Стартерна акумуляторна батарея: характеристики, пристрій та призначення
Стартерні батареї використовуються в автомобілях як джерело живлення. Електроенергія потрібна для запуску двигуна внутрішнього згоряння та живлення всіх споживачів. Трактори та автомобілі використовують два типи джерел енергії. Це акумулятор та електрогенератор. Акумуляторна батарея забезпечує живлення стартера під час запуску двигуна та споживачів. Акумулятор компенсує нестачу потужності, коли генератор ще не запрацював. Тому акумулятор називають стартерним акумулятором. Є ще тягові батареї, але вони потрібні на вирішення інших завдань.
З історії
Перша повноцінна батарея була створена в 1859 французьким винахідником Планте. Пристрій складався з двох спірально намотаних листів свинцю, розділених прокладкою. Це листя було занурене в розчин сірчаної кислоти. Батарея мала загальну площу активних електродів 10 м2. Після доробок та модернізацій батарея була запущена у серійне виробництво у 1880 році. Пізніше Фолькмар створив сітчасті пластини зі сплаву свинцю та сурми, започаткувавши нову еру батарей. Проте вперше електричну систему запуску в автомобілях стали використовувати лише 1925 року.
Принцип дії
Найпростіший свинцево-кислотний акумулятор є пластиковою ємністю з електролітом всередині. У контейнері дві тарілки. Це акумуляторні електроди. Електроліт є розчином високоочищеної сірчаної кислоти і дистильованої води. Активними речовинами під час проходження електрохімічних процесів є двоокис свинцю на позитивній пластині, і навіть губчастий свинець на негативної. Електроліт у зарядженому акумуляторі має більшу ємність.
Акумулятор працює за принципом подвійного перетворення: спочатку електрика від сторонніх джерел перетворюється на хімічну енергію, потім хімічна енергія перетворюється на електричну. Акумулятор не є самостійним джерелом живлення, а лише накопичує та перетворює електроенергію.
Під дією струму сірчана кислота, що міститься у складі електроліту, розкладається. З нього виділяється водень, який згодом з'єднується з киснем, що виділився, на позитивній пластині. Поєднання водню та кисню дає воду. Свинець з'єднується із залишками кислоти, у результаті утворюється сульфат свинцю.
Поряд із хімічними перетвореннями на позитивній пластині, при розрядці акумулятора змінюється і хімічний склад негативної пластини. Потім губчастий свинець з'єднується з рештою кислоти, утворюючи сульфат свинцю.
Конструкція
Свинцево-кислотний акумулятор, як оборотне джерело електричного струму, конструктивно складається з блоку електродів різного потенціалу, поміщеного в ємність-комірку, заповнену електролітом. Залежно від необхідної напруги, батарея може містити кілька блоків, з'єднаних послідовно. У батареї 12 В таких блоків осередків 6. При напрузі 24 В батарея містить 12 осередків.
Електроди
У свинцево-кислотному акумуляторі електрод виконаний у вигляді гратчастої пластини. Клітини зубного нальоту сповнені активних речовин. Активна маса має пори, щоб у реакції генерації струму могло брати участь якнайбільше активних речовин. Це особливо важливо, якщо розрядні струми великі.
Сітка включає каркас, вертикальні ребра, горизонтальні жили і струмовідвідну вушко, через яку електроди з'єднуються з перемичкою. Також є опорні ніжки, якими електрод упирається в нижню частину блоку. Свинцева сітка також використовується як грати в промисловості.
Сітка грає роль як каркаса, що забезпечує міцність електрода. Він також забезпечує активне утримання маси та можливість паралельного підключення електродів через вуха. Товщина електродних сіток вибирається залежно від режиму роботи та характеристик пускових батарей. Сітка з негативними електродами зазвичай тонша, так як електроди менше схильні до корозії та деформації. Вага негативної сітки становить 50% ваги електрода.
Якщо акумулятор не обслуговується, то сітка виготовляється із свинцево-кальцієво-олов'яних сплавів або малосурм'яних. Це дозволяє зменшити інтенсивне газоутворення. Кальцій та кадмій забезпечують більш високу напругу газоутворення.
Сепаратори
Продовжуємо розглядати призначення та конструкцію пускової батареї. Що таке сепаратор? Він служить для поділу електродів у блоці. Це пориста полімерна перегородка, яка призначена для запобігання коротким замиканням електродів різної полярності. Сепаратор також забезпечує подачу електроліту у простір між електродами. У свинцевому акумуляторі це може бути міпор, міпласт або порвініл.
Характеристики АКБ
На території пускова батарея повинна відповідати ГОСТ 959-2002. Акумулятор повинен відповідати габаритам та характеристикам конкретного автомобіля.
Полярність батареї визначає розташування негативних та позитивних клем струму. Якщо розглядати акумулятор з того боку, до якого ближчі висновки, то розрізняють пряму та зворотну полярність. Пряма лінія — коли позитивний висновок перебуває ліворуч, а негативний — справа. Навпаки, коли плюс праворуч, а мінус ліворуч.
Ширина акумулятора повинна відповідати ширині акумулятора на конкретному автомобілі. Більшість акумуляторів прикріплена до нижніх країв корпусу. Що стосується довжини та висоти, то ці параметри можуть бути й вищими, якщо дозволяє ніша.
Номінальна ємність – це загальна кількість електроенергії, яку стартерна батарея може видати в режимі 20-годинного розряду струмом, що дорівнює 0,05 ємності, до поточної напруги на клемах 10,5 В. Є ще такий параметр, як резервна ємність – це час розряду зарядженої батареї струмом 25 А при напрузі 10,5 Ст.
Струм зміщення холостого ходу – це струм розряду, який здатна віддати батарею за температури -18 градусів протягом 10 секунд. При цьому напруга становить не менше 7,5 В. Чим вище цей параметр, тим легше запустити двигун взимку.
Термін експлуатації
У наказі СД ВС №104 вказані причини відмов, при яких батарея не може бути використана. Наказ стосується нормативів терміну служби пускових акумуляторів. Показує термін корисного використання різних типів автомобілів.
Мінімальне напрацювання легкового автомобіля при індивідуальному використанні становить 60 000 км, а нормативний термін служби – 4 роки. Якщо цей легковий автомобіль використовується в службових цілях, термін служби акумулятора становить 2,5 роки або 112 тис км. Якщо легковий автомобіль працює в режимі таксі, термін служби батареї становить 70 000 км або 21 місяць. Очікується, що пусковий акумулятор для легких комерційних автомобілів прослужить 2 роки.
Але майте на увазі, що зараз немає чітких правил. Всі акумулятори різні та їх виробники теж різні. Хтось випускає якісний продукт, хтось неякісний. Серед несправностей, у яких неможливо повноцінно використовувати акумулятор, можна виділити такі. Це деформація пластин автомобільного акумулятора і подальше руйнування, коротке замикання, сильна сульфатація пластин, інтенсивний саморозряд, переполюсовка без участі людини.
Як можна обслуговувати батарею?
Розрізняють акумулятори, що ремонтуються і необслуговуються. Останні, за словами виробників, не вимагають жодного обслуговування протягом усього терміну служби. Максимально, що може зробити власник, це регулярно заряджати акумулятор зарядним пристроєм. Що стосується обслуговування стартерних акумуляторів першого типу, необхідно періодично перевіряти ємність електроліту, заряджати акумулятор на зарядному пристрої, доливати дистильовану воду, якщо рівень впав.