Свинцово-кислотный аккумулятор — устройство и принцип работы, разновидности

Аккумуляторная батарея – именно то, что встречается на абсолютно всех современных транспортных средствах. Основное предназначение данного узла всегда заключалось и заключается на сегодня в подаче электроэнергии на электронные устройства машины, если таковая им требуется в обход генератора.

Вообще, первые аккумуляторы появились несколько сотен лет назад. Начиная с 1800-х годов, конструкционное и техническое развитие аккумуляторных батарей привело к созданию одного из самых известных в мире видов узла – свинцово-кислотному аккумулятору.

Взяв в расчёт востребованность подобных батарей для автомобилистов, наш ресурс решил более детально рассмотреть именно их.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

История появления подобных АКБ

Первым, кто создал и спроектировал реально рабочую свинцово-кислотную АКБ, был французский ученый – Гастон Планте.

Этот человек был всерьез заинтересован в создании универсальных на тот момент аккумуляторных батарей, так как имел не только научный интерес, но и отчасти финансовый.

Согласно историческим сводкам, Гастону Планте производители аккумуляторов, коих на тот момент было немного, предлагали немалые деньги за создание нового вида аккумулятора и удобной зарядки к нему.

В итоге, французскому учёному частично удалось достичь поставленной цели. Если быть точнее, Планте создал конструкцию АКБ с использованием свинцовых электродов и 10-% раствором серной кислоты.

Несмотря на инновационность кислотного аккумулятора в те года, недостаток у него был существенный – необходимость прохождения огромного количества циклов «заряд-разряд» для зарядки батареи «на полную». К слову, количество данных циклов было настолько велико, что для полного вмещения в АКБ электроэнергии могло потребоваться несколько лет.

Во многом это происходило из-за используемой в батареях конструкции свинцовых электродов и сепараторов, вследствие чего последующие несколько десятилетий умы «аккумуляторного дела» боролись именно с этим недочётом батарей.

Так, в период с 1880-1900 годов такие учёные как Фор и Фолькмар спроектировали чуть ли не идеальный среди всех типов конструкции свинцово-кислотных аккумуляторов.

Суть такой батареи заключалась в использовании не цельных пластин из свинца, а лишь его окисла, объединённого с сурьмой и нанесённого на специальные пластины.

Позже, Селлон запатентовал наиболее удачный вид конструкции данной АКБ, внедрив в неё намазанную окислами свинца и сурьмы металлическую решётку, что в итоге:

  • увеличило ёмкость аккумуляторов в несколько раз;
  • усилило коммерческий интерес со стороны компаний к АКБ;
  • и, в целом, совершило некоторый эволюционный скачок в аккумуляторном деле.

Отметим, что с начала 1890 года свинцово-кислотные батареи пошли в серийный выпуск и стали широко применяться повсеместно.

В 1970 годов произошла герметизация аккумуляторов, вследствие замены в них стандартных кислотных электролитов, на усовершенствованные газы и гели. В итоге, АКБ стала отчасти герметична.

Однако полной герметизации добиться не удалось, так как, в любом случае, при зарядке и разрядке батареи образуются некоторые газы, которые важно выпускать из внутренностей аккумулятора для его же блага.

Именно с тех пор герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы стали использоваться в огромнейших масштабах и практически не изменялись, за исключением незначительных усовершенствований электролитов и электродов, используемых в их конструкции.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Устройство свинцово-кислотного аккумулятора

По своей общей конструкции свинцово-кислотные АКБ уже более 110 лет неизменны. В общем виде батарея состоит из следующих элементов:

  • пластмассовый или резиновый корпус в форме призмы;
  • металлическая решётка, имеющая соответствующую намазку из свинца и подразделения на положительный, отрицательный электроды;
  • клапан для сброса газов;
  • области для наполнения электролитом, иначе — сепараторы;
  • межпространственные области, заполненные мастикой;
  • крышка.

Все элементы как стационарного свинцово-кислотного аккумулятора, так и нестационарной батареи подобного вида представляют собой герметизированный комплекс. Частично-полная герметизация имеется у большинства современных АКБ, ибо имеет системы отвода излишне давящих газов.

Полная же герметизация конструкционно предусмотрена только в высоких аккумуляторах с использованием особой конструкции электродов, что позволяет совершенно не добавлять электролит в процессе эксплуатации и не выводить газы отработки.

