Лодки

Зарядное устройство для стартерных аккумуляторных батарей. Зарядное устройство для стартерных батарей аккумуляторов. Материал решетчатых пластин аккумуляторной батареи

Зарядное устройство CT5 START/STOP – результат продуктивной работы специалистов компании CTEK, разработавших модель, позволяющую обеспечивать простой способ зарядки стартерных аккумуляторных батарей установленных на автомобилях оборудованных современной системой "Старт Стоп".

Использование специальной технологии "Старт Стоп" позволяет экономить топливо на автомобиле, а также снижать вредоное действие на окружающую среду. Чтобы аккумулятор нормально работал, необходимо обеспечивать ему регулярную подзарядку для обеспечения запуска двигателя.
Применение зарядного устройства CTEK для зарядки АКБ автомобиля с технологией "Старт Стоп" позволяет увеличить срок службы батареи, а также способствует обеспечению надёжности и правильности зарядки. Компании СТЕК удалось разработать простое в применении устройство, которое не искрит и защищено от колебания напряжения и перемены полярности.
Устройство CT5 START/STOP является полностью автоматическим. Устройство осуществляет качественную зарядку аккумулятора используя запатентованный способ, включающий в себя диагностику, основной заряд и поддерживающий режим.

Все, что требуется от пользователя – подключить зарядное устройство к аккумулятору и вставить вилку в розетке. Зарядка начнётся автоматически. Отсутствие необходимости выбора режима позволяет справиться с задачей по обслуживанию аккумуляторной батареи быстро и просто и решить ряд проблем, связанных с работой аккумулятора.

Тип АКБ Свинцово-кислотные батареи 12 В (вкл. WET, MF, Ca/Ca, и GEL). Оптимизировано для AGM и EFB Ёмкость АКБ От 14 до 110 Ач (зарядка) до 130 Ач (подзарядка) Тип зарядного устройства Полностью автоматическое зарядное устройство Зарядное напряжение 14,55 В Зарядный ток 3,8 А максимум Минимальное остаточное напряжение 2,0 В Колебания силы тока <1,5 Ач/месяц Утечка обратного тока - Класс защиты IP65 (брызгозащитное и пыленепроницаемое исполнение) Номинальное напряжение электросети 220-240 В перем. тока, 50-60 Гц Температура окружающей среды От -20°C до +50°C, выходная мощность автоматически понижается при высокой температуре Охлаждение Естественная конвекция Габаритные размеры 168 х 65 х 38 мм Вес 0,6 кг Гарантия 5 лет Длина питающего кабеля 140 Длина соединительного кабеля 150

Если Вы частное лицо, то Вы не можете купить зарядное устройство у нас. Наша компания не осуществляет розничных продаж частным лицам. Мы работаем только с нашими дилерами и юридическими лицами. Наших дилеров Вы можете найти на нашем сайте в разделе Где купить . Так же Вы можете сделать заявку одному из наших дилеров.

Аккумуляторы GEL и другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов прекрасно заряжаются зарядными устройствами CTEK. Гелевые (GEL) батареии должны заряжаться при напряжении не более 14.4 Вольта. В зависимости от модели зарядного устройства СТЕК, Вы заряжаете в режиме "NORMAL" или выбираете режим "Автомобиль". Следует иметь ввиду, что заряжать GEL батареи в режиме "RECOND" нельзя, т.к. гелевые АКБ крайне чувствительны к повышенному напряжению

Аккумулятор считается разряженным, если напряжение в нем опустилось ниже 10,5 Вольт, при этом он все еще может работать, пока напряжение в нем не достигнет 7-8 Вольт. Большинство моделей зарядных устройств CTEK могут восстановить батарею, разряженную до 2 Вольт. Модель XS 0.8 восстанавливает аккумуляторы емкостью до 32Ач разряженные до 6 Вольт. Информация о минимаьном остаточном напряжении отображена в технических характеристиках каждой модели. Зарядные устройства CTEK имеют автоматический импульсный режим, а некоторые режим «мягкого старта» для восстановления сульфатированных батарей. Имейте ввиду, что аккумуляторы некоторых типов подвергшиеся глубокому разряду могут быть полностью разрушены и подлежат замене.

Ответ:

Автомобильная электроника способна выдержать напряжение порядка 15,5 В без поломки. Однако некоторые зарядные устройства работают в режиме «заряд-пауза». В цикле заряда для поддержания нужного тока напряжение может доходить до 17,5-18 В, что очень опасно для электронных блоков автомобиля. Некоторые зарядные устройства могут выдавать кратковременные импульсы повышенного напряжения, что тоже представляет опасность для бортовой электроники.

Поэтому для подзарядки АКБ непосредственно на автомобиле, зарядное устройство должно либо работать в ручном режиме с ограничением максимального выходного напряжения до 15 В, или же, при работе в автоматическом режиме, обеспечивать безопасный процесс заряда. Эта информация указана в паспорте любого зарядного устройства.

Если имеется подходящее зарядное устройство, то при подзаряде без снятия клемм необходимо принять следующие меры предосторожности:

Не включайте зарядное устройство в сеть 220 В до подключения его к батарее.
Перед отсоединением зарядного устройства от аккумуляторной батареи, отключите его от сети.
Не включайте зажигание (а лучше вообще никаких потребителей энергии, типа фар и магнитолы) при подключенном внешнем зарядном устройстве, т.к. нельзя предположить реакцию электроники зарядного устройства на резкие колебания напряжения в бортовой сети.
Подключать необходимо сначала плюсовую клемму зарядного устройства, а потом минусовую. Отключать нужно в обратном порядке.
Убедитесь в том, что провода зарядного устройства не контактируют с бензопроводом или корпусом батареи.

