Устройства и работа аккумуляторов

Важные информационные данные на тему: "Устройства и работа аккумуляторов" с описанием сопутствующих проблем и способов их решения. За индивидуальными консультациями всегда можно обратиться к дежурному специалисту.

Что из себя представляет аккумуляторная батарея

Базовый принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора (АКБ), определяемый термином «двойная сульфатация», был разработан (изобретен) более полутора веков назад в районе 1860 года и с тех пор никаких принципиальных новшеств не претерпел. Появилось достаточное количество специализированных моделей, но устройство аккумулятора выпущенного вчера в Японии или производимого сегодня в России или в Германии, такое же, как и устройство самой первой батареи собранной «на коленке» во Франции, с неизбежными улучшениями и оптимизацией.

Назначение

АКБ в обычном автомобиле предназначен для работы стартера при запуске двигателя и для устойчивого снабжения заданного вольтажа электроэнергией, многочисленного электрооборудования. При этом роль автомобильного аккумулятора, как «энергетического буфера», при недостаточном поступлении энергии от генератора не менее важна. Типичный пример подобного режима – при работе двигателя на холостых оборотах во время стояния в пробке. В такие моменты весь электропакет и дополнительное сервис-оборудование запитаны только от аккумулятора. Критически важна роль кислотного аккумулятора при аварийных форс-мажорах: поломка генератора, регулятора напряжения, выпрямителя тока, при обрыве ремня генератора.

Правила подзарядки

Подзарядка свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора в штатном режиме производится от генератора. При интенсивной работе батареи требуется ее дополнительная подзарядка в стационарных условиях через специальное зарядное устройство. Особенно это актуально в зимнее время, когда возможность холодной батареи принимать заряд резко снижается, а потребление энергии на раскрутку мотора на морозе возрастает. Поэтому зарядку автомобильного АКБ необходимо проводить в тепле после его согревания естественным образом.

Важно! Ускорение согревания батареи горячей водой или феном недопустимо, так как реально разрушение пластин вследствие резкого перепада температур. При опадении наполнителя на дно банок, резко возрастает возможность саморазряда за счет замыкания пластин.
Для так называемых «кальциевых» аккумуляторов, недопущение полного или значительного разряда критически важно, потому что ресурс этого типа батарей ограничен 4-5 циклами полной разрядки, после чего аккумулятор приходит в негодность.

В современных гибридных автомобилях и в электромобилях аккумуляторная батарея имеет повышенные размеры и емкость, обеспечивая движение. Их так и называют – тяговые. В «чистых» электромобилях только аккумуляторы являются поставщиком энергии для движения и работы всего электрооборудования, отчего имеют значительные размеры и в разы большую емкость, чем батарея в «классическом» автомобиле с карбюраторным двигателем. Например: танковые, тепловозные, на подводных лодках и так далее. Хотя принцип кислотного аккумулятора во всех случаях одинаков за исключением размеров.

Устройство кислотного АКБ и принцип его работы

Устройство кислотной АКБ (свинцово-кислотного) различного назначения, от разных производителей отличается не принципиально и в тезисной форме выглядит следующим образом:

  1. пластиковый контейнер-корпус из инертного, устойчивого к агрессивной среде материала;
  2. в общем корпусе располагается несколько модулей-банок (как правило шесть), которые являются полноценными источниками тока и соединяются между собой тем или иным способом в зависимости от основных задач;
  3. в каждой банке располагаются плотные пакеты, состоящие последовательно из разделенных диэлектрическими сепараторами отрицательно и положительно заряженных пластин (свинцовый катод и анод из диоксида свинца соответственно). Каждая пара пластин является источником тока, их параллельное соединение кратно увеличивает выдаваемое на напряжение;
  4. пакеты залиты раствором химически чистой серной кислоты, разбавленной до определенной плотности дистиллированной водой.

Работа кислотного аккумулятора

В процессе работы кислотного аккумулятора на катодных пластинах образуется сульфат свинца и выделяется энергия в виде электрического тока. За счет выделяемой в процессе электрохимической реакции воды плотность кислотного электролита падает, он становится менее концентрированным. При подаче напряжения на клеммы в процессе зарядки происходит обратный процесс с восстановлением свинца до металлической формы и повышается концентрация электролита.

Как устроена щелочная батарея и принцип ее работы

Устройство щелочной батареи аналогично таковому у кислотного. Но положительно и отрицательно заряженные пластины имеют другой элементный состав, а в качестве электролита используется раствор едкого кали определенной плотности. Есть и другие отличия — в самом корпусе контейнера, выводе клемм и в наличии мелкосетчатой «рубашки» вокруг каждой отдельной пластины.

Отрицательные катоды традиционного щелочного аккумулятора выполнены из губчатого кадмия с примесью губчатого железа, положительные – из гидроокиси трехвалентного никеля с добавлением чешуйчатого графита, добавка которого, обеспечивает лучшую электропроводность катода. Пары пластин параллельно соединяются между собой в банках, которые тоже соединены параллельно. В процессе зарядки щелочного аккумулятора двухвалентный никель в гидрате закиси меняет валентность до значения «8» и превращается в гидрат окиси; соединения кадмия и железа восстанавливаются до металлов. При разрядке процессы противоположны.

