Зарядний пристрій стартерних батарей. Зарядний пристрій для стартерних батарей акумуляторів

Найпростіше зарядний пристрій для автомобільних та мотоциклетних акумуляторних батарей, як правило, складається з понижуючого трансформатора і підключеного до його вторинної обмотці двухполуперіодного випрямляча. Послідовно з батареєю включають потужний реостат для встановлення необхідного зарядного струму. Однак така конструкція виходить дуже громіздкою і зайво енергоємною, а інші способи регулювання зарядного струму звичайно її суттєво ускладнюють.

У промислових зарядний пристрій для випрямлення зарядного струму і зміни його значення іноді застосовують тріністори КУ202Г. Тут слід зауважити, що пряма напруга на включених тріністорах при великому зарядному струмі може досягати 1,5 В. Через це вони сильно нагріваються, а за паспортом температура корпусу тріністора не повинна перевищувати + 85 ° С. У таких пристроях доводиться вживати заходів щодо обмеження та температурної стабілізації зарядного струму, що призводить до подальшого їх ускладнення та подорожчання.

Описується нижче порівняно просте зарядний пристрій має широкі межі регулювання зарядного струму - практично від нуля до 10 А - і може бути використано для зарядки різних стартерних батарей акумуляторів на напругу 12 В.

В основу пристрою (див. Схему) покладено сімісторний регулятор, опублікований в, з додатково введеними малопотужним доданими мостом VD1 - VD4 і резисторами R3 і R5.

Після підключення пристрою до мережі при плюсовом її напівперіоді (плюс на верхньому по схемі дроті) починає заряджатися конденсатор С2 через резистор R3, діод VD1 і послідовно з'єднані резистори R1 і R2. При мінусових напівперіод мережі цей конденсатор заряджається через ті ж резистори R2 і R1, діод VD2 і резистор R5. В обох випадках конденсатор заряджається до одного і того ж напруги, змінюється тільки полярність зарядки.

Як тільки напруга на конденсато-ре досягне порога запалювання неонової лампи HL1, вона запалюється і конденсатор швидко розряджається через лампу і керуючий електрод сммістора VS1. При цьому симистор відкривається. В кінці напівперіоду симистор закривається. Описаний процес повторюється в кожному напівперіод мережі. Загальновідомо, наприклад з, що управління тиристором за допомогою короткого імпульсу має той недолік, що при індуктивному або високоомній активному навантаженні анодний струм приладу може не встигнути досягти значення струму утримання за час дії імпульсу. Одним із заходів щодо усунення цього недоліку є включення паралельно навантаженні резистора.

В описуваному зарядному пристрої після включення сімістора VS1 його основний струм протікає не тільки через первинну обмотку трансформатора Т1, але і через один з резисторів - R3 або R5, які в залежності від полярності напівперіод мережевої напруги по черзі підключаються паралельно первинній обмотці трансформатора діодами VD4 і VD3 відповідно .

Цій же меті служить і потужний резистор R6, що є навантаженням випрямляча VD5, VD6. Резистор R6, хромі того, формує імпульси розрядного струму, які, як стверджує [З], продовжують термін служби батареї.

Основним вузлом пристрою є трансформатор Т1. Його можна виготовити на базі лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, ізолювавши його обмотку (вона буде первинної) трьома шарами лакотка-ні та намотавши вторинну обмотку, що складається з 80 витків ізольованого мідного дроту перерізом не менше 3 мм 2, з відведенням від середини. Трансформатор і випрямляч можна запозичувати також з джерела живлення, опублікованого в. При самостійному виготовленні трансформатора можна скористатися методикою розрахунку, викладеної в; в цьому випадку задаються напругою на вторинній обмотці 20 В при струмі 10 А.

Конденсатори С1 і С2 - МБМ або інші на напругу не менше 400 і 160 В відповідно. Резистори R1 і R2-СП 1-1 і СПЗ-45 відповідно. Діоди VD1-VD4 - Д226, Д226Б або КД105Б. Неонова лампа HL1 - ІН-3, ІН-ЗА; дуже бажано застосовувати лампу з однаковими за конструкцією і розмірами електродами - це забезпечить симетричність імпульсів струму через первинну обмотку трансформатора. Діоди КД202А можна замінити на будь-які з цієї серії, а також на Д242, Д242А або інші із середнім прямим тоном не менше 5 А. Діод розміщують на дюралюмінієвий тепловідводної пластині з корисною площею поверхні. розсіювання не менше 120 см2. Симистор також слід зміцнити на тсплоотводящей пластині приблизно вдвічі меншої площі поверхні. Резистор R6 - ПЕВ-10; його можна замінити п'ятьма паралельно з'єднаними резисторами МЛТ-2 опором 110 Ом.

Пристрій збирають в міцній коробці з ізоляційного матеріалу (фанери, текстоліту і т.п.). У верхній її стінці і в дні слід просвердлити вентиляційні отвори. Розміщення деталей в коробці - довільне. Резистор R1 ( "Зарядний струм") монтують на лицьовій панелі, до ручки прикріплюють невелику стрілку, а під нею - шкалу. Ланцюги, що несуть навантаження струм, необхідно виконувати проводом марки МГШВ перетином 2,5 ... 3 мм1.

При налагодженні пристрою спочатку встановлюють необхідну межу зарядного струму (але не більше 10 А) резистором R2. Для цього до виходу пристрою через амперметр на 10 А підключають батарею акумуляторів, суворо дотримуючись полярності. Движок резистора R1 переводять в. крайнє верхнє за схемою положення, резистора R2 - в крайнє нижнє, і включають пристрій в мережу. Переміщаючи движок резистора R2, встановлюють необхідне значення максимального зарядного струму. Заключна операція - калібрування шкали резистора R1 в амперах по зразковому амперметрі.

В процесі зарядки струм через батарею змінюється, зменшуючись до кінця приблизно на 20%. Тому перед зарядкою встановлюють початковий струм батареї дещо більшим номінального значення (приблизно на 10%). Закінчення зарядки облямовують по щільності електроліту або вольтметром - напруга відключеною батареї повинно бути в межах 13,8 ... 14,2 В.

Замість резистора R6 можна встановити лампу розжарювання на напругу 12 В потужністю близько 10 Вт, розмістивши її зовні корпусу. Вона індіровала б підключення зарядного пристрою до акумуляторної батареї і одночасно, висвітлювала б робоче місце.