Каким бы совершенным ни был прибор для зарядки, всегда есть риск высокого напряжения на выходе в случае поломки зарядного устройства.

Можно ли зарядить аккумулятор на холостых оборотах двигателя?

Ответ:

Нет. Генератор на машине с работающим на холостых оборотах двигателем не заряжает аккумуляторную батаре, а только поддерживает ее заряд. В холодное время года одного только прогрева двигателя недостаточно для качественного подзаряда батареи. Для подзаряда аккумуляторной батареи необходимо ездить несколько часов на средних оборотах, как минимум. Лучше всего выполнять подзаряд аккумулятора дома в теплом помещении с помощью стационарного устройства.

Сколько по времени нужно заряжать аккумулятор?

Ответ:

Заряд аккумуляторной батареи необходимо выполнять в соответствии с рекомендациями изготовителя аккумуляторов, указанными в руководстве по эксплуатации. В зависимости от конструкции батареи (тип электрода, сепаратора, электролита, химический состав сплава и т.д.) режимы заряда отличаются.

Если полные сведения о конструкции АКБ или руководство по эксплуатации отсутствует, рекомендуется производить заряд в соответствии с п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008. Заряд разряженной батареи необходимо выполнять при постоянном напряжении 14,8 В в течение 20 ч при ограничении максимального тока до 5Iном. (Iном – это величина, равная емкости аккумуляторной батареи, деленной на 20). Для батареи номинальной емкостью 60 Ач Iном = 60/20 = 3 А. Затем заряд продолжают при постоянной величине тока равной Iном еще в течение 4 часов.

Данная методика приемлема только в случае, если аккумуляторная батарея полностью разрядилась, например, после нескольких безуспешных попыток запуска двигателя. Если же батарея была глубоко разряжена, например, по причине того, что водитель забыл выключить фары, или была разряжена и простояла в разряженном состоянии несколько дней или недель, описанный выше режим заряда не подойдет – батарея лишь будет «кипеть», а не заряжаться. В таких случаях рекомендуется выполнять восстановительный заряд малым током (1-2 А в зависимости от номинальной емкости батареи) до стабилизации напряжения. Такой заряд может занять несколько суток и позволит восстановить около 80-90% от имевшейся емкости батареи.

Излишний заряд свинцово-кислотных стартерных батарей производить не рекомендуется по причине обильного газообразования в результате разложения воды на кислород и водород, что потребует доливки воды. Также процесс газовыделения может привести к снижению технических характеристик АКБ из-за частичного отслоения и оплывания активной массы.

Каким током заряжать аккумулятор?

Ответ:

До 2008 г. в России действовал ГОСТ 959-2002, в соответствии с которым аккумуляторные батареи рекомендовалось заряжать током величиной 0,1 от номинальной емкости батареи, до напряжения 14,4 В, а затем - еще 5 часов.

За последние годы на рынке России появились АКБ, отличающиеся по конструкции. Поэтому в 2008 г. вступил в действие ГОСТ Р 53165-2008 «Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники», предусматривающий различные методики заряда батарей в зависимости от конструкторско-технологического исполнения. Данная информация известна только изготовителю, поэтому для заряда необходимо принимать во внимания руководство по эксплуатации батареи (в гарантийном талоне). При его отсутствии рекомендуется проводить заряд в соответствии с п. 8.2.2. ГОСТ Р 53165-2008: при постоянном напряжении 14,8 В в течение 20 ч при ограничении максимального тока до 5Iном. (Iном – это величина, равная емкости аккумуляторной батареи, деленной на 20. Например, для батареи номинальной емкостью 60 Ач Iном = 60/20 = 3 А.). Затем заряд продолжают при постоянной величине тока равной Iном еще в течение 4 часов.

Каким напряжением нужно заряжать кальциевый АКБ?

Ответ:

Если проанализировать инструкции по эксплуатации различных производителей стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, то вы нигде не увидите рекомендации выполнять заряд при постоянном напряжении 16 В.

Как правило, изготовители рекомендуют в стационарных условиях заряжать 12-вольтовые стартерные батареи при постоянном напряжении 14,8 В или при постоянной силе тока, величина которого равна 10% номинальной емкости. И это независимо от того, с каким конструкторско-технологическим исполнением мы имеем дело: малосурьмянистая, гибридная или же свинцово-кальциевая аккумуляторная батарея.

Откуда появилась цифра 16 В? Из ГОСТ Р 53165-2008. Кто-то верно подметил, что этот стандарт рекомендует при проведении испытаний батарей на основе свинцово-кальциевых сплавов (исполнение VL) выполнять их заряд при постоянном напряжении 16 В, а затем при постоянном токе. Но это рекомендации лишь для проведения испытаний, в процессе которых становится понятно, может ли кальциевая батарея быстро принимать такое большое количество электроэнергии, т.е. насколько совершенная технология производства.

Если кто-нибудь пробовал при комнатной температуре на воздухе выполнять заряд батареи при постоянном напряжении 16 В, то знает, что такой заряд сопровождается быстрым повышением температуры электролита (до 60°С примерно за 2 ч после разряда батареи до 10-11 В) и обильным газовыделением.

