6.3 Інші способи усунення глибокої сульфатації

При глибокій сульфатації в технічній літературі й інструкціях рекомендується спосіб заряду акумуляторів у дистильованій воді, сутність якого в наступному.

Акумулятори розряджають струмом 10-годинного режиму до 1,75 В. Потім їх звільняють від електроліту, заливають дистильованою водою й дають спокій на 1 год. Після цього включають на заряд струмом такої величини, щоб напруга кожного акумулятора не перевищувала 2,3 В (13,8 В на батареї). Через те, що спочатку розчин (вода) буде підкисленим тільки за рахунок залишків кислоти, що збереглася в порах пластин, густина його буде ледве вище 1,00 г/см³, і тому внутрішній опір акумуляторів буде спочатку дуже високим. У зв'язку із цим початковий струм буде дуже малий, але поступово з розкладанням сульфату кислотність розчину буде підвищуватися, струм буде рости й почнеться процес десульфатації акумулятора. При цьому треба стежити за тим, щоб струм заряду не занадто підвищувався, тому що це може викликати надмірне нагрівання розчину. При температурі, близької до 40° С, струм заряду треба істотно знизити або зробити перерву в заряді.

Коли питома вага розчину досягне 1,12 г/см³, струм заряду знижують до 0,05·С₂₀ і ведуть заряд до настання ознак кінця заряду - сталість густини розчину й сталість напруги протягом 1 год. Після цього батарею переводять на розряд струмом, рівним 0,1·С₂₀, і ведуть його протягом 2 год. Потім відновляють заряд струмом, при якому початкова напруга батареї не буде перевершувати 2,3 В на акумулятор, і заряджають так довго, поки величина напруги й густина електроліту не стануть незмінними протягом 1 год. Потім роблять розряд, і т.д. Повторення таких циклів заряду й розряду ведуть доти, поки на двох останніх зарядах напруга й питома вага будуть повторювати свої величини.

Після цього в заряджених акумуляторах питому вагу електроліту доводять до норми (1,26...1,27 г/см³ при Т = 25° С) і заряджають акумулятори стандартним струмом протягом півгодини. Потім проводять контрольний розряд в 10-годинному режимі, і якщо акумулятори віддадуть 100% номінальної ємності, те їх повністю заряджають і пускають в експлуатацію.

Якщо виявиться, що акумулятори повної номінальної ємності не мають, то весь процес заряду акумуляторів у дистильованій воді треба повторити, для чого проводять спочатку зміну розчину на воду й т.д.

Даний спосіб, як показала практика, часто вимагає проведення декількох циклів, у зв'язку із чим доводиться поміняти електроліт на воду не один раз. А відомо, що така операція дуже складна, вимагає багато часу (обчислювального іноді багатьма тижнями) і великої праці. Крім того, він застосовний тільки для акумуляторів колишнього років випусків, які допускають повне розбирання.

Модифікацією попереднього способу усунення сульфатації є спосіб, зафіксований у заводських інструкціях. Після нормального заряду хвору батарею розряджають струмом 10-годинного режиму до напруги 1,75 В на акумулятор і залишають без струму на 10...12 год. Потім батарею заряджають струмом тривалого режиму до газоутворення й виключають на 15 хв., після чого піддають або спеціальному перезаряду слабким струмом, рівним 0,01 максимального зарядного струму, або перезаряду струмом тривалого режиму з перервами. Перезаряд слабким струмом застосовується при неглибокої сульфатації; він триває до настання інтенсивного газоутворення на пластинах обох полярностей і досягнення нормальної густині електроліту.

Перезаряд з перервами застосовується при наявності більш сильної сульфатації; перерви починають щораз після початку газоутворення на позитивних пластинах. Перезаряд продовжують доти, поки при наступному включенні струму пластини обох полярностей не почнуть одночасно "кипіти". Перезаряд з перервами вимагає на 50% більше часу, чим безперервний перезаряд слабким струмом.

Спосіб Б. Н. Кабанова по відновленню ємності засульфатованих акумуляторів за допомогою короткочасного заряду акумулятора струмом великої величини також дає ефективні результати. Сутність цього способу полягає в тім, що заряд ведуть струмом, величина якого визначається з розрахунку 0,1 А на 1 см² геометричній площі позитивних пластин. Під таким струмом засульфатований акумулятор повинен бути витриманий протягом 2 годин.

Практичне застосування цього способу утрудняється необхідністю використати спеціальні потужні випрямні пристрої, тому що в підсумку потрібен струм, в 10 разів переважаючий нормальний струм заряду акумуляторів.

6.4 Відстаючі акумулятори

Якщо в АБ хоча б один акумулятор розряджається раніше інших, то працездатність батареї буде визначатися саме цим акумулятором, що при подальшому розряді переполюсується й буде заряджати зворотним струмом інші акумулятори, що приведе до значного зниження напруги АБ. У відстаючому акумуляторі густина електроліту при заряді росте значно повільніше, а температура швидше, ніж в інших акумуляторів. Батарея з таким акумулятором повинна бути піддана 2...3-разовому контрольно-тренувальному циклу (заряд-розряд-заряд).

Сильно засульфатований акумулятор непридатний до роботи. Сульфатацію електродів значною мірою можна запобігти (а засульфатовані електроди - частково відновити) різними способами. Одним зі способів профілактики сульфатації й відновлення працездатності засульфатованих електродів є заряд акумуляторної батареї реверсивним струмом.

6.5 Заряд акумуляторної батареї реверсивним струмом

Реверсивний струм - це струм зі змінними різними амплітудами й тривалостями імпульсів обох полярностей за кожен період їхнього проходження, при цьому акумулятор то заряджається, то частково розряджається.

При заряді реверсивним струмом наприкінці заряду виділяється менше тепла, інтенсивне газовиділення починається пізніше, створюються оптимальні умови регулювання відбудовних реакцій, зменшуються швидкості росту кристалів сульфату свинцю. Порядок заряду реверсивним струмом аналогічний заряду постійним струмом. Ясно, що для його реалізації необхідний досить складний спеціальний зарядний пристрій - генератор реверсивного струму. Варто помітити, що простий однонапівперіодний випрямляч з невеликим розрядним навантаженням десульфатуючим пристроєм бути не може.

