Тема: Система энергоснабжения автомобиля. Аккумуляторные батареи.

Основные вопросы темы:

 

1. Назначение аккумуляторной батареи и условия эксплуатации.

2. Требования к стартерным аккумляторным батареям.

3. Принципы работы свинцового аккумулятора.

4. Устройство и конструкции аккумляторов.

Источники тока

В качестве источников тока на автомобиле применяют генератор и аккумуляторную батарею.

Генератор, приводимый во вращение от двигателя, преобразует механическую энергию в электрическую. От генератора питаются все потребители при работающем двигателе и обеспечивается заряд аккумуляторной батареи.

Аккумуляторная батарея преобразует химическую энергию в электрическую и питает потребителей при неработающем двигателе.

Важнейшей характеристикой аккумуляторной батареи является емкость. Под разрядной емкостью понимают максимальное количество электричества, которое аккумулятор может отдать во внешнюю цепь потребителю при разряде от начального напряжения до конечного за определенное время. Разрядная емкость С р определяется как произведение силы тока разряда на время разряда, т. е. С р = I p ×t p. Время разряда устанавливают (20 ч) и считают, что сила тока равна 5 % численного значения емкости С р.

За единицу заряда (разряда) принимают кулон (1 Кл = 1 А × 1 с), но на практике используют другую единицу ампер-час: 1 А-ч = 3600 Кл.

Емкость аккумуляторной батареи зависит в основном от количества (массы) веществ, участвующих в реакции, и электролита. Однако значительное увеличение массы реагентов нецелесообразно из-за того, что на их поверхности образуется сульфат свинца, который изолирует активную массу реагента от контакта с электролитом, вызывая потерю емкости. Емкость также уменьшается при увеличении разрядного тока и снижении температуры.

Заряд аккумуляторной батареи проводится током, составляющим 10 % численного значения емкости. Так, для аккумуляторной батареи емкостью 65 А-ч зарядный ток должен составлять 6,5 А.

 

 

Рис. 3.1. Аккумуляторные батареи с открытыми (а) и закрытыми (б, в) межэлементными соединениями: 1 и 3 - электроды соответственно отрицательные и положительные; 2 - сепаратор; 4 - предохранительный щиток; 5 - выводной штырь; 6 - перемычка (мостик); 7 - крышка; 8 - отверстие для заливки электролита; 9 - перемычка; 10 - пробка; 11 - вывод; 12 - моноблок; 13 - упорный выступ на днище; 14 - полость ячейки

 

Аккумуляторная батарея содержит отрицательные 1 и положительные 3 электроды (рис. 3.1, а), разделенные сепараторами 2  кислотоупорными пористыми вставками из изоляционного материала (дерева или пористой пласт-массы).

Для современных аккумуляторов применяют сепараторы из мипора толщиной 1,1–1,9 мм. Лучшими показали себя аккумуляторы с сепараторами из поровинила, которые позволяют на 10–15 % повысить мощность батарей при низких температурах.

  Блоки электродов в сборе с сепараторами монтируют в ячейках 14 моноблока 12. Каждая ячейка закрывается крышкой 7 с отверстиями для пробок 10 и контактных выводов электродов.

После установки блоков электродов в моноблоки аккумуляторной батареи сверху укладывают предохранительный щиток 4. Крышки в каждой ячейке гер-метизируют (заливают) специальной битумной мастикой. Электроды 1 и 3 имеют решетчатую конструкцию, ячейки которой заполнены активной массой. Решетки делают из свинца с небольшим количеством (5–13 %) примеси сурьмы для прочности. Активная масса состоит из порошкообразного сурика и свинцо-вого глета, пропитанных серной кислотой. Положительные пластины содержат больше сурика (имеют красноватый оттенок), отрицательные — больше свинцо-вого глета (серая окраска).

Рис. 3.1. Аккумуляторные батареи с открытыми (а) и закрытыми (б, в) межэлементными соединениями: 1 и 3  электроды соответственно отрицательные и положительные; 2 сепаратор; 4  предохранительный щиток; 5 выводной штырь; 6  перемычка (мостик); 7 крышка; 8  отверстие для заливки электролита; 9 перемычка; 10 пробка; 11 вывод; 12 моноблок; 13 упорный выступ на днище; 14  полость ячейки.