Достоинства щелочной АКБ

К достоинствам щелочного типа относятся:

  • внутреннее устройство обеспечивает повышенную устойчивость к механическим нагрузкам, в том числе к тряске и ударам;
  • разрядные токи могут быть значительно выше, чем у кислотного аналога;
  • в принципе отсутствует испарение/выделение вредных веществ с газами;
  • легче и меньше при равных емкостях;
  • имеют очень высокий ресурс и служат в 7-8 раз дольше;
  • для них не является критичными перезаряд или недозаряд;
  • эксплуатация их проста.

По достижении максимального возможного заряда и при продолжении подключения к зарядному устройству никаких отрицательных электрохимических процессов с элементами не происходит. Просто начинается электролиз воды на водород и кислород с ростом концентрации едкого кали и падением уровня электролита, что безопасно и легко компенсируется добавлением дистиллированной воды.
Очевидно, что имеются показатели, по которым этот тип аккумуляторов хуже кислотного:

  • использование дорогостоящих материалов повышает стоимость на единицу емкости до четырех раз;
  • более низкое – 1,25 В против 2 и выше В — напряжение на элементах.

Заключение

Правильная эксплуатация любого типа АКБ обеспечивает его долгую и надежную работу, что не только позволяет экономить финансы, но и гарантирует большую безопасность и комфорт при езде на автомобиле.

Источник: http://znanieavto.ru/pusk-pitanie/ustrojstvo-akkumulyatora.html

Устройство и принцип работы аккумулятора

Электрическим аккумулятором называют химический источник тока многоразового действия. Химические процессы внутри аккумулятора, в отличие от оных в одноразовых гальванических элементах, таких как щелочные или солевые батарейки, обратимы. Циклы заряда-разряда, накопления и отдачи электрической энергии, могут многократно повторяться.

Читайте так же:  Взыскание неустойки потребителем

Так, сам принцип действия аккумулятора позволяет циклически использовать его для автономного электроснабжения разнообразных устройств, портативных приборов, транспортных средств, медицинского оборудования и т. д. в совершенно различных сферах.

Произнося слово «аккумулятор», имеют ввиду или сам аккумулятор или аккумуляторную ячейку. Несколько последовательно или параллельно соединенных друг с другом аккумуляторных ячеек образуют аккумуляторную батарею, как и несколько соединенных аккумуляторов.

Первый аккумулятор, то есть гальванический элемент многоразового использования, появился, по официальным данным, в 1803 году. Его создал немецкий физик и химик Иоганн Вильгельм Риттер. Друг Эрстеда, Риттер, не будучи ученым, изучал химическое действие света, проводил эксперименты с электролизом, ему, кстати, принадлежит открытие ультрафиолетовой части электромагнитного спектра.

Однажды экспериментируя с вольтовым столбом, Риттер взял пятьдесят кружков из меди, куски влажного сукна, и составил столб из пятидесяти таких кружков и влажного сукна между ними. Пропустив через конструкцию ток от вольтова столба, Риттер обнаружил, что его столб зарядился и сам стал источником электричества. Это и был первый аккумулятор.

Обратимость химической реакции в электролите и на электродах аккумулятора позволяет восстанавливать работоспособность аккумулятора — заряжать его после разряда. Ток в процессе заряда пропускается через аккумулятор в направлении, противоположном разряду.

Так например, свинцово-кислотный аккумулятор работает благодаря электрохимическим реакциям свинца и диоксида свинца в серной кислоте. Формулы ниже отражают обратимые реакции, протекающие на аноде и на катоде: слева направо — реакция при разряде, справа налево — заряд.

Рассмотрим теперь устройство аккумулятора на примере автомобильной стартерной батареи. Ее напряжение 12 вольт. Состоит батарея из шести соединенных последовательно гальванических элементов, разделенных перегородками.

Последовательное соединение в данном случае обозначает, что отрицательный вывод одной ячейки подключен к положительному выводу следующей ячейки.

Каждый элемент включает в себя пару решетчатых электродов из свинцово-сурьмянистого сплава, погруженных в электролит, представляющий собой 38% водный раствор серной кислоты. Пористый сепаратор изолирует электроды друг от друга, предотвращая замыкания между ними, но свободно пропускает через себя электролит. То есть жидкость заполняет как ячейки свинцовых пластин, так и поры сепараторов.

Одноименные пластины соединены между собой свинцовыми перемычками, как и разделенные перегородками пакеты пластин, составляющие отдельные элементы, и выводы аккумулятора — тоже изготовлены из свинца.

Выводы автомобильного аккумулятора всегда немного отличаются в размере друг от друга — плюсовая клемма больше в диаметре чем минусовая, чтобы не ошибиться при подключении.

Корпус аккумулятора изготавливается из диэлектрического материала устойчивого к агрессивным средам, к перепадам температур и к вибрациям. Сегодня корпусы стартерных АКБ делают из полипропилена.

Корпус представляет собой герметично закрытую емкость с крышкой, оснащенную отбортовками для прочного крепления. В корпусах старых аккумуляторов всегда предусматривались пробки над каждым из гальванических элементов, составляющих батарею, чтобы можно было при необходимости доливать в них дистиллированную воду. Современные необслуживаемые аккумуляторы пробок на корпусах не имеют.

Другие статьи про аккумумляторы и их использование:

Источник: http://electrik.info/device/1297-ustroystvo-i-princip-raboty-akkumulyatora.html

Автомобильные аккумуляторы — как устроены, как работают, советы по эксплуатации и зарядке

Наиболее существенными у автомобильных аккумуляторов являются три следующих показателя:

Во-первых, это емкость, выраженная в ампер-часах. Она характеризует способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени. Например, ёмкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов ( или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.)