Недоліки методу:

- складне й дороге джерело каліброваного реверсивного струму спеціальної форми;

- порівняно більший час відновлення;

- низький ККД процесу заряду.

Переваги методу:

- майже повністю виключається необоротна сульфатація пластин - одна із причин старіння й виходу з ладу акумулятора;

- при заряді малим реверсивним струмом, сила якого не перевищує 1...2 А, ефективно йде процес десульфатації пластин і відновлення ємності акумуляторної батареї.

Питання для самоконтролю.

1. Вплив глибокої сульфатації на працездатність акумуляторів.

2. Ознаки ненормальної сульфатації.

3. Причини виникнення сульфатації пластин, які не пов'язані із забрудненням електроліту.

4. Що необхідно перевірити перед усуненням сульфатації?

5. За якими умовами застосовується спосіб перезаряду акумуляторів слабким струмом?

6. Процеси в акумуляторі при глибокому розряді малим струмом.

7. Послідовність лікування АБ малим струмом.

8. Спосіб заряду акумуляторів у дистильованій воді.

9. Поняття про відстаючий акумулятор.

7. Експлуатація та контроль параметрів автомобільних акумуляторів

При експлуатації акумуляторів необхідно дотримувати вимог, пропонованих виробником до їхнього розряду, заряду й зберіганню. У зв'язку з неможливістю візуального контролю стану пластин і густини електроліту підвищуються вимоги до ретельного використання інших процедур обслуговування та з дотримання умов експлуатації, що рекомендуються.

При розрахунку часу роботи акумулятора при струмі розряду, відмінному від 20-годинного, реальна ємність його буде відрізнятися від номінальної. Так, при більш ніж 20-годинному струмі розряду реальна ємність акумулятора буде менше номінальної. Ємність акумулятора також залежить від температури навколишнього середовища (рис. 7.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.1 залежність ємності акумулятора від температури навколишнього середовища; параметр кривих - розрядний струм

7.1 Експлуатаційні показники автомобільних акумуляторних батарей в різних відлікових стандартах

Величина напруги батареї повинна бути такою, щоб при пуску холодного двигуна в умовах негативних температур стартерний електродвигун прокручував колінчатий вал двигуна із частотою не нижче мінімальної пускової, а також надійно працювали система запалювання й тягове реле стартера.

Пускові якості акумуляторної батареї визначаються її внутрішнім електричним опором. Опір батареї залежить як від конструктивних, так і від зовнішніх факторів, головними з яких є температура електроліту й ступінь розрядженості.

У міру зниження температури електроліту й збільшення ступеня розрядженості внутрішній опір батареї зростає, тобто при незмінному струмі розряду напруга на виводах батареї зменшується. Живлення стартера при низькій напрузі приводить до того, що його ротор обертається повільніше, що є однією із головних причин утрудненого пуску двигуна при низьких температурах навколишнього середовища.

Очевидно, з ряду акумуляторних батарей, що мають порівнянні розміри й однакову номінальну ємність (С₂₀), кращими показниками стартерного розряду буде володіти батарея з меншим внутрішнім опором. Високі показники стартерного розряду сучасних акумуляторних батарей досягаються за рахунок застосування наступних конструкторських рішень:

· тонких електродів з поліпшеною конфігурацією ґрат з мало- сурм'янистого або свинцево-кальцієвого (безсурм'яністого) сплавів з багатокомпонентними добавками, які мають малий електричний опір;

· тонкостінних сепараторів-конвертів з мікропористого поліетилену, що володіють високими показниками електричної провідності;

· укорочених міжелементних з'єднань через отвори в перегородках моноблока;

· спеціальних добавок в активні речовини електродів.

Величина внутрішнього електричного опору акумуляторної батареї залежно від її типу й умов розряду становить соті й тисячні частки Ом. Нормативні показники стартерного режиму розряду акумуляторних батарей для різних стандартів наведені в таблиці 7.1.

Незалежно від номінальної ємності при 100%-ой зарядженості батареї й температурі електроліту -18°С величина U_НР = 11,5 В.

Нормативні показники стартерного режиму розряду акумуляторних батарей по стандартах SAE, DIN й EN виражаються в такий спосіб:

I_SAE = 1,72 I_DIN або I_DIN = 0,58 I_SAE,

I_SAE = 1,07 I_ЕN або I_EN = 0,93 I_SAE, (7.1)

I_EN = 1,6 I_DIN або I_DIN = 0,625 I_EN.

Таблиця 7.1

Нормативні показники стартерного режиму

показники	стандарти
	SAE J537	DIN 43539	EN-60095
температура електроліту t0, оС	- 18 o
тривалість розряду фр, с	30	10
розрядна напруга Uр, В	7,2	9,0	7,5
розрядний (рис. 2.1) струм IХП, А	нормований для кожного типу
	ISAE	IDIN	IEN

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.1 Нормативні показники стартерного розряду акумуляторної батареї на її вольт-амперній характеристиці

Перерахування нормативних показників стартерного розряду акумуляторних батарей, що випускають за різними стандартами, по наведеним вище співвідношеннях (7.1) дозволяє провести порівнянну оцінку пускових якостей батарей по будь-якому, прийнятому при порівнянні струму "холодного прокручування".

Оскільки струм "холодного прокручування" є нормативним показником, то виробники акумуляторних батарей задають його величину з деяким виробничим запасом. Тому розрахункові значення струмів можуть трохи відрізнятися від фактичних даних, якщо вони наведені в каталогах або проспектах фірм-виробників. На рис. 7.2 наведене порівняння результатів розрахунку по (7.1) з каталожними даними по батареях деяких фірм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.2 Залежність між значеннями струму "холодного прокручування" по різних нормах

7.2 Заряджання акумуляторної батареї

1. Заряд акумуляторної батареї повинен вироблятися в спеціально обладнаному, добре вентильованому приміщенні з дотриманням правил протипожежної безпеки.

2. Перед початком заряду акумуляторної батареї варто викрутити всі пробки.

3. Температура акумуляторної батареї перед зарядом повинна бути в межах від +15°С до +25°С.

4. Величина необхідного зарядного струму залежить від ємності батареї, обраного методу заряду й припустимого на заряд часу.

5. Не допускається заряд акумуляторної батареї при температурі електроліту вище +45°С.