Для чого потрібні стартерні акумуляторні батареї зрозуміло кожному мало-мальськи досвідченому в технічних питаннях автолюбителю. З першої її функцією, забезпеченням запуску двигуна ми стикаємося щодня. Є й друга рідше застосовується, але від того не менш значуща використання в якості аварійного джерела живлення при виході з ладу генератора.

зміст

Вимоги до акумуляторної батареї

Вимоги до характеристик пускових акумуляторних батарей в сучасних автомобілях постійно зростають. Дизельні двигуни і двигуни з іскровим запалюванням з великим робочим об'ємом висувають високі вимоги до холодного запуску (високий пусковий струм, особливо в мороз). Електричні системи в автомобілях з повним спектром електрообладнання вимагають від акумуляторних батарей великої кількості енергії, якщо вироблюваної генератором енергії тимчасово не вистачає, або (що не можна недооцінювати), коли двигун вимкнений. Сумарна вихідна потужність встановленого електрообладнання, живиться протягом декількох хвилин від акумуляторної батареї, часто перевищує 2 кВт. Крім того, піковий струм в робочому режимі, який акумуляторна батарея повинна видавати протягом днів і навіть тижнів, становить багато тисяч міліампер.

Крім цих аспектів, які потребують однорідного електроживлення, акумуляторні батареї в електричній системі автомобіля повинні підтримувати завдання, що вимагають динамічних імпульсів з великим струмом, які не можуть бути забезпечені генератором настільки ж швидко (для перехідних процесів, таких як процеси включення в електричному підсилювачі керма). Крім того, через дуже великий природної ємності двошарового конденсатора (кілька фарад) акумуляторна батарея здатна чудово згладжувати пульсації струму в бортсети. Це допомагає звести до мінімуму і навіть усунути проблеми з електромагнітною сумісністю.

Беручи до уваги вищесказане, легко зрозуміти, чому стільки вкладається коштів в оптимізацію характеристик акумуляторних батарей в процесі виробництва і забезпечення їх роботи при обслуговуванні. Найбільш передові акумуляторні батареї - це ті, що не просто володіють необхідними електричними властивостями, але і не вимагають обслуговування, безпечні для навколишнього середовища і особливо безпечні в обігу. Очікується, що на автомобілі все частіше будуть встановлюватися системи з двома акумуляторними батареями і пристроями для вимірювання стану заряду АКБ для підвищення надійності електроживлення шляхом запобігання повного розряду і своєчасної заміни акумуляторної батареї.

Незважаючи на технічний прогрес, стежити за нормальним функціонуванням акумуляторної батареї та електричної системи в цілому зобов'язаний водій. Відмінна здатність сучасних пускових акумуляторних батарей накопичувати заряд не буде корисною, якщо не вдається досягти позитивного зарядного балансу при регулярних коротких поїздках по місту взимку (при високому енергоспоживанні і низьких оборотах колінчастого вала двигуна). Взагалі кажучи, збереження низького заряду акумуляторної батареї протягом тривалого часу скорочує термін її служби. Це зрушує пускові обороти колінчастого вала двигуна в сторону граничних для холодного пуску (рис.).

Акумуляторні батареї спеціально розробляють з метою задоволення окремих вимог електросистеми автомобіля по потужності пуску двигуна, ємності і величиною струму зарядки при температурах від -30 ° С до + 60 ° С. Існують додаткові вимоги для необслуговуваних акумуляторних батарей, акумуляторних батарей із захистом від вібрацій.

Типове напруга бортсети становить 12 В у легкових автомобілів і 24 В у вантажних; це досягається шляхом послідовного з'єднання двох акумуляторних батарей напругою 12 В.

Пристрій акумуляторної батареї

Компоненти акумуляторної батареї

Автомобільні акумуляторні батареї напругою 12 В містять шість послідовно з'єднаних і відокремлених перегородками гальванічних елементів в поліпропіленовому корпусі (рис. «Необслуговувана стартерная акумуляторна батарея»). Кожен гальванічний елемент включає набори позитивних і негативних пластин. Ці набори, в свою чергу, складаються з пластин (свинцева решітка і активна маса) і микропористого матеріалу (сепаратор), який ізолює пластини протилежних полярностей. Сепаратори утворюють кишені, в які занурюються пластини. Електроліт є розчин сірчаної кислоти, який проникає в пори пластин і сепаратори, а також в порожнечі гальванічних елементів. Полюсні висновки, з'єднувальні елементи гальванічних елементів і перемички пластин виконані зі свинцю; щілини в перегородках межелементних з'єднань ретельно ущільнені. Для забезпечення герметичній зв'язку цільної кришки з корпусом акумуляторної батареї використовується процес гарячої опресування. На стандартних акумуляторних батареях кожен елемент закривається власної пробкою з вентиляційним отвором. Вентиляційні отвори з закрученими пробками дозволяють утворюється при зарядці акумуляторної батареї газам випаровуватися. У необслуговуваних акумуляторних батарей, виконаних в герметичному виконанні, немає пробок заливних горловин, однак вони також мають вентиляційні отвори.

Матеріал ґратчастих пластин акумуляторної батареї

Пластини акумуляторної батареї складаються з свинцевих решіток і активного матеріалу, яким покриваються свинцеві решітки під час виробничого процесу. Активний матеріал позитивної пластини містить пористий діоксид свинцю (РbO 2, оранжево-коричневого кольору), а негативної пластини - чистий свинець у вигляді «губчастого свинцю» (РЬ, сірого-зеленого кольору). Іншими словами, чистий свинець також має вкрай пористу форму.

З різних причин (жидкотекучесть, обробка, механічна міцність, стійкість до корозії), для решіток використовується сплав свинцю з сурмою. Стандартні способи виготовлення решіток - виливок, прокатка і штампування.

Свинцево-сурм'яний сплав (PbSb)

Сурма додається для додання твердості. Однак протягом терміну служби акумуляторної батареї через корозію позитивної решітки сурма все більше відділяється. Вона мігрує до негативної пластини, проходячи через електроліт і сепаратори, і «отруює» її, утворюючи локальні гальванічні пари. Ці гальванічні пари підвищують саморазряд негативної пластини і зменшують напругу газовиділення. Все це викликає підвищений витрата води при перезарядці, що сприяє вивільненню сурми. Цей механізм самозбудження призводить до постійного зниження потужності протягом усього терміну служби акумуляторної батареї. Вона стає нездатною досягти необхідного заряду, і електроліт доводиться часто перевіряти.

