Аккумуляторная батарея, её обслуживание и неисправности

На автомобилях и современных мотоциклах используются стартерные аккумуляторы. Эти батареи способны кратковременно отдавать ток большой величины, что необходимо для прокрутки и пуска двигателя электростартером. Аккумуляторная батарея современных мотоциклов и автомобилей состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторов (в каждом залит электролит), каждый из которых имеет напряжение 2 вольта. Наиболее качественные и современные аккумуляторные батареи можно просмотреть здесь.

При заряде аккумуляторной батареи плотность электролита повышается, а при разряде — плотность понижается, поэтому, по плотности электролита можно судить о состоянии аккумулятора, замерив плотность специальным прибором- ареометром (кислотомер).

Как я уже говорил, напряжение на выводных клемах исправного и полностью заряженного аккумулятора, независимо от его размеров и количества пластин составляет 2 вольта. А на современных автомобилях и мотоциклах применяют приборы электрооборудования, которые расчитаны на напряжение 12 вольт. Значит, чтобы получить напряжение 12 вольт, необходимо соединить последовательно шесть аккумуляторов, создав аккумуляторную батарею.

Все шесть аккумуляторов размещаются в общем баке 1, разделённом внутренними перегородками на шесть ячеек. На дне бака имеются рёбра, на которые опираются свинцовые пластины аккумуляторов, а рёбра нужны для свободного прохода электролита под пластинами. Бак аккумуляторной батареи изготавливают из кислотоупорного материала: пластмасса (кислотоупорная), эбонит, термопласт, пропилен и др.

Аккумулятор состоит из плюсовых 9 и минусовых 10 пластин, которые собраны в полублоки. Пластины изолированы друг от друга сепараторами 8, которые изготовлены из пористой пластмассы. Сами пластины отлиты из свинца в виде решёток, с добавлением сурьмы (7 — 8%) для механической прочности. В решётки пластин впрессовывают активную массу, изготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца- свинцового сурика (Pb3O4) и свинцового глёта ( PbO) для положительных пластин и свинцового порошка для отрицательных пластин. Для увеличения ёмкости аккумулятора и уменьшения его внутреннего сопротивления одноимённые пластины соединены в полублоки, которые заканчиваются выводными полюсными штырями 3 и 5.

Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собираются в блок таким образом, что положительные пластины расположены между отрицательными, поэтому отрицательных пластин всегда на одну больше. Благодаря этому, лучше используется активная масса положительных пластин и предохраняет их от коробления и разрушения. Сепараторы монтируются между пластинами так, чтобы их ребристая сторона была обращена к поверхности положительных пластин, этим обеспечивается лучшее поступление к ним электролита.

Собранный аккумулятор устанавливают в отделение общего бака, закрываемого крышкой 2, которая имеет отверстия для выхода полюсных штырей (клемм) и отверстия для заливки электролита, которые закрываются пробками, имеющими вентиляционное отверстия. Аккумуляторы в батарее соединяются между собой свинцовыми перемычками 4.

Электролит, заливаемый в аккумуляторную батарею, должен быть очень чистым. Нельзя применять техническую серную кислоту и недистиллированную воду, может ускорится саморазряд, сульфатация и разрушение пластин, и существенное уменьшение ёмкости. Новые аккумуляторы заливают электролитом плотностью на 0,002 г/см? меньше той, которая должна быть в конце заряда. В полностью заряженной аккумуляторной батарее плотность электролита во всех шести банках, должна быть, как в таблице, на фото ( при температуре +25?С).

Следует помнить, что чем выше плотность электролита, тем ниже температура его замерзания. Электролит плотностью 1,30 замерзает ,лишь при — 68? мороза, плотностью 1,25, только при — 50? мороза, и плотностью 1,11 при всего — 7? мороза.

Это следует знать и чтобы не заморозить батарею зимой (может треснуть бак) и не испортить её полностью, следует зимой всегда держать полностью заряженной. При замере плотности всегда следует учитывать, что она зависит от температуры электролита и реальная плотность уменьшается на 0,01 г/cм? при повышении температуры на 15?С. Для точного замера плотности, температура электролита должна быть +25°С.

По мере разряда аккумулятора, плотность электролита резко снижается и при стопроцентном разряде аккумулятора. Плотность электролита, при таком разряде, уменьшается на 0,16 г/ см?. Значит, можно сделать вывод (подсчитать), что уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см? от нормы, указанной в таблице (на фото), соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Номинальной ёмкостью аккумуляторной батареи считается количество электричества, которое может отдать полностью заряженная батарея, при разряде током 20 часового режима, при температуре электролита 18 — 25 градусов и начальной его плотности 1,28 ± 0,01 г/см? до напряжения 10,5 вольт.