В-третьих, — резервная емкость. Этот параметр, особенно почитаемый в Америке, показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25 А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).

Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в электролит. Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца. Когда к аккумулятору подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается.

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции:

во-первых, он запускает двигатель;

во-вторых, питает некоторые электрические устройства, например, сигнализацию и телефон, когда двигатель не работает.

в-третьих, он «помогает» генератору, когда тот не справляется с нагрузкой.

Холостой режим аккумулятора

Простаивание автомобиля зимой в «пробках» — настоящая проблема для аккумулятора. Работающие одновременно вентилятор, фары, обогреватель заднего окна и стеклоочистители способны забрать больше тока, чем производит генератор. За 45 минут такой работы средний аккумулятор может истощиться настолько, что повторный запуск выключенного двигателя окажется уже невозможным. Для восстановления потребуется не меньше 30 минут нормальной езды, прежде чем можно будет снова остановиться.

Отчего они выходят из строя? Вообще то, в самом аккумуляторе ломаться особенно нечему. Во всяком случае, причина большинства неисправностей неисправностей связана не с собственными его дефектами, а с наличием дополнительного оборудования, например, оставленных включенными габаритов, сигнализации и телефона, тока утечки, что не редкость на не новом автомобиле. Эти устройства особенно любят преподносить «сюрпризы» во время длительных стоянок автомобиля, например, в аэропортах.

Производители автомобилей в целях экономии ставят «слабый» аккумулятор, какой только можно, поэтому любая дополнительная электрическая нагрузка может привести к неисправности.

Сам аккумулятор в процессе службы, конечно, изнашивается и, в конце концов, выходит из строя. Это происходит вследствие коррозии пластин, обеднения их активного покрытия и истощения электролита. Тому способствует повышенная температура, так что чаще всего повреждения происходят летом, а с первым морозцем начинается «веселая жизнь». Обычно срок службы батареи составляет около четырех лет, но в большой степени зависит от режима эксплуатации.

Однако, если ваш аккумулятор вдруг начал барахлить, не спишите его выбрасывать. Наш опыт показывает, что огромное количество автомобильных аккумуляторов, считавшихся неисправными, были просто-напросто разряжены. Попробуйте зарядить разряженный аккумулятор, причем как можно скорее. Чем дольше аккумулятор остается незаряженым, тем сильнее сульфатация пластин, и тем проблематичнее будет его восстановление.

Читайте так же:  Трудовой кодекс рф объяснительная

Аккумулятор требует заботы

Многие владельцы автомобилей бывают искренне удивлены, когда узнают, что аккумулятор тоже требует «техобслуживания». Это прискорбно, потому что капелька заботы и внимания могут сберечь кучу времени и денег.

Уход за аккумулятором чрезвычайно прост и практически сводится лишь к регулярным проверкам уровня электролита. Низкий уровень может свидетельствовать об излишней зарядке, что обычно вызвано неисправностью генератора. Если же электролита недостает только в одном из элементов, то выход из строя всего аккумулятора уже не за горами. В теплую погоду он еще кое-как поработает, но первые же холода его прикончат.

Несколько лет назад в большом ходу были «аккумуляторы, не требующие ухода», что конструктивно сводилось к глухой герметизации верхней крышки. Со временем мода эта прошла, поскольку, в случае, если, по каким-то причинам, потеря электролита все же происходила, долить его уже было нельзя.

Доливая аккумулятор, помните об одной особенности. Во время зарядки уровень электролита несколько повышается, поэтому доливать следует с учетом этого эффекта. А что может сотворить кислота, попавшая на корпус батареи или на детали кузова, мы все прекрасно знаем.

Помните, что опасность возгорания кислорода и водорода, выделяющихся во время зарядки (а также после ее завершения),вполне реальна. Хотя большинство серьезных производителей оборудуют крышки аккумуляторов ограничителями пламени, призванными предотвратить его попадание внутрь аккумулятора, подобная вероятность по-прежнему сохраняется- как говорится, береженого Бог бережет. Помните также, что искра возникает не только при отсоединении клеммы. Статического электричества от синтетической одежды может оказаться достаточно, чтобы вызвать взрыв.

Взрыв аккумулятора можно сравнить по мощности с выстрелом из ружья калибра 12 мм. Результат представляет собой жуткое зрелище, и происходит это чаще, чем вы можете себе представить. Например, в осторожной Америке в год бывает более десяти тысяч подобных случаев.

При том, что взрыв, вероятно, не будет смертельным, он может серьезно травмировать вас, особенно лицо, так как осколки пластика разлетаются во все стороны. Поэтому всегда следует быть в защитных очках.

Следующий момент, на который следует обратить внимание,- вибрация. После высокой температуры и электрической перегрузки, это — основная причина износа батарей. Механизм данного воздействия прост: любая «болтанка» постепенно стряхивает активное вещество с пластин. Поэтому проследите, чтобы аккумулятор был прочно закреплен.

И, наконец, проверьте клеммы. Они должны быть чистыми и хорошо затянутыми во избежание искрения. Некоторые смазывают клеммы густой смазкой, другие считают, что это только способствует накоплению грязи, так что выбор за вами.

