Принцип работы

Основа принципа работы герметичного кислотного аккумулятора основана на электрохимической реакции диоксида свинца и свинца, которая происходит в водной суспензии серной кислоты. Во время заряда электроэнергия преобразуется в химическую. Когда АКБ питает внешний источник, химэнергия обратно преобразуется в электрическую, питая бортовую сеть автомобиля, стартер.

На скорость реакции, ёмкость воздействует окружающая температура. Если она увеличивается, предельная мощность увеличивается. Одновременно, возрастает риск деградации элементов, растёт склонность к корродированию.

Особенности устройства

Аккумуляторная батарея состоит из следующих элементов:

Устройство
Устройство свинцово-кислотного АКБ.

  • Корпус. Блок из плотного композитного материала, как правило, пропилена, где заключены аккумуляторы.
  • Электрод. Плоские решётки из свинца, куда запрессованы порошки диоксидов. Специальное покрытие увеличивает ёмкость батареи.
  • Сепарат-конверт. Материал, защищающий аккумулятор от короткого замыкания. Он изолирует решётки, пластины противоположной полярности. Как правило, в производстве используется свинцово-кальциевый сплав, обладающий минимальным самозарядом.
  • Выходные отверстия.
  • Клеммы. Контактные блоки, через которые обеспечивается связь аккумулятора с генератором, стартером.
  • Индикатор плотности и заряд. Небольшое окошко, позволяющее отследить текущий уровень заряда батареи.

5. Параметры автомобильных батарей

К основным параметрам автомобильных АКБ относят ЭДС, напряжение под нагрузкой, внутреннее сопротивление, номинальную и разрядную ёмкость, ток холодной прокрутки и другие.

Электродвижущая сила (ЭДС) батареи – представляет собой разность потенциалов при разомкнутой внешней цепи:

Е = 6·(0,84 + ρ) (1)

где ρ — плотность электролита, приведенная к 25 °С, г/см3.

Напряжение АКБ – отличается от ЭДС на величину падения напряжения в электрической цепи при прохождении разрядного или зарядного тока:

Uр = E — Iр·(r + Rн) напряжение при разряде (2)

Uз = E + Iз·(r + Rн) напряжение при заряде (3)

где r – внутреннее сопротивление батареи, Ом; Rн – сопротивление внешней цепи, Ом.

Ёмкостью, С, аккумулятора называется максимальное количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое аккумулятор может отдать во внешнюю цепь при полном разряде до установленного конечного напряжения:

С = Iр·τр (4)

где Iр – разрядный ток, А; τр – время разряда, ч.

Номинальная разрядная ёмкость С20 (указываемая на батарее) определяется при 20-часовом режиме разряда током I = 0,05·С20 при t = 25 °C.

Разряд должен прекратиться при U = 10,5 В.

Временные характеристики АКБ при разряде и заряде

Рисунок 16 — Временные характеристики АКБ при разряде и заряде

значения номинальной ёмкости

Рисунок 17 – Типичные значения номинальной ёмкости

Резервная ёмкость RC (reserve capasity) – способность АКБ обеспечить необходимый минимум электрической нагрузки при выходе из строя генератора.

Минимум электрической нагрузки складывается из токов, потребляемых системами зажигания и освещения, стеклоочистителем и контрольно-измерительными приборами в режиме «Зима-ночь» и составляет 25 А.

Резервная ёмкость определяется временем разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения на выводах 10,5 В.

значение резервной ёмкости

Рисунок 18 – Типичное значение резервной ёмкости

Ток холодной прокрутки ССА (cold cranking amps) – это максимальный разрядный ток, который батарея может обеспечить при t = — 18 °С (0 °F) в течение 30 с, сохраняя напряжение на выводах не менее 7,2 В.

Внутреннее сопротивление, r, батареи составляет несколько тысячных долей Ома и увеличивается по мере ее разряда и снижения температуры электролита.

значение тока холодной прокрутки

Рисунок 19 – Типичное значение тока холодной прокрутки

Разновидности

АКБ свинцово-кислотного типа делятся по типу электролита и по назначению. Во втором случае жидкость может быть абсорбируемой, жидкой, гелеобразной. Большинство моделей бюджетного, среднего сегмента имеют жидкую среду из раствора серной кислоты.

У более дорогих моделей электролит удерживается в специальном микропористом материале. Такие аккумуляторы имеют повышенную эффективную массу, как правило, устанавливаются в трансопртном средстве с системой рекуперативного торможения или стоп-старт.

По назначению автоаккумуляторы бывают:

  • Тяговые. Когда требуется обеспечить устройство постоянной энергией. Как правило, такими батареями комплектуются тягачи, электрокары, погрузчики.
  • Стартерные. Используются для запуска двигателя, когда требуется краткосрочная пиковая мощность.

