Аккумуляторные батареи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автомобильный транспорт в общей транспортной системе России имеет важное значение и занимает первое место в перевозке грузов. Автомобильным транспортом доставляют сырье на промышленные предприятия и вывозят готовые изделия, перевозят сельскохозяйственную продукцию. Большую роль играет автомобильный транспорт в обеспечении строительства жилых и производственных зданий, других сооружений. Важное значение имеет автомобильный транспорт и в перевозке пассажиров. Таким образом, нет ни одной отрасли хозяйства, где бы автомобиль не находил широкого применения.

Отечественная автомобильная промышленность начала свое развитие с1924 года, когда на московском заводе АМО были изготовлены первые полуторатонные автомобили АМО-Ф-15 с двигателем мощностью 36 л.с. Первые легковые автомобили (марки НАМИ -01) с двухцилиндровым двигателем воздушного охлаждения мощностью 18,5 л.с. были выпущены в 1927 году.

Массовый выпуск малолитражных легковых автомобилей для населения практически начался с1946 году с пуском Московского автомобильного завода имени Ленинского комсомола (АЗЛК).

Сегодня темпы роста экономики в России выше, чем в европейских странах, и дальнейшее развитие невозможно без обновления автомобильного парка. Последнее обстоятельство требует эффективного реформирования всей системы технического обслуживания, которая обеспечивает эксплуатацию, сервис и ремонт автомобиля в течение всего «жизненного цикла».

Для развития автосервисов имеют большое значение структура, динамика роста и прогноз увеличения количества автотранспорта в России

Интенсивный темп увеличения автопарка в России обусловлен возрастанием покупательской способности (это особенно характерно для Москвы); ввозом новых и подержанных автомобилей из-за рубежа и увеличением сроков эксплуатации автомобилей. Так, например, парк легковых автомобилей в 2004 году увеличился в 3,8 раза по сравнению с 1989 годом, парк грузовых автомобилей - в 3,3 раза. По прогнозу к 2010 году ожидается увеличение парка грузовых автомобилей и автобусов (по сравнению с 2004 годом) на 15,8%, парка легковых автомобилей - на 8,5%, а всего автотранспорта - на 11,5%. Это свидетельствует о необходимости качественного развития профессионального сервисного обслуживания на промышленной основе.

Парк подвижного состава грузового автомобильного транспорта, включая пикапы и легковые фургоны, достиг 3,5 млн. единиц.

Количество грузовых автомобилей в индивидуальной собственности граждан вырос за 1997 - 2007 гг. более чем на 60%, и достигло 1,8 млн. единиц.

1. Устройство

Название аккумулятор абсолютно верно применительно лишь к одной, отдельно взятой ячейке, а объединенные воедино они должны именоваться аккумуляторной батареей. Так, стандартная 12 В аккумуляторная батарея для легкового автомобиля объединяет в себе шесть отдельных аккумуляторов («банок»), каждая из которых вырабатывает напряжение 2 В.

Корпус состоит из двух частей: из основной глубокой емкости, и закрывающей ее крышки. В зависимости от типа АКБ крышка может быть оснащена горловинами с пробками, либо лишь дренажной системой (которая помогает стабилизировать давление внутри батареи, и отводит образующийся газ).

В каждую из отдельных ячеек установлен собранный воедино пакет, состоящий из множества отдельных пластин, полярность в которых чередуется. Изготовленные из свинца пластины имеют решетчатую структуру из прямоугольных сот. Такая конструкция позволяет нанести на них основной рабочий реагент - активную массу. Поскольку наносят ее посредством намазывания, то аккумулятор так и называется - с пластинами намазного типа.

Существует еще два типа аккумуляторов - в одних установлены пластины увеличенной площади, а во вторых - из панцирной сетки. Однако при изготовлении автомобильных аккумуляторов применяют лишь намазные пластины.

Поскольку каждая из чередующихся пластин является электродом с противоположной полярностью, необходимо предотвратить вероятность их замыкания. С этой целью между каждой парой пластин вставлен сепаратор, изготовленный из пористого пластика, не препятствующего циркуляции электролита внутри ячейки. Ввиду того, что каждая пластина, несущая положительный заряд, помещена между двумя «минусовыми» (это предотвращает коробление), отрицательных пластин в ячейке всегда на одну больше.

