Акумулятор або скорочено (АКБ), дуже важлива деталь у будь-якому автомобілі. Немає жодної машини з двигуном внутрішнього згоряння, де б його не було.
Він відповідає за електрообладнання машини і без нього вона просто мертва. Далі розглянемо, що це таке і чого він складається.
Що таке АКБ для автомобіля, призначення
Те, що акумулятор відповідає за все електрообладнання в машині, було зазначено вище, але тут не так просто і однозначно. Головне завдання батареї – забезпечити запуск силового агрегату.
Коли двигун запущено всю бортову мережу запитується від генератора. У середині 20-го століття і навіть ближчим до його кінця були двигуни внутрішнього згоряння без акумуляторів, наприклад, мотори мотоциклів. Вони запуск здійснювався рахунок м'язової сили, а далі всі системи працювали вже від генератора.
Однак останнім часом, з насиченням автомобілів різними електроприладами, мультимедійними центрами чи кліматичними системами, генератори не завжди справляються із забезпеченням їхньої енергією. У цьому випадку підживлення йде від АКБ.
Але повернемося до основного призначення батареї. Як би там не було головне завдання, як і раніше, залишається це забезпечення електроенергією стартера двигуна.
При запуску, особливо в холодну пору року, батарея серйозно розряджається. Однак генератор, крім живлення електроенергією бортової мережі машини, ще й забезпечує зарядку батареї.
Тому якщо генератор вийшов з ладу, то АКБ дуже швидко розряджається. Нової зарядженої батареї вистачає лише на 100 км пробігу. У решті випадків машина з несправним генератором пройде ще менше.
З чого зроблено і що всередині акумулятора
Не дивлячись, на весь технічний прогрес, досі в автомобілях, використовуються акумуляторні батареї, винайдені в середині 19 століття.
Винахідником АКБ вважається Гастон Планте, який винайшов його у 1860 році. Ну а сучасний вид батареї набули у 1878 році, після того, як його вдосконалив Камілл Фор.
З цього часу батареї принципово не змінювалися, всі зміни були лише косметичними, що стосувалися їхнього зовнішнього вигляду та якості виготовлення елементів конструкції.
Дані акумулятори називаються свинцево-кислотними, і в назві полягає опис принципу цих пристроїв.
Малюнок 19 століття, на якому показано один із перших акумуляторів у розрізі.
Отже, акумулятор складається з наступних основних частин:
- Корпуси;
- Кришки;
- Негативних електродів;
- Позитивних електродів;
- Позитивні клеми;
- Негативні клеми;
- Сполучних перемичок;
- Заливних пробок;
- Електроліта
Отже, корпус та кришка батареї складається з нейтрального до кислоти пластику.
Негативні пластини, втім, як і позитивні складаються з металевого свинцю та виконані у вигляді ґрат.
У негативній пластині проміжки свинцевої решітки заповнені металевим свинцем у вигляді спресованого порошку. У позитивній спресованим порошком діоксиду свинцю (PbO2).
У проміжку між пластинами розташовуються сепаратори, які є мікропористими пластинами, виготовленими з ебоніту або ревертексу. Обидва матеріали вважатимуться якимось варіантом гуми, і робляться вони з каучуку.
Завдання сепараторів полягає в тому, щоб розділяти позитивні та негативні електроди та перешкоджати їх короткому замиканню, яке може статися в результаті вібрацій двигуна та всього автомобіля.
Обидві клеми виготовлені з металевого свинцю і через них відбувається приєднання батареї до бортової мережі машини.
Сполучні перемички, так само виконані зі свинцю та служать для об'єднання різних банок у єдину батарею.
Для чого потрібна заливна пробка легко здогадатися з назви цієї деталі. Вона служить заливання електроліту в банки АКБ.
Ну і остання у списку, але при цьому одна з найголовніших деталей акумулятора є електроліт. Він складається з 30% розчину сірчаної кислоти (H2SO4) та дистильованої води.
Принцип роботи АКБ
Принцип роботи акумулятора ґрунтується на електрохімічній реакції окислення свинцю в розчині сірчаної кислоти та води.
При розрядженні батареї на позитивній пластині відбувається окислення металевого свинцю, причому на негативній пластині відновлюється діоксид свинцю.
При зарядці відбувається зворотний процес, кількість діоксиду свинцю на негативній пластині зменшується, але в позитивної пластині збільшується кількість металу.
Також при розрядці АКБ зменшується кількість сірчаної кислоти в електроліті та збільшується кількість води. При зарядці також відбувається зворотний процес.
Особливості конструкції сучасних АКБ
Незважаючи на те, що, принципово, акумулятори, за більш ніж 150 років, не змінилися, сучасність внесла серйозні зміни в технологію їх виготовлення та матеріали, з яких вони робляться.