Классификация АКБ
Подробная классификация свинцово-кислотных АКБ.

Характеристики

При выборе аккумулятора автолюбители смотрят на параметры:

  • Номинальная ёмкость. Параметр в А-ч, определяющий количество электричества, которое может передать модель.
  • Стартерный ток. Способность автомобильной аккумуляторной батареи эффективно отдавать ток при заданной температуре. Как правило, показатель определяется при температуре -18°C, при длительности замеров – 30 секунд.
  • Резервная ёмкость. Предельное время, в течение которого АКБ будет отдавать ток 25 Ампер до конечного напряжения 10,5 Вольт.

Последовательное и параллельное соединение

Под напряжением понимают разность потенциалов между её положительными и отрицательными клеммами. напряжение обозначают буквой U. Единицей напряжения является вольт. Напряжение равно силе тока (А) при определённом сопротивлении(R).

1 (24).JPG

Емкость батареи — это значение максимального количества электрической энергии, которое может содержать батарея. Единицей измерения ёмкости является ампер-час/Ач. Таким образом под мощностью подразумевается ток (А).
емкость
Также встречаются комбинированные цепи, в которых батареи соединены как параллельно, так и последовательно. Таким образом увеличивается как ёмкость, так и напряжение.
1 (24).JPG

Восстановление аккумулятора

Нередко возникает необходимость в восстановлении батареи. Если она сел (часто такое бывает после зимнего «простоя»), главное не паниковать. Как восстановить свинцово кислотный аккумулятор практически? Существует ряд механик восстановления,но наиболее простой и действенный вариант -это многократная зарядка малым током. Главная хитрость: нужно соблюдать перерывы между зарядками. В дело вступает физика.  Напряжение возрастает, восприятие к заряду, напротив, уменьшается.. За время паузы электродные потенциалы выходят на один уровень, емкость свинцово кислотного аккумулятора увеличивается, плотность электролита также существенно растёт.
Результат достигнут в тот момент, когда показатели плотности можно считать нормальной для данного типа аккумулятора.

Работа аккумулятора при низких температурах

Каждому известно, что чем ниже температура, тем быстрее разряжается аккумулятор. Это очень хорошо видно на примере смартфонов, которые есть у каждого. Все аккумуляторы разряжаются на морозе быстрее и это обусловлено различными причинами (зависит от типа). Свинцово-кислотные отличаются тем, что хоть их параметры при низких температурах и снижаются, но значительно ниже, чем у других типов. Этим обуславливается их использование в автомобилях. Даже есть мнение, что при снижении температуры на 1 градус (начиная от +20), свинцовый аккумулятор теряет около 1% емкости. То есть, при 0 у него останется 80%, при – 20 градусов — 60%. Цифры примерные, но в целом картина именно такая.

Сделать с этим ничего нельзя, так как при низких температурах скорость химических реакций снижается. Однако отметим, что хоть доля потерь емкости у свинцового аккумулятора ниже, чем у других типов, но она недостаточна низкая при очень низких температурах. Именно поэтому есть аккумуляторы с внутренним подогревом, которые могут использоваться даже при экстремально низких температурах, тогда, когда обычный просто не будет функционировать.

Частые вопросы про свинцовые аккумуляторы

В конце нашей статьи мы разберем наиболее частые вопросы, которые задают про свинцово-кислотные аккумуляторы.

Может ли взорваться свинцовый аккумулятор?

В теории, взрыв возможен, на практике такое практически не случается. Аккумулятор выделяет кислород и водород, которые в теории могут скопиться в необходимой для взрыва концентрации. Но на практике есть два решения: либо аварийный клапан, который стравливает газы при избыточном давлении, либо путем реализации кислородного цикла, когда он восстанавливается на отрицательном элементе. Проще говоря, взрыва современного свинцово-кислотного аккумулятора бояться не нужно.

Как восстановить и можно ли это сделать?

Да, это возможно, выше мы писали об одной технологии, на форумах можно найти и другие способы. Но суть в том, что ваш АКБ все равно потеряет в емкости, а учитывая их стоимость, зачастую гораздо проще купить новый.

Какой срок службы у свинцово-кислотных аккумуляторов?

От 2 до 25 лет, все зависит от типа. Например, обычные дешевые и обслуживаемые работают от 2 до 5 лет, а OPzS работают до 25 лет.

Срок службы

Качественная батарея, изготовленная с соблюдением технологий, прослужит в 2-3 раза дольше, чем дешевая продукция сомнительного бренда с гарантией 6 месяцев. Имеются ввиду одинаковые типы АКБ и такие же режимы нагрузок на них.