6. По закінченні заряду батареї з пробками необхідно відкоригувати густину і рівень електроліту: якщо густина вище норми - додати дистильовану воду, якщо нижче - додати коригувальний електроліт підвищеної густини (1,40 г/см³). Після долівки продовжити заряд ще 60 хвилин і перевірити результуючу густину електроліту.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.3 Залежність між значеннями резервною й номінальною ємностями стартерних акумуляторних батарей

7.3 Зберігання акумуляторної батареї

1. Нові не залиті електролітом акумуляторної батареї рекомендується зберігати в сухих неопалюваних приміщеннях при температурі від -50°С до +60°С. При зберіганні акумуляторну батарею встановлювати виводами нагору.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.4 Спадання напруги на АБ при саморозряді

2. Строк зберігання незалитих електролітом акумуляторних батарей становить три роки з моменту виготовлення, сухозарядженість батареї гарантується протягом одного року з моменту виготовлення.

3. Акумуляторні батареї з електролітом рекомендується зберігати в приміщенні при температурі не нижче 0°С и не вище +30°С. Акумуляторні батареї встановлювати на зберігання повністю зарядженими. Щомісяця перевіряти густину електроліту. При зниженні густини електроліту більш ніж на 0,04 г/см³ батарею необхідно знову зарядити.

4. Акумуляторна батарея, напруга якої без навантаження понизилася до 12,3 В, подальшому зберіганню не підлягає. Для подальшого зберігання вона повинна бути заряджена згідно п. 7.1.

Зв'язано це з тим, що батареям властиво таке явище, як саморозряд. На графіках рис. 7.4…7.5 показані типові величини саморозряду. У першому випадку - це спадання напруги від часу зберігання, у другому - зниження густини.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.5 Зниження густини електроліту при саморозряді

Разом з тим, найчастіше підзаряду вимагає й батарея, що перебуває в експлуатації. Доцільно нагадати, що батарею, виряджену влітку більш ніж на 50%, а взимку більш ніж на 25%, необхідно зняти з автомобіля й зарядити. Також необхідно підзарядити батарею, якщо густину у різних банках відрізняється більш ніж на 0,02 г/см³.

Для орієнтовної оцінки часу, необхідного на заряд батареї, можна скористатися наступним алгоритмом. По ступені розрядженості визначаємо ємність, яку необхідно прийняти батареї. Потім, вибравши величину зарядного струму, обчислюємо орієнтовний час заряду t по формулі:

, (7.1)

де С_З - потрібна ємність;

І_З - струм заряду.

Слід зазначити, що не вся енергія йде на підвищення ємності. ККД процесу становить 40...50%, інше витрачається на нагрівання, а також пов'язані із цим електрохімічні процеси. Тому реальний час збільшується приблизно вдвічі від розрахункового (що й ураховується коефіцієнтом "2" у формулі).

7.4 Граничні значення параметрів акумуляторної батареї

1. Експлуатація акумуляторної батареї на транспортних засобах допускається тільки при справному реле-регуляторі (при напрузі від 13,8 В до 14,2 В), струмі витоку не більше 25 мА і рівні електроліту не нижче верхньої крайки пластин.

2. При пуску двигуна тривалість роботи стартера не повинна перевищувати 10 секунд для карбюраторних автомобілів, 15 секунд для дизельних. Якщо спроба пуску не вдалася, необхідно зробити перерву на одну хвилину.

3. Не рідше одного разу у квартал перевіряти ступінь зарядженості акумуляторної батареї. При необхідності заряджати батарею згідно п. 7.1.

4. Глибокий розряд акумуляторної батареї при негативних температурах неприпустимий! Це приводить до замерзання електроліту й руйнуванню корпуса батареї.

Питання для самоконтролю.

1. Основні фактори, що впливають на внутрішній опір батареї.

2. За рахунок чого досягаються високі показники стартерного розряду сучасних акумуляторних батарей?

3. Нормативні показники стартерного розряду АБ в різних відлікових стандартах.

4. Основні складові заряджання акумуляторної батареї.

5. Основні складові зберігання акумуляторної батареї.

6. Обчислення орієнтовного часу заряду.

7. Граничні значення параметрів акумуляторної батареї.

8. Методи заряду акумуляторних батарей

В залежності від технічного стану та часу, який відводиться на приведення у робочий стан, чи часу на відновлення акумуляторної батареї, застосовуються різноманітні технології її заряджання.

8.1 Заряд при постійному значенні зарядного струму

В даному випадку АБ заряджають від джерела постійного струму, на затискачах якого напруга повинна бути більшою, ніж напруга батареї. “Плюс” джерела з'єднується з “плюсом” батареї, так само - “мінуси”. Схема зєднань показана на рис. 8.1. Акумуляторні батареї можуть підключатися до зарядного пристрою послідовно, якщо значення вихідної напруги джерела значно перевищує напругу батареї і вистачає його потужності.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8.1 Схема з'єднань для заряду батареї

Для піддержання постійної сили струму в процесі заряду необхідно змінювати напругу у колі або опір зарядного кола. Способи регулювання: реостат; тиристорний регулятор, зміна напруги або вручну, або автоматично. Сила зарядного струму вибирається, виходячи з вибраного режиму заряду. Зазвичай це І_З =0,1С₂₀ А при 10-ти годинному заряді, чи І_З =0,05 С₂₀ А при 20-ти годинному.

Для забезпечення повного заряду 12-вольтової батареї (6 банок) до неї необхідно підвести напругу 2,7 ? 6 = 16,2 В на кожну.

Заряд при постійному струмі відрізняється простотою регулювання та забезпечує повне заряджання батарей. По силі струму та тривалості заряду можна легко підрахувати кількість електрики, яку отримала батарея.

Недоліком такого виду заряду є велика тривалість та рясне виділення газів (кипіння) в кінці заряду, яке призводить до втрат електроліту та енергії. Сильне виділення газів потребує особливих мір по організації вентиляції в акумуляторній. Висока температура електроліту негативно впливає на стан електродів.

Значно зменшити “кипіння” можна при різновиді розглянутого способу - ступінчатому заряді. Він має два ступені: на першому здійснюється заряд струмом 0,1 ємності до напруги 14,4 В (2,4 В на елементі), на другому - струмом 0,05 ємності до кінця.