В худшем случае, если технология производства батареи не совершенна и она имеет высокое внутреннее сопротивление, такой разогрев может происходить и до 70°С. Повышенные температуры, выделение большого количества кислорода на положительных электродах приводят к ускоренной коррозии решеток и сокращению срока службы батареи. При проведении испытаний это не страшно, ведь аккумуляторная батарея потом утилизируется. А для автолюбителя, который старается, чтобы его аккумуляторная батарея прослужила как можно дольше, заряд напряжением 16 В и его последствия ни к чему.

Именно поэтому производители стартерных батарей рекомендуют более щадящие режимы заряда, отмеченные выше. А тот же самый стандарт ГОСТ Р 53165-2008 в п. 8.2.2 отмечает, что если отсутствуют рекомендации изготовителя, заряд необходимо выполнять при постоянном напряжении 14,80 В.

Простейшее зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двухполупериодного выпрямителя . Последовательно с батареей включают мощный реостат для установки необходимого зарядного тока. Однако такая конструкция получается очень громоздкой и излишне энергоемкой, а другое способы регулирования зарядного тока обычно ее существенно усложняют.

В промышленных зарядных устройствах для выпрямления зарядного тока и изменения его значения иногда применяют тринисторы КУ202Г. Здесь следует заметить, что прямое напряжение на включенных тринисторах при большом зарядном токе может достигать 1,5 В. Из-за этого они сильно нагреваются, а по паспорту температура корпуса тринистора не должна превышать +85°С. В таких устройствах приходится принимать меры по ограничению и температурной стабилизации зарядного тока, что приводит к дальнейшему их усложнению и удорожанию.

Описываемое ниже сравнительно простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока - практически от нуля до 10 А - и может быть использовано для зарядки различных стартерных батарей аккумуляторов на напряжение 12 В.

В основу устройства (см. схему) положен симисторный регулятор, опубликованный в , с дополнительно введенными маломощным диодным мостом VD1 - VD4 и резисторами R3 и R5.

После подключения устройства к сети при плюсовом ее полупериоде (плюс на верхнем по схеме проводе) начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединенные резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде сети этот конденсатор заряжается через те же резисторы R2 и R1, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только полярность зарядки.

Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.

Общеизвестно, например из , что управление тиристором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса. Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора.

В описываемом зарядном устройстве после включения симистора VS1 его основной ток протекает не только через первичную обмотку трансформатора Т1, но и через один из резисторов - R3 или R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочередно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора диодами VD4 и VD3 соответственно.

Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Резистор R6, хроме того, формирует импульсы разрядного тока, которые, как утверждает , продлевают срок службы батареи.

Основным узлом устройства является трансформатор Т1. Его можно изготовить на базе лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, изолировав его обмотку (она будет первичной) тремя слоями лакотка-ни и намотав вторичную обмотку, состоящую из 80 витков изолированного медного провода сечением не менее 3 мм2, с отводом от середины. Трансформатор и выпрямитель можно заимствовать также из источника питания, опубликованного в . При самостоятельном изготовлении трансформатора можно воспользоваться методикой расчета, изложенной в ; в этом случае задаются напряжением на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А.

Конденсаторы С1 и С2 - МБМ или другие на напряжение не менее 400 и 160 В соответственно. Резисторы R1 и R2 -СП 1-1 и СПЗ-45 соответственно. Диоды VD1-VD4 -Д226, Д226Б или КД105Б. Неоновая лампа HL1 - ИН-3, ИН-ЗА; очень желательно применять лампу с одинаковыми по конструкции и размерам электродами - это обеспечит симметричность импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.

Диоды КД202А можно заменить на любые из этой серии, а также на Д242, Д242А или другие со средним прямим тоном не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с полезной площадью поверхности. рассеяния не менее 120 см2. Симистор также следует укрепить на теплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади поверхности. Резистор R6 - ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом.

Устройство собирают в прочной коробке из изоляционного материала (фанеры, текстолита и т.п.). В верхней ее стенке и в дне следует просверлить вентиляционные отверстия. Размещение деталей в коробке - произвольное. Резистор R1 ("Зарядный ток") монтируют на лицевой панели, к ручке прикрепляют небольшую стрелку, а под ней - шкалу. Цепи, несущие нагрузочный ток, необходимо выполнять проводом марки МГШВ сечением 2,5...3 мм2.

При налаживании устройства сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока (но не более 10 А) резистором R2. Для этого к выходу устройства через амперметр на 10 А подключают батарею аккумуляторов, строго соблюдая полярность. Движок резистора R1 переводят в. крайнее верхнее по схеме положение, резистора R2 - в крайнее нижнее, и включают устройство в сеть. Перемещая движок резистора R2, устанавливают необходимое значение максимального зарядного тока.

Заключительная операция - калибровка шкалы резистора R1 в амперах по образцовому амперметру.

В процессе зарядки ток через батарею изменяется, уменьшаясь к концу примерно на 20%. Поэтому перед зарядкой устанавливают начальный ток батареи несколько большим номинального значения (примерно на 10%). Окончание зарядки оправляют по плотности электролита или вольтметром - напряжение отключенной батареи должно быть в пределах 13,8...14,2 В.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью около 10 Вт, разместив ее снаружи корпуса. Она индировала бы подключение зарядного устройства к аккумуляторной батарее и одновременно, освещала бы рабочее место.

Литература

1. Энергетическая электроника. Справочное пособие под ред. В.А.Лабунцова - 1987. с.280, 281, 426, 427.
2. Фомин В. Симисторный регулятор мощности. - Радио, 1981. № 7, с.63.
3. Здрок А. Г. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов - М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Гвоздицкий Г. Источник питания повышенной мощности. - Радио, 1992. №4, с.43-44..
5. Николаев Ю. Самодельный блок питания? Нет ничто проще. - Радио, 1992, №4. с. 53,54.