Батарея средней ценовой категории с гарантией 2 года при умеренных стартерных нагрузках пройдет около 100 тыс. км или прослужит 3-5 лет. Эксплуатация в более интенсивных режимах, например, в такси сократит срок службы минимум вдвое. Если к этому прибавить работу преимущественно в условиях низких температур, халатное отношение к обслуживанию, несколько циклов полного разряда, то даже качественная батарея вряд ли выдержит больше года.

Читайте также:  Повышенный расход масла в двигателе: симптомы и причины. Перерасход моторного масла: аварийные неисправности

8. Техническое обслуживание аккумуляторных батарей

Визуальный осмотр.

При проведении визуального осмотра особое внимание уделяют следующим факторам:

  1. Состояние моноблока. Поверхность моноблока притирают ветошью, смоченной в растворе кальцинированной соды или нашатырного спирта.
  2. Состояние полюсных выводов и клемм. Проверяют затяжку клемм, полюсные выводы смазывают техническим вазелином. При необходимости очищают полюсные выводы и наконечники проводов от окислов.
  3. Крепление батареи. Прижимная планка должна плотно прилегать к крепёжному выступу моноблока и заходить в фиксирующие выемки на нем.

При необходимости между ней и выступом следует установить переходную планку. Крепёжные болты следует затягивать моментом предписанной величины.

Щетка для очистки полюсных выводов

Рисунок 21 – Щетка для очистки полюсных выводов

Измерение уровня электролита.

В батареях с прозрачным корпусом имеются отметки min/max, позволяющие оценить уровень электролита. В батареях с непрозрачным корпусом уровень электролита измеряют стеклянной трубкой диаметром Ø3-5 мм. Уровень электролита должен быть на 15-20 мм выше верхнего края пластин. Если уровень электролита ниже нормы, то в батарею добавляют дистиллированную воду, а если выше – отбирают излишки с помощью груши.

Измерение плотности электролита.

Для измерения плотности электролита используют следующие приборы: ареометр, денсиметр и плотномер. Плотность электролита позволяет оценить степень заряженности батареи. Уменьшение плотности на 0,01 г/см3 соответствует уменьшению заряженности на 6 %.

Если степень заряженности батареи составляет менее 75 % — то батарею можно эксплуатировать только в летнее время года, менее 50 % — эксплуатация запрещена.

Измерение напряжения батареи.

Для измерения напряжения батареи под нагрузкой используют нагрузочные вилки. Если напряжение в конце 5-ой секунды разряда превышает U=8,9 В, то батарея исправна (не имеет внутренних дефектов).

Правила хранения и утилизации

Свинцово-кислотные аккумуляторы требуют соблюдения определенных правил хранения и утилизации. Их необходимо хранить исключительно в заряженном состоянии.

Не рекомендуется хранение при температуре выше +30 градусов по Цельсию. Если аккумулятор не используется, он должен подзаряжаться через определенные промежутки времени. Эту информацию можно узнать в инструкции по эксплуатации конкретной модели.

Свинцово-кислотный аккумулятор необходимо чистить, что, кстати, делают очень редко. Все дело в том, что при появлении на корпусе слоя грязи, он будет служить как проводник между электродами, что приведет к разрядке аккумулятора. А если он не используется, то при практически полном разряде это приведет к сульфатации. Если говорить простым языком, то после этого процесса емкость свинцового аккумулятора значительно снизится. Поэтому как минимум пространство между электродами стоит содержать в чистоте.

При подготовке к зиме (актуально и для автомобильных АКБ) рекомендуется:

  • Зарядить свинцово-кислотный аккумулятор до конца при напряжении, которое указанно в инструкции по эксплуатации;
  • Положительный выход смазать пластичной смазкой (рекомендуется использовать технический вазелин). Другие типы (вроде солидола и т.д.) использовать нельзя: они будут разъедать клеммы;
  • Хранить на холоде, ведь в этом случае его саморазряд значительно ниже. А качественный электролит начинает замерзать при температурах ниже -50 -55 градусов.
  • Если предстоит использование АКБ при очень низких температурах, то за 7-8 часов его нужно перенести в отапливаемое помещение, после чего он без проблем будет работать и, например, обеспечит запуск двигателя автомобиля.

Относительно износа: все зависит от конкретной модели. Самая частая ошибка владельцев свинцово-кислотных аккумуляторов, это заливка не дистиллированной воды, что существенно сокращает емкость. Но, как мы писали выше, есть и герметичные типы, в которых доливка воды вообще не подразумевается. А основные факторы износа это:

  • Коррозия электродов;
  • Сульфация пластин;
  • Осыпание массы положительных электродов (деградация со временем).