8.2 Заряд при постійному значенні напруги

При даному способі заряду акумуляторні батареї паралельно, як показано на рис. 8.2, підключають до зарядного пристрою, напруга якого піддержується постійною. По мірі заряджання ЕРС та напруга на затискачах батарей збільшується, а зарядний струм зменшується (рис. 8.2).

В початковий період (рис. 8.3) сила струму залежить від ступеню розрядженості і може досягати величини (1...1,5)?С₂₀ А на кожну батарею. Ця величина визначає вимоги до максимального струму зарядного пристрою та кількості батарей, які одночасно можуть заряджатися. Сила струму заряду встановлюється автоматично; для 12-В батареї зарядна напруга становить 14,2...14,8 В.

Переваги: простота - не має потреби в регулюванні, тому саме так заряджається акумуляторна батарея на автомобілі; недоліки: із-за великого струму на початку заряду можливий перегрів; спосіб погано працює при низьких температурах (великий внутрішній опір батареї); батарею можна зарядити до 90...95% номінальної ємності, тому що з часом струм заряджання зменшується і наприкінці практично дорівнює нулеві.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8.2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8.3

Частковим випадком такого заряду є модифікований заряд, або заряд по закону "ампер-годин", при якому заряд починається струмом, який чисельно дорівнює 95% від ємності батареї. В ході сила струму зменшується, заряд буде форсованим, але з найменшими втратами енергії, без перегріву електроліту та рясному виділенню газів. Заряд по закону "ампер-годин" забезпечує повний заряд батареї за 4…4,5 години, а до 90% номінальної ємності - за 2,5 години. Такий вид заряду є актуальним для умов швидкого приведення до робочого стану акумуляторів автомобілів.

8.3 Інші і перспективні види заряду

8.3.1 Модифікований заряд

Метою такого способу заряду є зменшення силу зарядного струму в початковий період та зменшення впливу коливань напруги в мережі на струм заряду при заряджанні постійною напругою. В коло заряду підключається невеликий резистор, який обмежує струм на початку заряду.

8.3.2 Форсований заряд

Проводиться для швидкого приведення у робочий стан сильно розрядженої батареї. Заряд проводиться струмом 0,7С₂₀ А на протязі 30 хвилин, або 0,5С₂₀ А на протязі 45 хвилин, або 0,3С₂₀ А на протязі 90 хвилин. При збільшенні температури електроліту до 40⁰ С заряд необхідно припинити.

Застосовувати такий заряд можна тільки в особливих випадках, оскільки багаторазове застосування такого заряду приводить до скорочення строку використання батареї. В крайньому випадку можна застосовувати прискорений заряд. Для даного режиму обов'язкова наявність кіл температурної компенсації й убудованих температурних захисних пристроїв, тому що при протіканні великого струму можливий неприпустимий розігрів акумулятора. Характеристики прискореного заряду акумулятора наведені в таблиці 3.5. Для акумуляторів, що мають ємність більш ніж 10 А•год, початковий струм не повинен перевищувати 1C.

Таблиця 3.5

Характеристики прискореного заряду акумулятора

Характеристики	Значення
Початковий струм заряду, А	1,0...1,5 С
Напруга, В	2,45…2,50 В/комірка при 20 °С
Час заряду (від 50% вирядженого значення до повного заряду акумулятора), годин	1…3
Температурний коефіцієнт	-5 мВ/ оС/ комірка
Температура навколишнього середовища, °С	від 0 до +30

8.3.3 Зрівняльний заряд

Забезпечує зрівняння щільності електроліту в окремих акумуляторах батареї, відновлення активних мас на електродах, нейтралізацію глибоких розрядів. Використовується для усунення можливої сульфатації електродів. Проводиться на зарядженому акумуляторі струмом, меншим ніж 0,1С₂₀, на протязі 3-х годин.

8.3.4 Постійний підзаряд малими струмами

Виконується струмом 0,025...0,05 А, виходячи з компенсації втрат ємності при саморозряді. Може виконуватись як при постійному струмі, так і при постійній напрузі. Підзаряд може виконуватись безпосередньо на транспортному засобі та в місці зберігання батарей. Безперервний підзаряд дозволяє піддержувати батарею у зарядженому стані, однак прискорює корозію ґраток позитивних електродів. На такий підзаряд можна встановлювати тільки повністю справні батареї.

8.3.5 Заряд асиметричним струмом

Перспективний метод заряду, який є періодичним відтворенням контрольно-тренувального циклу.

Заряд проводиться у імпульсному режимі, при якому заряд перемежається з розрядом. На негативній напівхвилі відбувається частковий розряд батареї за рахунок протікання струму через резистор навантаження у зарядному пристрої. Величини резисторів підібрані з урахуванням необхідності виконання співвідношення між струмом розряду та заряду 1/10. Шляхом ускладнення схеми можна змінити співвідношення тривалостей зарядного та розрядного імпульсів до потрібної величини 1:2. Епюра зарядного струму показана на рис. 8.3.

Під час заряду перевіряють температуру електроліту. При її збільшенні вище 45 ^оС заряд переривають.

Діюче значення імпульсів струму заряду (по амперметру) неповинне перевищувати 10 % номінальної ємності акумулятора - так, для АБ ємністю 60 А?год зарядний струм не більше 6 А).

Розглянутий спосіб заряду дозволяє сповільнити сульфатацію електродів старіючої батареї, активізувати речовину їх пластин, а також здійснювати профілактичний підзаряд справних АБ для збільшення строку їх роботи. Крім того, імпульсний режим дозволяє підвищити амплітуду струму в 1,5...2 рази, що скорочує час підготовки до робочого стану на 15...20 %. Недолік способу - складність конструкції і більша вартість реалізації.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8.3

Питання для самоконтролю

1. Назвіть послідовність та результат заряду АБ при постійному значенні величини зарядного струму.

2. Назвіть послідовність та результат заряду АБ при постійному значенні величини зарядної напруги.

3. Характеристики форсованого заряду.

4. Перелічите відомі Вам методи заряду акумуляторних батарей.

5. Назвіть особливості заряду асиметричним струмом.

9. Види заряду акумуляторних батарей

Залежно від технічного стану акумуляторних батарей й їхнього режиму експлуатації акумуляторні батареї піддаються різним видам заряду.