Аккумулятор, безнадёжно «севший» однажды морозным утром в понедельник,- вот нередкая причина крушения стольких блестящих служебных карьер.

Так что же делать?

Можно попытаться завести машину несколькими способами: «прикурить» от аккумулятора другого автомобиля(что может оказаться проблематичным при современном уровне «накручености» электроники); толкнуть машину или потянуть на буксире (но не при наличии каталитического нейтрализатора); пойти купить новую батарею.

Последний способ особенно плох, ибо в подавляющем большинстве случаев «севший» аккумулятор можно восстановить.

При правильной зарядке он в большинстве случаев восстанавливается до исходного состояния и продолжает и дальше жить и бороться.

Прошли времена, когда аккумулятор просто подключали к зарядному устройству и оставляли на ночь. Зарядку аккумулятора нужно производить с определенной «скоростью»,иначе вас ждут разные неприятности.

В идеале зарядный ток для обычной свинцово-кислотной батареи должен составлять 10% от ее ампер-часовой характеристики. Например, полностью разрядившийся аккумулятор ёмкостью 50 ампер-часов следует заряжать при силе тока 5 ампер в течение десяти часов. Зарядка должна проходить со снятыми крышками.

И хочется быстрее, да нельзя. Это может привести к перегреву, а то и к закипанию электролита. Могут покоробиться и пластины, тогда аккумулятору — конец. Если же ваш аккумулятор герметичный, «не требующий ухода»,то его приходится заряжать еще медленнее — не более 2.5% от ампер-часовой характеристики.

Так, в том же примере полностью разрядившийся герметичный аккумулятор на 50 ампер-часов требует тока зарядки 1,25 ампер в течении 40 часов. Для частично разрядившихся аккумуляторов это время будет, конечно, меньше.

Большинство зарядных устройств снабжено регулятором зарядного тока. Особенно удобно, если есть режим » снижающейся зарядки». В этом случае по мере заряжения аккумулятора зарядный ток автоматически уменьшается, что позволяет предотвратить возможный перезаряд.

Общее правило здесь — чем медленнее заряжаешь, тем лучше.

Однако, не держите аккумулятор под зарядкой слишком долго. Относительно определения момента, когда следует процесс закончить, мнения расходятся. Некоторые вычисляют необходимое для зарядки время и по его прошествии выключают устройство, другие ждут, пока все элементы не начнут пузыриться, и выключают только тогда.

Некоторые более мощные зарядные устройства оборудованы функцией быстрой зарядки. Ее следует использовать только при чрезвычайных обстоятельствах, когда нужно завести как можно скорее. В этом режиме повышенный ток зарядки подается определенного промежутка времени, после чего устройство само отключается. Жизнь аккумулятора это все равно сокращает.

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

Источник: http://electrik.info/main/master/41-avtomobilnye-akkumuljatory-kak-ustroeny.html

Аккумуляторные батареи: виды и применение, какой лучше выбрать для автомобиля

Видео (кликните для воспроизведения).

Аккумуляторная батарея представляет собой устройство, многократно накапливающее и отдающее постоянный электрический ток. Процесс происходит за счет обратимых электрохимических реакций окислительно-восстановительного типа. Конструкция источника тока допускает соединение элементов в параллельные или последовательные цепи, что позволяет увеличить емкость или рабочее напряжение.

Что такое аккумулятор и для чего он нужен

Аккумулятор представляет собой портативный источник электрической энергии. Напряжение на клеммах зависит от типа батареи, для повышения этого параметра используется соединение элементов в единую цепь.

Автомобильные стартерные батареи должны обеспечить прокрутку двигателя стартером при низкой температуре, одновременно снабжая энергией электронные блоки системы впрыска топлива. Емкости источника тока должно хватить на несколько попыток пуска при температурах -30°С и ниже.

Батарея поддерживает работу электрических приборов при заглушенном моторе, подавая ток напряжением 12 В (на легковых автомобилях или мотоциклах) или 24 В (на грузовом транспорте). После пуска силового агрегата начинается восполнение заряда, ток поступает от генератора через выпрямительный блок.

Предусмотрена регулировка напряжения в цепи зарядки, предотвращающая повреждение батареи и электроники автомобиля. Водитель контролирует состояние аккумулятора при помощи отдельного прибора или сигнализаторов, выведенных на панель приборов.

Читайте так же:  Дело о банкротстве физического лица доверенность

Основные виды аккумуляторных батарей и области их применения

В зависимости от конструкции, токовых и емкостных характеристик аккумуляторы подразделяются на несколько категорий:

  • свинцовые с кислотным электролитом, предназначенные для пуска моторов;
  • свинцово-кислотные со специальным слоем, нанесенным на пластины, применяемые для систем автономного снабжения электроэнергией;
  • батареи для привода тяговых электродвигателей (на основе свинца);
  • никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, предназначенные для построения мобильных источников питания;
  • никель-железные, используемые для питания тяговых моторов на железнодорожном транспорте;
  • литийионные, предназначенные для питания электронных приборов.

Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками на которые следует обращать внимание.

Сурьмянистые

Наиболее ранним из существующих типов свинцовых батарей для автомобилей и прочей техники является сурьмянистый аккумулятор. Мягкость и пластичность чистого свинца не позволяют изготавливать из него пластины, поэтому применяется сплав, включающий до 5% сурьмы. Введение этого компонента позволяет повысить скорость электролиза, способствующего снижению количества воды в электролите.