В теории есть возможность восстановить аккумулятор, так, некоторые химические растворы способны убрать сульфацию. Например, это раствор сульфата магния. Но на практике это никто не использует: дешевле и проще просто купить новый АКБ, кроме того, есть возможность окончательно повредить свинцовый аккумулятор и сделать его непригодным для дальнейшего использования. Поэтому мы настоятельно не рекомендуем использовать подобные методы.

Свинцово-кислотный аккумулятор с зарядным устройством

Утилизация свинцовых аккумуляторов

Многие в детстве выплавляли свинец из решеток разобранных аккумуляторов, которые валялись везде. Но соединения свинца токсичны, такой АКБ нельзя просто выкинуть на свалку или хранить на своем участке или в гараже и уже тем более дома. Это может привести к серьезным проблемам со здоровьем. На предприятиях, которые занимаются их переработкой, процесс выглядит следующим образом:

  • Нейтрализация электролита;
  • Разбор корпуса и дробление его на части;
  • Разделение металлических и пластиковых элементов;
  • С помощью химических соединений нейтрализуют остатки серной кислоты;
  • Металл переплавляют.

Именно поэтому свинцово-кислотные аккумуляторы следует сдавать на переработку. Пункты приема есть практически в каждом городе и стоит потратить немного времени, чтобы отвезти им АКБ. Вам даже заплатят немного денег, что компенсирует временные затраты. Не стоит пытаться доставать свинец, переплавлять его (особенно этим грешат рыбаки). В конце-концов, свинцовые грузила стоят очень дешево, не нужно загрязнять окружающую среду, в попытках сэкономить копейки. Да и есть серьезный риск надышаться парами свинца или даже серной кислоты, что может привести к тяжелейшим последствиям для органов дыхания.

Cистематизируем знания, обретаем навыки: дистанционное обучение

Итак, вы познакомились с теорией, касающейся АКБ, классификацией, способами восстановления, зарядкой, но хотите изучить тему глубже, максимально систематизировать знания по этому вопросу, научиться на практике работать с батареей, протестировать свои знания? Отлично!
Вам поможет система онлайн-обучения механиков, электриков  и диагностов ELECTUDE. Огромное преимущество онлайн -платформы состоит в том, что она максимально ориентирована на комплексный подход (основы физики + практикоориетированные материалы), и вы сможете получить не просто знания, но и конкретные умения, навыки, а система оценки знаний в виде тестов поможет реально оценить, над какими темами темами еще стоит поработать, в каком темпе двигаться дальше.
Далее мы приводим скриншоты и описания переведённых нами на русский язык модулей, которые непосредственно касаются рассматриваемой выше темы.
Изучайте, присматривайтесь к системе ELECTUDE и находите для себя новый источник не просто для получения знаний, а для пошагового развития практических навыков. Ведь кроме базовых модулей в системе есть специальный виртуальный тренажёр. Он и поможет «прокачаться» по полной. Система отлично подходит для обучения в дистанционном формате, самообучения.

Емкость свинцового АКБ

Это один из основных параметров АКБ. Определяет электроэнергию, которою возможно получить от максимально заряженной батареи, разряжая ее до напряжения, определенного изготовителем.

Показатели емкости выражаются произведением количества тока (в амперах) на временной интервал в часах. Номинально, автомобильная АКБ емкостью 60 Ah должна в течение часа разряжаться током в 60A при напряжении 12v.

Можно предположить, что при изменении силы тока длительность функционирования изменится пропорционально. То есть при токе в 120A время работы составит порядка 30 мин. Что не соответствует действительности, так как сила тока при разряде напрямую влияет на емкость свинцово кислотных аккумуляторов. Например, при стартерных нагрузках в 255A емкость уменьшается более чем в два раза и для батареи в 60 Ah составит всего 25Ah. Что касается малых токов (2,75A), здесь будет наблюдаться незначительный прирост (примерно +5 Ah).