Свинцево-кальцієвий сплав (РbСа)

Кальцій використовується для підвищення твердості негативних пластин. Кальцій електрохімічних неактивний при потенційних умовах, що існують в свинцевих акумуляторних батареях. Це означає, що запобігає «отруєння» негативної пластини і саморозряд.

Ще однією перевагою є висока напруга газоутворення, стабільне протягом терміну служби, і пов'язаний з цим витрата води (менший в порівнянні зі сплавом свинцю з сурмою).

Свинцево-кальцієві сплави з додаванням срібла (РЬСаAg)

Крім зниження вмісту кальцію і збільшення вмісту олова цей сплав також має певний відсоток срібла (Ag). Він має більш тонку структуру решітки і показав себе вкрай стійким навіть при високих температурах, що прискорюють корозію. Це позначається, коли відбувається деструктивний перезаряд при високій щільності електроліту і (що в рівній мірі небажано) в перервах в експлуатації при високій щільності електроліту.

Свинцево-кальцієво-олов'яні сплави (PbCaSn)

Цей сплав використовується для решіток, що виготовляються безперервної прокаткою і штампуванням, і містить набагато більше олова, ніж РЬСаAg. Він відрізняється вкрай високою стійкістю до корозії при невеликій масі решітки.

Заряд і розряд акумуляторної батареї

Активними матеріалами в свинцево кислотної акумуляторної батареї є діоксид свинцю (РbO 2) на позитивних пластинах, губчастий високопористий свинець (Рb) на негативних пластинах і електроліт-водний розчин сірчаної кислоти (H 2 S0 4), який одночасно є іонним провідником. У порівнянні з електролітом РbO 2 і Рb приймають типові напруги (індивідуальні потенціали). Їх величини (незалежно від полярності) дорівнюють сумі напруг гальванічних елементів, вимірюваних зовні ( мал. «Електричні параметри акумуляторної батареї»). Це приблизно 2 В в режимі очікування. Коли гальванічний елемент розряджається, РЬO 2 і РЬ реагують з H 2 SO 4, утворюючи PbSO 4 (сульфат свинцю). Електроліт віддає іони SO 4 і його щільність зменшується. Під час зарядки активні компоненти РbO 2 і РЬ відновлюються з PbSO 4 (див. Розділ «Електрохімія»).

Коли на акумуляторну батарею подається розрядний струм, на ній створюється напруга в залежності від величини струму і тривалості розряду (рис.). З малюнка також видно, що відбирається у акумуляторної батареї заряд залежить від величини струму.

Поведінка акумуляторної батареї при низьких температурах

В принципі, при низьких температурах хімічні реакції в акумуляторної батареї відбуваються повільніше. Тому пускова потужність навіть повністю зарядженої акумуляторної батареї знижується при падінні температури. Чим більше акумуляторна батарея розряджається, тим нижче щільність електроліту. Так як щільність електроліту зменшується, то його точка замерзання підвищується. Акумуляторна батарея, електроліт якої має низьку температуру замерзання, здатна забезпечувати низьке значення струму, якого може не вистачити для пуску двигуна автомобіля.

Характеристики акумуляторних батарей

Позначення на акумуляторної батареї

Стартерні акумуляторні батареї, що виготовляються в Німеччині, маркуються із зазначенням номінальної напруги, номінальної ємності і випробувального струму розряду в холодному стані (наприклад, DIN EN 50342). Стартерні акумуляторні батареї, що виготовляються в Німеччині, ідентифікуються дев'ятизначну номером (ETN) згідно зі стандартом EN 50342. Цей номер містить інформацію про номінальну напругу, номінальною ємності і низькотемпературному випробувальному струмі.

Наприклад 555 059 042 означає: 12 В (перша цифра коду); 55 А-ч; спеціальний тип конструкції (059); низькотемпературний випробувальний струм 420 А.

Ємність акумуляторної батареї

Ємність - це час, протягом якого акумуляторна батарея здатна віддавати певний струм при заданих умовах. Ємність зменшується в міру того, як збільшується розрядний струм і зменшується температура електроліту.

Номінальна ємність АКБ

Стандарт DIN EN 50342 визначає номінальну місткість K 20 як заряд, який акумуляторна батарея здатна віддати протягом 20 год до напруги відсічення 10,5 В (1,75 В / елемент) при заданому постійному розрядному струмі I 20 (I 20 \u003d K 20 / 20 ч) при 25 ° С. Номінальна ємність акумуляторної батареї залежить від кількості використовуваного активного матеріалу (маса позитивних пластин, маса негативних пластин, електроліт) і не впливає на кількість пластин.

Низькотемпературний випробувальний струм

Низькотемпературний випробувальний струм I сс (раніше I КР) показує здатність акумуляторної батареї видавати струм при низьких температурах. Відповідно до стандарту DIN EN 50342, напруга на висновках акумуляторної батареї при I сс і -18 ° С через 10 секунд після початку розряду має становити не менше 7,5 В (1,25 В на елемент). Більш детальна інформація про час розрядки приведена в стандарті DIN EN 50342. Короткострокове поведінку акумуляторної батареї вчасно розряду при I cc, головним чином, визначається числом пластин, їх площею поверхні, а також проміжком між пластинами і матеріалом сепаратора.

Ще однією змінною, що характеризує пускову реакцію, є внутрішній опір R i. До повністю зарядженої акумуляторної батареї (12 В) при -18 ° С може бути застосовано рівняння: R i< 4000/I cc (мОм), где I cc указывается в амперах. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи и другие сопротивления в контуре стартера определяют частоту проворачивания двигателя.

Типи акумуляторних батарей

Необслуговувані акумуляторні батареї

Частота, з якою акумуляторні батареї вимагають обслуговування, істотно залежить від сплаву, з якого складаються пластини. Акумуляторну батарею з пластинами зі сплаву свинцю з сурмою (традиційні і з малим об'ємом обслуговування) потрібно обслуговувати через короткі інтервали через згадані вище недоліків. Вони вже практично не використовуються в автомобілях.