Розглянемо їх окремо:
- Пластини
Сьогодні на найбільш якісних батареях невеликі зміни зазнали матеріалу пластин. Тепер пластини роблять не з чистого свинцю, а з його сплаву зі сріблом. При цьому з'явилася можливість знизити масу батареї на третину, а термін служби збільшити на 20%.
Крім того, змінилася сама технологія їх виготовлення. Якщо перші пластини вироблялися шляхом їхнього лиття, то сьогодні їх роблять із тонкого свинцевого листа, шляхом штампування. Такий метод дешевше і при цьому пластини виходять міцнішими і тоншими.
- Сепаратори
Однією з причин виходу АКБ із ладу є коротке замикання позитивних та негативних пластин.
Замикання відбувається через те, що з пластин обсипається активна зона і знизу банок вона замикає. Щоб уникнути цього, сепаратори роблять у вигляді конвертів, запаяних знизу, під пластинами. Таким чином, коли активна зона обсипається, вона залишається всередині конверта і не замикає.
У матеріал самих сепараторів сьогодні додається скловолокно. Це також дозволяє робити їх тонше і міцніше.
- Електроліт
Як було зазначено вище, електроліт є розчином сірчаної кислоти і води. Під дією низьких температур, як відомо, вода замерзає, проте з електролітом цього не відбувається.
Але він все одно помітно загусає і втрачає свої властивості, через що ємність батареї помітно знижується. Щоб уникнути цього, сьогодні, в електроліт додають різноманітні присадки.
- Гелеві електроліти
Акумулятори з гелієвими електролітами можна вважати вершиною еволюції кислотних батарей і саме тому для них відведено окремий розділ. Такі АКБ називаються просто гелевими. У цих пристроях електроліт модифікований настільки, що є чимось на кшталт желе.
Така модифікація, у комплексі з іншими вищеописаними інноваціями, дала воістину чарівні результати. Батареї стали практично вічними, несприйнятливими до перевертання, що практично не втрачають свої властивості взимку і при цьому набагато легше по масі.
Щоправда, ціна порівняно з акумуляторами старого покоління зросла від 5 до 10 разів. Але це того варте. І все одно стоять вони не позамежні гроші, десь у межах 100 – 200 умовних одиниць.
Параметри та характеристики акумуляторної батареї
Параметри та характеристики акумуляторів зашифровані у їхньому маркуванні і зараз ми розберемо, що вона позначає.
Це питання ми розглянемо на прикладі найпоширенішої АКБ 6СТ-55.
Отже, в назві акумулятора цифра 6 позначає, що АКБ складається з 6-ти банок.
- СТ – означає, що батарея стартерна.
- 55 - позначає ємність батареї, яка становить 55 Ампер * год.
Для того щоб розуміти який акумулятор вам потрібен, необхідно знати два параметри:
- Тип ДВЗ;
- Об'єм двигуна вашої машини;
- Двигуни об'ємом до 1,6 літра. Їх підходять АКБ 6СТ-45;
- Двигуни об'ємом від 1,6 до 2,5 літрів. Для них підходить 6СТ-55;
- Двигуни об'ємом від 2,5 до 3 літрів. Для них підходить 6СТ-60;
- Двигуни об'ємом від 3 до 3,5 літрів. Їх підходить 6СТ-75;
- Двигуни об'ємом понад 3,5 літри. Для них підходить 6СТ-90.
Для дизельних силових агрегатів ці параметри дещо інші:
- Двигуни об'ємом до 1,5 літра. Для них підходить 6СТ-55;
- Двигуни об'ємом від 1,5 до 2,0 літрів. Для них підходить 6СТ-60;
- Двигуни об'ємом від 2-х до 2,7 літрів. Їх підходить 6СТ-75;
- Двигуни об'ємом від 2,7 до 3,5 літрів. Для них підходить 6СТ-90;
- Двигуни об'ємом від 3,5 до 6,5 літрів. Для них підходить 6СТ-132;
- Двигуни об'ємом понад 6,5 літрів. Для них підходить 6СТ-192 та більше.
Як можна побачити, через різні принципи роботи дизельних і бензинових двигунів для них використовуються акумулятори різної ємності.
Для дизельних силових агрегатів вам знадобляться більш ємні батареї.
Акумулятори майбутнього
Як уже згадувалося вище сучасні батареї за принципом дії такі самі, як ті, що були розроблені в середині 19-го століття.
Однак технології не стоять на місці і, зважаючи на все, найближчим часом для двигунів внутрішнього згоряння (ДВС) з'являться АКБ, створені на нових принципах. Далі вони будуть швидко перераховані.
- Гелеві акумулятори
Про ці батареї досить докладно було розказано вище. Ці батареї вже продаються, і їх будь-хто може купити.