Помимо силы разрядного тока, емкость свинцово кислотных АКБ зависит от следующих факторов:

  • Плотность электролита (процентное содержание серной кислоты). Более плотный электролит увеличивает емкость положительных электродов, но несколько снижает у отрицательных (особенно при низких температурах). К тому же ресурс положительных пластин сокращается из-за более интенсивных коррозионных процессов на их поверхности. Плотность электролита должна соответствовать совокупности требований, для которых создавалась конкретная батарея. Например, для автомобильных АКБ, работающих в условиях умеренного климата, оптимальной считается плотность 1,26–1,28 г/см3.
  • Пористость рабочей поверхности пластин. Повышенная пористость позволяет увеличить фактическую площадь электрода, участвующую в электрохимической реакции и, как следствие – повысить емкость. Однако у этого показателя тоже есть свои ограничения (46% — 60%), так как чрезмерная пористость ускоряет деструкцию покрытия, что приводит к преждевременному выходу батареи из строя.
  • Толщина пластин электрода. Более толстые электроды положительно влияют на емкость только при низких разрядных токах. При стартерных нагрузках внутренние элементы активной массы пластин не успевают среагировать с электролитом. Это в значительной степени уменьшает разницу между батареями с различной толщиной электрода и одинаковой активной площадью.
Читайте также:  Рейтинг самых мощных автомобильных двигателей в мире. Самые большие и мощные автомобильные двигатели в мире

Прямые замены

Особенности работы автомобильного генератора

Следует подчеркнуть, что ныне существует несколько стандартных форматов свинцово-кислотных батарей. Например — U1, стандартный форм-фактор, используемый в приложениях резервного питания медицинского оборудования. Литий-железо-фосфатный аккумулятор оказался вполне достойной заменой свинцово-кислотным. Фосфат железа обладает замечательным жизненным циклом, хорошей проводимостью зарядов, улучшенной безопасностью и низким импедансом. Напряжения литий-железо-фосфатных аккумуляторов также хорошо согласуются с напряжениями свинцово-кислотных (12 В и 24 В), что позволяет использовать одни и те же зарядные устройства. Программные пакеты для обслуживания и контроля батарей включают в себя интеллектуальные функции, такие как отслеживание заряда, счетчик циклов заряда/разряда и другие.

Литий-железо-фосфатные батареи сохраняют 100% емкости при хранении, в отличие от СКБ батарей, которые теряют емкость в течение нескольких месяцев хранения. На рисунке выше сравниваются два продукта и типы достижений, достигнутых при переходе от СКБ к Li-ion.

Области применения свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы используются повсеместно, так как свинец и его оксид отвечают наиболее важным требованиям:

  • элементы часто встречаются в природе и довольно легко добываются;
  • они в паре способны накапливать и отдавать энергию лучше, чем все другие элементы;
  • аккумуляторы из них просты и дешевы в производстве;
  • долгий срок службы, возможность многократной перезарядки;
  • простое обслуживание, что особенно характерно для герметичных конструкций.

Из-за этого батареи применяются в следующих областях:

  • сигнализационные системы;
  • стартёры в автомобилях;
  • системы пожарной безопасности;
  • системы аварийной подачи электроэнергии на телевидении, в реанимационных отделениях;
  • электрические весы и кассовые аппараты;
  • системы бесперебойного электроснабжения или аварийного отключения в компьютерной технике или их сетях;
  • детские игрушки;
  • в лёгких самолётах.

Тем не менее, имеются некоторые минусы:

  • аккумуляторы чувствительны с холоду;
  • отходы из них опасны для экологии;
  • количество циклов довольно ограничено;
  • есть лимиты у выдаваемой мощности.

Условия использования

Свинцово-кислотные батареи чувствительны к критическим температурам. По мере снижения внешних параметров окружающей среды, свойства АКБ ухудшаются, но в отличие от других типов аккумуляторов, потеря мощности не такая существенная, что и обуславливает их распространённость в автомобильной промышленности. Тесты показали, что при снижении внешней температуры на 1 градус ниже +20, ёмкость снижается на один процент. То есть при -20 АКБ деградирует примерно на 40%.

Зависимость емкости от температуры
Зависимость емкости аккумулятора от температуры.

Такое поведение обусловлено снижением скорости химической реакции. Поэтому производители в северных широтах рекомендуют оставлять автомобиль в отапливаемом гараже либо подогревать АКБ специальным обогревателем, предусмотренным в ТС. Также существуют специальные модели с интегрированной системой подогрева.

В мороз следует контролировать плотность электролита. Если она будет ниже 1,10 г/см3, образуются кристаллы льда, что приводит к деформации свинцовых пластин, потере гарантии.

Типы и особенности свинцово кислотных акб

Свинцово-кислотная технология позволила воплотить в жизнь различные виды автомобильных аккумуляторных батарей, которые обладают своими особенностями и преимуществами. Среди наиболее распространённых можно выделить следующие:

  1. Жидкостные. Они нуждаются в обслуживании, но являются самыми экономичными. Электролит находится в жидкой форме, поэтому контактировать с ним без специальной защиты опасно для здоровья. Рассчитаны на 250–500 циклов заряда.
  2. EFB. Имеют лучшие рабочие характеристики по сравнению с жидкостным типом. Количество циклов заряда и разряда может достигать 1000. Также требуют периодического обслуживания.
  3. Гелевые. Не нуждаются в обслуживании. Кроме увеличенного рабочего ресурса, отличаются меньшим испарением электролита, который находится в гелеобразном состоянии. Хорошо выдерживают внешние удары и вибрации.
  4. AGM. Одна из самых прогрессивных технологий, предполагающая установку стекловолоконных разделителей, которые накапливают электричество. Они вырабатывают более сильный ток, а заряжаются в 5 раз быстрее.