Весь собранный пакет зафиксирован от возможных смещений и деформаций специальным бандажом. Плюсовые и минусовые токовыводы пластин объединены попарно и при помощи токосборников концентрируют свою энергию на выводных борнах аккумулятора. К ним подключают токоприемные клеммы автомобиля.

2. Принцип работы

Аккумулятор - это устройство для хранения энергии в химической форме, которая в дальнейшем может использоваться как электричество.

Аккумулятор работает благодаря тому, что два различных металла, находясь в кислотном растворе, создают разность потенциалов, в результате чего вырабатывается электрический ток.

Активные элементы - губчатый свинец на электроде «-», двуокись свинца на положительной пластине и раствор серной кислоты в воде (электролит, с плотностью 1,28 г/см3) - вступают в реакцию при инициировании нагрузки на клеммы аккумулятора. Начинается процесс вырабатывания электротока, который, в свою очередь, сопровождается образованием сульфата свинца на отрицательной пластине. Помимо этого из электролита выделяется вода, в результате чего снижается его плотность.

Если же на клеммы батареи начинает поступать электрический ток из внешнего источника (генератора, зарядного устройства), происходит обратный электрохимический процесс. На отрицательных электродах восстанавливается чистый свинец, а на положительных происходит регенерация диоксида свинца. Так же начинается повышение плотности электролита - весь этот процесс именуется методом двойной сульфатации. Таким образом аккумулятор практически полностью восстанавливает свои стартовые свойства. Чем более качественные материалы использованы при изготовлении аккумуляторной батареи, тем большее количество циклов разрядки-зарядки он способен выдержать, и тем дольше срок его службы.

3. Основные неисправности

Во время эксплуатации и хранения аккумуляторных батарей могут возникать следующие неисправности:

Сульфатация электродов;

Повышенный саморазряд;

Отстающие аккумуляторы;

Короткое замыкание внутри аккумуляторов;

Нарушение электрической цепи аккумуляторной батареи;

Механические повреждения - трещины моноблоков и крышек.

Сульфатация электродов. Под этим термином понимают такое состояние электродов, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течение установленного промежутка времени. Сульфат свинца имеет больший объем, чем активная масса, поэтому при сульфатации происходит закупоривание пор, выкрашивание и выдавливание активной массы, а также искривление и разрыв электродов.

Сульфатация характеризуется следующими признаками:

при заряде быстро повышается температура электролита (из-за высокого внутреннего сопротивления сульфатированных аккумуляторов);

плотность электролита при заряде почти не повышается или повышается очень медленно;

газовыделение начинается значительно раньше, чем у исправных аккумуляторов (нередко оно начинается при включении аккумулятора на заряд);

при контрольном разряде батарея отдает емкость значительно меньше номинальной.

Раннее газовыделение, незначительное возрастание плотности электролита и повышенное напряжение при заряде сульфатированных батарей иногда приводят к тому, что неправильно определяют окончание заряда батареи.

Причины сульфатации:

применение загрязненного примесями электролита;

длительное нахождение батарей в разряженном состоянии;

систематический недозаряд батарей;

снижение уровня электролита в аккумуляторах (ниже верхней кромки электродов);

эксплуатация аккумуляторных батарей при недопустимо высокой температуре и плотности электролита.

Исправление сильно сульфатированных электродов аккумуляторов невозможно. Повышенный саморазряд. Аккумуляторная батарея, отключенная от разрядной цепи, самопроизвольно разряжается и теряет емкость. Такой разряд аккумуляторной батареи называется саморазрядом. Саморазряд бывает нормальным и повышенным. Нормальный саморазряд для свинцовой стартерной аккумуляторной батареи - явление неизбежное. Саморазряд считается повышенным, если после 14-суточного бездействия батарей среднесуточная величина его превышает 0,7% номинальной емкости.

Отстающие аккумуляторы. Состояние отдельных аккумуляторов батареи должно быть практически одинаковым. Если в батарее хотя бы один аккумулятор будет разряжаться раньше остальных, то работоспособность батареи определяется именно этим отстающим аккумулятором.

Наиболее характерными признаками отстающего аккумулятора являются следующие: плотность электролита при заряде повышается значительно медленнее, чем в других аккумуляторах, и не достигает необходимого значения. Температура электролита выше, чем в остальных исправных аккумуляторах.

