основе жидкого электролита. Они постоянно обновляются и совершенствуются, а также видоизменяются. Конструкция аккумуляторной батареи состоит из следующих деталей: Для соединения клемм используются перемычки для аккумуляторных батарей. Они позволяют соединить несколько аккумуляторов в группу или подзарядить аккумулятор. Разнозаряженные электроды находятся в одном корпусе и погружены в электролит. Электролит, в который помещаются электроды, готовится из раствора воды и серной кислоты. Качество этих компонентов имеет большое влияние на продолжительность существования аккумулятора. Электрод имеет вид решетки, которая отводит ток. Она изготавливается из свинцового сплава, в состав которого входят вещества, защищающие металл от разложения. Качество сплава и даже размер решетки – все влияет на работу батареи. Сепаратор играет роль щита между двумя электродами, имеющими разный заряд. Каждый электрод помещен в сепаратор для защиты от замыкания. Он должен иметь две функции: изолировать электроды друг от друга, но в то же время давать доступ ионам электролита к электродам. В устройствах, которые изобретены сейчас, электроды составлены из сплава свинца и калия. Благодаря этому саморазряд батареи снижается еще ниже, а также снижается потребление воды. В составе также должен находиться выключатель аккумуляторной батареи, он служит для того, чтобы функции батареи отключались при длительном бездействии машины. Хороший выключатель аккумуляторной батареи должен иметь маленькое сопротивление. Аккумуляторные батареи могут быть различными: Популярность аккумуляторных батарей из стекловолокна повышается благодаря машинам с системой рекуперации энергии торможения и систематикой старт-стоп. В зависимости от этого повышаются и требования. Теперь для автомобильного аккумулятора необходимо иметь: Аккумуляторы этого типа пользуются популярностью у водителей машин со множеством электронной техники на борту. На рынках автомобилистов можно встретить аккумуляторы типа EFB, которые в некотором роде схожи с WET батареями. Они находятся на границе между WET и AGM и отличаются тем, что в батареях этого типа залит жидкий кислотный электролит, а электроды покрыты тончайшим микроволокном. Благодаря этому батарея гарантирует большую аккумуляцию энергии в автомобиле, больше держит заряд и имеет мощный токоотвод. Батареи EFB часто используются в машинах на основе старт-стоп систем. Однако они не настолько популярны, как аккумуляторы WET, так как при покупке придется расщедриться. При покупке устройства необходимо будет рассчитывать на то, что он будет выделять газы при зарядке. Конечно, современные устройства содержат специальный корпус, который помогает отвести газы.Элементы, которые выделяются при заряде аккумулятора, связаны с выделением воды, а иногда выделяются в атмосферу, если заряд устройства превышает допустимый уровень. Существуют аккумуляторы с пламегасителем. Это устройство предназначено для того, чтобы внутри аккумулятора погасить пламя, если газы внезапно загорятся. Ниже можно узнать принцип работы аккумулятора. Принцип действия заключается в следующем. Активные элементы устройства обладают способностями вступать в реакцию при инициировании нагрузки на клеммы аккумулятора. Работающий аккумулятор провоцирует таким образом появление тока, который вырабатывает сульфат свинца на отрицательной пластине. Если ток идет извне, то есть от зарядки или генератора, тогда идет обратный процесс. В этот момент на отрицательных электродах возобновляются слои чистого свинца, а на положительных – регенерация диоксида свинца. В устройстве происходит метод двойной сульфации: повышение плотности электролита. Крепление АКБ происходит при помощи положительных и отрицательных выводов из свинца. Они изготавливаются из различной толщины и соответственно маркируются, чтобы при подключении не возникли ошибки. Полярность аккумулятора может быть различной – это зависит от того, как расположены выводы. Для правильного крепления можно использовать несколько вариантов: Если говорить о стандартных характеристиках батареи, нужно осветить следующие из них: При приобретении устройства данные показатели можно обнаружить на этикетке аккумулятора или в интернете, на сайте производителя. Когда речь идет о емкости, говорится о полностью заряженном устройстве, которое отдает энергию в течение 20 часов в процессе разряда (автор видео — ChipiDip). В таком случае размер проявляется в ампер-час. Для сравнения можно взять стандартный аккумулятор автомобиля величиной 55 Ач. Эта батарея при правильной работе должна в течении 20 часов выводить ток 2,75 ампера. Такой разряд в повседневной жизни не практикуется. Емкость может быть резервной, эта величина