Пластины в процессе изготовления аккумулятора подвергают формовке, т. е. нескольким циклам заряда-разряда. Выводы пластин каждой группы прива-ривают к общей перемычке мостику 6 с установленным на нем выводным штырем (борном) 5. Мостик с борном называется бареткой. Штыри групп пластин (полублоков) разной полярности соединяют между собой перемычками 9 так, чтобы было обеспечено последовательное соединение аккумуляторов в батарею.

После установки перемычек у аккумуляторов крайние свободные штыри снабжают наконечниками для подсоединения проводов внешней цепи. Блоки пластин при установке в корпус опирают на выступы 13 на днище. В результате под блоками пластин образуется пространство, в котором накапливается шлак (постепенно осыпающаяся с пластин активная масса), что предотвращает короткое замыкание этими частицами разноименных электродов и, следовательно, преждевременный выход из строя аккумулятора.

Корпуса (моноблоки) аккумуляторных батарей изготовляют из эбонита, термопласта, полипропилена или полистирола. С помощью таких материалов обеспечиваются тепло-, морозо-, кислотостойкость, а также достаточно высокая механическая прочность, поскольку аккумуляторная батарея работает на автомобиле при постоянной вибрации. Электролит не должен выливаться из батареи при наклоне на угол 45° по отношению к рабочему положению. Уровень электролита в аккумуляторе поддерживается на 10–15 мм выше предохранительного щитка 4.

При изготовлении новых конструкций моноблоков из пластмасс между элементные соединения отдельных аккумуляторов осуществляют через отверстия в перегородках.

Многие недостатки (ускоренная коррозия решетки положительных электродов, снижение уровня электролита) возникают из-за наличия в сплаве свинца, используемого для изготовления решетки. Это приводит к необходимости частой проверки уровня электролита и добавки дистиллированной воды и даже подзаряда аккумуляторной батареи от внешнего источника. В состав материала решетки разрабатываемых необслуживаемых аккумуляторных батарей (рис. 3.1, б, в) входит свинцово-калъциево-оловянистый сплав для отрицательных электродов и сплав с малым содержанием сурьмы и кадмия  для положительных. При этом уменьшается электролиз воды в электролите, а вместе с ним и газовыделение. Срок службы необслуживаемых батарей больше, чем обычных, они не боятся глубоких разрядов, имеют лучшие пусковые качества (т. е. более высокое напряжение при неизменной силе тока), меньший саморазряд, улучшенные зарядные характеристики; положительные электроды меньше подвержены коррозии, нет необходимости в доливке воды в процессе эксплуатации.

Такие аккумуляторные батареи снабжаются индикатором заряженности, меняющим свой цвет после достижения минимального уровня заряда.

Батареи маркируются цифровыми и буквенными символами, нанесенными на корпус, например: 6СТ55ТРАЗ. Эта надпись означает: 6 ‑ число аккумуляторов в батарее; СТ – стартерная; 55 – номинальная емкость С20 батареи в ампер-часах; Т – материал моноблока, термопласт; Р – материал сепаратора, мипор; З – батарея залита электролитом и заряжена на заводе-изготовителе; А – батарея с общей крышкой.

Однако нанесение символов, определяющих материал моноблока и сепаратора, не является обязательным.

На корпусе батареи должна быть нанесена дополнительная маркировка, содержащая: товарный знак предприятия-изготовителя; знаки полярности выводов; дату изготовления; номинальное напряжение; максимальный разрядный ток стартерного пуска при температуре минус 18°С. Такой ток должна отводить стартеру батарея при окружающей температуре минус 18°С в течение 30 с. Последнюю маркировку наносят на батарею в случае, если этот ток больше 3 С20.

Основная литература: ОЛ1,ОЛ3,ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Назначения и условия эксплуатации аккумуляторной батареи (АКБ)

2. Требования к стартерным АКБ.

3. Принцип работы АКБ.

4. Устройство и конструктивные схемы АКБ.

5. Характеристики АКБ.

6. Эксплуатация и неисправности АКБ.

Лекция 4.