Короткое замыкание внутри аккумулятора. Внутренние короткие замыкания в аккумуляторах происходят между разноименными электродами через токопроводящие мостики из свинцовой губки; через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве в результате оползания активной массы, а также за счет заполнения наиболее крупных по диаметру пор сепараторов разбухшей активной массой до образования сквозных мостиков через сепараторы. Характерными признаками короткозамкнутого аккумулятора являются отсутствие или очень малая величина э.д.с., непрерывное уменьшение плотности электролита несмотря на то, что батарея получает нормальный заряд; быстрая потеря емкости после полного заряда. Плотность электролита, а также напряжение на аккумуляторе в процессе заряда не повышаются, а после выключения зарядного тока напряжение быстро падает. При заряде в короткозамкнутом аккумуляторе быстро повышается температура.

Нарушение электрической цепи (внутренний обрыв) аккумуляторной батареи. Нарушение электрической цепи батареи обнаруживается по отказу в работе стартера при исправной цепи батарея - стартер, по низкому уровню напряжения. Оно может быть вызвано распайкой перемычек, расплавлением или обломом полюсного вывода, коррозией токоотводов.

Трещины моноблоков, баков и крышек аккумуляторов. Такие неисправности вызываются механическими повреждениями, ударами, тряской и т.п. в процессе эксплуатации.. Трещины во внутренних перегородках моноблока вызывают постепенный разряд смежных аккумуляторов батареи.

4. Техническое обслуживание АКБ

Срок службы и исправность аккумуляторной батареи во многом зависят от своевременного и правильного ухода за ней. Батарея должна содержаться в чистоте, так как загрязнение ее поверхности приводит к ее повышенному саморазряду. При техническом обслуживании необходимо протирать поверхность батарей 10% раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды, после чего вытереть чистой сухой ветошью. Во время заряда в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно постоянно прочищать тонкой проволокой. Учитывая, что при работе батареи образуется гремучий газ (смесь водорода с кислородом), нельзя осматривать батарею рядом с открытым огнем во избежание взрыва. Периодически необходимо зачищать штыри и клеммы проводов.

Приготовление электролита и зарядка АКБ. Электролит готовят из аккумуляторной серной кислоты (плотность 1,83 г/см) и дистиллированной воды. В пластмассовый, керамический, эбонитовый или свинцовый сосуд сначала наливают воду, затем при непрерывном перемешивании кислоту.

Аккумуляторы, собранные после ремонта из разряженных пластин (электродов), заливают электролитом плотностью 1,12 г/см после охлаждения до температуры 25 С. Залитую АКБ выдерживают в течение 2 - 4 часов.

В качестве источника тока для зарядки АКБ используют выпрямители типа ВСА или специальные зарядные агрегаты. Зарядку ведут током, равным 0,1 от емкости батареи. Напряжение на каждом аккумуляторе должно быть 2,7-3,0 В. Во время зарядки контролируют температуру электролита. Она не должна подниматься выше 45 С. Если температура окажется выше, уменьшают зарядный ток или прекращают зарядку на некоторое время. Заканчивают зарядку после того, как начнется обильное газовыделение, а плотность электролита стабилизируется и не будет меняться в течение 2 часов. После 30 минут выдержки проверяют плотность электролита. Если она не соответствует установленной для данной зоны эксплуатации, то доливают в аккумулятор дистиллированную воду (когда плотность выше нормы) или электролит плотностью 1,4 г/см (если плотность ниже нормы). После корректировки необходимо продолжить зарядку в течение 30 минут для перемешивания электролита.

При ТО аккумуляторных батарей проверяют уровень электролита, плотность электролита, измеряют ЭДС и напряжение аккумуляторов под нагрузкой.

ЭДС батареи - это разность потенциалов на ее полюсных выводах без нагрузки (при разомкнутой внешней цепи). Данная характеристика взаимосвязана со степенью заряженности батареи и по ее величине так же, как и по плотности электролита, можно оценивать состояние батареи и необходимость ее заряда.