В любом случае, что АКБ с частично-полной герметизацией, что с совершенно полной изоляцией принято называть герметизированными свинцово-кислотным аккумуляторы, поэтому в этом плане между разными типами батарей различий не имеется.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Разновидности АКБ и принцип их работы

Ранее уже было упомянуто, что свинцово-кислотные АКБ подразделяются на разные виды.  Вне зависимости от типа их организации работают они по принципу электролитических химических реакций. В основе таковых лежит взаимодействие свинца (или иного металла), оксида свинца (с сурьмой) и серной кислоты (или иного электролита).

Именно такой тип взаимодействия в кислотных батареях был признан наилучшим, так как при гидролизе кислоты другие комбинации взаимодействия веществ приводят либо к низкому ресурсу аккумуляторов (при добавлении кальция), либо к чрезмерному «кипению» внутри детали (при отсутствии сурьмы), либо к недостаточной мощности (при использовании только свинца пластин).

На сегодняшний день имеется три основных разновидности свинцово-кислотных аккумуляторов, а точнее:

  1. Свинцово-кислотные аккумуляторы 6V. Построены по принципу использования 6 элементов, то есть, АКБ изнутри разделён на 6 работающих вместе блоков, каждый из которых в общем случае вырабатывает порядка 2,1 Вольт напряжения, что в итоге даёт 12,6 Вольт на целую батарею. На данный момент свинцово-кислотные аккумуляторы 6V наиболее используемые в сфере автомобилестроения, так как выполнены качественней всего со всех сторон рассмотрения их работы;
  2. Гибридные АКБ. Эти «звери» представляют собой смесь, где используется один электрод (зачастую положительный) со свинцово-сурьмистым оксидом, а другой (как правило, отрицательный) со свинцово-кальциевым. Такие АКБ из-за использования кальция в их конструкции менее долговечны;
  3. Гелевые свинцово-кислотные батареи. Слегка отличаются от конструкции описанных выше видов АКБ, так как имеют гелеобразный электролит, что позволяет их использовать в любой положении. По характеристикам гелевые аккумуляторы схожи с обычными свинцово-сурмистыми батареями и уже сегодня активно завоёвывают рынок автоиндустрии в своём сегменте.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидностиСвинцово-кислотный аккумулятор 6VСвинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидностиСвинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидностиГелевый свинцово-кислотный аккумулятор

Как показывает практика, наиболее удачные конструкции свинцово-кислотных АКБ – это стандартная с наличием сурьмы на электродной сетке и гелевая, относительно молодая. Что касается гибридных, то в силу своих особенностей спроса на рынке они так и не имеют, поэтому практически не продаются и встретить их можно крайне редко.

Правила эксплуатации

По сравнению с другими типами АКБ, свинцово-кислотные аккумуляторы менее прихотливы к использованию. Общие требования к эксплуатации батарей предъявляют специальные организации и непосредственно их производителя. К слову, требования различны для стационарных и нестационарных АКБ. Для первых видов аккумуляторов они таковы:

  • Проверка и осмотр – еженедельно, специализирующимся на этом персоналом;
  • Текущий ремонт – не менее раз в 1 год;
  • Капитальное восстановление – не менее раза в 3 года, и только если это возможно;
  • Надёжное крепление АКБ при эксплуатации на специальных стендах;
  • Обязательное наличие освещения в месте хранения;
  • Покраска поверхности, на которой стоит аккумулятор, в кислостойкую краску;
  • Поддержание в сепараторах батареи электролита на должном уровне (проверка/долив ежемесячные);
  • Наличие зарядных устройств и соблюдение правил зарядки;
  • Номинальное напряжение в сети на 5 % большее, чем выдают заряжаемые в ней АКБ;
  • Недопущение хранения батареи в разряженном состоянии более 12 часов;
  • Температура хранения от -20 до +45 градусов по Цельсию, для заряженных на 50 % АКБ – от -20 до +30. Незаряженные батареи хранить недопустимо.

В случае не со стационарными свинцово-кислотными аккумуляторами условия хранения заключаются лишь в своевременной их подзарядке, контроле электролита (при необходимости) и использовании батареи строго по назначению.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Правила зарядки

Зарядка любого аккумулятора – именно та процедура, которая должна проводиться в единственно верном режиме. В противном случае парочка неправильных операций по зарядке АКБ сделает из него либо маломощный источник тока, либо вовсе «убьёт» деталь. Зная подобную особенность аккумуляторных батарей, их владельцы нередко задаются двумя вопросами:

  1. Как правильно заряжать АКБ?
  2. Какое зарядное устройство для свинцово-кислотной аппаратуры лучше всего использовать?