Негативна пластина у що не вимагають обслуговування акумуляторних батарей (гібридних) складається зі сплаву свинцю з кальцієм (РЬСа) - в деяких варіантах з додаванням срібла, а позитивна пластина виготовляється зі сплаву свинцю з сурмою (PbSb). Зниження кількості сурми призводить до зниження втрат води при зарядці внаслідок зменшення газоутворення. Це призводить до збільшення інтервалів обслуговування в порівнянні з акумуляторними батареями, де використовується тільки сплав з сурмою. Ще однією перевагою гібридної акумуляторної батареї є простота виготовлення. Негативні гратчасті пластини зі сплаву свинцю з кальцієм зазвичай виготовляються за допомогою простої прокатки, а позитивні, схильні до більш інтенсивним механічним навантаженням через корозію, виготовляються зі сплаву з сурмою за складною технологією лиття. Однак через вміст сурми гібридні акумуляторні батареї рідко відповідають високим вимогам до низькій витраті води в легкових автомобілях (менше 1 г / Ач).

Оскільки акумуляторна батарея зі сплаву свинцю з сурмою мають відмінну стійкість до глибоких циклам, вони в основному використовуються в вантажних автомобілях і таксі. Пластини акумуляторної батареї для мотоциклів також виготовляються зі сплаву свинцю з сурмою, так як часта експлуатація в гарну погоду і з тривалими простоями взимку вимагає від аккумуляторнай батареї чудовою стійкості до глибоких циклам.

Повністю не обслуговуються акумуляторні батареї

У повністю необслуговуваних акумуляторних батареях обидві пластини виготовляються зі сплаву свинцю з кальцієм. Це дозволяє збільшити термін служби акумуляторної батареї при поїздках на дуже далекі відстані. Крім того, ці акумуляторні батареї більш стійкі до тривалого перезаряду. Це досягається за допомогою подальшої оптимізації пластини.

Покращена геометрія гратчастої структури з поліпшеною електричну провідність дозволяє краще використовувати активний матеріал. Центральний язичок межелементних з'єднувача забезпечує однорідну фіксацію пластин всередині корпусу акумуляторної батарей. Ця технологія дозволяє робити пластини приблизно на 30% тонше (але міцніше) і збільшити кількість пластин. Це робить можливим збільшення потужності холодного пуску без шкоди для якості.

Повністю не обслуговуються акумуляторні батареї не вимагають контролю рівня електроліту і зазвичай не дають такої можливості. Вони повністю герметизуються, за винятком двох вентиляційних отворів. Поки електрична система автомобіля працює нормально (тобто постійна напруга обмежена максимальним значенням), розкладання води зменшується до такої міри (менше 1 г / Ач), що резервів електроліту над пластинами вистачає на весь термін служби батареї. Повністю не обслуговуюча акумуляторна батарея має ще одну перевагу - вкрай низький саморозряд. Це дозволяє зберігати повністю заряджену АКБ по кілька місяців.

Через низький саморазряда все повністю не обслуговуються АКБ заповнюються електролітом на заводі. Це дозволяє уникнути небезпечної витоку електроліту на СТО і в дилерських центрах при його змішуванні і додаванні.

Якщо повністю не обслуговуюча акумуляторна батарея заряджається поза автомобілем, то зарядний напруга не повинна перевищувати 2,3-2,4 В на один елемент, оскільки перезаряд з постійним струмом або використання зарядних пристроїв з ватної (W ) характеристичної кривої призводить до розкладання води (газоутворення).

Сучасні повністю не обслуговуються АКБ мають безпечну лабіринтову кришку з бічними вентиляційними отворами, що запобігають витік електроліту при нахилі АКБ на кут до 70 °, а фрита також забезпечує захист внутрішньої частини АКБ від зовнішніх джерел відкритого полум'я і іскор. Герметизуючі пробки більше не потрібні.

Для вантажних автомобілів пропонуються акумуляторні батареї з пластинами зі сплаву з сріблом, мають переваги повністю необслуговуваних пускових акумуляторних батарей для легкових автомобілів. Повна відсутність обслуговування, що дозволяє економити - що не можна недооцінювати в вантажоперевезеннях-поєднується з новою лабіринтовою кришкою, що запобігає витік електроліту. Використання центральної дегазації замість дегазації через пробки означає можливість установки фрити, що захищає внутрішність акумуляторної батареї від зовнішніх джерел відкритого полум'я і іскор.

Акумуляторна батарея AGM

Акумуляторні батареї AGM - батареї, у яких електроліт пов'язаний килимками зі скловолокна) добре зарекомендували себе в ситуаціях, коли до акумуляторної батареї пред'являються підвищені вимоги. Ці батареї відрізняються від батарей з вільним електролітом тим, що електроліт в них пов'язаний килимком зі скловолокна, розташованим між позитивною і негативною пластинами замість сепараторів.

Акумуляторна батарея ізолюється від навколишнього середовища клапанами (не пропускають повітря). За рахунок внутрішньої циркуляції всередині акумуляторної батареї кисень, що з'являється на позитивних пластинах через газоутворення, знову використовується, обсяг створюваного водню пригнічується, і тому втрати води зводяться до мінімуму. Зта циркуляція стає можливою завдяки освіті між позитивною і негативною пластинами невеликих каналів, через які транспортується кисень. Клапани відкриваються тільки при значному підвищенні тиску. Тому герметична батарея AGM відрізняється вкрай низькими втратами води і зовсім не вимагає обслуговування.

Ця технологія має й інші переваги. Килимок гнучкий - це значить, що пластину можна встановити під тиском. Придавливание килимка до пластин значно зменшує ефект осипання та відділення активного матеріалу. Це забезпечує потужність, в три рази перевищує потужність порівнянних стартерних акумуляторних батарей. Цей тип акумуляторної батареї також хороший тим, що в разі руйнування корпусу акумуляторної батареї, наприклад, при ДТП, зазвичай електроліт не випливає, тому що пов'язаний килимком зі скловолокна. Електроліт не випливає з АКБ навіть при тривалому перевертанні на 180 °. Завдяки пористості килимка зі скловолокна досягається великий пусковий струм холодного пуску.