Напряжение батареи - это разность потенциалов на ее полюсных выводах в процессе заряда или разряда (при наличии тока во внешней цепи). Данная характеристика используется при оценке пусковых качеств батареи. Для оценки пусковых качеств аккумуляторной батареи применяют следующие основные характеристики стартерного разряда, измеряемое при температуре электролита 18 С: сила разрядного тока в А, напряжение в начале разряда в В (измеряется на батареях с пластмассовым корпусом на 30-й секунде стартерного разряда), время разряда в минутах (измеряется при разряде тока, численно равном 3 оС до снижения напряжения батареи до 6 В).

Проверка уровня электролита. При эксплуатации аккумуляторных батарей уровень электролита постепенно понижается, так как вода испаряется.

Не следует допускать чрезмерного понижения уровня электролита вследствие того, что верхние кромки пластин при этом оголяются и под воздействием воздуха подвергаются сульфатации, а это приводит к преждевременному отказу в работе аккумуляторной батареи. Для восстановления уровня электролита необходимо доливать только дистиллированную воду.

Нормальный уровень электролита для батареи, имеющей заливную горловину , должен доходить до нижнего края отверстия в тубусе. Для батареи, не имеющей тубуса, уровень электролита определяется стеклянной трубкой. При этом уровень должен быть на 5-10 мм выше предохранительного щитка. При отсутствии стеклянной трубки уровень электролита можно проверить чистой эбонитовой или деревянной палочкой. Нельзя применять для этой цели металлический стержень. При понижении уровня следует долить дистиллированную воду, а не электролит, так как в процессе работы батареи вода в электролите разлагается и испаряется, а кислота остается.

Периодически проверяют плотность электролита с целью определения степени заряженности аккумуляторной батареи. Для этого наконечник кислотомера опускают в наливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит с помощью резиновой груши и по делениям поплавка, помещенного внутри стеклянной колбы определяют величину плотности электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи.

Доведение плотности электролита до нормы. В конце зарядки батареи устанавливается постоянная в течение несколько часов плотность электролита, иногда отличающаяся от нормальной. В этом случае следует довести плотность электролита до нормы. Если плотность электролита больше нормальной, то из элемента следует отобрать часть электролита долить взамен дистиллированной воды, выждать, пока электролит перемешается, и снова замерить плотность. Если плотность электролита низкая, то следует доливать электролит плотностью 1,40г/см.

Следующий момент, на который следует обратить внимание, - вибрация. После высокой температуры и электрической перегрузки, это - основная причина износа батарей. Механизм данного воздействия прост: любая «болтанка» постепенно стряхивает активное вещество с пластин. Поэтому проследите, чтобы аккумулятор был прочно закреплен.

Хранение АКБ. Новая, сухозаряженная и не залитая электролитом батарея должна храниться в сухом проветриваемом помещении при температуре не ниже +15 0С в защищенном от прямых солнечных лучей месте. Перед установкой батарей на хранение следует плотно закрывать пробками отверстия элементов. Срок хранения сухозаряженной батареи не более 12 месяцев. Если батарею необходимо хранить дольше, то ее надо залить электролитом и зарядить.

Зарядка с помощью внешних средств. Операция зарядки внешними средствами (выпрямителями постоянного тока) является необходимой только в случае длительных простоев автомобиля или ненормальных условии работы. Рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. Сняв батарею с автомобиля, очистить ее (особенно верхнюю часть) и проверить уровень электролита;

2. Включить батарею в цепь зарядки;

3. Во время зарядки рекомендуется систематически контролировать степень заряженности батареи с помощью автомобильного денсиметра;

После зарядки батареи снова очистить ее, протереть от попавшего на ее поверхность электролита и смазать выводы техническим вазелином.

аккумулятор электролит батарея

5. Техника безопасности при работе с аккумуляторными батареями

При работе с аккумуляторными батареями обслуживающему персоналу необходимо помнить, что отравляющее действие на организм свинца и его окислов, раздражающее действие на слизистую оболочку и дыхательные пути аэрозолей серной кислоты, агрессивность серной кислоты при попадании на кожу, взрывоопасность гремучего газа, возможность поражения током при работе с электроустановками требуют строгого соблюдения правил техники безопасности.

К работе с аккумуляторными батареями допускаются специально обученные лица, изучившие настоящее Руководство, правила техники безопасности и сдавшие зачет. Перед началом работы должна быть проверена исправность рабочей одежды, а также наличие индивидуальных средств защиты, нейтрализующих растворов и медикаментов.