Относительно второго вопроса можно однозначно сказать, что заряжать АКБ допустимо любой аппаратурой, главное – чтобы она была исправна. А о том, как заряжать свинцово-кислотный аккумулятор, поговорим более детально. В общем виде правильный порядок зарядки таков:

  1. Аккумулятор ставится в специально оборудованное для зарядки место: поверхность покрашена в антикислотную краску, открытых источников воды и огня нет, доступ к территории ограничен;
  2. После этого АКБ согласно всем нормам подключается к зарядному устройству;
  3. Затем на зарядной аппаратуре выставляется режим зарядки с соблюдением двух основных условий:
    • напряжение постоянно и равно порядка 2,35-2,45 Вольт;
    • ток по началу заряда самый высокий, к концу — постепенно и заметно понижается.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Непосредственно процесс зарядки батареи в стандартном режиме длится около 3-6 часов, за исключением случаев с использованием дешёвой и слабой аппаратуры, а также при восстанавливающей зарядке «убитой» АКБ.

Восстановление аккумулятора

В завершение сегодняшнего материала обратим внимание на процесс восстановления свинцово-кислотных АКБ. Принято считать, что при глубоком разряде данный тип аккумуляторов либо вовсе «мертвеет», либо держит очень слабый заряд. На самом деле ситуация иная.

Согласно многочисленным исследованиям, свинцово-кислотные батареи способны не потерять номинальную ёмкость даже после 2-4 полных разрядов. Для этого достаточно грамотного проведения процедуры их восстановления. Как восстановить  данный АКБ? В следующем порядке:

  1. Аккумулятор ставится в специально подготовленное место с температурой воздуха около 5-35 градусов выше по Цельсию;
  2. Происходит соединение АКБ и зарядного устройства;
  3. На последнем выставляются такие показатели как:
    • напряжение – 2,45 Вольт;
    • сила тока – 0,05 СА.
  4. Происходит цикличный заряд с небольшими перерывами порядка 2-3 раз;
  5. Батарея восстановлена.

Отметим, что далеко не в каждой ситуации подобная процедура заканчивается успехом, но, если правила восстановления АКБ соблюдены и сама батарея выполнена из качественных материалов, то в успешности мероприятия сомневаться не стоит.

На этом, пожалуй, наиболее важная информация по свинцово-кислотным аккумуляторам подошла к концу. Надеемся, сегодняшний материал был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в х под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Свинцово-кислотные аккумуляторы: типы и ключевые особенности

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Свинцово-кислотные аккумуляторы находят свое применение в обслуживании современной бытовой, промышленной техники, устанавливаются в автомобили, являются способом основного или резервного питания различной электроники. В этом обзоре мы попробуем ответить ключевые вопросы: какие типы свинцово-кислотных аккумуляторов есть на сегодняшний день? какие ключевые особенности каждого вида? для чего и где применяются?

Режимы работы аккумуляторов

В зависимости от целей и особенностей применения аккумуляторов в быту или промышленности различаются три режима работы таких устройств: буферный режим, циклический и смешанный. Все они основаны на особенностях разрядных и зарядных процессов, происходящих внутри батареи.

Циклический режим

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

В таком режиме аккумулятор совершает своеобразный цикл – полностью разряжается, а затем полностью заряжается. Специалисты считают такое использование аккумулятора наиболее жестким, так как каждая модель ограничена определенным запасом циклов стопроцентного разряда.

Например, в современных автомобильных аккумуляторах типа AGM (о самом типе мы поговорим позже) средний циклический ресурс составляет около трехсот полных разрядов и зарядов батарей. Существуют более дорогостоящие и более «мощные» в этом плане модели, которые рассчитаны на шестьсот и более циклов.​

Однако в автомобилях полный разряд батареи встречается редко. Экстремальные условия полного разряда батареи можно встретить в различных бытовых приборах, например, в поломоечных машинах. В таких агрегатах аккумуляторы стопроцентно разряжаются и заряжаются за день около трех раз. В результате эксплуатационный срок в таком «серьезном» режиме составляет всего лишь около шести месяцев.

