Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Плотность электролита в аккумуляторе

Автомобильная батарея, известная как аккумулятор, отвечает за системы запуска, освещения и зажигания в машине. Как правило, автомобильные аккумуляторы являются свинцово-кислотными, состоят из гальванических элементов, обеспечивающих 12-вольтовую систему. Каждая из ячеек создает 2,1 В при полной зарядке. Плотность электролита – контролируемое свойство водно-кислотного раствора, обеспечивающее нормальную работу батарей.

Состав свинцово-кислотной батареи

Электролит свинцово-кислотной аккумуляторной батареи представляет собой раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Удельный вес чистой серной кислоты составляет около 1,84 г/см³, и эту чистую кислоту разбавляют дистиллированной водой до тех пор, пока удельный вес раствора не станет равным 1,2-1,23 г/см³.

Хотя в некоторых случаях плотность электролита в аккумуляторе рекомендуется в зависимости от типа батареи, сезонного и климатического состояния. Удельный вес полностью заряженной батареи по промышленному стандарту в России — 1,25-1,27 г/см³ летом и для суровых зим- 1,27-1,29 г/см³.

Удельный вес электролита

Одним из основных параметров работы батареи является удельный вес электролита. Это отношение веса раствора (серной кислоты) к весу равного объема воды при определенной температуре. Обычно измеряется с помощью ареометра. Плотность электролита используется в качестве индикатора состояния заряда ячейки или батареи, однако не может характеризовать емкость аккумулятора. Во время разгрузки удельный вес уменьшается линейно.

Учитывая это, нужно уточнить размер допустимой плотности. Электролит в батарее не должен превышать 1,44 г/см³. Плотность может составлять от 1,07 до 1,3 г/см³. Температура смеси при этом будет составлять около +15 С.

Электролит повышенной плотности в чистом виде характеризуется довольно высокой величиной этого показателя. Его плотность составляет 1,6 г/см³.

Степень заряженности

При полностью заряженном стационарном режиме и при разряде измерение удельного веса электролита дает приблизительное указание на состояние заряда ячейки. Удельный вес = напряжение разомкнутой цепи — 0,845.

Пример: 2,13 В — 0,845 = 1,285 г/см³.

Удельный вес уменьшается при разрядке батареи до уровня, близкого к значению чистой воды, и увеличивается во время перезарядки. Аккумулятор считается полностью заряженным, когда плотность электролита в аккумуляторе достигает максимально возможного значения. Удельный вес зависит от температуры и количества электролита в ячейке. Когда электролит находится вблизи нижней отметки, удельный вес выше, чем номинальный, он падает, и воду добавляют в ячейку, чтобы довести электролит до требуемого уровня.

Объем электролита расширяется, когда температура поднимается, и сжимается с понижением температуры, что влияет на плотность или удельное значение силы тяжести. По мере расширения объема электролита показания снижаются и, наоборот, удельный вес увеличивается при более низких температурах.

Перед тем как поднять плотность электролита в аккумуляторе, необходимо выполнить замеры и расчеты. Удельный вес для батареи определяется приложением, в котором он будет использоваться, с учетом рабочей температуры и срока службы батареи.

Химическая реакция в аккумуляторах

Как только нагрузка подключается через клеммы аккумулятора, разрядный ток начинает течь через нагрузку, и аккумулятор начинает разряжаться. Во время процесса разрядки кислотность раствора электролита уменьшается и приводит к образованию сульфатных отложений как на положительных, так и на отрицательных пластинах. В этом процессе разряда количество воды в растворе электролита увеличивается, что уменьшает его удельный вес.

Ячейки аккумуляторной батареи могут быть разряжены до заданного минимального напряжения и удельного веса. Полностью заряженная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея имеет напряжение и удельный вес, 2,2 В и 1,250 г/см³ соответственно, и эта ячейка обычно может разряжаться до тех пор, пока соответствующие значения не достигнут 1,8 В и 1,1 г/см³.

Состав электролита

Электролит содержит смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Данные не будут точными при замерах, если водитель только что добавил воду. Нужно подождать некоторое время, чтобы свежая вода успела смешаться с существующим раствором. Перед тем как поднять плотность электролита, нужно помнить: чем больше концентрация серной кислоты, тем плотнее становится электролит. Чем выше плотность, тем выше уровень заряда.