Рабочий инструмент, спецодежда, средства защиты, приспособления и вспомогательные материалы должны содержаться исправными, при работе располагаться в удобном и безопасном для пользования порядке.

6. Защитные средства

Обслуживающий персонал аккумуляторной зарядной станции должен обеспечиваться костюмами из хлопчатобумажной материи с кислотостойкой пропиткой, а для работы при пониженной температуре окружающей среды -- костюмами из грубошерстного сукна.

Кроме того, на каждой аккумуляторной зарядной станции должны быть в необходимом количестве индивидуальные защитные и нейтрализующие средства (рис. 31).

В аптечке для оказания первой помощи должен быть запас нейтрализующих и медицинских средств: двууглекислая (питьевая) сода, марганцевокислый калий, настойка йода, нашатырный спирт, вазелин, а также марлевые тампоны и бинты.

7. Техника безопасности при работе с серной кислотой и электролитом

При обращении с серной кислотой, приготовлении электролита и заливке аккумуляторных батарей необходимо обязательно надевать кислотостойкий костюм, защитные очки, резиновые перчатки, резиновые сапоги и фартук из кислотостойкого материала. Во избежание несчастных случаев при работе с серной кислотой и электролитом (ожогов кожи, глаз и отравлений) необходимо соблюдать следующие правила:

хранить кислоту в стеклянных бутылях с притертыми пробками или полиэтиленовых бутылях и канистрах с плотно закрывающимися крышками;

переносить бутыли с кислотой только вдвоем, в корзинах или деревянных обрешетках;

для переливания кислоты из бутылей пользоваться специальным насосом (рис. 32) или опрокидывателем (рис.33);

приготовлять электролит только в посуде, стойкой к действию серной кислоты (эбонитовой, фаянсовой, керамической и т. п.);

стеклянной посудой пользоваться нельзя, так как стекло может лопнуть из-за высокой температуры, возникающей при вливании кислоты в воду;

при приготовлении электролита всегда вливать кислоту в воду тонкой струей при непрерывном помешивании стеклянной или эбонитовой палочкой (рис. 34). При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла. Если лить воду в кислоту, имеющую (почти в два раза) большую плотность, чем плотность воды, то вода растекается по поверхности кислоты, быстро нагревается, образуя пары, и разбрызгивается, вместе с кислотой.

Насос для переливания серной кислоты

Приготовление электролита

При вливании в воду кислота погружается в ее толщу, вследствие чего выделяющееся тепло отдается массе воды и разбрызгивания не происходит.

Категорически запрещается:

вынимать бутыль с серной кислотой из корзины или обрешетки за горловину;

переносить бутыли с кислотой без корзины или обрешетки;

переливать кислоту из бутылей одному человеку без приспособлений;

вливать воду в кислоту при приготовлении электролита.

Используемый инструмент

- Нагрузочная вилка представляет собой устройство для измерения напряжения аккумуляторной батареи

- Ареометр- прибор, который служит для определения плотности

- Отвёртка

8. Материалы и славы присутствующие в аккумуляторной батарее

Положительные пластины, клеммы изготовлены из свинцового сплава отрицательные из кальциевого сплава; крышка, корпус из пластмассы

Свинец - это металл, легкий в добыче и обработке. Свинец имеет серый цвет с синеватым металлическим блеском, при окислении - тусклый грязно-серый. На воздухе свинец очень быстро окисляется, поэтому его поверхность покрыта пленкой оксидов. Плотность свинца достаточно высока - в четыре раза выше, чем у алюминия, а температура плавления, наоборот, предельно низкая - 327,4 °C.

Кальций , Ca, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 20, атомная масса 40,08; серебряно-белый лёгкий металл.

Пластмассы -- органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого состояния в стеклообразное состояние.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели основные причины неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения. Но следует также отметить, что современные аккумуляторные батареи не подлежат ремонту, а приспособлены только к циклу заряд-разряд. А с нарушением рабочих характеристик подлежат утилизации.

Список литературы

1. Google.ru

2. Л.И. Епифанов, Е.А. Епифанова «Техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

3. Краткий автомобильные справочник НИИАТ. - М.: Транспорт, 1984

4. Газарян А.А. Техническое обслуживание автомобилей.

Размещено на Allbest.ru