Сурьмянистые батареи относятся к категории обслуживаемых источников питания. В процессе эксплуатации визуально проверяется количество электролита в банках, для корректировки уровня используется дистиллированная вода. Аккумуляторы сурьмянистого типа постепенно вытеснены из машин усовершенствованными изделиями, но используются в стационарных установках, обслуживаемых квалифицированным персоналом.

Малосурьмянистые

Малосурьмянистые батареи позволяют снизить скорость выкипания электролита при сохранении емкости и высокого тока разряда. Для изготовления пластин используется свинец с небольшим количеством сурьмы, такой сплав позволил уменьшить саморазряд батареи в процессе хранения. Аккумуляторы являются малообслуживаемыми, допускают перепады напряжения в бортовой сети транспортных средств.

В процессе эксплуатации рекомендуется периодическая проверка уровня электролита, для корректировки объема жидкости используется дистиллированная вода.

Кальциевые

Кальциевая аккумуляторная батарея отличается химическим составом материала пластин, в который введено до 0,1% кальция. Поскольку кальций добавляется и в положительные, и в отрицательные пластины, на корпус батареи наносится маркировка Ca/Ca.

Применение кальция позволяет предотвратить испарение воды из электролита, поэтому в конструкции банок аккумуляторов не применяются пробки для контроля или доливки жидкости. Дополнительным преимуществом является устойчивость сплава к вибрационным нагрузкам, что повышает срок эксплуатации батареи на транспорте.

Встречаются источники тока с пластинами, легированными серебром. Эти изделия отличаются большей эффективностью и улучшенной энергоемкостью. Конструкции на основе кальция не допускают глубокого разряда, который приводит к падению емкости аккумуляторов. Например, после падения напряжения на клеммах до 10 В снижение энергоемкости составит до 50%. Вторым недостатком изделий является высокая стоимость, которая частично компенсируется продолжительностью работы.

Гибридные

Гибридный источник тока является разновидностью кальциевого аккумулятора. В конструкции изделия использованы положительные пластины, выполненные из сплава свинца и сурьмы. Для изготовления отрицательных пластин применен свинец с добавкой кальция. Использование различных сплавов для катода и анода позволило устранить негативное влияние глубокого разряда, выкипание дистиллированной воды из раствора электролита отсутствует.

Поскольку материал пластин не подвержен разрушению из-за вибраций, сферой применения аккумуляторов является дорожная техника и другой транспорт, передвигающийся по дорогам с неровным покрытием. Встречаются источники тока со свинцово-кальциевыми пластинами, модифицированными введением серебра.

Такие изделия маркируются надписью Ca+ или Ca/Sb, которая наносится на идентификационную наклейку или корпус. Недостатком этих батарей является высокая стоимость, но продолжительность использования изделий достигает 7 лет.

AGM и гелевые батареи

Вариантом кальциевых или гибридных источников тока является автомобильная и промышленная аккумуляторная батарея типа EFB, которая отличается конструкцией и способом установки свинцовых пластин. Для обеспечения большей емкости толщина электродов увеличивается на 200-250% по сравнению со стандартными технологиями. Вокруг пластин устанавливается контейнер, выполненный из стеклопластикового волокна, который заполняется электролитом.

За счет изолирования пластин достигается расширение температурного диапазона эксплуатации, отдельные модели допускается применять при -50°С. Изделия хорошо переносят многократный глубокий разряд. Из-за отсутствия испарения электролита техническое обслуживание батареи не требуется (за исключением удаления пыли с корпуса и следов окисления с поверхности свинцовых клемм). Срок службы оборудования зависит от условий эксплуатации, составляет до 3-8 лет.

Недостатком сернокислотных аккумуляторов является жидкий электролит, который вытекает через щели или вентиляционные каналы при наклоне корпуса. Для устранения этой проблемы появились источники тока, в которых электролит имеет консистенцию геля. В качестве загустителя используются соединения на базе кремния.

Дополнительные присадки позволили снизить интенсивность саморазряда, обслуживание секций батареи в процессе эксплуатации не предусмотрено. На корпус изделий наносится идентификатор AGM или GEL, срок службы в быту доходит до 10-12 лет.

К отрицательным сторонам гелевых батарей относят:

  • не допускается повышение напряжения в цепи зарядки из-за увеличения объема электролита и раздувания с последующим разрушением корпуса;
  • проблемы с работой источников тока при падении температуры ниже -30°С (из-за загустевания электролита);
  • необходимо применение специального контроллера заряда, ограничивающего напряжение в цепи генератора (при использовании в автомобиле).

Устройства типа AGM представляют собой батарею EFB, в которой вместо жидкого электролита применен киселеобразный состав, принцип работы источников тока не отличается. Между пластинами аккумулятора установлены стеклопластиковые прокладки, которые удерживают электролит в многочисленных порах.

Установка дополнительных стенок позволяет удерживать электролит и снижает вероятность разрушения электродов (выпадения активной массы) с последующим замыканием пластин.

Из-за упрощенной конструкции батареи AGM имеют низкую стоимость, но допускают меньшее количество рабочих циклов зарядки и разрядки. Изделия устойчивы к вибрации и резким колебаниям корпуса, но чувствительны к глубокому снижению напряжения. Дополнительным недостатком является ускоренный саморазряд, для восстановления заряда используются специальные зарядные устройства.