обозначается в минутах. Резервная емкость аккумулятора в таком случае может подменить генератор. Величина напряжения на среднестатических легковых машинах устанавливается в размере 12 вольт, а величина тока холодной прокрутки говорит о том, сколько батарея отдает энергии за 10 секунд при температуре в -18 и ниже градусов. Напряжение в таком случае не должно падать ниже 7,5 вольта. Ток прокрутки указывает, сколько времени батарея может крутить стартер в мороз. Для автомобильного аккумулятора часто используют пусковое устройство. При помощи этого средства можно продлить жизнь батареи, если она работает на износ. Цена, как можно сделать вывод, будет исходить из вида аккумулятора и его составляющих. Ниже предоставлены цены на батареи: Благодаря этому видео от автора AutoHandMade можно узнать больше об устройстве, принципах работы и правильной эксплуатации. avtozam.com Слово аккумулятор, в переводе с латинского языка означает «собиратель накопитель». Аккумуляторы, помимо электрического, ещё бывают воздушные, газовые, водные и т.п. Но в данной статье говорим именно про электрический. Поэтому электро-аккумулятор (АКБ сокращенно) — это устройство, которое накапливает и сберегает в себе электроэнергию. Как видно на рисунке ниже, АКБ в основном состоит из корпуса (емкости), и свинцовых пластин разделенных друг от друга диэлектрическим сепаратором внутри. Основная емкость разделена обычно на 6 меньших емкостей (банок), в которых между пластинами залита серная кислота (электролит). Электролит это раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Показателем пригодности электролита является его плотность (насыщение). Все пластины же разделены на положительные и отрицательные, каждая группа пластин соединены между собой последовательно и в конце выходят на соответствующую клемму. Стоит понимать, что электрический ток не содержится в буквальном смысле, а лишь воспроизводится благодаря химической реакции диоксида свинца и серной кислоты, которые непосредственно контактируют друг с другом. При разряде АКБ, серная кислота, в результате хим. реакции со свинцом истощается и готова все меньше воспроизводить электрического тока. При зарядке аккумулятора, электрический ток попадая на клеммы, проходит на свинцовые пластины и происходит хим. реакция, в результате которой кислота внутри насыщается. Чтобы проверить, работающий аккумулятор или нет, у большинства современных устройств есть индикатор, показывающий уровень и плотность электролита. Этот индикатор построен по принципу поплавков зеленого и красного цвета. Это не светодиод, вмонтированный в корпус АКБ, а только маленькие поплавки, поэтому индикатор не должен сам светиться. Зеленый индикатор обозначает, что плотность и уровень электролита в норме. Красный или черный индикатор означает возможные проблемы с электролитом. В таком случае стоит поставить аккумулятор на зарядку. Стоит помнить, что индикатор это механическое устройство и оно вполне может «заедать» и тем самым показывать недостоверную информацию. Так же индикатор установлен ближе к середине корпуса и не показывает состояние электролита на крайних банках аккумулятора, в которых чаще всего происходит выкипание электролита. Поэтому наилучшим способом проверки аккумулятора будет использование тестера или вольтметра. Подключив щупы вольтметра к клеммам автомобильного аккумулятора вольтах на экране тестера должен быть не ниже 10.5 вольт. В таком состоянии аккумулятор еще способен прокручивать стартер автомобиля с достаточной силой. Если индикатор показывает недостаточный уровень электролита и напряжение на клеммах ниже 10 вольт, следует довести уровень кислоты до рекомендованного значения и подзарядить аккумулятор. В основном для поднятия уровня, электролит разбавляют дистиллированной водой, и дальше аккумулятор заряжают до положенных 12 вольт. Полярность — это расположение плюсовой и минусовой клемм на корпусе аккумулятора. В старых аккумуляторах использовалась прямая полярность (плюс находится слева, минус справа). Но в большинстве современных аккумуляторов используется обратная полярность, т.