Гелева АКБ
- Літій-іонні акумулятори
Ці батареї широко відомі по мобільних телефонах та інших гаджетах. Однак сьогодні існують розробки і для автомобілів. Але, незважаючи на всі свої переваги, в автотехніці цей вид АКБ не прижився через низку важливих недоліків.
- По-перше, вони різко втрачають свою потужність через низьку температуру.
- По-друге, для заряджання таких батарей потрібна сувора відповідність зарядному струму, що вимагає переробки електронної частини генераторів.
- Ну і найголовніше, дані АКБ мають вартість в 15 разів дорожче за звичайний кислотний акумулятор.
Літій-іонна АКБ, чеської компанії Варта
- Графен-полімерні акумулятори
Це, мабуть, найперспективніші батареї для використання як у автомобілях, оснащених ДВС, так і електричною силовою установкою. У виробництві цих АКБ використано нанотехнології.
Ці акумулятори мають справді чудові властивості. Вони мають ємність, практично втричі більше літій-іонних і при цьому набагато меншу вартість, тому що в їх виробництві не використовується дорогий літій. Крім цього, вони не втрачають своїх властивостей під дією низьких температур.
Досвідчена графен-полімерна АКБ
Резюме: Вище перераховані тільки три найрозкрученіші або правильніше буде сказати розпиарені технології.
У світі ведуться роботи над батареями, відомо, що у розробці понад тридцять нових схем. Не виключено, що серед цих акумуляторів, що ще випробовуються, можуть виявитися деякі з ще більш цікавими властивостями. Як то кажуть поживемо - побачимо.
Акумуляторна батарея призначена для живлення струмом споживачів до пуску двигуна та для пуску двигуна. На навантажувачах використовуються кислотні акумуляторні батареї. Акумуляторна батарея складається з кількох акумуляторів послідовно з'єднаних. Акумулятор – це хімічне відновлюване джерело електричної енергії. Дія акумулятора засноване на послідовному перетворенні електричної енергії на хімічну (зарядка) і назад – хімічної енергії на електричну (розрядка).
Акумуляторна батарея складається з 4 бака, розділеного всередині перегородками на відділення. У кожному з них (банку) міститься один акумулятор. Бак виготовляють із кислостійкої пластмаси або ебоніту. Він має на дні ребра 3, на які спираються пластини. У кожну банку поміщений набір позитивних 2 і 1 негативних пластин.
Пластини акумулятора виготовляють у вигляді ґрат, заповнених активною масою – порошкоподібним свинцем. Для збільшення запасу енергії кількість парних пластин збільшують. Кількість електрики, яку віддає повністю заряджений акумулятор при безперервному розряді постійною силою струму до певної кінцевої напруги, називають ємністю акумулятора. Місткість акумулятора вимірюють в ампер-годинниках.
Позитивні пластини з'єднані з полюсним штирем, що має знак "+", а негативні - з полюсним штирем зі знаком "-". Позитивна пластина розташована між негативними пластинами, тому негативних пластин однією більше, ніж позитивних. Пластини розділені пористими перегородками – сепараторами 9. вони виготовлені з мікропористої пластмаси чи скловолокна. Сепаратори запобігають короткому замиканню пластин і вільно пропускають електроліт. Банку закривають кришкою 6, в якій передбачено отвір заповнення банки електролітом.
Заливний отвір закривається пробкою 5. У пробці розташований вентиляційний отвір, що повідомляє порожнину акумулятора з атмосферою, що необхідно для виходу газів, що виділяються при хімічних реакціях.
На акумуляторі вказують марку. Наприклад: 6 СТ - 50 ЕМ. Її розшифровують так:
6 – число послідовно з'єднаних акумуляторів;
СТ – батарея стартерна;
50 - номінальна ємність батареї в ампер-годинниках при 20-годинному розрядному струмі 2,5 А;
Е – матеріал бака – ебоніт;
М – матеріал сепараторів – мікропориста пластмаса;
Електроліт виготовляють із сірчаної кислоти H 2 SO 4 та дистильованої води. Співвідношення кислоти та води в електроліті визначають за його густиною. Щільність вимірюють денсиметр (ареометр). Щільність електроліту для нашого регіону має бути 1,27 – 1,28 г/см 3 . Рівень електроліту в акумуляторі повинен бути на 10-15мм вище рівня пластин.
Під час експлуатації акумулятора необхідно:
Контролювати рівень електроліту;
Стежити для того, щоб наконечники проводів були надійно закріплені і мали хороший контакт;
У разі окислення клем і наконечників проводів необхідно від'єднати дроти, клеми і наконечники проводів зачистити, потім поставити на місце, створивши хороший контакт і змастити технічним вазеліном;
Слідкуйте, щоб поверхня акумулятора була чистою і сухою (пил електропровідна, може протікати струм витоку, і АКБ буде розряджатися).
АКБ оточують людей у їхньому повсякденному житті буквально всюди – у дрібній та великій домашній техніці, засобах зв'язку, улюбленому автомобілі. Незважаючи на це, багато хто не знає, який принцип роботи акумулятора, і тому не вміє з ним поводитися. Насправді є один генеральний принцип, якому підпорядкована робота всіх видів батарей. Це оборотні хімічні реакції, що відбуваються циклічно. Під час розряду акумуляторної батареї відбувається перетворення енергії хімічної на електричну, що забезпечує роботу технічного пристрою, до якого підключений АКБ. Коли запас цієї енергії буде вичерпаний на певний відсоток, заряджають акумулятор. Під час неї також йдуть хімічні перетворення, але вже із зворотним ефектом. Тобто надходження електричного струму спричиняє накопичення запасів хімічної енергії.
Розрізняють різні акумулятори між собою два аспекти – тип електроліту та матеріал, з якого виконані електроди. Основою для електроліту виступають кислоти або луги, які після розведення водою або іншими добавками набувають вигляду готової гомогенної суміші різної консистенції (рідкої або гелевої). Речовина, що виступає електродом, здатна змінювати властивості готового виробу. Найпоширенішими є літієві, свинцеві та нікель-кадмієві батареї.
Про автомобільні акумулятори
Принцип роботи стандартного автомобільного акумулятора спирається на його конструкцію і не залежить від того, залитий кислотний або лужний електроліт.
Всередині діелектричного та нерозчинного сірчаного корпусу із спеціального пластику поміщаються шість банок-батарейок, послідовно прикріплених один до одного. У кожній з цих банок є по кілька електродів із зарядами «плюс» і «мінус», які виглядають як решітка, що відводить струм, змащені спеціальною хімічно активною масою.
Щоб грати з різними знаками випадково не стикнулися і не закоротили, кожну з них занурено в роздільник із поліетилену. Самі електроди зроблені зазвичай із свинцю із різноманітними домішками.
Якщо бути точним, то таких свинцевих грат буває три види:
- Малосірм'янисті . І аноди, і катоди зроблені зі сплаву свинець+сурма і вимагають мало обслуговуючих процедур.
- Кальцієві. Тут домішка, відповідно, кальцій. Такі електроди взагалі не потрібно обслуговувати.
- Гібридні. Один електрод, з мінусом, виготовляється з кальцієвого сплаву, а позитивний містить сурму.
Можна з упевненістю стверджувати, що свинцево-кислотний - найпопулярніший і найпоширеніший для авто. Принцип роботи свинцевого акумулятора ґрунтується на активній взаємодії сірчаної кислоти з діоксидом свинцю.
Коли батарея експлуатується, тобто потрібна електрична енергія, на катоді свинець окислюється, яке діоксид на аноді, навпаки, бере участь у відновлювальної реакції. При зарядці, як неважко здогадатися, взаємодії йдуть у зворотний бік.
Це відбувається за рахунок кислоти в електроліті, частина її розпадається, відповідно, концентрація падає. Саме цим обумовлена потреба періодично оновлювати рідину в батареї.
З гелевими акумуляторами такого не трапляється. Стан електроліту в них не дозволяє йому випаровуватись, якщо, звичайно, не перегріти АКБ під час підзарядки.
Саме завдяки відсутності необхідності періодично заповнювати запаси активної речовини батареї з желеподібним електролітом відносять до категорії. Ще одна їхня перевага в тому, що гель не від'єднується від електричних контактів, а отже, неможливі раптові збої та замикання.
Як влаштований літій-іонний акумулятор?
Його конструкція не відрізняється складністю: анод із пористого вуглецю, літієвий катод, пластина-сепаратор між ними та провідник струму – речовина-електроліт. Під час розрядки іони відокремлюються від анода і рухаються на літій електролітом, минаючи сепаратор. Під час живлення батареї все відбувається з точністю навпаки – літій віддає іони, вуглець приймає. Так і відбувається процес іонного круговороту між різнозарядними електродами літій-іонної батареї.
Точний склад катода може відрізнятися у конкретній моделі або у певного виробника АКБ. Справа в тому, що багато фірм тестують різноманітні типи літієвих сполук для того, щоб змінювати показники пристроїв на власний розсуд.
Втім, очевидно – покращуючи одні характеристики, неминуче доводиться жертвувати іншими. Найчастіше з підвищеною ємністю, турботою про людей, які його експлуатують, і природному середовищі виявляються надмірно дорогими або вимагають занадто багато уваги.
Але чого не відібрати у батарей з літієм, що становить їх принципову різницю з іншими типами акумуляторів, то це низький рівень саморозряду.
Li-Pol акумуляторні батареї
Літій-полімерні – це наступний етап розвитку літій-іонних АКБ. Принципова різниця зрозуміла з назви - як електроліт починає використовуватися полімерне з'єднання. Через міцність існуючих у ньому хімічних зв'язків такий акумулятор стає максимально безпечним, неправильна експлуатація може зламати його самого, але не завдати шкоди власнику, як це бувало з літієвими АКБ з рідким наповнювачем. Полімерний безпечно перегрівати або протикати гострим предметом, тоді як рідинний елемент вже давно б вибухнув.
Ще один величезний плюс Li-Pol батарей – їх величезна провідність. Через те, що в процесі реакцій на анодах і катодах батарея набуває властивостей хорошого напівпровідника, вона здатна передавати струм, що в рази перевищує її власну електроємність.
Лужні батареї
Методика функціонування лужного акумулятора ґрунтується на хімічних перетвореннях у лужному середовищі. Саме тому для електродів таких АКБ застосовують сполуки металів, які активно взаємодіють саме із лугами.
Гідроокис нікелю на електроді з позитивним зарядом перетворюється на гідрат його закису через низку реакцій з вільними іонами в електроліті. На катоді у цей час йдуть схожі взаємодії, але з утворенням гідрату окису заліза. Між щойно створеними речовинами утворюється різниця в потенціалах, за рахунок якої і виділяється електроенергія. У процесі підзарядки реакції ті самі, тільки у зворотному порядку, речовини відновлюються до вихідних.
Ni-Cd акумулятор
Зазвичай застосовують для невеликої техніки, наприклад, для шуруповерта. Принцип їх пристрою і роботи схожий з автомобільним АКБ, тільки в набагато менших масштабах - ті ж послідовно з'єднані кілька маленьких батарейок, що спільно виробляють необхідні електричні показники, а всередині них - вже знайомі аноди, катоди, пластини сепараторів і рідкий електроліт.
Специфічні характеристики, властиві лише цьому типу акумуляторів, забезпечують саме хімічні властивості нікелю та кадмію. Вони ж накладають і зобов'язання бути обережним, особливо за умови. Це зумовлено тим, що кадмій – досить токсичний елемент.
При акуратній експлуатації шуруповертів з такими АКБ прилади гарантовано працюватимуть довгий час на високій потужності, в будь-яких погодних і температурних умовах. До того ж, їх можна дуже швидко заряджати.
Ni-MH акумулятор
За своїм пристроєм та механізмом роботи нікель-метал-гідридні батареї дуже схожі на кадмієві і були винайдені практично відразу після них. Основна відмінність полягає у матеріалі, з якого виготовлений негативний електрод.
В акумуляторах типу він складається із особливого праворуч металів, які абсорбують водень. Частина з них реагують з іонами електроліту з виділенням теплової енергії, інша частина – з її поглинанням, внаслідок чого можливе безпечне та екологічно нешкідливе використання такого пристрою.
Як працює зарядний пристрій АКБ?
ЗУ для акумулятора зазвичай складається з випрямляча та трансформатора і створює струм із постійною напругою близько 14 вольт. Також хороші прилади містять елементи, які стежать за напругою на акумуляторі, що живиться, і в потрібний момент вимикають зарядку.
По ходу процесу роботи зарядного пристрою для автомобільного акумулятора або для будь-якого іншого струм, що подається, сам собою падає. Викликано це тим, що в АКБ, що заряджається, збільшується опір, і він більше не пропускає струм з великою напругою. Якщо в зарядці є вимірювач, він фіксує той момент, коли в батареї досягнуто напруга в 12В, після чого її можна відключати від мережі.
АКБ - річ не така складна, як може здатися. Її пристрій легко зрозуміти, до того ж принцип роботи однаковий для різних видів. Знати його власнику акумулятора хоч у машині, хоч у настінному годиннику, дуже корисно – це допоможе чинити правильно на всіх етапах – вибору, обслуговування та утилізації батарейки.
Найбільш суттєвими у автомобільних акумуляторів є три наступні показники:
По-перше, це ємність, виражена в ампер-годиннику. Вона характеризує здатність акумулятора давати певний струм протягом певного часу. Наприклад, ємність 40 ампер-година означає, що акумулятор може давати струм 1 ампер протягом 40 годин (або 2 ампера протягом 20 годин і т.д.)
По-третє, – резервна ємність. Цей параметр, особливо шанований в Америці, показує інтервал часу (у хвилинах), протягом якого акумулятор здатний давати струм 25 А (тобто протягом якого часу він зможе підміняти генератор, що вийшов з ладу).
Що там усередині?
Стандартний автомобільний акумулятор складається із шести 2-вольтових елементів, що дає на виході 12 вольт. Кожен елемент складається з свинцевих гратчастих пластин, покритих активною речовиною та занурених у електроліт. Негативні пластини покриті дрібнопористим свинцем, а позитивні двоокисом свинцю. Коли до акумулятора підключають навантаження, активна речовина входить у хімічну реакцію з сірчанокислотним електролітом, виробляючи електричний струм. На пластинах при цьому осідає сульфат свинцю, і електроліт, відповідно, виснажується. Під час заряджання ця реакція проходить у зворотному напрямку, і здатність акумулятора давати струм відновлюється.
Автомобільний акумулятор виконує три функції:
по-перше, він запускає двигун;
по-друге, живить деякі електричні пристрої, наприклад, сигналізацію та телефон, коли двигун не працює.
по-третє, він "допомагає" генератору, коли той не справляється із навантаженням.
Холостий режим акумулятора
Простоювання автомобіля взимку в пробках - справжня проблема для акумулятора. Працюючі одночасно вентилятор, фари, обігрівач заднього вікна та склоочисники здатні забрати більше струму, ніж виробляє генератор. За 45 хвилин такої роботи середній акумулятор може виснажитися настільки, що повторний запуск вимкненого двигуна виявиться неможливим. Для відновлення потрібно не менше 30 хвилин нормальної їзди, перш ніж можна буде знову зупинитися.
Чому вони виходять з ладу? Взагалі, в самому акумуляторі ламатися особливо нічому. У всякому разі, причина більшості несправностей несправностей пов'язана не з власними його дефектами, а з наявністю додаткового обладнання, наприклад, залишених включеними габаритів, сигналізації та телефону, струму витоку, що не рідкість на не новому автомобілі. Ці пристрої особливо люблять давати "сюрпризи" під час тривалих стоянок автомобіля, наприклад, в аеропортах.
Виробники автомобілів з метою економії ставлять "слабкий" акумулятор, який тільки можна, тому будь-яке додаткове електричне навантаження може призвести до несправності.
Сам акумулятор у процесі служби, звичайно, зношується і, зрештою, виходить з ладу. Це відбувається внаслідок корозії пластин, збіднення їх активного покриття та виснаження електроліту. Тому сприяє підвищена температура, тож найчастіше пошкодження відбуваються влітку, а з першим морозцем починається "веселе життя". Зазвичай термін служби батареї становить близько чотирьох років, але значною мірою залежить від режиму експлуатації.
Однак, якщо акумулятор раптом почав барахлити, не спишіть його викидати. Наш досвід показує, що величезна кількість автомобільних акумуляторів, які вважалися несправними, були просто розряджені. Спробуйте зарядити розряджений акумулятор, причому якнайшвидше. Чим довше акумулятор залишається незарядженим, тим сильніше сульфатація пластин, і тим проблематичніше буде його відновлення.
Акумулятор вимагає піклування
Багато власників автомобілів бувають щиро здивовані, коли дізнаються, що акумулятор теж потребує техобслуговування. Це сумно, тому що крапелька турботи та уваги можуть зберегти купу часу та грошей.
Догляд за акумулятором надзвичайно простий і практично зводиться лише до регулярних перевірок рівня електроліту. Низький рівень може свідчити про зайву зарядку, що зазвичай спричинено несправністю генератора. Якщо ж електроліту не вистачає лише в одному з елементів, то вихід з ладу всього акумулятора вже не за горами. У теплу погоду він ще сяк-так попрацює, але перші ж холоди його закінчать.
Декілька років тому у великому ходу були "акумулятори, що не вимагають догляду", що конструктивно зводилося до глухої герметизації верхньої кришки. Згодом мода ця пройшла, оскільки, якщо, з якихось причин, втрата електроліту все ж таки відбувалася, долити його вже було не можна.
Доливаючи акумулятор, пам'ятайте про одну особливість. Під час заряджання рівень електроліту дещо підвищується, тому доливати слід з урахуванням цього ефекту. А що може створити кислота, що потрапила на корпус батареї або деталі кузова, ми всі чудово знаємо.
Питання безпеки
Пам'ятайте, що небезпека займання кисню та водню, що виділяються під час зарядки (а також після її завершення), цілком реальна. Хоча більшість серйозних виробників обладнають кришки акумуляторів обмежувачами полум'я, покликаними запобігти його потраплянню всередину акумулятора, подібна ймовірність, як і раніше, зберігається, як кажуть, береженого Бог береже. Пам'ятайте, що іскра виникає не тільки при від'єднанні клеми. Статичної електрики від синтетичного одягу може бути достатньо, щоб викликати вибух.
Вибух акумулятора можна порівняти за потужністю зі пострілом із рушниці калібру 12 мм. Результат є моторошним видовищем, і відбувається це частіше, ніж ви можете собі уявити. Наприклад, в обережній Америці за рік буває понад десять тисяч подібних випадків.
При тому, що вибух, ймовірно, не буде смертельним, він може серйозно травмувати вас, особливо обличчя, тому що уламки пластику розлітаються на всі боки. Тому завжди слід бути у захисних окулярах.
Наступний момент, на який слід звернути увагу, вібрація. Після високої температури та електричного навантаження, це – основна причина зносу батарей. Механізм цього впливу простий: будь-яка "болтанка" поступово струшує активну речовину з пластин. Тому слідкуйте, щоб акумулятор був міцно закріплений.
І, нарешті, перевірте клеми. Вони повинні бути чистими і добре затягнутими, щоб уникнути іскріння. Деякі змащують клеми густим мастилом, інші вважають, що це тільки сприяє накопиченню бруду, тому вибір за вами.
Заряджайте!!!... .
Акумулятор, який безнадійно "сів" одного разу морозного ранку в понеділок, - ось нерідка причина краху стільки блискучих службових кар'єр.
То що робити?
Можна спробувати завести машину декількома способами: "прикурити" від акумулятора іншого автомобіля (що може виявитися проблематичним при сучасному рівні "накрученості" електроніки); штовхнути машину або потягнути на буксирі (але не за наявності каталітичного нейтралізатора); піти купити нову батарею.
Останній спосіб особливо поганий, бо в переважній більшості випадків "акумулятор, що сів", можна відновити.
При правильній зарядці він у більшості випадків відновлюється до вихідного стану і продовжує продовжувати жити і боротися.
Не поспішай!
Минули часи, коли акумулятор просто підключали і залишали на ніч. Зарядку акумулятора потрібно проводити з певною "швидкістю", інакше на вас чекають різні неприємності.
В ідеалі зарядний струм для звичайної свинцево-кислотної батареї повинен становити 10% її ампер-годинної характеристики. Наприклад, акумулятор, що повністю розрядився, ємністю 50 ампер-годин слід заряджати при силі струму 5 ампер протягом десяти годин. Заряджання має проходити зі знятими кришками.
І хочеться швидше, та не можна. Це може призвести до перегріву, а то й закипання електроліту. Можуть покоробитись і пластини, тоді акумулятору – кінець. Якщо ж ваш акумулятор герметичний, що "не вимагає догляду", то його доводиться заряджати ще повільніше - не більше 2.5% від ампер-годинної характеристики.
Так, у тому ж прикладі герметичний акумулятор, що повністю розрядився, на 50 ампер-годин вимагає струму зарядки 1,25 ампер протягом 40 годин. Для акумуляторів, що частково розрядилися, цей час буде, звичайно, менше.
Більшість зарядних пристроїв мають регулятор зарядного струму. Особливо зручно, якщо є режим "зарядки, що знижується". У цьому випадку, коли зарядний акумулятор заряджає, автоматично зменшується зарядний струм, що дозволяє запобігти можливому перезарядженню.
Загальне правило тут - чим повільніше заряджати, тим краще.
Однак, не тримайте акумулятор занадто довго. Щодо визначення моменту, коли слід процес закінчити, то думки розходяться. Деякі обчислюють необхідний для зарядки час і після його вимикають пристрій, інші чекають, поки всі елементи не почнуть бульбашитися, і вимикають тільки тоді.
Деякі потужніші обладнані функцією швидкої зарядки. Її слід використовувати лише за надзвичайних обставин, коли потрібно завести якнайшвидше. У цьому режимі підвищений струм зарядки подається певного проміжку часу, після чого пристрій сам вимкнеться. Життя акумулятора це все одно скорочує.
Найважливішим елементом електрообладнання автомобіля, а також мобільних телефонів, електроінструментів, деяких годинників та багатьох інших побутових приладів є акумуляторна батарея. Пристрій акумулятора схожі у всіх цих предметах, хоча види накопичувачів можуть бути різними. Проте різні прилади можуть мати свої особливості. У цій статті ми розберемо принцип дії автомобільного акумулятора та пристрій літій-іонної акумуляторної батареї (АКБ) для іншої, меншої техніки.
Призначення автомобільного акумулятора
Щодо автомобіля, тут АКБ грає вирішальну роль при запуску двигуна (харчування стартера). До того ж від нього працюють усі електроприлади (такі, як фари), коли двигун вимкнений, і генератор не працює. І навіть коли працює, накопичувач виступає «помічником» у випадках, якщо навантаження занадто велике – наприклад, у «пробці», коли енергії генератора не дуже багато.
Для авто застосовуються різні , серед них:
- - Іноді називаються просто кислотними, застосовуються найчастіше;
- залізо-нікелеві – на другому місці за частотою використання;
- нікель-кадмієві;
- срібно-цинкові - в сучасних моделях практично не застосовуються, тому що швидко зношуються і мають високу собівартість.