Ёмкость аккумулятора измеряется в ампер-часах (А• ч) и зависит от размера и количества параллельно соединённых пластин, силы разрядного тока и от температуры электролита. Чем больше количество и размер пластин, меньше сила разрядного тока и выше температура электролита, тем большую ёмкость может отдать аккумуляторная батарея при разряде (работе).

При понижении температуры электролита от + 25°С, ёмкость уменьшается ,примерно, на 1% на каждый градус температуры. Например, если номинальная ёмкость аккумуляторной батареи равна 55А• ч (при +25°С), то при понижении температуры электролита до нуля градусов, ёмкость уменьшится на 25% и получится 41А• ч, а при понижении температуры электролита до — 25°С ёмкость уменьшится, аж на 50% и составит только всего 27,5 А• ч. При последовательном соединении аккумуляторов в батарею, ёмкость останется такой же, как у одного аккумулятора, а напряжение увеличится (на 2 вольта с каждого отдельного аккумулятора).

Неисправности аккумуляторной батареи и обслуживание батареи.

При эксплуатации автомобиля или мотоцикла в аккумуляторной батарее могут возникнуть следующие неисправности: ускоренный саморазряд, сульфатация пластин, короткое замыкание, утечка электролита, выплёскивание электролита, окисление полюсных штырей(клемм).

Ускоренный саморазряд. Ускоренный саморазряд аккумуляторной батареи при её эксплуатации и особенно хранении происходит из за образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются при возникновении электродвижущей силы между окислами активной массы и решёткой пластин. К тому же, при долгом хранении (без работы) батареи, плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних слоях. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнителных токов на поверхности пластин.

А вообще, нормальный саморазряд исправной кислотной аккумуляторной батареи составляет до 10% за 14 суток, а у новых, современных необслуживаемых или гелевых батарей, за эти четырнадцать суток саморазряд может быть всего 1 -2%. Если в течении месяца кислотная обслуживаемая батарея разряжается более чем на 10% при температуре окружающей среды +20 ± 5°С, то такой саморазряд считается ускоренным и доказывает о неисправности аккумуляторной батареи.

Причинами ускоренного саморазряда могут быть: загрязнение верхней поверхности батареи, доливка при обслуживании обычной, недистиллированной воды, которая обычно содержит щёлочи и соли; попадание внутрь батареи мусора или металлических частиц, которые способствуют образованию гальванических пар. Для устранения этих неисправностей нужно протереть поверхность батареи и заменить электролит, но перед этим промыть бак дистиллированной водой.

Сульфатация пластин. Она бывает от систематического недозаряда, долгого хранения незаряженной аккумуляторной батареи с электролитом, большого разряда батареи ниже допустимого предела, понижения уровня электролита, или резкого увеличения его плотности. На поверхности пластин от этого образуется белый налёт из крупных кристаллов сернокислого свинца, который называется сульфатом. Сульфатированные пластины перестают участвовать в химической реакции (заряда) и ёмкость аккумуляторов, при этом, заметно уменьшается, батарея становится непригодной к эксплуатации. Признаком частичной сульфатации пластин батареи являются: быстрое повышение напряжения и температуры электролита при заряде и бурное газовыделение (кипение) электролита, плотность электролита при заряде увеличивается совсем незначительно. При разряде, особенно большом — например, включение стартера, аккумуляторная батарея быстро разряжается из — за очень малой ёмкости.

Небольшую сульфатацию можно устранить проведением нескольких циклов заряд-разряд. Для этого, батарею нужно полностью зарядить и довести плотность электролита до нормальной величины (см. таблицу), путём добавления электролита повышенной плотности, а лучше полностью слить старый электролит, промыть батарею дистиллированной водой и залить свежий электролит необходимой плотности. Затем, следует разрядить батарею током силой 4 — 5 А до напряжения 1,7 вольт в каждом аккумуляторе, это 10,5 вольт для всей батареи. После этого, снова зарядить батарею малым током (1,5 — 2 А), и так несколько раз.

Короткое замыкание. Бывает из за разрушения сепараторов, выпадения активной массы или её оплавления, в следствии чего происходит соприкосновение разноимённых пластин(+ и -) то есть короткое замыкание, и в результате полный выход из строя аккумуляторной батареи из за чего происходит резкое снижение ёмкости и напряжения батареи и её очень быстрый разряд.

Причинами короткого замыкания могут быть: заряд батареи током большой силы и при высокой температуре, частые перезаряды, от чего происходит коробление и выкрашивание пластин, повреждение сепараторов. Эти неприятности могут произойти и из — за замерзания электролита и, к тому же, ещё может треснуть бак батареи. Короткое замыкание может произойти ещё от интенсивной вибрации при плохом креплении батареи на автомобиле или мотоцикле, или резкие удары при случайном падении. Необходимо всегда следить за рекомендованным режимом заряда, не допускать перезаряда батареи, периодически проверять плотность электролита и не допускать её уменьшения ниже рекомендованной в таблице (для каждого климатического района).