Іншою перевагою батареї AGM є запобігання стратифікації електроліту. Коли акумуляторна батарея з вільним електролітом циклічно заряджається і розряджається, формується градієнт щільності електроліту, зверху вниз. Це відбувається тому, що при зарядці акумуляторної батареї на пластинах виявляється електроліт більшої щільності і в силу більш високої питомої ваги опускається вниз і скупчується там, а електроліт меншою концентрації залишається у верхній частині гальванічного елемента. Крім усього іншого, стратифікація електроліту зменшує і ємність, і термін служби акумуляторної батареї. Стратифікація електроліту відбувається в різному ступені у всіх АКБ з вільним електролітом. Однак в батареях AGM стратифікація електроліту запобігає завдяки його всмоктуванню килимками зі скловолокна.

При виборі місця установки батареї AGM необхідно уникати високих температур, оскільки теплова ємність у неї менше, ніж у акумуляторної батареї з вільним електролітом.

Акумуляторні батареї, стійкі до глибокого розряду

В силу своєї конструкції (тонкі пластини, легкі сепаратори) пускові акумуляторні батареї менше підходять для роботи з частим глибоким розрядом - він викликає інтенсивний знос позитивних пластин (в основному через відділення і осадження активного матеріалу). У акумуляторних батарей, стійких до глибокого розряду, є сепаратори зі скляними килимками, що підтримують відносно товсті пластини з позитивним матеріалом і тому запобігають передчасному осипання пластин. Термін служби приблизно в два рази перевищує роботу стандартної акумуляторної батареї. Стартерні акумуляторні батареї, стійкі до глибокого розряду з кишеньковими сепараторами і нетканій обшивкою, мають ще більш тривалий термін служби.

Вібростійкі акумуляторні батареї

У вібростійкою акумуляторної батареї блок пластин кріпиться до корпусу акумуляторної батареї за допомогою герметизирующей смоли або пластмаси, щоб уникнути переміщення цих двох компонентів відносно один одного. Згідно DIN EN 50342-1, цей тип акумуляторної батареї повинен пройти 20-годинне випробування на синусоїдальну вібрацію (при частоті 30 Гц) і повинен витримувати прискорення до 6g. Тому вимоги до них приблизно в 10 разів вище, ніж до стандартних акумуляторних батарей. Вібростійкі акумуляторні батареї використовуються в основному в вантажівках, будівельних машинах і тягачах.

Акумуляторні батареї підвищеної надійності

Поєднують в собі характерні ознаки вібростійких батарей і батарей глибокого розряду. Вони використовуються у вантажівках, що піддаються екстремальної вібрації, а також там, де звичайною справою є циклічний розряд.

Акумуляторні батареї зі збільшеним струмом

За конструкцією цей тип акумуляторних батарей схожий з батареями, стійкими до глибокого розряду, але пластини у них товщі і кількість пластин менше. Хоча низькотемпературний випробувальний струм для них не вказується, їх пускова потужність набагато нижче (на 35 - 40%), ніж у стартерних акумуляторних батарей того ж розміру. Ці акумуляторні батареї використовуються в умовах екстремальних циклічних змін роботи, наприклад, в якості стартерних батарей.

Принцип роботи стартера акумуляторної батареї

заряд АКБ

У електросистеми автомобіля акумуляторна батарея заряджається з обмеженням величини напруги. Це відповідає методу заряду IU, де зарядний струм акумуляторної батареї автоматично зменшується при підвищенні встановленого напруги (рис.). Метод зарядки IU запобігає пошкодженню через перезаряду і забезпечує тривалий термін служби акумуляторної батареї.

З іншого боку, зарядні пристрої все ще працюють за принципом постійного струму або з ватної (W) характеристичної кривої (рис. «Заряд акумуляторної батареї на основі ватної характеристики W»). В обох випадках, після досягнення повного заряду він триває з трохи меншим або можливо постійним струмом. Це призводить до високого витраті води і подальшої корозії позитивної решітки.

розряд АКБ

Відразу після початку розряду напруга акумуляторної батареї падає до значення, яке при продовженні розряду змінюється незначно. Лише незадовго до закінчення розряду напруга різко падає через виснаження одного або декількох активних компонентів (матеріалу позитивних пластин, матеріалу негативних пластин, електроліту).

Саморозряд акумуляторної батареї

Згодом акумуляторні батареї розряджаються - навіть якщо до них не підключена навантаження. Сучасні акумуляторні батареї з пластинами зі сплаву свинцю з сурмою в новому стані втрачають близько 4 - 8% свого заряду в місяць. В процесі старіння це значення може збільшуватися на 1% і більше кожен день через міграцію сурми до негативної пластини до моменту, коли акумуляторна батарея перестає функціонувати. Загальне правило для впливу температури: саморазряд подвоюється на кожні 10 К збільшення температури.

Акумуляторні батареї з пластинами зі сплаву свинцю з кальцієм мають значно менший саморозряд (близько 3% в місяць). Ця величина залишається майже незмінною протягом усього терміну служби.

Обслуговування акумуляторних батарей

Під час роботи акумуляторних батарей з малим об'ємом технічного обслуговування рівень електроліту повинен перевірятися відповідно до вимог інструкції заводу - виробника; коли це необхідно за показаннями, він повинен поповнюватися до позначки МАХ дистильованої або демінералізованої водою. Для мінімізації саморазряда акумуляторну батарею слід зберігати в чистому і сухому місці. Рекомендується також перевіряти щільність електроліту перед настанням зими або, якщо це неможливо, вимірювати напругу акумуляторної батареї. Вона повинна повторно заряджатися, коли щільність електроліту стає нижче 1,20 г / мл або напруга досягає значення менш 12,2 В. Клеми, контактні затискачі і настановні кріплення повинні бути покриті кислотозахисним пластичним мастилом.

Акумуляторні батареї, тимчасово видаляються з автомобіля на обслуговування, повинні зберігатися в прохолодному, сухому місці. Щільність електроліту повинна перевірятися кожні 3-4 місяці. Акумуляторна батарея повинна повторно заряджатися, коли щільність електроліту стає нижче 1,20 г / мл або напруга досягає значення менш 12,2 В. Акумуляторні батареї, що вимагають мало обслуговування і необслуговувані акумуляторні батареї найкраще перезаряджати за методом IU при максимальній напрузі 14,4 В. Цей метод забезпечує адекватний час заряду близько 24 годин без ризику перезарядження. При використанні зарядного пристрою з постійним струмом або ванною (W) характеристикою при перших же ознаках газовиділення ток (в амперах) повинен бути зменшений до максимум 1/10 номінальної ємності акумуляторної батареї, тобто до значення 6,6 А у акумуляторної батареї ємністю 66 Ач. Зарядний пристрій має бути відключено приблизно через одну годину після цього. Приміщення, де проводиться зарядка, має добре провітрюватися (кіслородноводородний газ викликає ризик вибуху, забороняється наявність відкритого полум'я і іскор). Працювати необхідно в захисних рукавичках.