Щелочные

Щелочная аккумуляторная батарея, разработана позже сернокислотных источников тока, используют в качестве электролита щелочные растворы. Существуют различные виды аккумуляторных батареек, которые различаются типом металла, примененного для изготовления катода и анода. За счет использования других материалов изделия переносят перегрузки и кратковременные короткие замыкания, имеют широкий температурный диапазон эксплуатации.

Наибольшее распространение получили следующие типы щелочных батарей:

  • никель-кадмиевые;
  • литий-металлогидридные;
  • никель-железные;
  • серебряно-цинковые.

Изделия на основе никеля и кадмия оснащаются положительными электродами, покрытыми гидратом окиси никеля, для отрицательного полюса используется сплав кадмия с железом. Недостатком изделий является «эффект памяти», который негативно влияет на емкость источника тока. В батареях на основе никеля и железа применяется отрицательный электрод, выполненный из железа. Оба типа батарей заправлены электролитом на основе раствора едкого калия.

Читайте так же:  Недостача в миллион

Литий-металлогидридные элементы обладают менее выраженным «эффектом памяти», но стоят дороже. Изделия на основе серебра и цинка отличаются высокой энергоемкостью и способны отдавать ток повышенной силы (относительно емкости).

Из-за высокой стоимости батареи ограниченно используются в космической или военной технике. Прочие щелочные элементы нашли широкое применение в быту или в промышленности (тяговые аккумуляторы погрузочной техники на складах), в качестве стартерных батарей на автомобилях устройства не используются.

Литий-ионные

Литий-ионная аккумуляторная батарея оснащается пакетами электродов, которые разделены сепаратором, содержащим электролит. Положительный электрод состоит из специального материала, нанесенного на алюминиевую фольгу. Анодный материал (графит) напыляется на медную основу.

Герметичный корпус аккумулятора по аналогии со щелочными элементами оснащается предохранительным клапаном, который предназначен для сброса давления газа. Заряд переносится ионами лития, движущимися в направлении анода, а затем вступающими в химическую связь с графитом и солями металлов.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов:

  1. Обладают высокой удельной емкостью. Но высокая стоимость и конструктивные особенности накладывают ограничения на применение в транспорте.
  2. Повышенное до 4 В рабочее напряжение каждого элемента.
  3. Отсутствует явление саморазряда, нет «эффекта памяти». Конструкция батарей не требует технического обслуживания и пополнения запаса электролита.
  1. Рабочие характеристики электролита зависят от температуры окружающей среды. При охлаждении изделия снижается ток, отдаваемый аккумулятором.
  2. Деградация электродов и электролита при глубокой разрядке или подаче повышенного напряжения в процессе восполнения емкости.
  3. Риск разрушения или воспламенения батареи при нарушении условий зарядки. Для снижения вероятности взрыва применяется термический датчик, который разрывает цепь зарядки при перегреве корпуса.
  4. Ограниченный ресурс аккумулятора, не превышающий 600 циклов разряда и заряда. При нормальных условиях эксплуатации наблюдается деградация источника тока, приводящая к падению емкости (до 10% за 1 год применения).
  5. Недостаточный ток отдачи, которого не хватает для привода тяговых или стартовых электрических двигателей. Поэтому литийионные батареи используются для питания вспомогательных цепей, а также в бытовых условиях.

Как определить наиболее предпочтительный тип аккумулятора

Аккумуляторная батарея важный элемент автомобиля, при её выборе следует учитывать емкость и размеры корпуса — источник тока с увеличенными габаритами может не поместиться в штатном гнезде. Дополнительно анализируется конструкция цепей зарядки и климатические условия, в которых будет эксплуатироваться автомашина.

При возможности рекомендуется приобретать изделие гелевого типа. Для бюджетных автотранспортных средств предпочтительнее использовать кальциевые или гибридные аккумуляторы.

Источник: http://3batareiki.ru/akkumulyatory/avtomobilnye-akkumulyatory/akkumulyatornye-batarei-vidy-i-primenenie-kakoj-luchshe-vybrat-dlya-avtomobilya

Устройство, схема и принцип работы автомобильного аккумулятора

В своей хозяйственной деятельности человек использует различные устройства, в составе которых работают аккумуляторы. Это касается бытовой техники, мобильных устройств, часов, автомобилей, электроинструмента и много чего ещё. Вне зависимости от того, в какой сфере используются аккумуляторные батареи, принцип работы у них одинаков. В процессе зарядки АКБ накапливает электрическую энергию, а затем отдаёт для питания устройства. На сегодняшний день имеется много видов аккумуляторных батарей, у каждого из которых есть свои особенности в устройстве и функционировании. В этой статье мы поговорим про устройство автомобильного аккумулятора и его конструкцию.

Назначение АКБ в автомобиле

Аккумулятор представляет собой один из ключевых элементов авто. Работая в бортовой сети автомобиля в связке генератором, он является источником электрического тока. Основные функции аккумуляторной батареи заключаются в следующем:

  • Обеспечение пуска мотора. Аккумулятор подаёт питание на стартер в момент запуска;
  • Обеспечение питания потребителей в сети автомобиля, когда мотор заглушён;
  • Обеспечивает питание во время поездки, если генератор перегружен.

Кроме того, при работе вместе с генератором АКБ осуществляет сглаживание пульсаций электрического тока в бортовой сети.