е. плюс справа, а минус слева. Такое расположение клемм обусловлено просто конструктивными особенностями современных иномарок. Нечем кроме расположение клемм, аккумуляторы с прямой и обратной полярностью больше не отличаются. Попутать их очень легко и если вам «посчастливилось» приобрести АКБ с полярностью не такой, как вам нужна, следует обменять его в магазине. Иначе при установке на свое место под капотом, вам не хватит длины плюсового или минусового проводов. Так же бывают случаи, когда на корпусе маркировкой указана одна полярность, а на самом деле она противоположная. Это можно считать браком, и так же следует вернуть или обменять АКб на нужный. silatoka.net Электричество было изобретено более ста лет назад. За это время человек научился использовать его на свое благо практически во всех сферах деятельности. Автомобильная промышленность не осталась в стороне от современного прогресса, и на всех, без исключения, машинах устанавливаются АКБ. Сегодня мы рассмотрим аккумуляторы для автомобилей, выясним их устройство, а также узнаем, как и зачем правильно эксплуатировать и обслуживать подобные устройства. Аккумуляторы, предлагаемые для автомобиля, так же, как и на любой другой технике, предназначены для выработки электрического постоянного тока. Аккумулятор, произведенный и рекомендуемый для автомобилей, вырабатывает ток номиналом в 12 или 24 вольт и отличается высоким сроком службы и значительным количеством циклов зарядки и разрядки. Иными словами, чтобы представить, какую роль играют аккумуляторы, предлагаемые для автомобиля, и какое назначение имеют, стоит вспомнить обыкновенную батарейку, которая устанавливается на большинство портативной бытовой техники для дома. Единственная разница заключается в том, что аккумуляторы, устанавливаемые на автомобиль, питают не одну, а сразу несколько систем, направленных на обеспечение исправного функционирования машины и всех ее составляющих. Так, к примеру, именно АКБ нужен для того, чтобы осуществлять прокручивание стартера двигателя и подачу мощной искры для розжига топливной смеси в цилиндрах. Если речь идет о дизельных ДВС, то здесь аккумулятор автомобиля нагревает свечи до максимальных допустимых температур и осуществляет функционирование ТНВД — важнейшего из топливных элементов дизеля. Также не стоит забывать и о том, что аккумулятор для авто играет роль источника питания для всех электрических систем. Освещение, климатическая система, электроприводы стекол и зеркал — все эти заботы берет на себя аккумулятор для автомобиля. Единственным нюансом, пожалуй, является то, что АКБ машины имеет свои особенности и отличия в параметрах от бытовых накопителей, о чем станет понятно после рассмотрения принципа действия и основ построения современной аккумуляторной батареи. После того, как на вопрос, для каких целей нужен АКБ в машине, получен исчерпывающий ответ, можно углубляться в более дремучие дебри с целью выяснить, из чего состоит накопитель энергии и каковы особенности его работы. Вообще говоря, большинство информации о функционировании, принципах работы и параметрах аккумуляторов было изложено еще в школьных учебниках физики. Действительно, состав и технические характеристики аккумулятора можно разъяснить даже ребенку, а схема его функционирования будет проста и понятна даже новичку, далекому от машин и прочей техники. Основу современного аккумулятора составляют всего два отсека: верхний и нижний. Верхний отсек обладает значительно меньшим размером, чем нижний, и отделены они друг от друга при помощи сепаратора, выполненного из диэлектрического материала — такого, который не способен проводить электрический ток. В верхнем отделе находится блок выводов аккумулятора, подключаемых к проводке и питающих электрические системы — плюсовая и минусовая клеммы. Также здесь могут располагаться отверстия, которые предназначаются для обслуживания АКБ: к сожалению, батареи с подобными особенностями практически вытеснены с современного рынка. Нижний отсек имеет куда более сложное строение и больший размер. Здесь и происходят химические реакции, сопровождаемые выделением электрической энергии. Так, современный 12-вольтный аккумулятор имеет шесть разделенных друг от друга при помощи диэлектрической пластины ячеек, что является особенностью АКБ для легкового транспорта. Зачем же разделять емкость аккумулятора на составные части? Каждая из ячеек производит химическую реакцию таким образом, чтобы выработать на выходе ток, эквивалентный параметру в 2 вольта. Ячейки имеют одинаковое строение, технические характеристики и в общем и целом полностью одинаковы. Так, в каждой из ячеек располагаются ряд медных или оловянных пластин, отделенных друг от друга некоторым фиксированным пространством. Пластины изготовлены из одного и того же материала, имеют одинаковую форму, а расстояния между ними совпадают с точностью до сотых миллиметра. Находясь на расстоянии друг от друга, пластины не имеют никакого взаимодействия между собой. Для прохождения реакции и обеспечения необходимых характеристик необходимо вещество, которое одновременно хорошо проводит ток, но при этом способно взаимодействовать с частицами свинца. Стоит отметить, что единственное вещество, которое на данный момент успешно выполняет функции электролита — это серная кислота. На данном этапе