Аккумуляторная батарея

Здравствуйте. Сегодня я вам расскажу про аккумуляторную батарею.

Аккумуляторная батарея является химическим источником постоянного тока. Она представляет собой устройство, которое накапливает (аккумулирует) электрическую энергию, заряжаясь и превращая ее в энергию химических реакций при подключении к другому источнику тока, а затем разряжается, превращая химическую энергию в электрическую, отдавая ее подключенным потребителям.

Процессы зарядки и разрядки аккумуляторной батареи могут производиться многократно, что характеризует ее долговечность.

Аккумуляторная батарея служит для питания током потребителей при неработающем двигателе, во время пуска, а также для питания потребителей совместно с генератором при работе двигателя, когда потребляемая сила тока превышает допустимую для генератора величину.

Аккумуляторная батарея должна иметь необходимую электроемкость при малых габарите и весе, высокую долговечность и способность отдавать ток силой до нескольких сотен ампер для питания электростартера при пуске. Стартерные аккумуляторные батареи по принципу действия делятся на свинцовые и железоникелевые. Свинцовые аккумуляторные батареи имеют пониженную работоспособность по сравнению с железоникелевыми, но отличаются меньшими габаритом и весом при одинаковой емкости, что обусловило их преимущественное применение на автомобилях.

В устройстве стартерной свинцовой аккумуляторной батареи различают бак, разделенный перегородками на отдельные банки, блок пластин в каждой банке и крышку банки с резьбовым отверстием и пробкой.

Бак изготовляется из асфальтопековой массы или эбонита, для повышения его долговечности внутрь каждой банки устанавливается вставка из кислотостойких винипласта или полистирола. На дне каждой банки имеются ребра, на которые опирается блок пластин, так что выпадающая на дно при работе аккумулятора активная масса скапливается между ребрами, не замыкая пластины в блоке.

Блок пластин состоит из полублока положительных и полублока отрицательных 8 пластин, в каждом из которых пластины своими ушками приварены к соединительному мостику с выводным штырем. Пластины отливаются из сплава свинца и сурьмы в виде решетки, которая заполняется пастой из окисленного свинцового порошка, замешанного на водном растворе серной кислоты. После прессования и сушки пластины формируются путем зарядки, в результате чего паста становится активной массой. При этом активная масса положительных пластин представляет собой перекись свинца коричневого цвета, отрицательных пластин — губчатый свинец серого цвета. Аккумуляторные батареи с такими пластинами без электролита являются сухозаряженными.

Полублоки объединяются в блок так, что разноименные пластины располагаются друг против друга и отделены сепараторами. При этом все положительные пластины, в том числе и крайние, должны иметь с обеих сторон отрицательные пластины, для чего в полублоке отрицательных пластин установлено на одну пластину больше, чем в полублоке положительных. Такая конструкция блока обеспечивает происходящее при работе аккумулятора изменение объема активной массы положительных пластин с обеих сторон, что предотвращает их коробление.

Сепараторы устраняют возможность контакта разноименных пластин в блоке и их короткого замыкания. Материалом сепараторов служит пористая пластмасса (мипласт) или пористый эбонит (мипор), позволяющие электролиту циркулировать между пластинами. Для защиты верхних кромок сепараторов и пластин от механических повреждений при измерении уровня или плотности электролита сверху на блоках находятся перфорированные щитки из винипласта.

Крышки банок изготовляются из эбонита и кроме отверстия под пробку имеют вентиляционное отверстие и два отверстия для выводных штырей. Соединение крышки с банкой герметизируется асбестом, битумной мастикой и выдерживает температуры от —40 до +60°С. Блоки пластин в соседних банках обращены друг к другу разноименными штырями, к которым приварены свинцовые соединительные пластины, чем создается батарея аккумуляторов. Два крайних штыря аккумуляторной батареи имеют полюсные наконечники с обозначениями « + » и « – »; во избежание ошибок при включении батареи положительный штырь имеет больший диаметр, чем отрицательный.

Электролит, необходимый для работы аккумулятора, представляет собой раствор аккумуляторной серной кислоты в дистиллированной воде и заливается в каждую банку аккумуляторной батареи до уровня на 10—15 мм выше перфорированного щитка. Плотность электролита в полностью заряженной аккумуляторной батарее устанавливается в зависимости от климатических условий эксплуатации автомобиля. Повышенная плотность в северных районах предотвращает замерзание электролита, пониженная плотность в южных районах увеличивает долговечность пластин и сепараторов.

Полная разрядка аккумулятора происходит, когда весь свинец активной массы пластин превращается в сернокислый свинец и химические реакции прекращаются, что сопровождается падением плотности электролита от исходного значения на 0,16 г/см3. Таким образом, уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см3 соответствует разрядке на 6%.

Полная зарядка аккумулятора обусловлена преобразованиями всего сернокислого свинца пластин, после чего под действием тока происходит только разложение воды. При этом у положительной пластины выделяется кислород, у отрицательной — водород, аккумулятор «кипит», что свидетельствует об окончании зарядки.

Характеристики аккумулятора и аккумуляторной батареи, определяющие особенности ее эксплуатации, представляют собой напряжение и емкость.

Напряжение аккумулятора, на выводных штырях равное разности потенциалов, имеет номинальную величину в среднем 2,0 В. Она не зависит от количества и площади пластин, слабо связана со степенью разряженности аккумулятора и определяется в основном плотностью применяемого электролита. Напряжение под нагрузкой падает при разрядке аккумуляторной батареи в эксплуатации или под влиянием ее неисправностей, что используется для общей оценки работоспособности батареи. На большей части автомобилей применяются приборы электрооборудования, рассчитанные на напряжение 12 В, поэтому аккумуляторная батарея имеет шесть аккумуляторов, соединенных между собой последовательно пластинами.

Емкость аккумулятора характеризует то количество электричества в ампер-часах (А-ч), которое может отдать заряженный аккумулятор при разрядке. Величина емкости зависит от площади, количества и состояния пластин, температуры и плотности электролита, силы разрядного тока. Номинальная емкость аккумуляторной батареи обеспечивает непрерывный 20-часовой разряд силой тока, равной 0,05 от числового значения емкости, до напряжения 1,75 B y одного из аккумуляторов при начальной плотности электролита 1,285 г/см3 и средней температуре 25°С. Емкость батареи с последовательно соединенными аккумуляторами равна емкости одного аккумулятора.

© Автомобильный Блог