На грузовые авто и специальную технику могут устанавливаться батареи с напряжением 24 вольта. На мотоциклетной технике используются модели номиналом 6 вольт.

К аккумулятору для автомобиля обычно предъявляют следующие требования:

  • небольшой саморазряд;
  • высокий пусковой ток;
  • компактные габариты;
  • отсутствие или минимум обслуживания.

Дополнительно можете прочитать материал про виды аккумуляторов для автомобилей.
Вернуться к содержанию

Устройство аккумулятора автомобиля

Из чего состоит аккумулятор автомобиля

В подавляющем большинстве легковых автомобилей работают свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом (WET). Их устройство и конструкция постоянно дорабатывается и совершенствуется. Кроме того, ведутся разработки новых типов автомобильных аккумуляторов. Ниже представлена схема автомобильного аккумулятора.

Из чего состоит аккумулятор автомобиля

Для того чтобы предотвратить замыкание электродов разной полярности, они помещены в полиэтиленовые сепараторы. Электроды выполнены из свинца с различными легирующими добавками. Устройство современных АКБ часто подразумевает наличие электродов из сплава свинца с кальцием. Это позволяет снизить саморазряд и расход воды. Примером могут служить необслуживаемые аккумуляторные батареи для автомобиля.

Вообще, можно выделить следующие актуальные разновидности WET аккумуляторов:

  • Малосурьмянистые (малообслуживаемые). Положительные и отрицательные электроды выполнены из сплава свинца с сурьмой (до 6%);
  • Кальциевые (необслуживаемые). Электроды выполнены из сплава свинца с кальцием;
  • Гибридные. Отрицательный электрод выполняется из свинца, легированного кальцием, а положительный ─ сурьмой.

Существуют также разные методы изготовления решёток электродов (литьё, просечка) и нанесения активной массы. Некоторые производители имеют свои запатентованные технологии. В основном все они ориентированы на улучшение отвода тока и уменьшение внутреннего сопротивления АКБ. В некоторых случаях в состав электродов добавляют серебро, тантал, олово для того, чтобы увеличить стойкость к коррозии.

В современном производстве при выпуске положительных электродов применяют несколько методов:

  • Power Frame. Это наиболее современная технология. В этом случае решётка электрода выполняется с опорной рамкой и внутренними направляющими. В результате повышается жёсткость конструкции;
  • Power Pass. Эта технология подразумевает наличие вертикальных направляющий к «уху» электрода;
  • Chess Plate. В этом случае направляющие располагаются в шахматном порядке.

Устройство аккумулятора подразумевает погружение электродов в электролит. Это раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Главной характеристикой электролита является его плотность. Эта величина изменяется в зависимости от степени заряда. Плотность максимальна на полностью заряженной АКБ и минимальна на разряженной.

Особенности конструкции разных видов автомобильных аккумуляторов

Кроме аккумуляторов WET с жидким электролитом, есть и другие виды свинцово-кислотных аккумуляторов. Это батареи AGM и GEL. Их устройство предусматривает наличие кислотного электролита в связанном состоянии. Часто эти батареи обобщённо называют гелевыми, но это не совсем так. В AGM аккумуляторах электролитом пропитан материал из стекловолокна, который прилегает к свинцовым пластинам. На изображении ниже можно посмотреть устройство AGM аккумулятора.

Читайте так же:  Плата в счет алиментов

Схема AGM батареи

Ещё одна разновидность свинцовых аккумуляторов называется GEL. Здесь кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии. Это достигается за счёт добавления в кислоту оксида кремния. Этот вид АКБ практически не используется в легковых автомобилях. Батареи GEL можно встретить в мотоциклетной технике, скутерах, морском транспорте, домах на колёсах. А вот AGM батареи получают всё большее распространение в авто.

Популярность AGM растёт благодаря появлению автомобилей с системами старт-стоп и рекуперации энергии торможения. Требования к АКБ возрастают. От них требуется более высокий ток прокрутки, устойчивость к глубоким разрядам, длительный срок службы. Аккумуляторы AGM (расшифровывается, как Absorbed Glass Material) удовлетворяют требованиям современных автомобилей с большим количеством электроники на борту.

В продаже также можно встретить аккумуляторные батареи EFB или Enhanced Flooded Battery. По устройству эти АКБ можно отнести к WET батареям. Но в реальности они занимают промежуточную ступень между обычными WET и AGM аккумуляторами. В них залит жидкий кислотный электролит, а электроды имеют покрытие из микроволокна. Это обеспечивает большую аккумуляцию энергии, повышение токоотдачи и устойчивость к частым циклам заряд-разряд. Производители также рекомендуют использовать их в автомобилях с системами старт-стоп. Пока EFB и AGM не стали массовыми из-за высокой стоимости. Поэтому в большинстве машин используются аккумуляторы типа WET.

Стоит отметить, что при заряде АКБ идёт выделение газов. Поэтому корпуса аккумуляторов имеют систему отведения газов. Чтобы батарея оставалась герметичной используются предохранительные клапаны. Такие клапаны могут быть встроены в пробки. Их устройство позволяет им открываться при увеличении давления выше определённого предела.