Несправності акумуляторних батарей

Пошкодження або несправності акумуляторних батарей, які в кінцевому рахунку призводять до відмов (коротке замикання, що супроводжується зносом сепараторів або втратою активної маси, руйнування з'єднання між гальванічними елементами і пластинами), рідко можуть бути відновлені ремонтом. Акумуляторну батарею необхідно замінити. Внутрішні короткі замикання розпізнаються по сильно відрізняються щільності електроліту в окремих елементах (різниця між мінімальною і максимальною щільністю\u003e 0,03 г / мл). При виникненні обривів ланцюга в соединителях гальванічних елементів акумуляторної батареї часто може віддавати невеликий струм і може заряджатися, але навіть у повністю зарядженої акумуляторної батареї при спробі завести двигун напруга впаде.

Якщо в акумуляторної батареї немає несправностей, але вона стійко втрачає заряд (ознаки: низька щільність електроліту у всіх гальванічних елементах, відсутність пусковий потужності) або перезаряджається (ознаки: велика втрата води), це говорить про несправності електрообладнання (несправний генератор, електрообладнання залишається включеним після вимикання двигуна через несправності, наприклад, реле, регулятором напруги вибрано дуже маленьке або занадто велике значення, або він взагалі вийшов з ладу). У батареях, що піддаються глибокому розряду протягом тривалого часу, що утворюється при розряді мелкокристаллический сульфат свинцю може перетворитися в крупнокристаллический, що ускладнює заряд акумуляторної батареї.

Найпростіше зарядний пристрій для автомобільних та мотоциклетних акумуляторних батарей, як правило, складається з понижуючого трансформатора і підключеного до його вторинної обмотці двухполуперіодного випрямляча. Послідовно з батареєю включають потужний реостат для встановлення необхідного зарядного струму. Однак така конструкція виходить дуже громіздкою і зайво енергоємною, а інше способи регулювання зарядного струму звичайно її суттєво ускладнюють.

Як тільки напруга на конденсаторі досягне порога запалювання неонової лампи HL1, вона запалюється і конденсатор швидко розряджається через лампу і керуючий електрод сімістора VS1. При цьому симистор відкривається. В кінці напівперіоду симистор закривається. Описаний процес повторюється в кожному напівперіод мережі.

Загальновідомо, наприклад з, що управління тиристором за допомогою короткого імпульсу має той недолік, що при індуктивному або високоомній активному навантаженні анодний струм приладу може не встигнути досягти значення струму утримання за час дії імпульсу. Одним із заходів щодо усунення цього недоліку є включення паралельно навантаженні резистора.

Цій же меті служить і потужний резистор R6, що є навантаженням випрямляча VD5, VD6. Резистор R6, хромі того, формує імпульси розрядного струму, які, як стверджує, продовжують термін служби батареї.

Основним вузлом пристрою є трансформатор Т1. Його можна виготовити на базі лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, ізолювавши його обмотку (вона буде первинної) трьома шарами лакотка-ні та намотавши вторинну обмотку, що складається з 80 витків ізольованого мідного проводу перерізом не менше 3 мм 2, з відведенням від середини. Трансформатор і випрямляч можна запозичувати також з джерела живлення, опублікованого в. При самостійному виготовленні трансформатора можна скористатися методикою розрахунку, викладеної в; в цьому випадку задаються напругою на вторинній обмотці 20 В при струмі 10 А.

Діоди КД202А можна замінити на будь-які з цієї серії, а також на Д242, Д242А або інші із середнім прямим тоном не менше 5 А. Діод розміщують на дюралюмінієвий тепловідводної пластині з корисною площею поверхні. розсіювання не менше 120 см2. Симистор також слід зміцнити на тепловідводної пластині приблизно вдвічі меншої площі поверхні. Резистор R6 - ПЕВ-10; його можна замінити п'ятьма паралельно з'єднаними резисторами МЛТ-2 опором 110 Ом.

Заключна операція - калібрування шкали резистора R1 в амперах по зразковому амперметрі.

література

1. Енергетична електроніка. Довідковий посібник під ред. В.А.Лабунцова - 1987. с.280, 281, 426, 427.
2. Фомін В. Сімісторний регулятор потужності. - Радіо, 1981. № 7, с.63.
3. Здрок А. Г. випрямні пристрої стабілізації напруги та заряду акумуляторів - М .: Вища школа, 1988.
4. Гвоздицький Г. Джерело живлення підвищеної потужності. - Радіо, 1992. №4, с.43-44 ..
5. Миколаїв Ю. саморобний блок харчування? Немає нічого простіше. - Радіо, 1992, №4. с. 53,54.

Акумуляторна батарея є пристроєм, який протягом експлуатації має тенденцію розряджатися. Цей процес характеризується зменшенням напруги без навантаження (при знятих клемах). Низький рівень заряду називають також «сіла». Відновити заряд батареї можливо декількома способами, які і описуються нижче.

Як правильно заряджати автомобільний акумулятор і які для цього необхідні пристрої й устаткування цікавить кожного автолюбителя. Особливої \u200b\u200bактуальності ця проблема набуває в умовах обмежених коштів, які виділяються на обслуговування автомобільної техніки. Правила проведення цієї процедури забезпечують не тільки збереження дорогих пристроїв, але і безпеку самого автовласника.

Для проведення зарядки акумулятора необхідно зарядний пристрій, але вони розрізняються по конструкції і застосуванню. Всі види таких зарядних пристроїв мають схожий принцип роботи, який заснований на перетворенні змінного струму побутової електромережі в постійний.

У схему таких пристроїв можуть бути включені варіатори - модулі, які змінюють напругу (12/24 Вольт), реле часу, що відключають харчування через заданий час, різні індикатори у вигляді сигнальних ламп або інформаційних рідкокристалічних табло та інші вузли. Щоб зарядити звичайний автомобільний акумулятор з номінальною напругою на 12 В необхідна зарядка, яка видає на клемах 16-17 В постійного струму.