становится понятно, почему большинство АКБ теперь невозможно обслуживать самостоятельно, а их утилизация в обычных условиях карается законом. Электролит равномерно заполняет пространство колбы с пластинами. При этом происходит реакция, в результате которой частицы вещества, из которого состоят пластины, теряют свой потенциал, а на клеммы подается ток, обладающий необходимыми характеристиками. К сожалению, потенциал необходимо возвратить: в противном случае, аккумулятор за один цикл разрядки полностью лишится своих свойств и придет в негодность. Первые изобретенные аккумуляторные батареи не обладали свойством восполняемости потенциала, но современные модели вполне поддерживают и эту функцию. Аккумуляторы для легковых автомобилей должны получать постоянный ток в 12 вольт и пропускать его через электролит в течение определенного времени. Так, на машине в роли подобного зарядного устройства выступает не что иное, как генератор, запитываемый от ДВС при помощи ременной передачи. Так, за несколько часов аккумулятор достигает необходимых характеристик. Особенностью такой системы является то, что сначала АКБ позволяет двигателю запуститься, а потом уже двигатель осуществляет зарядку батареи для последующих запусков. Обсудив состав и принцип работы, нельзя не упомянуть о характеристиках аккумуляторных батарей, которые определяют не только совместимость батареи с той или иной маркой и моделью машины, но и возможность произвести успешный запуск техники в принципе. Главная и, пожалуй, ключевая цифра — это сила тока. Зачем же она необходима? Данный показатель означает, какой ток будет поступать в электрические системы и цепи автомобиля, а также то, какой ток должен выдавать генератор для эффективной зарядки. Так, для скутеров и мопедов нормальным значением является ток 6А. Для владельцев легковых автомобилей наиболее подходящими аккумуляторами станут те, что вырабатывают ток в 12А, а для грузовиков и катеров достаточно будет 24. Второй показатель, который определяет свойства аккумуляторных батарей — это емкость, измеряемая в ампер-часах. Иными словами, цифра, отмеченная на маркировке батареи, означает, в течение какого времени ток заданного номинала будет вырабатываться без потери мощности. На данном этапе стоит учитывать тот факт, что большая емкость не всегда хороша. Так, аккумулятор слишком большой мощности может не совпадать с данными генератора и его током. Слишком емкая батарея никогда не будет заряжена полностью, и ее потенциал не будет раскрываться. К тому же более емкая батарея имеет большие размеры и вес. Вообще говоря, при выборе аккумулятора обязательно стоит заглянуть в сервисную книжку или иную документацию, во избежание ошибок. Несмотря на неплохие показатели прогресса в сфере автомобильных технологий, на рынке в качестве альтернативы всегда предлагаются как более новые и дорогие варианты, так и модели устаревшего типа. То же самое можно сказать и об аккумуляторах, которые все еще в некоторых случаях являются обслуживаемыми. Что это означает? Устройство автомобильного аккумулятора обслуживаемого типа такого, что такие АКБ позволяют доливать свежий электролит и, тем самым, продлевать жизнь батарее. Казалось бы, по сравнению с необслуживаемым типом, такая разновидность гораздо выгоднее для владельца. Но стоит учитывать, что самостоятельная работа с кислотой опасна для жизни. Многочисленные инциденты привели к тому, что необслуживаемые батареи практически вытеснили устаревший тип, которым комплектуется лишь специальная техника. Аккумулятор — это неотъемлемая часть машины. Благодаря этому элементу и его особому составу, осуществляется не только старт двигателя, но и функционирование всех опций комфорта и безопасности. По этой причине важно следить за состоянием батареи и своевременно менять ее на новую, во избежание технических неполадок и проблем, которые могут возникнуть в пути. portalmashin.ru 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. ВниманиеВ 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. 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). ПримечаниеАккумуляторная 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. ПримечаниеСтоит 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. 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). ПримечаниеВо 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. ВниманиеОдной 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. Полярность указывает на расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Полярность бывает прямой и обратной. ПримечаниеЧтобы 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. ВниманиеСледует 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. ПримечаниеРезервная 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. ПримечаниеВеличина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице ниже. 