9.1 Первинний заряд

Проводиться для нових батарей і батарей, що вийшли з капітального ремонту, у наступній послідовності. Підготувати батареї до заряду: очистити батарею від пилу й бруду; вивернути пробки, попередньо знявши з них герметизуючу плівку або зрізавши виступи, якщо вони є.

У батареях із пробками, що не мають герметизуючої плівки або виступів, видалити прокладені під ними герметизуючі диски. Залити в кожен акумулятор електроліт відповідної густини на 10…15 мм вище запобіжного щитка й просочити пластини електролітом протягом 3-х годин.

Згрупувати батареї по однаковій ємності. Максимальна кількість батарей у групі визначається по формулі, де береться більше ціле значення:

,

де U_ЗП - напруга зарядного пристрою;

U_Б - напруга батареї наприкінці заряду.

Визначити полярність заряджаючого джерела й підключити до нього дану групу батарей, з'єднавши "+" батареї з "+" джерела, а "-" батареї - з "-" джерела. Підключити батареї до випрямного пристрою й підрахувати силу зарядного струму для даної групи зі співвідношення:

Контролювати й доводити до норми температуру, рівень і густину електроліту. Під час заряду густина електроліту в акумуляторах поступово підвищується й тільки у кінці заряду приймає постійне значення. Якщо в процесі заряду температура електроліту піднімається вище 45°С, то потрібно знизити зарядний струм наполовину або перервати заряд на час, необхідний для зниження температури до 30…35 ^оС.

Заміряти густину електроліту й напругу на кожному елементі треба на початку заряду через 2…3 години, наприкінці заряду - щогодини.

Наприкінці заряду виміряти густину електроліту і, якщо буде потреба, довести її до величини, що відповідає експлуатації батареї в даному кліматичному районі, доливкою в акумулятори дистильованої води або електроліту густиною 1,4 г/см³; якщо густина нижче норми, перед доливкою частину електроліту з акумулятора відібрати за допомогою груші. Доведення густини можна проводити тільки наприкінці заряду та особливо ретельно.

В особливих випадках при необхідності термінового уведення в експлуатацію допускається установка на автомобіль батареї без підзаряду, після тригодинного просочення пластин електролітом, якщо при цьому густина електроліту понизилася не більш, ніж на 0,04.

У випадку, коли щільність електроліту впаде більш, ніж на 0,04 одиниці, батарею необхідно поставити на короткочасний заряд нормальною величиною струму. Як тільки щільність електроліту досягає припустимих величин, батарею можна ставити на автомобіль. З першою нагодою такі батареї повинні бути повністю заряджені, а густина повинна бути відкоректована відповідно до району й сезону експлуатації.

Після заряду ввернути пробки в акумуляторні кришки, протерти батареї сухим чистим дрантям і здати в експлуатацію.

9.2 Експлуатаційному заряду

піддаються батареї, що перебувають в експлуатації й на зберіганні в зарядженому стані з електролітом, якщо розряд їх досягає:

- 25 % узимку;

- 50% улітку, але не рідше одного разу в три місяці.

Послідовність підготовки батарей до заряду й сам процес заряду, контроль за електричними й експлуатаційними характеристиками аналогічний первинному заряду.

При необхідності (в особливих випадках) допускається й проводиться прискорений заряд батарей струмами двоступінчастого режиму.

На першому ступені встановлюють зарядний струм в 1,5 рази більше номінального й заряд ведуть доти, поки напруга не досягне 2,4 В на один акумулятор. На другому ступені зарядний струм знижують до нормальної величини й заряд ведуть до кінця. Після прискореного заряду бажано, при наявності відповідних умов, провести контрольно-тренувальний цикл для повного відновлення ємності батареї й недопущення сульфатації пластин.

9.3 Контрольно-тренувальні цикли

Періодично акумуляторні батареї вимагають відновлення електричних характеристик і визначення їхнього технічного стану на поточний час. Проведенням контрольно-тренувальних циклів забезпечується видалення із пластин кристалів сульфату свинцю, розробка пор в активній масі й повний заряд акумулятора. У результаті цього ємність акумуляторної батареї підвищується до величини, близької до номінального.

Контрольно-тренувальному циклу (КТЦ) піддаються:

- нові акумуляторні батареї при підготовці їх до експлуатації, якщо вони зберігалися більше строку, рекомендованого заводом;

- батареї, що перебувають на зберіганні в зарядженому стані з електролітом й в експлуатації - один раз у рік;

- батареї зі зниженою ємністю більш, ніж на 20%;

- при підготовці батареї на тривале зберігання;

- батареї, які варто перевірити на ємність.

Контрольно-тренувальний цикл проводять у наступній послідовності.

1. Перевірити рівень електроліту у всіх елементах і при необхідності довести його до норми (10…15 мм вище запобіжної сітки).

2. Акумуляторну батарею зарядити нормальною силою струму, рівною O,1·С₂₀. Наприкінці заряду перевірити густину електроліту й при необхідності довести її до норми.

3. Поставити батареї на контрольний розряд струмом двадцятигодинного режиму й розряджати їх доти, поки на одному з акумуляторів напруга не понизиться до 1,75 В (на батареї 10,5 В). На початку й наприкінці розряду виміряти температуру електроліту.

4. Визначити тривалість розряду.

5. Визначити розрядну ємність множенням сили розрядного струму на час розряду. Якщо ємність батареї не нижче 0,8 С₂₀, її варто знову зарядити й здати в експлуатацію або поставити на зберігання.

Якщо ж ємність батареї менш 80%, то повторити контрольно-тренувальний цикл. При повторному контрольному розряді батареї, що не відробили гарантійного терміну служби, повинні віддавати ємність не менш 80% гарантованої, у противному випадку є підозри на недоброякісну продукцію.

Питання для самоконтролю

1. Перелічите відомі Вам види заряду акумуляторних батарей.

2. Поясніть підготовку батареї до первинного заряду.

3. Послідовність первинного заряду батареї.

4. При яких умовах щодо зарядженості батареї необхідно провести експлуатаційний заряд?

5. З якою метою проводиться контрольно-тренувальний цикл?

6. Поясніть методику проведення контрольно-тренувального циклу.