Правила правильної зарядки автомобільного акумулятора

Саму зарядку батареї стартера можна проводити в різних місцях, де є доступ до побутової електромережі і є роз'єм розетки. Акумулятор при зарядці можна навіть не знімати з машини або розмістити його на рівній поверхні в гаражі або навіть в квартирі. При цьому необхідно ретельно дотримуватися правил техніки безпеки.

Перш за все, перед зарядкою батарею слід очистити від сторонніх забруднень, видалити пил, бруд і акуратно зняти клеми. Після цього, необхідно перевірити корпус на наявність механічних пошкоджень, рівень електроліту, переконатися, що він не протікає, і тільки після цього приступати до самого процесу.

Всі операції з акумулятором необхідно проводити в гумових хімічно стійких рукавичках, так як електроліт може сильно пошкодити шкіру. Якщо конструкція батареї дозволяє, з неї откручиваются пробки. При огляді слід перевірити рівень електроліту у всіх банках і його стан.

Нормальний електроліт повинен бути прозорим і безбарвним. Для цього можна використовувати колбу ареометра. Наявність в розчині осаду, пластівців, суспензії або зміна кольору і прозорості говорить про те, що з батареєю не все гаразд. Швидше за все, в «брудній» банку є коротке замикання пластин. Заряджати таку батарею можна.

Якщо ж електроліт у всіх банках чистий і прозорий можна приступати до процесу зарядки. Головне правило при підключенні клем зарядного пристрою - спочатку вони приєднуються до батареї, а тільки після цього його можна підключати до мережі живлення. Це правило є дуже важливим!

Для зарядки акумуляторної батареї використовуються три методи:

- Зарядка за допомогою постійної напруги;
- Зарядка за допомогою постійного струму;
- Комбінований метод зарядки.

зарядка при постійній напрузі

Режим постійної напруги зарядки акумуляторної батареї пов'язує рівень заряду і величину напруги при зарядці. Якщо мова йде про зарядку акумулятора на 12 В, то при постійній напрузі 14,3 В он буде заряджатися приблизно 48-50 годин. При збільшенні напруги до 16,6 В час зарядки зменшується до 20-22 годин.

При підключенні зарядного пристрою до повністю розрядженою батареї сила струму в ланцюзі може досягати 50 А. Це може привести до виходу з ладу електричних приладів, які знаходяться в ланцюзі. Тому в схему всіх зарядних пристроїв включається модуль, який обмежує силу струму 20-25 амперами.

Електрохімічні процеси в батареї, які активізуються при підключенні зарядного пристрою, спрямовані на вирівнювання напруга між ним і клемами акумулятора. Сила струму в ланцюзі при цьому буде поступово зменшуватися.

При повній зарядці батареї сила струму в ланцюзі падає до нуля. Більшість пристроїв при цьому подають сигнал індикаторної лампою або світлодіодом. На клемах повністю зарядженої акумуляторної батареї має бути 14,4 В.

Зарядка при постійній напрузі є методом найбільш «м'яким» для обладнання і безпечним для людини. При такій зарядці акумулятора його можна залишати без нагляду, не побоюючись виникнення небезпечних ситуацій.

зарядка при постійному струмі

Застосування методу постійного струму вимагає акуратності й уваги протягом всього процесу зарядки. При цьому буде необхідно постійно коригувати силу струму по ходу зарядки, перевіряючи показники приладів, по крайней мере, щогодини і проводячи необхідні маніпуляції. Стандартний акумулятор ємністю 55 А ч таким чином буде заряджатися приблизно 10 годин при значенні зарядного струму в 6 А.

При досягненні номінальної напруги в 14,4 В сила струму знижується до 3 А. Як тільки напруга на клемах складе 15 В, силу струму слід зменшити ще в два рази - до 1,5 А.

Якщо протягом півтора-двох годин зарядна напруга не змінюється, то процес зарядки можна закінчувати. В кінці зарядки банки починають «кипіти», тобто активізується процес електролізу, що є очевидним недоліком цього методу поряд з необхідністю постійного контролю.

комбінована зарядка

Промислові зарядні пристрої, які в даний час пропонуються на ринку, засновані саме на методі комбінованої зарядки. На початку процесу зарядки подається струм з постійною силою, що робить зручним його використання в побутовій електромережі (так як при цьому не досягаються пікові значення, що призводять до надмірного навантаження), а в кінці зарядки пристрій підтримує постійну напругу, що не дає електроліту «закипати» .

Комбіновані зарядні пристрої, як правило, пристосовані до роботи в автономному режимі і не потребують контролю роботи. При досягненні повного заряду акумулятора вони можуть самі автоматично вимикатися.

Існують і інші способи зарядки автомобільних акумуляторів - форсована, імпульсним, пульсуючим або асиметричним струмом, по Вудбрідж і ін. Проте, на практиці найчастіше використовуються зарядні пристрої, які використовують вищеописані принципи.

відповідь:

Автомобільна електроніка здатна витримати напругу порядку 15,5 В без поломки. Однак деякі зарядні пристрої працюють в режимі «заряд-пауза». У циклі заряду для підтримки потрібного струму напруга може доходити до 17,5-18 В, що дуже небезпечно для електронних блоків автомобіля. Деякі зарядні пристрої можуть видавати короткочасні імпульси підвищеної напруги, Що теж становить небезпеку для бортової електроніки.

Тому для підзарядки АКБ безпосередньо на автомобілі, зарядний пристрій повинен або працювати в ручному режимі з обмеженням максимального вихідного напруги до 15 В, або ж, при роботі в автоматичному режимі, забезпечувати безпечний процес заряду. Ця інформація вказана в паспорті будь-якого зарядного пристрою.

Якщо є відповідне зарядний пристрій, то при підзаряді без зняття клем необхідно вжити таких запобіжних заходів:

Не вмикайте зарядний пристрій в мережу 220 В до підключення його до батареї.
Перед тим, як виймати зарядного пристрою від акумуляторної батареї, вимкніть його від мережі.
Не вмикайте запалювання (а краще взагалі ніяких споживачів енергії, типу фар і магнітоли) при підключеному зовнішньому зарядному пристрої, тому що не можна припустити реакцію електроніки зарядного пристрою на різкі коливання напруги в бортовій мережі.
Підключати необхідно спочатку плюсову клему зарядного пристрою, а потім мінусову. Відключати потрібно в зворотному порядку.
Переконайтеся в тому, що зарядного пристрою не контактують з бензопроводу або корпусом батареї.