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. ПримечаниеПлотность электролита измеряется специальным прибором – ареометром. 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: Для залитых и заряженных 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. Для всех ВниманиеТак 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. monolith.in.ua Функционирование автомобильной АКБ базируется на принципе превращения энергии. Его суть очень проста – во время заряда аккумулятора электрическая энергия превращается в химическую, а в процессе разряда можно наблюдать противоположный процесс. Конструкция обычного автомобильного аккумулятора состоит из 6 элементов по 2В, поэтому на выходе получается 12 вольт. Каждый отдельный элемент – это пластина из свинца, которая имеет решетчатый вид. Пластины покрыты активным веществом и находятся в кислотном электролите. Активными веществами таких аккумуляторных батарей, которые используются для осуществления процедуры формирования тока, являются: губчатый свинец на отрицательном электроде и двуокись свинца на положительном электроде; в качестве электролита выступает водный раствор серной кислоты, плотность которого равна 1,28 г/см3. Когда АКБ начинает испытывать определенную нагрузку, активные вещества на электродах вступают в реакцию с серной кислотой, то есть электролитом, что приводит к появлению электрического тока. Такие преобразования происходят непрерывно, в результате чего наблюдается осаждение белого сульфата свинца, а также снижение показателей электролита. Эта особенность стала причиной того, что химические процессы, которые протекают в свинцовой АКБ, называют теорией двойной сульфитации. Как правило, в конце разряда происходит уменьшение плотности электролита до 1,09 г/см3. Для восстановления работоспособности аккумулятора (в случае серьезного разряда), ток должен быть направлен в противоположную сторону. В результате этого происходит зарядка батареи, что восстанавливает её функцию. Во время разрядки АКБ расходуется серная кислота и появляется вода (снижается плотность электролита), а вот во время зарядки все происходит совершенно по-другому, то есть растет плотность электролита и появляется дополнительная серная кислота, причем вода расходуется. Во время зарядки очень важно контролировать количество воды в АКБ (это также актуально для летней поры), доливая при необходимости требуемый объем дистиллированной воды (если используется обслуживаемая батарея). Одна из главных трудностей, которую пытаются найти автомобильные инженеры, заключается в том, что АКБ очень негативно относится к повышенным температурам. В том случае, если температура достигает 100°С, электролит начинает кипеть. А всем известно, что именно такими являются условия в моторном отсеке автомобиля, где расположен аккумулятор. akymylator.ru10.2 Аккумуляторная батарея (АКБ). Назначение, устройство и типы. Устройство аккумулятора автомобильного
Принцип работы аккумулятора автомобиля и не только
Об автомобильных аккумуляторах
Как устроен литий-ионный аккумулятор?
Li-Pol аккумуляторные батареи
Щелочные батареи
Ni-Cd аккумулятор
Ni-MH аккумулятор
Как работает зарядное устройство для АКБ?
устройство, эксплуатация, принцип работы и схема
Что такое аккумуляторная батарея?
Функционирование аккумулятора при заряде
Параллельное соединение
Последовательное соединение
Типы аккумуляторных батарей
Основные характеристики
Устройство электродов
Электролит
Эксплуатация аккумуляторных батарей
Схема построения аккумуляторной батареи
Устройство, принцип работы, функции и основные параметры аккумуляторной батареи
Назначение батареи
Аккумуляторная батарея БарсУстройство АКБ
Основные компоненты
Схема работы аккумулятораОсобенности конструкции разных видов АКБ
Принцип действия
Основные характеристики автомобильной батареи
Цена вопроса
Видео «Аккумуляторная батарея. Устройство, диагностика, эксплуатация»
Устройство автомобильного аккумулятора
Что такое аккумулятор
Как работает автомобильный аккумулятор
Как проверить авто аккумулятор
Что заливают в аккумулятор
Что значит обратная полярность аккумулятора
устройство, параметры, назначение и описание АКБ для авто
1636 Просмотров Функции
Устройство
Большая разница
Краткая классификация
Подводя итоги
Аккумуляторная батарея автомобиля - назначение, устройство и типы
Назначение аккумуляторной батареи
Устройство аккумуляторной батареи
Типы АКБ
Основные характеристики АКБ
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 При покупке АКБ
Маркировка АКБ
Устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора