Справочные таблицы по автомобильным аккумуляторам, электролитам
Приведены полезные справочные таблицы по автомобильным аккумуляторам, электролитам, будут полезны для тех кто использует и обслуживает свинцовые аккумуляторные батареи.
Таблица 1. Удельное сопротивление электролита в зависимости от плотности и температуры.
| Температура, градусов С | Удельное сопротивление ом»см Минимальное удельное сопри плотности г/см3 противление, ом*см | ||||
| 1,105 | 1,184 | 1,265 | 1,353 | ||
| +30 | 1,596 | 1,180 | 1,140 | 1,312 | 1,129 (1,236) |
| +25 | 1,689 | 1,261 | 1,231 | 1,422 | 1,213 (1,233) |
| +20 | 1,800 | 1,357 | 1,334 | 1,549 | 1,310 (1,228) |
| +10 | 1,606 | 1,602 | 1,885 | 1,562 (1,222) | |
| 0 | 2,510 | 1,961 | 1,998 | 2,371 | 1,928 (1,213) |
| -10 | — | 2,500 | 2,600 | 3,100 | 2,480 (1,206) |
| -20 | — | 3,350 | 3,570 | 4,310 | 3,340 (1,198) |
| -30 | — | — | 5,290 | 6,350 | — |
| -40 | — | — | 8,390 | 9,890 | — |
Примечание.
В столбце Минимальное удельное сопротивление в скобках указана плотность электролита, имеющего минимальное сопротивление при данном значении температуры.
Таблица 2. Температура замерзания электролита разной плотности.
| Плотность электролита, приведенная к температуру+15 аС, | Температура замерзания электролита, °С | Плотность электролита, приведенная к температуру +15 *С, | Температура замерзания электролита, °С |
| 1,050 | -3,0 | 1,250 | -50,0 |
| 1,075 | -5,0 | 1,260 | -54,0 |
| 1,100 | -7,0 | 1,270 | -58,0 |
| 1,125 | -10,0 | 1,275 | -59,0 |
| 1,150 | -14,0 | 1,280 | -68,0 |
| 1,175 | -19,0 | 1,300 | -68,0 |
| 1,200 | -25,0 | 1,310 | -66,0 |
| 1,225 | -37,0 | 1,400 | -49,0 |
| 1,230 | -39,0 | 1г550 | -38,0 |
| 1,240 | -45,0 | 1,800 | +6,0 |
Таблица 3.
Приготовление электролита заданной плотности по объему и массе серной кислоты.
| Р, г/см3 | Количество серной кислоты | Р, г/см3 | Количество серной кислоты | ||
| мл | г | мл | г | ||
| 1,21 | 23,0 | 39,7 | 1,31 | 40,3 | 67,5 |
| 1,22 | 24,4 | 42,1 | 1,32 | 42,2 | 70,7 |
| 1,23 | 25,9 | 44,5 | 1,33 | 44,3 | 73,9 |
| 1,24 | 27,6 | 47,1 | 1,34 | 46,6 | 77,3 |
| 1,25 | 29,2 | 49,7 | 1,35 | 48,7 | 80,8 |
| 1,26 | 30,9 | 52,4 | 1,36 | 51,3 | 84,5 |
| 1,27 | 32,6 | 52,7 | 1,37 | 53,6 | 88,3 |
| 1,28 | 34,4 | 58,4 | 1,38 | 56,0 | 91,9 |
| 1,29 | 36,2 | 61,3 | 1,39 | 58,7 | 96,1 |
| 1,30 | 38,1 | 64,2 | 1,40 | 61,3 | 100. |
Примечания. 1. Таблица составлена для плотности электролита, приведенной к температуре +15 °С. 2. Для получения электролита заданной плотности к исходному количеству 100 мл (при приготовлении электролита по объему) или 100 г (при приготовлении электролита по массе) дистилированной воды должно быть добавлено указанное в соответвующем столбце таблицы количество (в мл или в г) серной кислоты плотностью 1,840 г/см .
Таблица 4. Максимально допустимое содержание некоторых примесей.
| Вещество | Примеси | |||
| марганец, мышьяк | Железо | Хлористые соединения | Оксиды азота | |
| Серная кислота: марки А | 0,00005 | 0,005 | 0,0005 | 0,00005 |
| марки Б | 0,0001 | 0,012 | 0,0001 | |
| Дистиллированная вода | — | 0,5 | 5,5 | — |
| Электролит | 0,001 | 0,1 | 0,001 | — |
Примечания.
1. Содержание примесей указано для серной кислоты -в %, для дистиллированной воды и электролита — в мг/л. 2. Содержание меди в серной кислоте и дистиллированной воде не допускается. Допускается наличие меди в электролите в количестве не более 0,01 мг/л.
Таблица 5. Корректировка плотности электролита.
| Имеющаяся плотность электролита 1,25 Г/см3 | Требуемая плотность | |||||||||||
| 1,25 Г/см3 | 1,27 Г/см3 | 1,29 Г/смЗ | 1,31 Г/смЗ | |||||||||
| -Э | +КЭ | +В | -Э | +КЭ | +В | -Э | +КЭ | +В | -Э | +КЭ | +В | |
| 1.24 | 61 | 62 | — | 173 | 175 | — | 252 | 256 | — | — | — | — |
| 1,25 | — | — | — | 118 | 119 | — | 215 | 219 | — | — | — | — |
| 1,26 | 39 | — | 40 | 65 | 66 | — | 177 | 180 | — | 290 | 294 | — |
| 1,27 | 78 | — | 80 | — | — | — | 122 | 124 | — | 246 | 249 | — |
| 1,28 | 117 | — | 120 | 40 | — | 42 | 63 | 64 | — | 198 | 201 | — |
| 1,29 | 157 | — | 161 | 75 | — | 78 | — | — | — | 143 | 145 | — |
| 1,30 | — | — | — | 109 | — | 113 | 36 | — | 37 | 79 | 81 | — |
| 1,31 | — | — | — | 143 | — | 148 | 72 | — | 76 | — | — | — |
Примечание.
Таблица составлена в расчете на 1 л электролита. В столбцах таблицы применены следующие обозначения: -Э — отобрать электролита; + КЭ — долить концентрированного электролита с плотностью 1,4 г/см3; +В — долить дистиллированной воды; Объемы даны в см3.
Литература: В. Ю. Грачев — Как продлить срок службы аккумулятора.
Замерз электролит в аккумуляторе: причины, последствия, что делать
Содержание статьи
- 1 Снижение плотности электролита
- 2 Как не допустить замерзание электролита
- 2.0.1 Видео: Замерз аккумулятор автомобиля. Почему? Что делать? Просто о сложном
- 2.1 Заключение
С наступлением зимы автовладелец может обнаружить, что морозным утром автомобиль не заводится, а дальнейшее исследование покажет, что в аккумуляторе замерз электролит. Такое может случиться и не в самый сильный мороз, хотя при минимальной плотности с завода 1,27 г/см³ замерзание электролита происходит при температуре около -68 С°, а такие условия встречаются редко.
Чтобы не попасть в такую ситуацию, необходимо знать причины, по которым электролит может замерзнуть в аккумуляторной батарее.
Снижение плотности электролита
Проблеме замерзания электролита подвержены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, которые устанавливают на большинство современных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. В них используется жидкий электролит, вода в котором и превращается в лед при низких температурах.
В новом аккумуляторе плотность электролита находится в пределах 1,27-1,30 г/см³, чего вполне достаточно для наших климатических условий. Зависимость температуры замерзания от плотности электролита можно увидеть в таблице:
Из таблицы видно, что с увеличением плотности снижается температура, при которой электролит замерзает. Но данная зависимость не является пропорциональной, поскольку при избыточной плотности 1,40 г/см³, температура замерзания скачкообразно повышается. При этом среда в аккумуляторе становится более агрессивной, а это приводит к его ускоренному износу.
Откуда же берется низкая плотность электролита в АКБ? Большинство автолюбителей винят в этом производителя, поэтому пытаются сдать аккумулятор назад, требуя гарантийной замены. Но такие случаи встречаются редко и чаще всего проблема неправильном обслуживании аккумулятора.
Дело в том, что продавец предлагает полностью заряженный аккумулятор, а это значит, что плотность его электролита находится в допустимых пределах, и он не может замерзнуть на обычных морозах. Но при его разрядке часть кислотного компонента оседает на пластинах в виде сульфатов, соответственно, плотность электролита уменьшается, а это приводит к повышению температуры, при которой он может замерзнуть.
При этом прослеживается простая закономерность, если у электролита снижена плотность, значит, АКБ разряжена и его нужно зарядить. Большой ошибкой при этом будет доливка электролита, поскольку, повысив морозостойкость, мы никак не улучшаем электротехнические свойства батареи.
Отсюда делаем вывод: если в аккумуляторной батарее появился лед, значит, она была разряжена и ее нужно немедленно зарядить.
Важно знать, что, если АКБ слегка разряжается в теплое время года и плотность электролита при этом снижается, обнаружить это без замера плотности невозможно, поскольку она спокойно запускает двигатель, справляясь со своей непосредственной задачей. При наступлении же морозов батарея может замерзнуть в лед.
Как не допустить замерзание электролита
Чтобы не стать жертвой замерзшего аккумулятора, необходимо провести определенные операции, которые позволят отследить его состояние. Прежде всего, периодически нужно проверять заряд аккумулятора при помощи мультиметра. Заряженный аккумулятор будет выдавать приблизительно 12,6-12,7 вольт при заглушенном моторе.
При выходе из автомобиля недопустимо оставлять включенными габариты и нужно закрывать двери авто, поскольку горящая лампочка-индикатор, сигнализирующая о незапертой двери может разрядить аккумулятор в течение нескольких суток при длительной стоянке, и этом случае при сильных морозах в аккумуляторе может образоваться лед.
Чтобы не допустить преждевременной разрядки, перед зимой аккумулятор необходимо обслужить. Первое — тщательно вымыть его корпус, поскольку осевшая пыль и грязь проводит электрический ток, а это уменьшает заряд. Если есть доступ к банкам аккумулятора, нужно проверить плотность электролита. Далее нужно полностью зарядить АКБ, после чего установить его в автомобиль.
Если в результате неправильной эксплуатации в АКБ образовался лед, подкуривать его нельзя. Батарею нужно снять с машины, отогреть в теплом помещении и полностью зарядить. Известно, что при замерзании жидкость расширяется, поэтому лед, образовавшийся в банках, может разорвать корпус аккумулятора, замкнуть или повредить цепи внутри. Поскольку такие поломки не относятся к гарантийным случаям, такую батарею никто заменять не будет.
После проведения поточного обслуживания и установки аккумулятора, необходимо проверить утечку тока, что позволит избежать преждевременной разрядки. Не нужно допускать длительных простоев автомобиля, даже если планируется длительная стоянка, автомобиль желательно заводить и прогревать, чтобы аккумулятор подзаряжался.
Если это невозможно, специалисты советуют отключить минусовую клемму АКБ, чтобы разорвать цепь аккумулятора и воспрепятствовать его разрядке. Если планируется оставить автомобиль на всю зиму, аккумуляторную батарею нужно снять, зарядить и поместить в сухое прохладное место, например, в погреб.
Видео: Замерз аккумулятор автомобиля. Почему? Что делать? Просто о сложном
Заключение
Чтобы не допустить ситуации, когда электролит замерзает в банках аккумулятора, достаточно тщательно следить за его состоянием. Даже лучшие аккумуляторы не смогут выдержать неправильной эксплуатации, работать без дополнительного ухода и подзарядки при необходимости. Важно периодически тестировать состояние установленной на машину АКБ, что позволит существенно продлить срок ее эксплуатации и избежать ненужных финансовых трат.
Точка замерзания свинцово-кислотного аккумулятора в зависимости от состояния заряда
Кен Дж.
Да, свинцово-кислотный аккумулятор имеет точку замерзания. Он может быть поврежден или испорчен. Но при каких обстоятельствах замерзнет залитая свинцово-кислотная батарея (например, в вашем автомобиле или грузовике, тракторе, косилке, квадроцикле, лодке, генераторе, мотоцикле и т. д.)? Я включил график температуры замерзания свинцово-кислотных аккумуляторов (в зависимости от состояния заряда) ниже…
Проще говоря, полностью разряженная «мертвая» свинцово-кислотная батарея замерзнет при температуре 32°F (0°C). Когда свинцово-кислотный аккумулятор полностью разряжен, электролит внутри больше похож на воду, поэтому он замерзнет».
Что происходит, когда ваша свинцово-кислотная батарея физически замерзает? Скорее всего, он станет безвозвратно разрушенным в достаточной степени. Образующийся лед будет расширяться и давить на внутренние ячейки и пластины (и выпячивать стенки/корпус самой батареи).
Корпус может даже треснуть, что приведет к протечкам. Учитывая внутренние физические допуски, некоторые (или все) элементы могут «коротнуть» внутри. Аккумулятор может никогда больше не удерживать надлежащий заряд (или любой заряд).
Однако хорошо заряженная свинцово-кислотная батарея в хорошем состоянии не замерзнет при практическом использовании. Но чем меньше он заряжен, тем больше подвержен урону от замораживания. Даже для полностью заряженной свинцово-кислотной батареи существует точка замерзания. Но эти температуры очень низкие, и вы, вероятно, никогда не испытаете такого холода (продолжайте читать).
Проблема возникает, когда ваша батарея заряжена лишь частично. Это когда вы можете столкнуться с проблемами в холодные зимние месяцы.
Немного подробнее… Точные цифры немного различаются в зависимости от нескольких факторов. Полностью заряженный (свинцово-кислотный) аккумулятор замерзнет. Но не раньше, чем температура упадет до -94°F (-70°C)! Это почти нигде не произойдет здесь, на земле, верно?!
Может ли замерзнуть залитый аккумулятор?
Батарея может замерзнуть только в том случае, если оставить ее в состоянии частичной или полной разрядки.
~TrojanBatteryПо мере того, как уровень заряда батареи уменьшается, электролит становится более похожим на воду, а температура замерзания увеличивается. Температура замерзания электролита в полностью заряженном аккумуляторе -92º F (-69º C). При уровне заряда 40 % электролит замерзнет, если температура достигнет примерно 16º F (-9º C).
По мере того, как уровень заряда батареи уменьшается, электролит становится более похожим на воду, а температура замерзания увеличивается. Температура замерзания электролита в полностью заряженном аккумуляторе -92º F (-69º C). При уровне заряда 40 % электролит замерзнет, если температура достигнет примерно 16º F (-9º C).Важно >> Чем меньше заряд свинцово-кислотного аккумулятора, тем больше он подвержен замерзанию.
Я построил диаграмму, которая сопоставляет состояние заряда батареи с приблизительной температурой, при которой батарея замерзнет. Это для свинцово-кислотных аккумуляторов. Автомобильные аккумуляторы, например. Или те, которые обычно устанавливаются на газонокосилки, квадроциклы, снегоходы, может быть, в ваш кемпер и т. д..
Следующая статья дает лучшее представление о состоянии заряда батареи (примерно соответствующее напряжение холостого хода). Есть предостережения относительно этих измерений, которые четко объяснены в статье:
[ Читать: Таблица состояния заряда батареи ]
Как вы можете видеть, если ваша батарея заряжена только наполовину (50% SOC), она может замерзнуть при -4°F.
Этот сценарий вполне правдоподобен, если вы не будете осторожны. Я часто вижу температуры ниже нуля в самые холодные зимние месяцы. Самый холодный, который я испытал здесь, был -32°F. Всю зиму здесь нередко бывают температуры раннего утра около 20 градусов ниже нуля. Поэтому мне нужно быть внимательным.
Несколько лет назад я потерял две 12-вольтовые батареи в своем пятиколесном кемпере. Хотя они были заряжены, я забыл физически отключить аккумуляторы на зиму. Как оказалось, был небольшой паразитный слив, постоянно вытягивающий батареи (детекторы пропана и еще кое-что). Батареи в конце концов сели. А потом замерли. Это была дорогая ошибка, которую я больше никогда не совершу!
Как насчет 12-вольтовых аккумуляторов на тракторе, газонокосилке, квадроцикле и т. д. зимой?
Некоторые люди снимают их и хранят в помещении, где тепло зимой. Это хорошая идея. Лучше перестраховаться, чем потом сожалеть, верно?
Однако свинцово-кислотный аккумулятор можно оставить установленным на зиму.
Но только если аккумулятор исправен, нет паразитной нагрузки, медленно разряжающей аккумулятор, и аккумулятор полностью заряжен.
Чтобы быть уверенным, я периодически подзаряжаю свои свинцово-кислотные аккумуляторы с помощью следующего зарядного устройства. Это зарядное устройство на 12 вольт, которым я пользуюсь уже много лет. Люблю это… На самом деле у меня их два.
Аккумуляторное зарядное устройство Tender Plus
(амзн)
Математика замораживания батареи | Блог Math Encounters
Цитата дня
Лучший аргумент против демократии — пятиминутный разговор со средним избирателем.
— Winston Churchill
Введение
Эта батарея является рабочей лошадкой продуктов
для многих рынков, включая телекоммуникации и домашнюю безопасность
.
Я живу в холодном климате — таком холодном, что при определенных обстоятельствах мы можем заморозить наши свинцово-кислотные батареи (рис.
1). Недавно позвонил клиент, который живет в моем регионе, и спросил, не думаю ли я, что какая-либо из его батарей замерзнет за зиму. У многих абонентов его интернет-услуг есть загородные дома, которые зимой пустуют. Все эти владельцы загородных домов отключают электропитание переменного тока на зиму. Поскольку все наши оптические сетевые терминалы (ONT) подключены к источникам бесперебойного питания (UPS), они начнут работать от аккумуляторной батареи при отключении питания переменного тока. Если владелец дома не отключит аккумулятор, ONT начнет разряжать аккумулятор. Это важно, потому что разряженная батарея замерзнет, а заряженная не замерзнет. Батарея, которая была заморожена, скорее всего, разряжена, и вам потребуется замена батареи.
Обратите внимание, что аккумуляторы автомобилей и фургонов редко замерзают, потому что аккумуляторы автомобилей и фургонов редко бывают полностью разряжены. Эти батареи замерзнут, если им дать достаточно остыть при разрядке. Вот типичная ситуация:
- У вас есть автомобиль или дом на колесах с дистанционным запуском и стандартной электроникой. Этот набор аппаратных средств создает паразитную нагрузку 100 мА на аккумулятор: 70 мА для дистанционного запуска и 30 мА для автомобильного компьютера.
- Автомобиль или фургон стоит в холодном гараже пять дней.
- Аккумулятор разряжается и зависает.
Этот набор аппаратных средств создает паразитную нагрузку 100 мА на аккумулятор: 70 мА для дистанционного запуска и 30 мА для автомобильного компьютера.Эта ТОЧНАЯ ситуация только что произошла с моим сыном. Теперь он должен водить машину каждые несколько дней, чтобы аккумулятор оставался заряженным.
Давайте посмотрим, почему мои клиенты ONT должны беспокоиться о разряженных аккумуляторах зимой.
Справочная информация
Свинцово-кислотные батареи содержат раствор серной кислоты (H 2 SO 4 ) и воды. Этот раствор называется электролитом батареи. Добавление растворенного вещества (в данном случае H 2 SO 4 ) в растворитель (в данном случае H 2 O) понизит температуру замерзания раствора. Полностью заряженная батарея имеет больше H 2 SO 4 , чем разряженная.
Дополнительный H 2 SO 4 снижает температуру замерзания электролита аккумуляторов примерно до -70 °C. Это температура, которую мы не видим в Миннесоте. Однако температура замерзания разряженной батареи достигает ~-10 °C. К сожалению, температура в Миннесоте часто опускается ниже -10 °C.
Анализ
Этот пост посвящен представлению эмпирических данных. Тем не менее, я хочу потратить немного времени на обсуждение различных способов выражения концентрации аккумуляторной кислоты.
Концентрация кислоты в аккумуляторе
Концентрацию кислоты в аккумуляторе можно выразить тремя распространенными способами.
- Удельный вес (обозначается SG )
Удельный вес сравнивает плотность электролита батареи с плотностью воды. Удельный вес легко измерить с помощью ареометра, которым пользовался почти каждый автомеханик, даже у меня есть ареометр. Я вижу недорогие ареометры в продаже каждый раз, когда захожу в магазин автомобильных запчастей.
- Массовая доля (обозначается w )
Массовая доля выражает концентрацию кислоты как отношение массы кислоты к общей массе смеси кислоты и воды. Эта мера концентрации является удобной мерой, поскольку для смешивания правильно отмеренного раствора требуются только весы. К сожалению, не существует недорогого прибора для измерения массовой доли непосредственно после смешивания. После смешивания мы используем SG .
- Моляльность (обозначается m )
Моляльность – количество молей растворенного вещества на кг растворителя. Преимущество использования моляльности в качестве меры концентрации аккумуляторной кислоты заключается в том, что вы можете создать правильно смешанный раствор, используя только весы. Проблема в том, что нет легкодоступного инструмента для измерения моляльности после смешивания. Опять же, мы обычно используем SG .
Массовая доля и моляльность связаны уравнением , где MM — молярная масса растворенного вещества (98 г/моль для H 2 SO 4 ).
Удельный вес можно использовать, чтобы связать массовую долю с молярностью (обозначается M ) уравнением , где SG считается равным плотности раствора (достаточно близким для большинства применений). Я не вижу молярности, используемой аккумуляторщиками, но химики используют ее постоянно. Более подробно я расскажу об этих формулах в этом посте.
Напряжение элементов: разомкнутая цепь, зарядка и разрядка
На Рисунке 2 (Источник) показаны напряжения на клеммах 6-элементной свинцово-кислотной батареи «12 В» при различных уровнях тока заряда и разряда.
Рисунок 2: Напряжения во время зарядки и разрядки для 12-вольтовой батареи.
Из-за изменения напряжения на клеммах батареи в зависимости от тока заряда или разряда я построю график (рис. 3) напряжения на клеммах разомкнутой цепи. Это упростит график.
Точка замерзания и напряжение элемента разомкнутой цепи в зависимости от концентрации кислоты
На Рисунке 3 (Источник) показаны как точка замерзания электролита, так и напряжение на ячейке холостого хода в зависимости от массовой доли, удельного веса и моляльности.
Мы обычно определяем, что полностью заряженная батарея имеет моляльность электролита 6,0 моль/кг. Точно так же разряженная батарея обычно определяется как батарея с моляльностью электролита 2,0 моль/кг.
| Рис. 3(a): Точка замерзания батареи в зависимости от удельного веса. | Рисунок 3(b): Напряжение на ячейке в зависимости от удельного веса. |
Заключение
Я занимаюсь этим вопросом уже несколько лет. Я подумал, что стоит задокументировать, почему батареи ИБП могут замерзнуть. Решение простое — отсоедините заряженную батарею от ИБП. Многие другие вещи замерзнут (например, смесь воды и антифриза, часто используемая для подготовки к зиме сантехники загородного дома) до того, как замерзнет заряженная батарея.
Для перепроверки моей информации я также обратился к дополнительным источникам, которые я документирую здесь.
Приложение A: Материал основного источника батареи
В дополнение к данным, представленным на рисунке 2, я также использовал следующую таблицу из «Аккумуляторы» Винала.
(Справочник по Google Книгам)
Рис. 4. Данные о батареях Vinal, 1951 г. (источник).
Приложение B: Дополнительные материалы для источников питания
Я проконсультировался с многочисленными источниками, чтобы подтвердить представленные здесь данные. На рис. 5 показаны данные компании Sandia, которая собрала удивительное количество данных о свинцово-кислотных батареях.
Рис. 5. Данные об удельной массе, напряжении на клеммах и состоянии заряда (Sandia Labs). Аккумулятор 12 В имеет 6 ячеек. Чтобы получить напряжение на ячейке, я разделил напряжение на клеммах на 6.
Для упрощения сравнения с рис. 3 я переформатирую данные Sandia так, чтобы состояние заряда и напряжение на ячейке были функциями удельного веса (рис. 6).
Рис. 6: Данные Sandia, переформатированные как функция удельного веса.
Данные на рисунке 5 аналогичны данным, показанным на рисунке 2. Поскольку это эмпирические данные, я ожидаю некоторых различий между источниками.