Как только напряжение на конденсато-ре достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод сммистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.

Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Резистор R6, хроме того, формирует импульсы разрядного тока, которые, как утверждает [З], продлевают срок службы батареи.

Диоды КД202А можно заменить на любые из этой серии, а также на Д242, Д242А или другие со средним прямим тоном не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с полезной площадью поверхности. рассеяния не менее 120 см2. Симистор также следует укрепить на тсплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади поверхности. Резистор R6 - ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом.

Заключительная операция - калибровка шкалы резистора R1 в амперах по образцовому амперметру.

Н.ТАЛАНОВ, В.ФОМИН, г. Нижний Новгород

ЛИТЕРАТУРА
1. Энергетическая электроника. Справочное пособие под ред. В.А.Лабунцова - 1987. с.280. 281, 426. 427.
2. Фомин В. Симисториый регулятор мощности. - Радио, 1981. N 7, с.63.
3. ЗДРОК А. Г. Выпрямительные устройства стабилизации напряжения и заряда аккумуляторов - М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Гвоздицкий Г. Источник питания повышенной мощности.-Радио, 1992.N4, с.43-44..
5. Николаев Ю. Самодельный блок питания? Нет ничто проще. - Радио, 1992, N4. с. 53,54.

Для чего нужны стартерные аккумуляторные батареи понятно каждому мало-мальски сведущему в технических вопросах автолюбителю. С первой ее функцией, обеспечением запуска двигателя мы сталкиваемся каждый день. Есть и вторая реже применяемая, но от того не менее значимая использование в качестве аварийного источника питания при выходе из строя генератора.

Содержание

Требования к аккумуляторной батарее

Требования к характеристикам пусковых аккумуляторных батарей в современных автомобилях постоянно растут. Дизельные двигатели и двигатели с искровым зажиганием с большим рабочим объемом предъявляют высокие требования к холодному запуску (высокий пусковой ток, особенно в мороз). Электрические системы в автомобилях с полным спектром электрооборудования требуют от аккумуляторных батарей большого количества энергии, если вырабатываемой генератором энергии временно не хватает, или (что нельзя недооценивать), когда двигатель выключен. Суммарная выходная мощность установленного электрооборудования, запитываемого в течение нескольких минут от аккумуляторной батареи, часто превышает 2 кВт. Кроме того, пиковый ток в рабочем режиме, который аккумуляторная батарея должна выдавать в течение дней и даже недель, составляет много тысяч миллиампер.

Помимо этих аспектов, требующих однородного электропитания, аккумуляторные батареи в электрической системе автомобиля должны поддерживать задачи, требующие динамических импульсов с большим током, которые не могут быть обеспечены генератором столь же быстро (для переходных процессов, таких как процессы включения в электрическом усилителе руля). Кроме того, из-за очень большой естественной емкости двухслойного конденсатора (несколько фарад) аккумуляторная батарея способна великолепно сглаживать пульсации тока в бортсети. Это помогает свести к минимуму и даже устранить проблемы с электромагнитной совместимостью.

Принимая во внимание вышесказанное, легко понять, почему столько вкладывается средств в оптимизацию характеристик аккумуляторных батарей в процессе производства и обеспечение их работы при обслуживании. Самые передовые аккумуляторные батареи — это те, что не просто обладают необходимыми электрическими свойствами, но и не требуют обслуживания, безопасны для окружающей среды и особенно безопасны в обращении. Ожидается, что на автомобили все чаще будут устанавливаться системы с двумя аккумуляторными батареями и устройствами для измерения состояния заряда АКБ для повышения надежности электропитания путем предотвращения полного разряда и своевременной замены аккумуляторной батареи.

Несмотря на технический прогресс, следить за нормальным функционированием аккумуляторной батареи и электрической системы в целом обязан водитель. Отличная способность современных пусковых аккумуляторных батарей накапливать заряд оказывается бесполезной, если не удается достичь положительного зарядного баланса при регулярных коротких поездках по городу зимой (при высоком энергопотреблении и низких оборотах коленчатого вала двигателя). Вообще говоря, сохранение низкого заряда аккумуляторной батареи в течение длительного времени сокращает срок ее службы. Это сдвигает пусковые обороты коленчатого вала двигателя в сторону предельных для холодного пуска (рис.).

Аккумуляторные батареи специально разрабатывают в целях удовлетворения отдельных требований электросистемы автомобиля по мощности пуска двигателя, емкости и величине тока зарядки при температурах от -30°С до +60°С. Существуют дополнительные требования для необслуживаемых аккумуляторных батарей, аккумуляторных батарей с защитой от вибраций.

Типичное напряжение бортсети составляет 12 В у легковых автомобилей и 24 В у грузовых; это достигается путем последовательного соединения двух аккумуляторных батарей напряжением 12 В.

Устройство аккумуляторной батареи

Компоненты аккумуляторной батареи

Автомобильные аккумуляторные батареи напряжением 12 В содержат шесть последовательно соединенных и отделенных перегородками гальванических элементов в полипропиленовом корпусе (рис. «Необслуживаемая стартерная аккумуляторная батарея» ). Каждый гальванический элемент включает наборы положительных и отрицательных пластин. Эти наборы, в свою очередь, состоят из пластин (свинцовая решетка и активная масса) и микропористого материала (сепаратор), который изолирует пластины противоположных полярностей. Сепараторы образуют карманы, в которые погружаются пластины. Электролит представляет собой раствор серной кислоты, который проникает в поры пластин и сепараторы, а также в пустоты гальванических элементов. Полюсные выводы, соединительные элементы гальванических элементов и перемычки пластин выполнены из свинца; щели в перегородках межэлементных соединений тщательно уплотнены. Для обеспечения герметичной связи цельной крышки с корпусом аккумуляторной батареи используется процесс горячей опрессовки. На стандартных аккумуляторных батареях каждый элемент закрывается собственной пробкой с вентиляционным отверстием. Вентиляционные отверстия с закрученными пробками позволяют образующимся при зарядке аккумуляторной батареи газам улетучиваться. У необслуживаемых аккумуляторных батарей, выполненных в герметичном исполнении, нет пробок заливных горловин, однако они также имеют вентиляционные отверстия.

Материал решетчатых пластин аккумуляторной батареи

Пластины аккумуляторной батареи состоят из свинцовых решеток и активного материала, которым покрываются свинцовые решетки во время производственного процесса. Активный материал положительной пластины содержит пористый диоксид свинца (РbO 2 , оранжево-коричневого цвета), а отрицательной пластины — чистый свинец в виде «губчатого свинца» (РЬ, серого-зеленого цвета). Другими словами, чистый свинец также имеет крайне пористую форму.

По разным причинам (жидкотекучесть, обработка, механическая прочность, стойкость к коррозии), для решеток используется сплав свинца с сурьмой. Стандартные способы изготовления решеток — отливка, прокатка и штамповка.

Свинцово-сурьмяный сплав (PbSb)

Сурьма добавляется для придания твердости. Однако в течение срока службы аккумуляторной батареи из-за коррозии положительной решетки сурьма все больше отделяется. Она мигрирует к отрицательной пластине, проходя через электролит и сепараторы, и «отравляет» ее, образуя локальные гальванические пары. Эти гальванические пары повышают саморазряд отрицательной пластины и уменьшают напряжение газовыделения. Все это вызывает повышенный расход воды при перезарядке, что способствует высвобождению сурьмы. Этот механизм самовозбуждения приводит к постоянному снижению мощности на протяжении всего срока службы аккумуляторной батареи. Она становится неспособной достичь необходимого заряда, и электролит приходится часто проверять.

Свинцово-кальциевый сплав (РbСа)

Кальций используется для повышения твердости отрицательных пластин. Кальций электрохимически неактивен при потенциальных условиях, существующих в свинцовых аккумуляторных батареях. Это означает, что предотвращается «отравление» отрицательной пластины и саморазряд.

Еще одним преимуществом является высокое напряжение газообразования, стабильное в течение срока службы, и связанный с этим расход воды (меньший по сравнению со сплавом свинца с сурьмой).

Свинцово-кальциевые сплавы с добавлением серебра (РЬСаAg)

Помимо снижения содержания кальция и увеличения содержания олова этот сплав также имеет определенный процент серебра (Ag). Он имеет более тонкую структуру решетки и показал себя крайне стойким даже при высоких температурах, ускоряющих коррозию. Это сказывается, когда происходит деструктивный перезаряд при высокой плотности электролита и (что в равной степени нежелательно) в перерывах в эксплуатации при высокой плотности электролита.

Свинцово-кальциево-оловянные сплавы (PbCaSn)

Этот сплав используется для решеток, изготавливаемых непрерывной прокаткой и штамповкой, и содержит гораздо больше олова, чем РЬСаAg. Он отличается крайне высокой стойкостью к коррозии при небольшой массе решетки.

Заряд и разряд аккумуляторной батареи

Активными материалами в свинцово кислотной аккумуляторной батарее являются диоксид свинца (РbO 2) на положительных пластинах, губчатый высокопористый свинец (Рb) на отрицательных пластинах и электролит-водный раствор серной кислоты (H 2 S0 4), который одновременно является ионным проводником. По сравнению с электролитом РbO 2 и Рb принимают типичные напряжения (индивидуальные потенциалы). Их величины (независимо от полярности) равны сумме напряжений гальванических элементов, измеряемых снаружи (рис. «Электрические параметры аккумуляторной батареи» ). Это приблизительно 2 В в режиме ожидания. Когда гальванический элемент разряжается, РЬO 2 и РЬ реагируют с H 2 SO 4 , образуя PbSO 4 (сульфат свинца). Электролит отдает ионы SO 4 и его плотность уменьшается. Во время зарядки активные компоненты РbO 2 и РЬ восстанавливаются из PbSO 4 (см. главу «Электрохимия»).

Когда на аккумуляторную батарею подается разрядный ток, на ней создается напряжение в зависимости от величины тока и длительности разряда (рис. ). Из рисунка также видно, что отбираемый у аккумуляторной батареи заряд зависит от величины тока.

Поведение аккумуляторной батареи при низких температурах

В принципе, при низких температурах химические реакции в аккумуляторной батарее происходят медленнее. Поэтому пусковая мощность даже полностью заряженной аккумуляторной батареи снижается при падении температуры. Чем больше аккумуляторная батарея разряжается, тем ниже плотность электролита. Так как плотность электролита уменьшается, то его точка замерзания повышается. Аккумуляторная батарея, электролит которой имеет низкую температуру замерзания, способна обеспечивать низкое значение тока, которого бывает недостаточно для пуска двигателя автомобиля.

Характеристики аккумуляторных батарей

Обозначение на аккумуляторной батарее

Стартерные аккумуляторные батареи, изготавливаемые в Германии, маркируются с указанием номинального напряжения, номинальной емкости и испытательного тока разряда в холодном состоянии (например, DIN EN 50342). Стартерные аккумуляторные батареи, изготавливаемые в Германии, идентифицируются девятизначным номером (ETN) согласно стандарту EN 50342. Этот номер содержит информацию о номинальном напряжении, номинальной емкости и низкотемпературном испытательном токе.

Например: 555 059 042 означает: 12 В (первая цифра кода); 55 А-ч; специальный тип конструкции (059); низкотемпературный испытательный ток 420 А.

Емкость аккумуляторной батарею

Емкость — это время, в течение которого аккумуляторная батарея способна отдавать определенный ток при заданных условиях. Емкость уменьшается по мере того, как увеличивается разрядный ток и уменьшается температура электролита.

Номинальная емкость АКБ

Стандарт DIN EN 50342 определяет номинальную емкость K 20 как заряд, который аккумуляторная батарея способна отдать в течение 20 ч до напряжения отсечки 10,5 В (1,75 В/элемент) при заданном постоянном разрядном токе I 20 (I 20 =K 20 /20 ч) при 25 °С. Номинальная емкость аккумуляторной батареи зависит от количества используемого активного материала (масса положительных пластин, масса отрицательных пластин, электролит) и не влияет на количество пластин.

Низкотемпературный испытательный ток

Низкотемпературный испытательный ток I сс (ранее I КР) показывает способность аккумуляторной батареи выдавать ток при низких температурах. Согласно стандарту DIN EN 50342, напряжение на выводах аккумуляторной батареи при I сс и -18°С через 10 с после начала разряда должно составлять не менее 7,5 В (1,25 В на элемент). Более подробная информация о времени разрядки приведена в стандарте DIN EN 50342. Краткосрочное поведение аккумуляторной батареи вовремя разряда при I cc , главным образом, определяется числом пластин, их площадью поверхности, а также промежутком между пластинами и материалом сепаратора.

Еще одной переменной, характеризующей пусковую реакцию, является внутреннее сопротивление R i . К полностью заряженной аккумуляторной батарее (12 В) при -18°С применимо уравнение: 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.

Типы аккумуляторных батарей

Необслуживаемые аккумуляторные батареи

Частота, с которой аккумуляторные батареи требуют обслуживания, существенно зависит от сплава, из которого состоят пластины. Аккумуляторную батарею с пластинами из сплава свинца с сурьмой (традиционные и с малым объемом обслуживания) требуется обслуживать через короткие интервалы из-за упомянутых выше недостатков. Они уже практически не используются в автомобилях.

Отрицательная пластина у не требующих обслуживания аккумуляторных батарей (гибридных) состоит из сплава свинца с кальцием (РЬСа) — в некоторых вариантах с добавлением серебра, а положительная пластина изготавливается из сплава свинца с сурьмой (PbSb). Снижение количества сурьмы приводит к снижению потерь воды при зарядке вследствие уменьшения газообразования. Это приводит к увеличению интервалов обслуживания по сравнению с аккумуляторными батареями, где используется только сплав с сурьмой. Еще одним преимуществом гибридной аккумуляторной батареи является простота изготовления. Отрицательные решетчатые пластины из сплава свинца с кальцием обычно изготавливаются с помощью простой прокатки, а положительные, подверженные более интенсивным механическим нагрузкам из-за коррозии, изготавливаются из сплава с сурьмой по сложной технологии литья. Однако из-за содержания сурьмы гибридные аккумуляторные батареи редко отвечают высоким требованиям к низкому расходу воды в легковых автомобилях (менее 1 г/Ач).

Поскольку аккумуляторная батарея из сплава свинца с сурьмой имеют отличную стойкость к глубоким циклам, они в основном используются в грузовых автомобилях и такси. Пластины аккумуляторной батареи для мотоциклов также изготавливаются из сплава свинца с сурьмой, так как частая эксплуатация в хорошую погоду и с длительными простоями зимой требует от аккумуляторнай батареи превосходной стойкости к глубоким циклам.

Полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи

В полностью необслуживаемых аккумуляторных батареях обе пластины изготавливаются из сплава свинца с кальцием. Это позволяет увеличить срок службы аккумуляторной батареи при поездках на очень дальние расстояния. Кроме того, эти аккумуляторные батареи более стойки к длительному перезаряду. Это достигается посредством дальнейшей оптимизации пластины.

Улучшенная геометрия решетчатой структуры с улучшенной электрической проводимостью позволяет лучше использовать активный материал. Центральный язычок межэлементного соединителя обеспечивает однородную фиксацию пластин внутри корпуса аккумуляторной батарей. Эта технология позволяет делать пластины примерно на 30 % тоньше (но прочнее) и увеличить количество пластин. Это делает возможным увеличение мощности холодного пуска без ущерба для качества.

Полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи не требуют контроля уровня электролита и обычно не дают такой возможности. Они полностью герметизируются, за исключением двух вентиляционных отверстий. Пока электрическая система автомобиля работает нормально (т.е. постоянное напряжение ограничено максимальным значением), разложение воды уменьшается до такой степени (менее 1 г/Ач), что резервов электролита над пластинами хватает на весь срок службы батареи. Полностью необслуживаемая аккумуляторная батарея имеет еще одно преимущество — крайне низкий саморазряд. Это позволяет хранить полностью заряженную АКБ по нескольку месяцев.

Из-за низкого саморазряда все полностью необслуживаемые АКБ заполняются электролитом на заводе. Это позволяет избежать опасной утечки электролита на СТО и в дилерских центрах при его смешивании и добавлении.

Если полностью необслуживаемая аккумуляторная батарея заряжается вне автомобиля, то зарядное напряжение не должно превышать 2,3-2,4 В на один элемент, поскольку перезаряд с постоянным током или использование зарядных устройств с ваттной (W) характеристической кривой приводит к разложению воды (газообразование).

Современные полностью необслуживаемые АКБ имеют безопасную лабиринтную крышку с боковыми вентиляционными отверстиями, предотвращающими утечку электролита при наклоне АКБ на угол до 70°, а фритта также обеспечивает защиту внутренней части АКБ от внешних источников открытого пламени и искр. Герметизирующие пробки больше не требуются.

Для грузовых автомобилей предлагаются аккумуляторные батареи с пластинами из сплава с серебром, имеющие преимущества полностью необслуживаемых пусковых аккумуляторных батарей для легковых автомобилей. Полное отсутствие обслуживания, позволяющее экономить — что нельзя недооценивать в грузоперевозках-сочетается с новой лабиринтной крышкой, предотвращающей утечку электролита. Использование центральной дегазации вместо дегазации через пробки означает возможность установки фритты, защищающей внутренность аккумуляторной батареи от внешних источников открытого пламени и искр.

Аккумуляторная батарея AGM

Аккумуляторные батареи AGM — батареи, у которых электролит связан ковриками из стекловолокна) хорошо зарекомендовали себя в ситуациях, когда к аккумуляторной батарее предъявляются повышенные требования. Эти батареи отличаются от батарей со свободным электролитом тем, что электролит в них связан ковриком из стекловолокна, расположенным между положительной и отрицательной пластинами вместо сепараторов.

Аккумуляторная батарея изолируется от окружающей среды клапанами (не пропускающими воздух). За счет внутренней циркуляции внутри аккумуляторной батареи кислород, появляющийся на положительном электроде из-за газообразования, снова используется, объем создаваемого водорода подавляется, и поэтому потери воды сводятся к минимуму. Зта циркуляция становится возможной благодаря образованию между положительной и отрицательной пластинами небольших каналов, через которые транспортируется кислород. Клапаны открываются только при значительном повышении давления. Поэтому герметичная батарея AGM отличается крайне низкими потерями воды и совершенно не требует обслуживания.

Эта технология имеет и другие преимущества. Коврик гибкий — это значит, что пластину можно установить под давлением. Придавливание коврика к пластинам значительно уменьшает эффект осыпания и отделения активного материала. Это обеспечивает мощность, в три раза превышающую мощность сравнимых стартерных аккумуляторных батарей. Этот тип аккумуляторной батареи также хорош тем, что в случае разрушения корпуса аккумуляторной батареи, к примеру, при ДТП, обычно электролит не вытекает, так как связан ковриком из стекловолокна. Электролит не вытекает из АКБ даже при длительном переворачивании на 180°. Благодаря пористости коврика из стекловолокна достигается большой пусковой ток холодного пуска.

Другим преимуществом батареи AGM является предотвращение стратификации электролита. Когда аккумуляторная батарея со свободным электролитом циклически заряжается и разряжается, формируется градиент плотности электролита, сверху вниз. Это происходит потому, что при зарядке аккумуляторной батареи на пластинах оказывается электролит большей плотности и в силу более высокого удельного веса опускается вниз и скапливается там, а электролит меньшей концентрации остается в верхней части гальванического элемента. Помимо всего прочего, стратификация электролита уменьшает и емкость, и срок службы аккумуляторной батареи. Стратификация электролита происходит в разной степени во всех АКБ со свободным электролитом. Однако в батареях AGM стратификация электролита предотвращается благодаря его впитыванию ковриками из стекловолокна.

При выборе места установки батареи AGM необходимо избегать высоких температур, поскольку тепловая емкость у нее меньше, чем у аккумуляторной батареи со свободным электролитом.

Аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду

В силу своей конструкции (тонкие пластины, легкие сепараторы) пусковые аккумуляторные батареи меньше подходят для работы с частым глубоким разрядом — он вызывает интенсивный износ положительных пластин (в основном из-за отделения и осаждения активного материала). У аккумуляторных батарей, стойких к глубокому разряду, имеются сепараторы со стеклянными ковриками, поддерживающими относительно толстые пластины с положительным материалом и поэтому предотвращающие преждевременное осыпание пластин. Срок службы приблизительно в два раза превышает работу стандартной аккумуляторной батареи. Стартерные аккумуляторные батареи, стойкие к глубокому разряду с карманными сепараторами и нетканой обшивкой, имеют еще более длительный срок службы.

Виброустойчивые аккумуляторные батареи

У виброустойчивой аккумуляторной батареи блок пластин крепится к корпусу аккумуляторной батареи с помощью герметизирующей смолы или пластмассы во избежание перемещения этих двух компонентов относительно друг друга. Согласно DIN EN 50342-1, этот тип аккумуляторной батареи должен пройти 20-часовое испытание на синусоидальную вибрацию (при частоте 30 Гц) и должен выдерживать ускорение до 6g. Поэтому требования к ним примерно в 10 раз выше, чем к стандартным аккумуляторным батареям. Виброустойчивые аккумуляторные батареи используются в основном в грузовиках, строительных машинах и тягачах.

Аккумуляторные батареи повышенной надежности

Сочетают в себе характерные признаки виброустойчивых батарей и батарей глубокого разряда. Они используются в грузовиках, подвергающихся экстремальной вибрации, а также там, где обычным делом является циклический разряд.