Для раствора электролита наилучшим выбором является дистиллированная вода. Это минимизирует возможные загрязнения в растворе. Некоторые загрязняющие вещества могут вызывать реакцию с ионами электролита. Например, если смешивать раствор с солями NaCl, получится осадок, что изменит качество раствора.

Влияние температуры на емкость

Какая плотность электролита — это будет зависеть от температуры внутри батарей. Руководство пользователя для конкретных батарей уточняет, какая коррекция должна применяться. Например, в руководстве Surrette/Rolls для температур в диапазоне от -17,8 до -54,4^оC при температуре ниже 21^оC, снимается 0,04 для каждых 6 градусов.

Многие инверторы или контроллеры заряда имеют датчик температуры батареи, который прикрепляется к аккумулятору. У них обычно есть ЖК-дисплей. Указание инфракрасного термометра также даст необходимую информацию.

Прибор для измерения плотности

Ареометр плотности электролита используется для измерения удельного веса раствора электролита в каждой ячейке. Кислотная аккумуляторная батарея полностью заряжена с удельным весом 1,255 г/см³ при 26^оС. Удельный вес — это измерение жидкости, которая сравнивается с базовой. Это вода, которой присваивается базовое число 1.000 г/см³.

Концентрация серной кислоты в воде в новой аккумуляторной батарее составляет 1.280 г/см³, это означает, что электролит весит в 1.280 г/см³ раз больше веса того же объема воды. Полностью заряженная батарея будет тестироваться на уровне до 1.280 г/см³, в то время как разряженная будет учитываться в диапазоне от 1.100 г/см³.

Процедура проверки ареометром

Температура считывания ареометра должна быть скорректирована до температуры 27^оC, особенно в отношении плотности электролита зимой. Высококачественные ареометры оснащены внутренним термометром, который будет измерять температуру электролита, и включают шкалу преобразования для коррекции показаний поплавка. Важно признать, что температура значительно отличается от показателей окружающей среды, если автомобиль эксплуатируется. Порядок измерения:

1. Несколько раз набрать резиновой грушей электролит в ареометр, чтобы термометр мог отрегулировать температуру электролита и замерить показания.
2. Изучить цвет электролита. Коричневая или серая окраска указывает на проблему с батареей и является признаком того, что она приближается к концу своего срока службы.
3. Набрать минимальное количество электролита в ареометр, чтобы поплавок свободно плавал без контакта с верхней или нижней частью измерительного цилиндра.
4. Удерживать ареометр в вертикальном положении на уровне глаз и обратить внимание на показания, где электролит соответствует шкале на поплавке.
5. Добавить или вычесть 0,004 доли единицы для показаний на каждые 6^оC, при температуре электролита выше или ниже 27^оC.
6. Отрегулировать показания, например, если удельный вес 1.250 г/см³, а температура электролита составляет 32^оC, значение 1.250 г/см³ дает скорректированное значение 1.254 г/см³. Аналогично, если температура составляла 21^оC, вычесть значение 1.246 г/см³. Четыре балла (0.004) от 1.250 г/см³.
7. Протестировать каждую ячейку и отметить показания, скорректированные до 27^оC, перед тем как проверить плотность электролита.

Примеры измерения заряда

Пример 1:

1. Показания ареометра — 1.333 г/см³.
2. Температура 17 градусов, что на 10 градусов ниже рекомендуемого.
3. Вычитаем 0,007 с 1,333 г/см³.
4. Результат равен 1.263 г/см³, поэтому состояние заряда составляет около 100 процентов.

Пример 2:

1. Данные плотности — 1,178 г/см³.
2. Температура электролита — 43 градусов С, что на 16 градусов больше нормы.
3. Добавляем 0,016 до 1,178 г/см³.
4. Результат равен 1,194 г/см³, зарядка 50 процентов.

Таблица плотности электролита

Нижеследующая таблица температурной коррекции является одним из способов объяснить резкие изменения значений плотности электролита при различных температурах.

Чтобы использовать эту таблицу, нужно знать температуру электролита. Если измерение по каким-то причинам невозможно, то лучше использовать температуру окружающего воздуха.

Таблица плотности электролита приводится ниже. Это данные в зависимости от температуры:

Как видно из этой таблицы, плотность электролита в аккумуляторе зимой намного выше, чем в теплое время года.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Эти батареи содержат серную кислоту. При работе с ними всегда нужно использовать защитные очки и резиновые перчатки.

Если ячейки перегружены, физические свойства сульфата свинца постепенно изменяются, и они разрушаются, из-за чего нарушается процесс зарядки. Следовательно, плотность электролита уменьшается из-за низкой скорости химической реакции.

Качество серной кислоты должно быть высоким. В противном случае батарея может быстро стать неработоспособной. Низкий уровень электролита помогает высушить внутренние пластины устройства, после чего будет невозможно восстановить аккумулятор.

Сульфированные батареи можно легко распознать, просмотрев измененный цвет пластин. Цвет сульфатированной пластины становится светлее, а его поверхность становится желтой. Такие ячейки и демонстрируют снижение мощности. Если сульфирование происходит в течение длительного времени, наступают необратимые процессы.

Чтобы избежать этой ситуации, рекомендуется заряжать свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в течение длительного времени при низкой скорости зарядного тока.

Всегда существует высокая вероятность повреждения клеммных колодок батарейных ячеек. Коррозия в основном поражает болтовые соединение между ячейками. Этого можно легко избежать, если обеспечить герметичность каждого болта с покрытием тонким слоем специальной смазки.

Во время зарядки аккумулятора существует высокая вероятность кислотного распыления и газов. Они могут загрязнять атмосферу вокруг батареи. Следовательно, около батарейного отсека нужна хорошая вентиляция.

Эти газы взрывоопасны, следовательно, открытое пламя не должно попадать внутрь пространства, где заряжаются свинцовые аккумуляторы.

Чтобы предотвратить взрыв батареи, который может привести к серьезным травмам или смерти, нельзя вставлять металлический термометр в аккумулятор. Нужно использовать ареометр со встроенным термометром, который предназначен для тестирования батарей.

Срок службы источника тока

Производительность батареи ухудшается с течением времени, независимо от того, используется она или нет, она также ухудшается при частых циклах заряда-разряда. Срок службы — это время, когда неактивная батарея может быть сохранена до того, как она станет непригодной для применения. Обычно считается, что это около 80% от ее первоначальной емкости.

Существует несколько факторов, которые существенно влияют на срок службы батареи:

1. Циклическая жизнь. Время автономной работы определяется в основном циклами использования батареи. Обычно срок службы от 300 до 700 циклов при нормальном использовании.
2. Эффект глубины разряда (DOD). Отказ от более высокой производительности приведет к сокращению жизненного цикла.
3. Температурный эффект. Это является основным фактором производительности батареи, срока годности, зарядки и контроля напряжения. При более высоких температурах в батарее происходит большая химическая активность, чем при более низких температурах. Для большинства батарей рекомендуется использовать температурный диапазон -17 до 35^оС.
4. Напряжение и скорость перезарядки. Все свинцово-кислотные батареи выделяют водород из отрицательной пластины и кислород из положительной во время зарядки. Аккумулятор может хранить только определенное количество электроэнергии. Как правило, батарея заряжается на 90% за 60% времени. А 10% оставшегося объема батареи заряжается около 40% общего времени.

Хорошее время жизни батарей — от 500 до 1200 циклов. Фактический процесс старения приводит к постепенному снижению емкости. Когда ячейка достигает определенного срока службы, она не перестает работать внезапно, этот процесс растянут во времени, за ним нужно следить, чтобы своевременно подготовиться к замене аккумулятора.

fb.ru

Обслуживание аккумулятора автомобиля | Плотность электролита в аккумуляторе

Аккумулятор – это накопитель электрической энергии. В автомобиле его основной задачей является запуск двигателя, именно в момент запуска батарея теряет значительную часть своего запаса энергии. Поэтому если вдруг ваше авто не заводится в течение 5 секунд от начала, то следует выключить зажигание, подождать минуту и повторить попытку снова. Если после трех таких неудачных подходов машина не завелась, то не следует больше мучать стартер и батарею, а нужно искать неисправность. Если будете продолжать попытки и далее, то очень скоро ваша аккумуляторная батарея (АКБ) перестанет выдавать достаточно тока для вращения двигателя и ее придется заряжать от зарядного устройства.

Только что мы привели пример, как не стоит часто делать для того чтобы продлить срок службы АКБ. Еще одной из функций аккумулятора в автомобиле является подпитка энергией потребителей тока в то время, когда машина не заведена или же когда в аварийном случае нужно добраться до места ремонта по причине неисправности генератора автомобиля.

Следует упомянуть еще и о таком моменте — на машинах, оснащенных инжекторными двигателями, АКБ выполняет роль стабилизатора напряжения, которое поступает в сеть от генератора. Поэтому не рекомендуется отключать батарею при работающем двигателе, дабы избежать проблем с контроллером.

Все вышеперечисленные нюансы говорят о том, что к состоянию АКБ нужно относиться наиболее пристально.

Автомобильные аккумуляторы бывают нескольких видов, рассмотрим основные 4 из них.

1. Обслуживаемые – такие батареи встречаются очень редко, производство их не очень велико. Обращаем внимание, что это не те обслуживаемые аккумуляторы, которые мы привыкли видеть. Данный вид батарей имеет существенное количество недостатков, у них слишком высокая цена, корпус таких АКБ выполнен из эбонита и поэтому довольно хрупкий, банки с пластинами сверху заливаются специальной мастикой, которая со временем теряет свои изоляционные свойства, что приводит к ускорению процессов разряда батареи. Так же в них нужно доливать воду примерно через каждые 6 тыс. км. Из положительных качеств является лишь то, что имеется возможность замены блоков пластин, которые опять же нужно где-то приобрести.
2. Малообслуживаемые – это как раз тот вид батарей, которые мы все и называем обслуживаемыми. Распространены они повсеместно, стоимость их так же варьируется от довольно дешевых до дорогих. Доливать воду в них рекомендуется через 25 тыс. км., если в том есть необходимость.
3. Гибридные АКБ – имеют все свойства малообслуживаемых, только с улучшенными характеристиками. Решетки плюсовых и минусовых электродов таких батарей выполняются из разных сплавов для достижения высоких пусковых токов. Гибридные аккумуляторы стоят довольно дорого и их достаточно трудно найти.
4. Необслуживаемые АКБ – сделаны по специальной технологии, благодаря которой расход воды в них снижен практически до нуля. Они не имеют пробок, не требуют никакого обслуживания. С такими аккумуляторами нужно постоянно следить за исправностью электросети автомобиля, за натяжением ремня генератора и ни в коем случае не давать закипеть АКБ от высокого напряжения на клеммах, если вдруг оно появится по причине выхода из строя генератора. Стоимость их сравнима с ценами на хорошие малообслуживаемые батареи.

Обслуживание аккумулятора автомобиля заключается в проверке величины напряжения на клеммах, уровня электролита во всех банках, его плотности и уходе за состоянием корпуса батареи и контактов.

Измерение уровня электролита в АКБ

Следует помнить, что летом в очень жаркую погоду процесс испарения воды усиливается в разы и необходимо проверять уровень электролита в аккумуляторе хотя бы раз в месяц. Если корпус батареи немного прозрачный, то приглядевшись сбоку можно определить уровень жидкости в нем для каждой из банок. Многие АКБ оснащены метками min и max, по которым и судят, следует ли добавлять дистиллированную воду. Если так оказалось, что визуально проверить уровень электр-та нельзя, то нужно будет отвернуть поочередно каждую из пробок и проверить количество жидкости, например тонкой стеклянной трубкой (длиной около 10 см) или на глаз, кто уже более опытен. Трубкой это делается так: аккуратно опускаем ее в заливное отверстие, где мы выкрутили пробку, пока она не упрется в верхнюю сетку блока пластин, зажимаем пальцем верхнее отверстие трубки и вынимаем. Уровень электролита должен быть не менее 10-15 мм, если у вас он меньше, то смело можно добавлять дист. воду, которую лучше всего купить в автомагазине или в обычной аптеке.

Измерение плотности электролита ареометром

Многие современные аккумуляторы оснащены специальным цветным датчиком, по которому можно судить о степени заряженности АКБ. На корпусе батареи должна иметься расшифровка его показаний, чаще всего это выглядит так: зеленый — батарея заряжена, черный — требует подзарядки, белый — разряжена или пришла в негодность. Принцип работы такого поплавка как раз основан на измерении плотности электролита, но многие автолюбители жалуются, что иногда его показания ошибочны, так что верить ему или нет, каждый решает сам.

Рассмотрим ситуацию, когда нужно проверить плотность электролита ареометром. Что из себя представляет этот прибор описано здесь, а как им пользоваться на этой странице. Мы будем использовать автомобильный ареометр, который представляет собой стеклянную колбу с обычным ареометром внутри, на концах которой снизу длинный шланг, а сверху груша. Температура окружающего воздуха и электр-та должна быть от +20С до +30С. Приступим к замеру. Берем прибор, сдавливаем грушу для того чтобы выпустить воздух, опускаем нижним концом в электр-т как можно ниже. После чего медленно начинаем набирать жидкость, разжимая постепенно грушу пока ареометр внутри не всплывет на достаточный для измерения уровень (должен свободно плавать, не касаясь дна и стенок). Расположив прибор строго вертикально, смотрим на нижний мениск, это и будет являться показанием плотности электролита. Нажимаем на грушу, чтобы отправить жидкость обратно, откуда мы ее откачали. Проверяем таким же образом все банки и делаем выводы.

При работе с электр-м следует соблюдать установленные правила безопасности, при попадании на кожу он вызывает ожог. Электролит — это серная кислота, разбавленная водой.

Если аккумулятор ранее не закипал и из него по каким-либо причинам не вытекал электр-т, то до доведения плотности до нужного уровня достаточно добавлять лишь дистиллированную воду.

Плотность электролита в аккумуляторе

Величина эта зависит от того, где эксплуатируется батарея и какова температура окружающего ее воздуха. Ниже приведена таблица с некоторыми такими значениями.

Таблица1 — Зависимость плотности электролита от средней температуры в январе

Ниже на рисунке в зеленой области представлены рекомендуемые значения плотности электролита в зависимости от температуры окружающего воздуха. Так же по нему можно сориентироваться какие температуры для вашей АКБ будут критичны, ведь если дать элек-ту замерзнуть, то это значительно сократит срок ее эксплуатации, если не убьет вовсе.

Зависимость плотности электролита от температуры окружающего воздуха

Напряжение заряженного аккумулятора

Так же необходимо знать, чему должно быть равно напряжение заряженного аккумулятора, ведь достаточные уровень и плотность электролита еще не говорят о степени зарядки АКБ. Чтобы измерить напряжение батареи, нужно воспользоваться вольтметром или мультиметром, при этом перед процедурой необходимо снять «минусовой» провод с клеммы.

Таблица2 — Напряжение на клеммах АКБ

Если уровень напряжения говорит о том, что батарея недостаточно заряжена, следует это исправить, ознакомившись со статьей – «автомобильный аккумулятор зарядка»

Последним штрихом в обслуживании АКБ является проверка состояния крепления его к кузову автомобиля и проверка надежности контактов на клеммах батареи. Если контакты окислены следует снять с них провода и поочередно зачистить либо напильником, либо шкуркой, а затем смазать, например литолом или графитовой смазкой.

Касаться токопроводящим предметом сразу обеих клемм АКБ запрещено, это вызовет короткое замыкание и может привести к пожару или взрыву батареи.

Следует так же осмотреть отверстия в пробках корпуса АКБ на наличие загрязнений и при необходимости очистить их. Поверхность акк-ра всегда должна находиться в чистом и сухом состоянии, для этого можно использовать салфетку, смоченную в 10% растворе нашатырного спирта или обычной пищевой соды, при этом следите, чтобы влага не попала внутрь. Помните, своевременное обслуживание аккумулятора автомобиля поможет существенно увеличить срок его службы.

autosquad.ru