Читайте также:  Что такое прокатка колёсных дисков и как она правильно выполняется

Преимущества и недостатки

Популярность таких типов АКБ объясняется следующими факторами:

  • надёжность;
  • низкая саморазрядка;
  • простота в обслуживании (некоторые модели вовсе не требуют долива электролита, дополнительного сервиса);
  • доступная цена, что объясняется низкой себестоимостью.

Помимо достоинств, свинцово-кислотные батареи не лишены негативных моментов:

  • для длительного хранения АКБ должна иметь полный заряд;
  • плохая переносимость глубокого разряда;
  • ограниченное количество циклов зарядки-разрядки;
  • компоненты, из которых производится аккумулятор, вредны для окружающей среды;
  • батарею следует правильно заряжать. При нарушении уровня напряжения существует риск перегрева банок;
  • нестабильная работа при экстремальных температурах. Если не соблюдать обозначения, указанные на информационном стикере, автомобиль будет плохо заводится зимой при критических температурах.

Зарядка

Автомобильная аккумуляторная батарея сама по себе не может обеспечить авто должным количеством энергии на протяжении длительного времени. Поэтому важно заботиться о пополнении запаса энергии, израсходованной из аккумулятора. Здесь выручает система зарядки. Её задача — производить электрическую энергию, которой снабжаются все потребители электрической энергии транспортного средства во время работы мотора.
Как зарядить свинцово кислотный аккумулятор физически?

Читайте также:  Как по выхлопной трубе и цвету выхлопа определить состояние двигателя?

Возможны два варианта:

  1. Постоянным током.
  2. Переменным током.

Первый вариант проще реализовать физически, но второй вариант более эффективен. Поэтому сначала для зарядки использовался, преимущественно, генератор постоянного тока, а затем на смену ему пришёл генератор переменного или альтернатор. Он и считается наиболее перспективным вариантом зарядки современных транспортных средств.
Необходимость перехода от генератора постоянного тока к альтернатору обусловлена тем, что с ним были трудности при производстве большого количества энергии при низких оборотах мотора.

альтератор.png

    Ротор альтернатора обеспечивает вращающееся магнитное поле внутри альтернатора. Обмотки возбуждения ротора принимают электрический ток через щётки.В неподвижной части — статоре производится сама энергия. Специальный вентилятор охлаждения втягивает воздух и создаёт все условия для поддержания нормального температурного режима диодов.
    На практике при зарядке, главное, читайте инструкцию производителя. Порядок действий, которые требуется выполнить при зарядке, может отличаться.

Аккумуляторы GEL и AGM

Свинцовые аккумуляторы: зарядка и правильное обслуживание АКБ авто
Примеры аккумуляторов AGM
Для многих сфер требуются батареи, которые безопасны в эксплуатации, полностью герметичны и не пропускают кислоту. Их называют батареями VRLA (свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном), иногда также называемые SLA (герметичные свинцово-кислотные батареи). Основой здесь является не только использование герметичных клапанов, но и улавливание электролита в банках.

Известны два типа батарей VRLA — более популярные AGM и гораздо менее распространенные гелевые (GEL).

AGM означает «Абсорбированный стеклянный мат». В ячейках между пластинами находится стекловата (мат), в которой задерживается электролит. С другой стороны, в гелевых батареях электролит находится в форме геля благодаря добавке кремнезема.

Обычный пользователь не заметит разницы между AGM и гелевыми на глаз, потому что их конструкция и корпус могут быть одинаковыми. Часто метка AGM на аккумуляторе отсутствует; надпись GEL не всегда бывает на геле. Такие герметичные батареи ошибочно называют «гелевыми», хотя наиболее распространенными являются батареи типа AGM.

Читайте также:  Как слить бензин из бака автомобиля: все доступные способы

Различия между AGM и гелевыми батареями в основном состоят в долговечности и рекомендуемых условиях зарядки и разрядки. Как правило, большинство GEL не могут работать при высоких токах, поэтому, например, для ИБП обычно используются аккумуляторы AGM. С другой стороны, GEL обычно служат дольше, но только в более мягких условиях эксплуатации. Правда есть гелевые аккумуляторы для тяжелых циклических работ и глубокого разряда.