Водород и кислород, которые выделяются на электродах при зарядке, взаимодействуют с выделением воды. А в случае превышения допустимого заряда они выпускаются в атмосферу. Этот механизм называют VRLA или Valve Regulated Lead Acid Battery. Устройство лабиринтной вентиляции в корпусе АКБ является более совершенным. В такой конструкции выделяющиеся газы конденсируются, и образующаяся вода возвращается обратно в банки аккумулятора.

Есть батареи, устройство которых предусматривает наличие пламегасителей. Эти приспособления обеспечивают отсекание пламени от внутреннего пространства аккумулятора при воспламенении газов. По своей конструкции пламегасители являются мембранами.
Аккумулятор подключается к автомобилю с помощью выводов из свинца. Положительного и отрицательного. Они выполняются разной толщины и маркируются соответствующим образом, чтобы не допустить ошибку при подключении.

Выводы автомобильного аккумулятора

Устройство необслуживаемых батарей предусматривает наличие индикатором заряда. Его ещё называют гидрометром или просто «глазком». Подробнее об индикаторе заряда автомобильной АКБ читайте в статье по ссылке.

Крепление аккумулятора в подкапотном пространстве выполняется двумя основными способами:

  • скобой за выступ корпуса АКБ. Такое крепление используется для аккумуляторов европейского типоразмера;
  • при помощи рамки. Применяется в случае с батареями азиатского типоразмера.

Есть ещё АКБ американского типоразмера с боковым креплением клемм, но в нашей стране они практически не используются. Подробнее о типоразмерах и весе аккумуляторных батарей.

Принцип работы аккумулятора в автомобиле

Теперь, когда вы знаете, как устроен автомобильный аккумулятор, поговорим о процессах в нём. Процессы, происходящие в свинцово-кислотном аккумуляторе, можно описать следующими реакциями:

Заряд описывается реакцией слева направо, а разряд ─ справа налево.

Анод (положительный электрод):

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e− -> PbSO4 + 2H2O

Катод (отрицательный электрод):

Pb + SO42- − 2e− ->PbSO4

При включении потребителей электрического тока начинается разряд АКБ. При этом диоксид свинца на положительных пластинах и губчатый свинец на отрицательных вступают в реакцию с серной кислотой. В результате выделяется сульфат свинца и вода. По мере разрядки батареи плотность электролита снижается.

Когда аккумулятор заряжается вода из электролита и сульфат свинца на пластинах преобразуются в PbO2, Pb, H2SO4. Плотность электролита растёт по мере зарядки и доходит примерно до 1,29 гр/см3 при полном заряде. Процесс растворения сульфата свинца проходит не до конца. Поэтому идёт постоянный процесс сульфатации пластин АКБ.

Зарядка аккумулятора автомобиля

Зарядка аккумуляторной батареи осуществляется как от генератора при поездке, так и от сетевого зарядного устройства. На работу батареи влияет температура окружающей среды. При повышенной температуре увеличивается токоотдача и мощность, но растёт саморазряд и расход воды. При пониженных температурах замедляются химические процессы, снижается пусковой ток и разрядная ёмкость. Электролит в разряженном аккумуляторе на сильном морозе может замёрзнуть.

Саморазряд аккумулятора зависит от типа батареи, температуры ОС, легирующих добавок в сплаве пластин. Срок службы большинства автомобильных аккумуляторов составляет 3─5 лет и сильно зависит от условий эксплуатации и регулярного обслуживания.

Если вы выбираете себе новую АКБ, то можете прочитать статью про аккумулятор Варта.
Вернуться к содержанию

Основные характеристики автомобильного аккумулятора

В заключение стоит сказать об основных характеристиках аккумулятора для автомобиля. Среди них:

  • ёмкость;
  • напряжение;
  • ток холодной прокрутки.

Значения всех этих параметров можно найти на этикетке АКБ или на сайте производителя. Номинальной ёмкостью батареи называется энергия полностью заряженной батареи, которую она отдаёт в процессе разряда 20 часов. Величина выражается в ампер-час. Распространённые АКБ для автомобиля 55 Ач обязаны в течение двадцати часов обеспечивает ток 2,75 ампера. Хотя на практике такой разряд не используется. От аккумулятора требуется отдавать сотни ампер в течение нескольких секунд, когда выполняется запуск двигателя.

Иногда можно встретить понятие резервной ёмкости. Это значение представлено в минутах. К примеру, аккумулятор должен проработать 90 минут при токе разряда 25 ампер и при этом напряжение не должно упасть ниже 10,5 вольта. По-простому говоря, это время, которое аккумуляторная батарея будет обеспечивать свои функции, и подменять генератор.

Что касается напряжения, то на легковых автомобилях устанавливаются АКБ с номиналом 12 вольт без вариантов.

Величина тока холодной прокрутки показывает значение, отдаваемое АКБ при температуре минус 18 градусов Цельсия в течение 10 секунд. Напряжение на аккумуляторе не должно упасть ниже 7,5 вольта. То есть, ток прокрутки показывает, насколько резво и долго батарея сможет крутить стартер в мороз.

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://akbinfo.ru/ustrojstvo/ustroistvo-avtomobilnogo-akkumuljatora.html

Устройства и работа аккумуляторов
Оценка 5 проголосовавших: 1

КОНСУЛЬТАЦИЯ ЮРИСТА


УЗНАЙТЕ, КАК РЕШИТЬ ИМЕННО ВАШУ ПРОБЛЕМУ — ПОЗВОНИТЕ ПРЯМО СЕЙЧАС

8 800 350 84 37

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here