Яким би досконалим не був прилад для зарядки, завжди є ризик високої напруги на виході в разі поломки зарядного пристрою.

Чи можна зарядити акумулятор на холостих обертах двигуна?

відповідь:

Ні. Генератор на машині з працюючим на холостих обертах двигун не заряджає акумуляторні батареї, а тільки підтримує її заряд. У холодну пору року одного тільки прогріву двигуна недостатньо для якісного підзарядки батареї. Для підзарядки акумуляторної батареї необхідно їздити кілька годин на середніх оборотах, як мінімум. Найкраще виконувати підзаряд акумулятора будинку в теплому приміщенні за допомогою стаціонарного пристрою.

Скільки за часом потрібно заряджати акумулятор?

відповідь:

Заряд акумуляторної батареї необхідно виконувати відповідно до рекомендацій виробника акумуляторів, зазначеними в керівництві по експлуатації. Залежно від конструкції батареї (тип електрода, сепаратора, електроліту, хімічний склад сплаву і т.д.) режими заряду відрізняються.

Якщо повні відомості про конструкцію АКБ або керівництво по експлуатації відсутній, рекомендується проводити заряд відповідно до п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008. Заряд розрядженою батареї необхідно виконувати при постійній напрузі 14,8 В протягом 20 год при обмеженні максимального струму до 5Iном. (Iном - це величина, що дорівнює ємності акумуляторної батареї, поділеній на 20). Для батареї номінальною ємністю 60 Ач Iном \u003d 60/20 \u003d 3 А. Потім заряд продовжують при постійній величині струму рівній Iном ще протягом 4 годин.

Дана методика прийнятна тільки в разі, якщо акумуляторна батарея повністю розрядилася, наприклад, після кількох безуспішних спроб запуску двигуна. Якщо ж батарея була глибоко розряджена, наприклад, з причини того, що водій забув вимкнути фари, або була розряджена і простояла в розрядженому стані кілька днів або тижнів, описаний вище режим заряду не підійде - батарея лише буде «кипіти», а не заряджатися. У таких випадках рекомендується виконувати відновний заряд малим струмом (1-2 А в залежності від номінальної ємності батареї) до стабілізації напруги. Такий заряд може зайняти кілька діб і дозволить відновити близько 80-90% від наявної ємності батареї.

Зайвий заряд свинцево-кислотних стартерних батарей виробляти не рекомендується через рясного газоутворення в результаті розкладання води на кисень і водень, що потребують наповнення системи. Також процес газовиділення може привести до зниження технічних характеристик АКБ через часткове відшарування і опливанія активної маси.

Яким струмом заряджати акумулятор?

відповідь:

До 2008 року в Росії діяв ГОСТ 959-2002, відповідно до якого акумуляторні батареї рекомендувалося заряджати струмом величиною 0,1 від номінальної ємності батареї, до напруги 14,4 В, а потім - ще 5 годин.

За останні роки на ринку Росії з'явилися АКБ, що відрізняються по конструкції. Тому в 2008 р вступив в дію ГОСТ Р 53165-2008 «Батареї акумуляторні свинцеві стартерні для автотракторної техніки», який передбачає різні методики заряду батарей в залежності від конструкторсько-технологічного виконання. Дана інформація відома тільки виробнику, тому для заряду необхідно брати до уваги керівництво по експлуатації батареї (в гарантійному талоні). При його відсутності рекомендується проводити заряд відповідно до п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008: при постійній напрузі 14,8 В протягом 20 год при обмеженні максимального струму до 5Iном. (Iном - це величина, що дорівнює ємності акумуляторної батареї, поділеній на 20. Наприклад, для батареї номінальною ємністю 60 Ач Iном \u003d 60/20 \u003d 3 А.). Потім заряд продовжують при постійній величині струму рівній Iном ще протягом 4 годин.

Яким напругою потрібно заряджати кальцієвий АКБ?

відповідь:

Якщо проаналізувати інструкції по експлуатації різних виробників стартерних свинцево-кислотних акумуляторних батарей, то ви ніде не побачите рекомендації виконувати заряд при постійній напрузі 16 В.

Як правило, виробники рекомендують в стаціонарних умовах заряджати 12-вольт стартерні батареї при постійній напрузі 14,8 В або при постійній силі струму, величина якого дорівнює 10% номінальної ємності. І це незалежно від того, з яким конструкторсько-технологічним виконанням ми маємо справу: малосурм'янистих, гібридна або ж свинцево-кальцієва акумуляторна батарея.

Звідки з'явилася цифра 16 В? З ГОСТ Р 53165-2008. Хтось вірно помітив, що цей стандарт рекомендує при проведенні випробувань батарей на основі свинцево-кальцієвих сплавів (виконання VL) виконувати їх заряд при постійній напрузі 16 В, а потім при постійному струмі. Але це рекомендації лише для проведення випробувань, в процесі яких стає зрозуміло, чи може кальцієва батарея швидко приймати таку велику кількість електроенергії, тобто наскільки досконала технологія виробництва.

Якщо хто-небудь пробував при кімнатній температурі на повітрі виконувати заряд батареї при постійній напрузі 16 В, то знає, що такий заряд супроводжується швидким підвищенням температури електроліту (до 60 ° С приблизно за 2 години після розряду батареї до 10-11 В) і рясним газовиділенням.

У гіршому випадку, якщо технологія виробництва батареї не досконала і вона має високий внутрішній опір, такий розігрів може відбуватися і до 70 ° С. Підвищені температури, виділення великої кількості кисню на позитивних електродах призводять до прискореної корозії решіток і скорочення терміну служби батареї. При проведенні випробувань це не страшно, адже акумуляторна батарея потім утилізується. А для автолюбителя, який намагається, щоб його акумуляторна батарея прослужила якомога довше, заряд напругою 16 В і його наслідки ні до чого.

Саме тому виробники стартерних батарей рекомендують більш щадні режими заряду, зазначені вище. А той же самий стандарт ГОСТ Р 53165-2008 в п. 8.2.2 зазначає, що якщо відсутні рекомендації виробника, заряд необхідно виконувати при постійній напрузі 14,80 В.