Подтекание электролита бывает из — за трещин в баке и обнаруживается осмотром. Для проведения ремонта из повреждённой банки полностью откачивают электролит и запаивают корпус с помощью фена или мощного паяльника. О правильном ремонте пластмасс смотрите в этой статье.

Выплёскивание электролита из вентиляционных отверстий батареи обнаруживается, обычно, после поездки на мотоцикле или автомобиле, на поверхности аккумуляторной батареи виден электролит (от этого может быть замыкание полюсных штырей). Причиной этого может быть повышенный уровень электролита, высокое напряжение генератора ( из- за неисправности реле заряда), которое приводит к кипению электролита и приводит к сульфатированию пластин батареи, и еще более сильному кипению из — за быстрого заряда от сульфатирования.

Необходимо довести уровень электролита до нормы (риски на корпусе) и срочно разобраться с генератором или реле, проверив напряжение на клеммах вольтметром. При максимальных оборотах напряжение заряда не должно подниматься выше 14,5 вольт, а для большинства современных необслуживаемых и гелевых батарей — не больше 13,8 вольт ( более точно, смотрите инструкцию данной батареи).

Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи (переходное сопротивление между штырём и клеммой) и может привести к большой потере тока, и даже, к полному прекращению тока. Для устранения этой неисправности необходимо снять с полюсных штырей клеммы с проводами и зачистить штыри и клеммы до блеска, после чего надеть клеммы на штыри, зажать и смазать штыри и клеммы тонким слоем технического вазелина.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи.

При обнаружении наружного загрязнения батареи её поверхность необходимо протереть чистой ветошью, смоченной 10% раствором нашатырного спирта или кальцинированой соды, после этого протереть чистой сухой ветошью. При заряде батареи в результате химической реакции выделяются газы, которые при закупорке вентиляционных отверстий могут значительно повысить давление внутри аккумуляторов. Поэтому, нужно следить за чистотой вентиляционных отверстий, особенно перед началом заряда.

Как я уже говорил, при заряде из вентиляционных отверстий выделяется газ (водород), который очень взрывоопасен, поэтому ни в коем случае не осматривайте батарею при заряде с помощью открытого огня и даже не курите. Так же, не пытайтесь во время заряда батареи поправлять или снимать клеммы с проводами, так как может при этом возникнуть искра, что приведёт к печальным последствиям.

Поверьте, я сам был свидетелем взрыва бака аккумуляторной батареи в одном из Московских автосервисов. Проходящий рядом с заряжаемой батареей человек, просто слегка задел клемму типа «крокодил» от зарядного устройства. Возникла маленькая искра и этого хватило, чтобы произошёл взрыв. Кислотой был испорчен кузов дорогого автомобиля и многое другое… Повезло, что проходящий человек к моменту взрыва уже стоял спиной. Но одежду пришлось выкинуть.

Желательно, через 2000 — 2500 км пробега, а в очень жаркое лето каждую неделю проверять уровень электролита и доливать его до нормы дистиллированной водой, так как при нагреве электролита при заряде испаряется только вода. Если обнаружено, что понижение уровня произошло от выплёскивания электролита, а не от выкипания, то необходимо долить электролит той же плотности.

При заряде обычной обслуживаемой кислотной батареи зарядным устройством, зарядный ток составляет 0,1 от емкости. Например, емкость батареи 55А, значит зарядный ток составляет 5,5А. Но, если вы не куда не спешите, то советую зарядный ток всегда уменьшать ещё в два раза, так батарея прослужит дольше и при малом токе всегда происходит самый глубокий и правильный заряд. Зарядку проводим до достижения напряжения 14,5 вольт и прекращаем, когда начнётся выделение пузырьков газа (водорода)

Для необслуживаемых и гелевых аккумуляторных батарей, даже для 65 амперных, сила зарядного тока всегда не должна превышать 2,75 А, а по возможности, ещё меньше. Зарядку прекращаем при достижении на клеммах напряжения 13,8 вольт при силе зарядного тока в конце зарядки всего 1 — 1,5 А.

Для долгого хранения батареи в зимнее время её необходимо снять с мотоцикла или автомобиля и полностью зарядить. Далее, следует хранить в сухом месте и, желательно ,при температуре не выше 0°С и не ниже -15 °С, учитывая, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд аккумуляторов. Каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления потерь от саморазряда. Современные необслуживаемые или гелевые аккумуляторные батареи могут храниться без подзаряда целый год, так как саморазряд в них в пять — семь раз меньше.

В идеальном случае следует подсоединить к батарее автоматическое зарядное устройство, электроника которого будет постоянно периодически подзаряжать аккумулятор, без вашего участия, и тем самым предотвращая саморазряд.

Надеюсь, что данная статья поможет новичкам правильно обращаться с аккумулятором и существенно продлить срок службы вашей батареи, удачи всем!