10. Основні чинники, що впливають на параметри та довговічність свинцево-кислотного акумулятора

Руйнація та короблення пластин. При тривалому перезаряджанні в акумуляторі відбувається руйнація та короблення пластин. Оскільки у зарядженому акумуляторі активна маса перетворена на позитивних пластинах в РbО₂, а на негативних - в Рb, подальше заряджання викликає тільки безцільний електроліз води та шкідливе окислення решіток позитивних пластин киснем, що виділяється. Значне окислення решіток супроводжується їх руйнуванням. Водночас у порах активної а маси накопичуватиметься значна кількість газів, внаслідок чого тиск у порах підвищуватиметься, що призведе до їх розпушення та викришування активної маси і навіть до відриву її від решіток пластин.

Аналогічне явище відбувається при:

- заряді акумулятора струмом великої сили;

- підвищенні густини та температури електроліту;

- замерзанні води в електроліті;

- використанні для виготовлення електроліту хімічно нечистої сірчаної кислоти;

- переполюсуванні пластин.

Ущільнення активної маси негативних пластин. При експлуатації акумуляторної батареї активна маса негативних пластин поступово ущільнюється, пористість її зменшується і доступ електроліту в глибинні шари активної маси ускладнюється, що знижує ємність батареї. У разі зіткнення змочених електролітом заряджених пластин із киснем повітря губчастий свинець активної маси переходить у гідроокис свинцю (РbОН₂), при цьому активна маса дуже швидко ущільнюється. Щоб уникнути перетворення губчастого свинцю в гідроокис свинцю під час розбирання акумулятора, пластини необхідно двічі прополоскати дистильованою водою (з інтервалом 15…20 хв).

Сульфатація. При розряді акумулятора РbО₂ та Pb переходять в PbSО₄ (сульфат), який у вигляді мікроскопічних кристаликів відкладається на стінках поверхневих шарів активної маси пластин. При заряді нормально розрядженого акумулятора кристали PbSО₄ переходять в електроліт, іонізуються в ньому й реагують з іонами електроліту й знову утворюють РbО₂ та Pb. Якщо залишити акумуляторну батарею в розрядженому стані, частина PbSО₄ розчиняється в електроліті до його насичення і з цього розчину випадає на пластинах і в порах активної маси у вигляді великих кристалів. І чим триваліше таке зберігання, тим щільніший шар кристалів. Таке явище та шляхи боротьби з ним докладніше розглянуто раніше.

Підсумовуючи викладене вище, перелічимо основні чинники, що впливають на параметри та довговічність свинцево-кислотного акумулятора. Термін служби свинцево-кислотного акумулятора визначається зменшенням ємності до 80 % від номінальної внаслідок неминучої корозії та механічного руйнування електродів. Інтенсивність корозії залежить від багатьох чинників.

Температура. Підвищення температури на кожні 7…10°С вище розрахункової (як правило, +20...25°С) скорочує термін служби у два рази. Експлуатація акумуляторів при температурі понад +50°С недопустима. Зниження температури дещо подовжує термін служби, але зменшує ємність, що віддається, на 0,8…1% на один градус.

Напруга постійного підзаряду. Перевищення рекомендованої напруги на кожні 0,1 В на один елемент (0,5…0,6 В для 12-вольтової акумуляторної батареї) скорочує термін служби приблизно у два рази. Зниження напруги призводить до недозаряду, сульфатації пластин і безповоротної втрати ємності.

Зарядний і розрядний струм. Перевищення допустимих струмів зумовлює викривлення та механічне руйнування пластин. Розряд малими струмами збільшує ємність, що віддається, і підвищує кінцеве значення напруги.

Інші умови експлуатації. Глибокий розряд і зберігання в розрядженому стані призводять до сульфатації пластин і псування акумулятора. При тривалому зберіганні заряджених акумуляторів в недіючому стані для попередження наслідків саморозряду та сульфітації необхідно періодично проводити підзаряд. Звичайні акумулятори вимагають підзаряду кожні один-три місяці, а сучасні, що необслуговуються (герметичні) - кожні один-два роки.

10.1 Вплив приладів електроустаткування на стан акумуляторної батареї

У процесі експлуатації автомобільних акумуляторних батарей на першому місці стоїть питання про можливості оцінки їхнього технічного стану. У режимі зберігання це оцінка їхнього стану й здатності забезпечити необхідний рівень робочої напруги. Для батарей, що перебувають в експлуатації, мають сенс два питання: оцінка стану зарядженості в будь-який момент і прогноз подальшої працездатності. При цьому контроль стану джерела струму повинен бути неруйнуючим: без втрати енергії або при дуже малій втраті.

При розгляді цих питань і шляхів їхнього рішення виникають три проблеми:

- наявність доступу до параметрів джерела струму, які дозволили б з достатньою точністю одержувати оцінку його стану;

- інформація про кількісний вимір цих параметрів і статистичному їхньому розкиді для досліджуваного акумулятора;

- наявність апаратури для проведення тестування.

У герметизованих джерел струму для цієї мети можуть використовуватися наступні доступні для вимірів електричні характеристики:

1. напруга розімкнутого кола (НРК);

2. напруга під навантаженням;

3. внутрішній опір;

4. реакція на специфічний сигнал, що дозволяє оцінити складові повного опору.

Як видно, перелік доступних для діагностики характеристик не такий вже й малий. Разом з тим інформативність названих способів різна.

1. При виключеному двигуні перевірте батарею й переконайтеся, що вона справна й заряджена (напруга не нижче 12,6 В, або густина електроліту не нижче 1,26 г/см³) - рис. 10.1. Якщо буде потреба, підзарядіть батарею за допомогою зарядного пристрою й доведіть рівень електроліту до норми, доливаючи дистильовану воду.

Рис. 10.1 Перевірка напруги на батареї при виключеному двигуні

2. Подальша перевірка:

- необхідно включити двигун й установити оберти на рівні 2000...2500 об/хв;

- включити далеке світло й дати повне навантаження.

Показання приладу повинні бути в межах 13,6...14,5 В - рис. 10.2.

Якщо показання приладу менше 13,6 В, причиною може бути несправність реле-регулятора, генератора, ослаблення ременя генератора й, як наслідок, розряд батареї. Якщо показання перевищують 14,5 В (перезаряд батареї) - несправний регулятор напруги.

Рис. 10.2 Перевірка напруги на батареї при працюючому двигуні

10.2 Перевірка наявності витоків у системі електроустаткування

Для перевірки необхідний амперметр із максимальною величиною вимірюваного постійного струму до 100 мА.

УВАГА: на деяких автомобілях (особливо імпортного виробництва) зняття клеми з батареї приводить до збою в бортовому комп'ютері, спрацьовуванню сигналізації (відмова в запуску двигуна після підключення АБ) і іншим неприємностям, тому якщо ви не впевнені, не проводіть дану перевірку самостійно.

Якщо є впевненість, що відключення мінусової клеми від полюсного виводу батареї на автомобілі не тягне неприємності, можна приступити до перевірки.

При виключеному двигуні й споживачах електроенергії зняти негативну клему й у розрив кола (між мінусовою клемою й негативним полюсним виводом батареї) підключити амперметр і зняти показання приладу - рис. 10.3.

При справному електроустаткуванні показання амперметра не повинне перевищувати 10 мА (витік струму може й зовсім бути відсутнім). При включеній сигналізації споживання струму може зрости до 30...40 мА. Це значить, що час бездіяльності автомобіля не повинен перевищувати в такому стані 2-х тижнів улітку й 1-й тижня взимку. Якщо ви залишаєте автомобіль на стоянці на тривалий час, краще завчасно відключити масу (зняти клему), якщо дозволяє електроустаткування автомобіля й сигналізація. Рекомендується також повністю зарядити батарею для забезпечення її тривалого зберігання, наприклад, протягом зимового часу. Якщо струм витоку більше 40 мА, необхідно знайти й усунути причину.

З приведеного вище видно, що для оцінки можливості діагностування стану різних джерел струму необхідно забезпечити вимір НРК, напруги під навантаженням (при споживанні струму) і опору на постійному струмі й на змінному струмі на частотах від 0,1 Гц до 1 кГц.

Рис. 10.3 Перевірка наявності витоків у системі електроустаткування

Апаратура, що може бути використана для діагностики стану акумуляторів, повинна забезпечувати, крім того, можливість проведення декількох циклів заряду-розряду. При звичайно гарантованому наробітку в 500...1000 циклів такі випробування можуть уважатися не руйнуючими, але аналіз розходження зарядно-розрядних характеристик на цих циклах дозволить краще описати стан акумулятора.

Взагалі на роботу АБ найбільший вплив має ряд факторів:

- інтенсивність і регулярність експлуатації (середньодобовий пробіг). Найбільший термін служби досягається при середньорічному пробігу 10...20 тис. км. Рідкі виїзди, як і нескінченні пробіги в режимі таксі різко скорочують термін служби АБ. У першому випадку - через постійну недозарядженість батареї, у другому - через її прискорене зношування (виробітку ресурсу);

- температурні умови експлуатації. В умовах негативних температур значно погіршуються умови заряду АБ. Наприклад, при -30⁰С зарядний струм в 20...30 разів менше зарядного струму при 20…25⁰С. При експлуатації в умовах жаркого клімату термін служби батарей також знижується - через прискорення зниження рівня електроліту й руйнування позитивних пластин;

- призначення автомобіля. Наприклад, пересувна лабораторія має набагато більшу завантаженість бортової системи в порівнянні зі звичайним автомобілем;

- відповідність характеристик генераторної установки акумуляторній батареї й споживачам електроенергії;

- місце розміщення батареї - може бути як у салоні автомобіля, так і за кабіною під кузовом вантажівки;

- кріплення батареї - повинне бути надійним.

Більш докладно розглянемо вплив приладів електроустаткування на стан зарядженості АБ (табл. 10.1) і простішу діагностику системи батарея-електроустаткування автомобіля.

Таблиця 10.1

Вплив приладів електроустаткування на стан зарядженості АБ

Прилад електроустаткування	Вплив на АБ, у випадку відмови й інших наслідків
	Ознаки	Розрядженість АБ	Пере- зарядженість АБ
Генератор	Ослаблення ременя генератора приводить до недозаряду	+
Регулятор напруги		+	+
Стартер	Може не пройти пуск двигуна, при замиканні в пусковому реле може бути струм витоку, що розряджає АБ	+
Проводи й реле проміжні	Загоряння, відмова пуску двигуна	+
Запобіжники	Окислювання також може привести до недозаряду АБ	+
Вимикач запалювання	Можливі мимовільна зупинка двигуна, неможливість його запуску	+ (саморозряд)

З табл. 10.1 можна зробити висновок, що відмова яких-небудь елементів електроустаткування в переважній більшості випадків приводить до розряду АБ і скороченню строку її служби (крім інших неприємностей).

Питання для самоконтролю

1. Основні чинники, що впливають на параметри та довговічність свинцево-кислотного акумулятора.

2. Назвіть умови, при яких виникає руйнація та короблення пластин.

3. Коли виникає ущільнення активної маси негативних пластин?

4. Назвіть часові інтервали підзаряду звичайних та необслуговуваних акумуляторних батарей.

5. Які електричні характеристики можуть використовуватися для вимірів у герметизованих джерел струму для визначення їх працездатності?

6. Назвіть контрольні значення напруги розімкнутого кола та напруги під навантаженням.

7. Як провести перевірку наявності витоків у системі електроустаткування?

8. Перелічите ряд факторів, що взагалі впливають на роботу АБ.

11. Аналіз типових несправностей акумуляторних батарей

11.1 Несправності, викликані дефектами експлуатації

Експлуатаційні дефекти виникають у результаті недбалої експлуатації батареї на автомобілі. Основні порушення - не здійснюється контроль за рівнем електроліту й станом електроустаткування. Дефекти, наведені в таблиці 11.1, роблять батарею практично непридатною до подальшого застосування.

Таблиця 11.1

Експлуатаційні дефекти АБ, їхні ознаки й можливі причини виникнення

Дефект	Ознаки	Можлива причина
Сильне окислювання полюсних клем	Напруга на виводах батареї є, а стартер не крутиться. Клеми гріються.	Не проводилося очищення полюсних клем
Опливання активної маси - оголення ґрат електродів.	Темні кольори електроліту. Швидке зниження напруги батареї при роботі стартера	Тривала експлуатація батареї з низькими ступенем зарядженості й рівнем електроліту. Вібрація незакріпленої батареї
Замерзання електроліту при негативних температурах	Здуття стінок корпуса або його руйнування.	Дуже низькі ступінь зарядженості і густина електроліту через глибокий розряд АБ.
Вибух суміші кисню й водню (гримучого газу), рис. 11.1	Тріщини на кришці й стінках або повне руйнування корпуса.	Рівень електроліту нижче верхніх крайок електродів приводить до накопичення гримучого газу, що вибухає при найменшому іскрінні
Корозія (повна) ґрат позитивних електродів.	Батарея погано заряджається. Швидке зниження напруги батареї при роботі стартера	Постійний перезаряд через велику напругу (більше 14,6 В). Інтенсивна експлуатація автомобіля (більше 60 тис. км. у рік)
Коротке замикання між електродами	У дефектній банці густина нижче, ніж в інших. При заряді дефектна банка не «кипить». При роботі стартера в банці відбувається інтенсивне газовиділення.	Велика кількість активної маси, що обпливла. Руйнування сепараторів через низький рівень електроліту.

Рис. 11.1 Жертва вибуху акумулятора

11.2 Короткі замикання в акумуляторах

Коротке замикання (КЗ) в акумуляторах - це електричне з'єднання пластин різної полярності, може бути безпосереднім і може виникнути в результаті електричного з'єднання різнополюсних пластин за допомогою якого-небудь стороннього провідного тіла.

Насамперед, по яких ознаках визначається коротке замикання.

Під час розряду в акумулятора, що має КЗ, напруга знижена й у процесі розряду величина її продовжує знижуватися швидше, ніж в інших акумуляторів, а кінцева напруга, що відповідає даному режиму розряду, наступає до моменту, коли в інших акумуляторів вона ще набагато вище гранично припустимого значення. Якщо продовжувати розряд акумулятора із КЗ, то напруга може понизитися до нуля. Температура електроліту може бути підвищена.

При заряді акумулятора, що має КЗ, спостерігається знижена напруга, що росте слабко або зовсім не росте, питома вага електроліту підвищується повільніше, ніж в інших акумуляторів. До кінця заряду батареї, коли всі її акумулятори інтенсивно "киплять" (при заряді до напруг, що перевищують 2,4 В), в акумулятора із КЗ виділення газів може бути дуже слабким або бути відсутнім зовсім.

Щоб виявити акумулятор, у якому виникло коротке замикання (може бути ще слабке), треба зробити контрольне випробування всієї батареї. Таке випробування треба починати негайно після закінчення нормального заряду, що закінчився інтенсивним кипінням. Заряд припиняють і батарею розряджають струмом 10-годинного розряду протягом 15 хв. Потім батарею заново включають на заряд струмом 0,3•С₂₀ і спостерігають появу газоутворення, що у цих умовах виникає через кілька хвилин. У тих акумуляторів, у яких воно буде слабкіше, ніж в інших або не буде ніякого, можлива наявність КЗ.

При необхідності звичайні акумулятори піддають додатковому обстеженню для виявлення місця короткого замикання. Визначають, між пластинами якої полярності й шламом є контакт. Для цього вольтметром в акумулятора, що перебуває в бездіяльності, вимірюють напругу між обкладкою й плюсовою пластиною, а потім між обкладкою й мінусовою пластиною. При відсутності КЗ між плюсом й обкладкою вольтметр повинен показати близько 1,3 В, а між мінусом й обкладкою -0,7 В. Якщо замість однієї із цих величин вольтметр показує нуль, значить, у наявності КЗ між пластинами відповідної полярності й шламом.

Якщо перераховані заходи не дозволяють визначити місце КЗ в акумуляторі, то місце КЗ визначають компасом. Компас повинен бути укладений у пластмасовий футляр для попередження випадкових коротких замикань, які можуть виникнути між різнойменними пластинами при зіткненні з компасом. Користуватися компасом можна при будь-якому стані батареї: при заряді, при розряді й коли вона в спокої. Найбільше відхилення стрілки компаса спостерігається при заряді. Перехід від однієї пластини до іншої при відсутності КЗ майже не викликає помітного відхилення стрілки компаса. У місці КЗ стрілка різко відхилиться. Більше того, місце КЗ визначиться при проходженні компаса по кінцях відводів пластин іншої полярності. Можливо, що КЗ виявиться не тільки між однією парою пластин, але й між іншою. Компас це покаже точно.

11.3 Переполюсовка акумуляторів

Переполюсовка акумулятора полягає в тому, що полярність його пластин змінюється на зворотну. Звичайно це відбувається, коли акумулятор по недогляду піддається заряду струмом зворотного напрямку. У результаті цього позитивні пластини заряджаються, як негативні, а негативні пластини - як позитивні.

Переполюсовка окремих акумуляторів, що входять до складу даної батареї, можлива в тому випадку, коли ці акумулятори мають значно меншу ємність, чим всі інші. Це так називані "відстаючі" акумулятори, не доведені до норми (наприклад, частково засульфатовані акумулятори). У процесі розряду напруга в таких акумуляторів знижується швидше й може досягти нуля.

При триваючому розряді батареї розрядний струм, що проходить через ці акумулятори, уже стає для них зарядним струмом, але він заряджає їх у зворотному напрямку. Позитивні пластини стають негативними, а негативні пластини - позитивними. Зворотна напруга на кожному переполюсованому акумуляторі, досягши 2 В, знижує загальну напругу батареї на 4 В.

У процесі такої переполюсовки в активній масі пластин обох полярностей створюються короткозамкнені елементи. Вони виникають за рахунок того, що в активній масі кожної із пластин виникає суміш двоокису свинцю й губчатого свинцю, просочених розчином сірчаної кислоти. Об'єм активних мас сильно збільшується. У негативних пластин внаслідок цього комірки сильно набухають. Це може привести до розриву тонкої свинцевої сітки, що деформується й губить міцність.

У позитивних пластин контакт активної маси зі свинцевим кістяком послабляється. Якщо зниження ємності окремих акумуляторів замічено рано, то можна не допустити переполюсовки. Переполюсовка виникає тільки тоді, коли не зауважують надмірного зниження (нижче 1,75 В) напруги на окремих акумуляторах під час розряду на навантаження. Якщо вчасно припинити проходження струму через такі акумулятори, то переполюсовка не наступить.

...