Следует подчеркнуть, что преимуществом AGM и гелевых аккумуляторов являются, с одной стороны, их герметичность и необслуживаемость, а с другой — они требуют тщательно подобранных условий зарядки. Хотя у них есть клапаны, но они будут работать только в случае выхода из строя, когда происходит перезарядка и сильное газообразование.

У них во время правильной зарядки выделяется определенное количество газов, давление увеличивается, но благодаря присутствию катализатора происходит рекомбинация, то есть повторное преобразование водорода и кислорода в воду. Клапаны закрыты и открываются только при особо большом увеличении давления, когда происходит сильное газообразование из-за перезарядки.

Внимание: даже однократная сильная перезарядка очень вредна и может необратимо снизить емкость AGM и гелевых аккумуляторов. В то время как в случае старых классических открытых батарей газообразование было допустимо, в AGM и гелевых батареях выделение газа запрещено.

Чрезмерный разряд тоже очень вреден, особенно в батареях AGM. Существует несколько неблагоприятных явлений, включая так называемую сульфатацию, то есть образование непроводящего слоя кристаллов сульфата свинца внутри батареи. Даже однократный разряд до нуля может вызвать серьезную необратимую потерю емкости и такую разряженную батарею следует как можно скорее перезарядить.

Читайте также:  Проверка ДТОЖ или как избежать сбоев в работе двигателя. Из жары в озноб: зачем нужен датчик температуры охлаждающей жидкости и как его проверить

Поэтому важно как не перезаряжать, так и не разряжать аккумулятор. На самом деле это просто. Чтобы предотвратить перезарядку, достаточно ограничить зарядное напряжение до безопасного значения. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку, стоит использовать схему сигнализации падения напряжения и добавить схему автоматического отключения.

Свинцовые аккумуляторы: зарядка и правильное обслуживание АКБ авто
Зависимость времени автономной работы от глубины разряда

Автомобильный аккумулятор заданной емкости однозначно дешевле «неавтомобильного» такой же емкости. В основном это связано с тем, что автомобильный АКБ рассчитан на работу в относительно мягких условиях.

Хотя перепады температур при его использовании большие, от -20 ° C до более + 40 ° C, в автомобиле он постоянно заряжается генератором и регулятором, затем напряжение держится на уровне 14,4 В. Конечно присутствует высокий ток в течение нескольких секунд во время запуска и небольшой ток во время простоя.

Соответственно, автомобильные аккумуляторы имеют относительно простую конструкцию и не подходят для интенсивной езды на велосипеде, когда они почти полностью разряжены после зарядки. При интенсивных циклах (зарядка / полная разрядка) они просто будут иметь очень короткий срок службы и потеряют емкость уже после небольшого количества циклов.

Для тяжелых циклических работ, например, в электропогрузчиках или тележках, производятся так называемые тяговые батареи, которые более мощные, но и более дорогие.

Надёжность сильно зависит от глубины разряда. Если хотим увеличить срок службы, то должны получить аккумулятор большей емкости, чем требуется, и никогда не разряжать его полностью.

Есть много типов «неавтоматических» кислотных аккумуляторов. Все они подходят для мягких условий буферизации. Но не все из них подходят для тяжелой циклической работы — здесь следует использовать предназначенные специально для такой работы «усиленные» версии, которые дороже. В то время как, например, автомобильный аккумулятор емкостью 100 А · ч можно купить дешевле 10000 рублей, за аккумулятор глубокого разряда (тягового) 12 В / 100 Ач придется заплатить от 20000.

Что касается наиболее популярных герметичных аккумуляторов AGM, многие из них предназначены в основном для работы в схемах резервного питания в относительно мягких условиях. В документациях к ним можете проверить, подходит ли данный тип также для циклической работы.

Ещё необходимо знать, что отдельные производители предлагают несколько или даже около десятка серий (семейств) гелевых аккумуляторов, которые отличаются, среди прочего, именно способность работать циклично и долговечно.

Эксплуатация

Чтобы свинцово-кислотные аккумуляторы прослужили дольше заявленного гарантийного срока, следует соблюдать некоторые правила эксплуатации.

Работа

Если АКБ обслуживаемый (банки открываются для долива электролита), при движении по неровной поверхности происходит незначительное просачивание электролита из-под крышек н корпус.  Для исключения глубокого саморазряда рекомендуется регулярно протирать корпус разведённым в воде хоз. мылом или раствором соды. Таким образом, нейтрализуется электролит.

Следует контролировать и уровень электролита, не допуская оголения пластин (в этом случае увеличивается саморазряд, батареи окисляются).

Хранение

Зависимость срока хранения аккумулятора от температуры
Зависимость срока хранения аккумулятора от температуры окружающей среды.