Принцип роботи кислотного акумулятора ґрунтується на чистій сірчаній кислоті, розведеній дистильованою водою для досягнення необхідної щільності. Нею залиті пакети з позитивно та негативно заряджених свинцевих пластин. Пластини поділені діелектричним матеріалом. Кожна пара паралельно з'єднаних платівок є джерелом струму. Усі пластини об'єднані у модулі (банки). Як правило, модулів шість, і вони з'єднані між собою. Оболонка батареї виготовлена із стійкого до агресивного середовища матеріалу.
Коли ця конструкція діє, пластинки під впливом сірчаної кислоти виділяють сульфат свинцю, і в результаті утворюється електрична енергія. Також виділяється вода, і тому концентрація електроліту стає менш щільною. Під час зарядки АКБ процес здійснюється у зворотному порядку, свинець знову набуває металевої форми, електроліт стає більш концентрованим.
Пристрій лужного акумулятора аналогічно кислотному, але використовуються інші хімічні елементи, у тому числі корпусу контейнера. Практично у всіх російських машинах встановлені лужні акумулятори, оскільки вони відрізняються низькою вартістю та високою надійністю.
Таким чином, пристрій акумулятора автомобіля заснований на наступних принципах:
- перехід електроенергії у хімічну (коли заряджається);
- перехід хімічної енергії на електричну (коли він розряджається).
Певні типи АКБ вимагають регулярного обслуговування, тобто контролю рівня електроліту. Щоб обслужити таку батарею, потрібно мати навички автомобільного майстра або звертатися до сервісу.
Однак, останнім часом з'явилося поняття автомобіля. Це не означає, що його не потрібно заряджати. Просто він не вимагає операцій з перевірки та доливання електроліту. Але пам'ятайте, що в деяких з них (типу Ca/Ca, де електроди зроблені зі сплаву свинцю з кальцієм) є недолік - при сильній розрядці вони відчутно втрачають ємність, і кілька таких випадків призводять до непридатності АКБ, що не обслуговується, до подальшого використання.
Розібравши пристрій автомобільного акумулятора, перейдемо до роботи акумулятора Li-ion.
Li-ion батарея
Літій-іонна АКБ не застосовується в автомобілебудуванні, якщо не йдеться про електромобілі, але набула широкого поширення в пристроях на зразок мобільного телефону.
Де застосовують акумуляторні батареї Li-ion?
Технологія Li-ion може використовуватися в різних приладах, від акумулятора ноутбука або стільникового телефону до акумулятора шуруповерта. Літійовим, як правило, є зовнішній акумулятор для смартфона або іншого електронного пристрою.
Зовнішній акумулятор останнім часом набув популярності, коли з'ясувалося, що вбудовані накопичувачі в побутовій електроніці останніх моделей не дозволяють тримати заряд тривалий час. Тоді набули поширення додаткові пристрої, які накопичують набагато більший заряд і можуть згодом працювати далеко від розеток для підзарядки менших за розміром, але слабких вбудованих батарей. Такий пристрій і називається зовнішній акумулятор.
Він працює так само, як і всі інші АКБ: накопичує заряд, а потім віддає електроенергію. Тільки вона використовується не безпосередньо для роботи будь-яких пристроїв, а для заряджання інших батарей. Іноді зовнішній акумулятор купують не тільки для мобільних телефонів, але і для акумулятора ноутбука, фотоапарата або інших пристроїв.
Зовнішній акумулятор може мати різні розміри, форму та ємність. Від цих параметрів відповідно залежить його ціна. Так що для кожного з багатьох смартфонів можна підібрати портативний зарядний пристрій, що відповідає потребам. Якщо у вас кілька електронних приладів, яким може знадобитися заряджання «в полях», рекомендується підбирати універсальний портативний зарядник: для акумулятора ноутбука, телефону, плеєра та іншого.
Li-ion АКБ в електроінструментах
Насамкінець скажемо кілька слів про акумулятор шуруповерта, дриля та інших інструментів. Раніше такі АКБ були найчастіше нікель-кадмієвими (Ni-Cd). Зараз вони застаріли, але досі поширені через низьку вартість. Основні недоліки – швидкий саморозряд та досить відчутна втрата ємності з часом.
Зараз на зміну їм прийшли два типи АКБ:
- Нікель-метал-гідридні (Ni-MH) - більше ємність, ніж у Ni-Cd, менше саморозряд, вища ціна.
- Літій-іонні – недоліків, виражених в інших типів, немає. Натомість «не люблять» повного розряду чи перезаряду, в останньому випадку можуть вибухнути. Коштують дорожче за інші види батарей.
Таким чином, як акумулятор шуруповерта рекомендують вибирати нікель-метал-гідридний, але при професійному (частому і тривалому) застосуванні краще підійде літій-іонний.