Аккумуляторные батареи с увеличенным током

По конструкции этот тип аккумуляторных батарей схож с батареями, стойкими к глубокому разряду, но пластины у них толще и количество пластин меньше. Хотя низкотемпературный испытательный ток для них не указывается, их пусковая мощность намного ниже (на 35 — 40%), чем у стартерных аккумуляторных батарей того же размера. Эти аккумуляторные батареи используются в условиях экстремальных циклических изменений работы, например, в качестве стартерных батарей.

Принцип работы стартерной аккумуляторной батареи

Заряд АКБ

В электросистеме автомобиля аккумуляторная батарея заряжается с ограничением величины напряжения. Это соответствует методу заряда IU, где зарядный ток аккумуляторной батареи автоматически уменьшается при повышении установившегося напряжения (рис.). Метод зарядки IU предотвращает повреждение из-за перезаряда и обеспечивает длительный срок службы аккумуляторной батареи.

С другой стороны, зарядные устройства все еще работают по принципу постоянного тока или с ваттной (W) характеристической кривой (рис. «Заряд аккумуляторной батареи на основе ваттной характеристики W» ). В обоих случаях, по достижении полного заряда он продолжается с чуть меньшим или возможно постоянным током. Это приводит к высокому расходу воды и последующей коррозии положительной решетки.

Разряд АКБ

Сразу после начала разряда напряжение аккумуляторной батареи падает до значения, которое при продолжении разряда изменяется незначительно. Лишь незадолго до окончания разряда напряжение резко падает из-за истощения одного или нескольких активных компонентов (материала положительных пластин, материала отрицательных пластин, электролита).

Саморазряд аккумуляторной батареи

Со временем аккумуляторные батареи разряжаются — даже если к ним не подключена нагрузка. Современные аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с сурьмой в новом состоянии теряют около 4 — 8 % своего заряда в месяц. В процессе старения это значение может увеличиваться на 1 % и более каждый день из-за миграции сурьмы к отрицательной пластине до момента, когда аккумуляторная батарея перестает функционировать. Общее правило для влияния температуры: саморазряд удваивается на каждые 10 К увеличения температуры.

Аккумуляторные батареи с пластинами из сплава свинца с кальцием имеют значительно меньший саморазряд (около 3 % в месяц). Эта величина остается практически постоянной на протяжении всего срока службы.

Обслуживание аккумуляторных батарей

Во время работы аккумуляторных батарей с малым объемом технического обслуживания уровень электролита должен проверяться в соответствии с требованиями инструкции завода — изготовителя; когда это необходимо по показаниям, он должен пополняться до отметки МАХ дистиллированной или деминерализованной водой. Для минимизации саморазряда аккумуляторную батарею следует хранить в чистом и сухом месте. Рекомендуется также проверять плотность электролита перед наступлением зимы или, если это невозможно, измерять напряжение аккумуляторной батареи. Она должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение достигает значения менее 12,2 В. Клеммы, контактные зажимы и установочные крепления должны быть покрыты кислотозащитной пластичной смазкой.

Аккумуляторные батареи, временно удаляемые из автомобиля на обслуживание, должны храниться в прохладном, сухом месте. Плотность электролита должна проверяться каждые 3-4 месяца. Аккумуляторная батарея должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение достигает значения менее 12,2 В. Аккумуляторные батареи, требующие мало обслуживания и необслуживаемые аккумуляторные батареи лучше всего перезаряжать по методу IU при максимальном напряжении 14,4 В. Этот метод обеспечивает адекватное время заряда порядка 24 часов без риска перезаряда. При использовании зарядного устройства с постоянным током или ванной (W) характеристикой при первых же признаках газовыделения ток (в амперах) должен быть уменьшен до максимум 1/10 номинальной емкости аккумуляторной батареи, т.е. до значения 6,6 А у аккумуляторной батареи емкостью 66 Ач. Зарядное устройство должно быть отключено примерно через один час после этого. Помещение, где производится зарядка, должно хорошо проветриваться (кислородноводородный газ вызывает риск взрыва, запрещается наличие открытого пламени и искр). Работать необходимо в защитных перчатках.

Неисправности аккумуляторных батарей

Повреждения или неисправности аккумуляторных батарей, которые в конечном счете приводят к отказам (короткое замыкание, сопровождающееся износом сепараторов или потерей активной массы, разрушение соединения между гальваническими элементами и пластинами), редко могут быть восстановлены ремонтом. Аккумуляторную батарею необходимо заменить. Внутренние короткие замыкания распознаются по сильно разнящейся плотности электролита в отдельных элементах (разность между минимальной и максимальной плотностью > 0,03 г/ мл). При возникновении обрывов цепи в соединителях гальванических элементов аккумуляторной батареи зачастую может отдавать небольшой ток и может заряжаться, но даже у полностью заряженной аккумуляторной батареи при попытке завести двигатель напряжение упадет.

Если в аккумуляторной батарее нет неисправностей, но она устойчиво теряет заряд(признаки: низкая плотность электролита во всех гальванических элементах, отсутствие пусковой мощности) или перезаряжается (признаки: большая потеря воды), это говорит о неисправности электрооборудования (неисправен генератор, электрооборудование остается включенным после выключения двигателя из-за неисправности, к примеру, реле, регулятором напряжения выбрано слишком маленькое или слишком большое значение, либо он вообще вышел из строя). В батареях, подвергающихся глубокому разряду в течение длительного времени, образующийся при разряде мелкокристаллический сульфат свинца может превратиться в крупнокристаллический, что усложняет заряд аккумуляторной батареи.