Кислотные АКБ в снятом состоянии могут храниться исключительно с полным зарядом. Если температура в боксе ниже -20°C ежегодно следует ставить аккумулятор на подзарядку в течение 48 часов (напряжение 2,45 V). При комнатной температуре в месте хранения подзаряд достаточно осуществлять каждые 8 месяцев в течение 8-12 часов.

Поверхность АКБ следует содержать в чистоте. Это исключает саморазряда АКБ, что чревато потерей ёмкости, связанной с образованием сульфида повышенной плотности, который хуже вступает в реакцию.

Если автомобиль не используется зимой, следует подготовить аккумулятор, выполнив следующие действия:

  • провести полную зарядку в соответствии с рекомендациями производителя;
  • нанести на положительную клемму пластичную смазку, исключив абсорбирование влаги на поверхности;
  • хранить АКБ при температуре в пределах 0 -10 °C, исключая промерзания жидкости внутри банок.

В случае необходимости поездки в морозы следует перенести аккумулятор в отапливаемое помещение, и в течение 7—9 часов (например, за ночь) он придёт в пригодное для пуска двигателя состояние.

Правила утилизации

Ни в коем случае не стоит самостоятельно разбирать АКБ, пытаясь достать свинец для вторичного использования в быту. Как и другие батареи, свинцово-кислотный аккумулятор необходимо сдать в специализированный сервис. Как правило, они действуют в местах покупки. В рамках промышленной утилизации может предоставляться скидка на покупку новой батареи.

Классификация свинцово-кислотных АКБ

Как мы уже отмечали, бесконечно улучшать характеристики аккумуляторов невозможно. Изменяя и улучшая одни параметры, приходится мириться с тем, что при этом страдают другие характеристики. Но именно этот принцип послужил основой для создания батарей, обладающих разными свойствами.

Так, в настоящее время все АКБ этого типа подразделяются не негерметичные (обслуживаемые) и герметичные.

Виды АКБ

У первых благодаря наличию отверстий в пробках может происходить потеря электролита вследствие его испарения, поэтому такие батареи требуют периодической проверки уровня электролитической жидкости и её долива в случае необходимости. Кроме того, негерметичные батареи боятся резких наклонов и тем более переворотов.

Более современная герметичная разновидность лишена этих недостатков, а проблема накопления взрывоопасных газов здесь решается использованием специальной системы их сброса. Но такие аккумуляторы практически не подлежат ремонту и восстановлению, в отличие от обслуживаемых. Впрочем, средний их срок эксплуатации всё равно больше, так что проблема скорее надуманная, чем реальная.

Влияние глубины разряда

По основным характеристикам свинцово-кислотные батареи подразделяются на следующие типы:

  • стартерные. Как следует из названия, предназначены для пуска двигателей, их главной особенностью является способность выдавать большие токи на протяжении короткого периода времени (эта характеристика называется током саморазряда);
  • буферные батареи. Используются в качестве аварийного источника питания, их нормальное состояние – постоянно находиться в режиме подзарядки;
  • АКБ длительного электроснабжения способны выдавать токи больших номиналов длительное время. Это достаточно массивные и крупные изделия, используемые для аварийного питания в особо важных сферах (например, в реанимационных отделениях).

По конструкции пластин и типу электролита свинцово-кислотные АКБ бывают следующих типов:

  • жидкостные, самая распространённая разновидность. Обеспечивают количество циклов заряда-разряда на уровне 260-500;
  • батареи EFB обладают в целом лучшими характеристиками, в том числе и ресурсом (до 1000 циклов), но стоят достаточно дорого. Здесь электролит тоже жидкий, но его значительно меньше и пластины имеют другую конструкцию;батареи EFB
  • AGM аккумуляторы известны тем, что электроды здесь облачены в стекловолоконные оболочки, препятствующие вытеканию электролита. Их достоинство – возможность быстрой зарядки и больший номинал вырабатываемого тока;AGM аккумулятор
  • гелевые аккумуляторы – полностью необслуживаемые, электролит здесь находится в гелеобразном виде, такие батареи можно устанавливать даже вертикально, они не боятся тряски и ударов.гелевые аккумуляторы

Словом, совершенствование свинцово-кислотной технологии продолжается, пускай и эволюционным путём.

Вторичная переработка

Свинец, содержащийся в АКБ – токсичный тяжёлый металл, способный нанести серьёзный урон окружающей среде. Свинец и его соли, образованные в результате работы батареи, должны быть утилизированы в промышленных условиях.

Утилизация АКБ
Утилизация АКБ происходит на перерабатывающих предприятиях, имеющих все необходимое оборудование.