Буферный режим

Данный режим является наиболее распространенным в современном применении. Для батарей буферный режим работы считается самым приемлемым, так как в результате работы батарея разряжается не полностью. Аккумуляторы в таком режим находятся всегда подключенными к источнику питания, поэтому глубокие разряды происходят крайне редко.

Соответственно, износоустойчивость батарей в таком режиме работы существенно повышается. Наиболее знакомый всем вариант применения аккумуляторов в буферной работе – это использование в качестве источника бесперебойного питания. К примеру, аккумуляторы такого типа устанавливаются на стационарные компьютеры.

Читайте также:  Расцепители максимального минимального напряжения: рмм-47, схема подключения

Смешанный режим

В смешанной работе аккумулятора происходит комбинация двух режимов – буферного и циклического. Аккумулятор основное свое время работы «проводит» в режиме буферного питания, во время которого иногда случаются глубокие разряды. Уже упоминавшееся «автомобильное» применение аккумулятора – распространенный вариант смешанного режима работы.

Конструктивные особенности свинцово-кислотных аккумуляторов

Устройство свинцово-кислотных аккумуляторов несложное, но требует дополнительного разъяснения. Основными элементами таких моделей являются электродные пластины, которые изготавливаются из свинца, и электролит – раствор серной кислоты (H2SO4). Именно такой химический состав аккумуляторов начинает взаимодействовать между собой при процессах разряда и заряда батарей.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Электроды имеют решетчатую структуру и покрыты активными массами – специальными порошками, которые повышают разделительную поверхность электролитного вещества. Таким образом увеличивается емкостный запас аккумулятора.

Положительные пластины (аноды) запрессовываются внутрь решетчатых пор активной массой диоксида свинца, имеющего химическую формулу PbO2. На отрицательных электродных пластинах (катодах) применяется обычный свинец (Pb), который еще называют «губчатым».

 Между электродными пластинами помещаются еще дополнительные разделительные решетки – сепараторы, которые препятствуют замыканию электродов между собой во время разряда или заряда. 

В современных аккумуляторных моделях для изготовления электродных решеток используются дополнительные металлы.

В чистом виде свинец встретить практически невозможно, так как по своим физическим свойствам он не отличается прочностью.

Пластины дополнительно «оснащаются» каким-нибудь более твердым веществом, преимущественно сурьмой, в редких случаях кальцием (иногда кальций добавляется в состав или в анодные решетки, или только в катодные).

Электролит – это раствор серной кислоты, в которую погружены решетки анода и катода вместе с сепараторными пластинами. Для увеличения эксплуатационного срока в современных аккумуляторах используют только дистиллированную воду, чтобы приготовить раствор кислоты. В обычной воде всегда содержится агрессивная среда – различные соли (кальций, магний), что негативно сказывается на работе батареи.

Аккумуляторы типа WET

WET-аккумуляторы – классические батареи, устройство которых мы подробно описали выше. Такие модели называются аккумуляторами со «свободной» кислотой – с жидким электролитным веществом (в данном случае – это раствор серной кислоты H2SO4).

Типы аккумуляторных батарей со свободной кислотой

В связи с конструктивными особенностями отдельных моделей, в которых внутренний состав и строение электродных решеток может отличаться, батареи со свободной кислотой разделяются на три группы. Эта классификация учитывает особенности реальной эксплуатации батарей.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

  • Обслуживаемые аккумуляторы. В таких моделях электродные пластины изготовлены из свинца с добавлением сурьмы (общая формула – PbSb). Решетки с таким состав в большей степени поглощают электролитное вещество, поэтому его состав и количество необходимо время от времени проверять. От пользователя таким аккумулятором требуется периодически доливать воду в аккумулятор. Категорически запрещается доливать основное вещество электролита – серную кислоту. Вода доливается в специальные вентиляционные отверстия, расположенные на крышке модели.
  • Малообслуживаемые аккумуляторные батареи. Технология изготовления таких моделей в профессиональных кругах называется «гибридной». Здесь строение электродных пластин отличается по своему составу: анодные пластины изготавливают из комбинации свинца и сурьмы низкого содержания (PbSb), а катодные решетки производят путем комбинации свинца и кальция (PbCa). Расход воды в электролите благодаря такому составу решеток значительно снижается. Доливать воду необходимо только в редких случаях, когда происходила длительная перезарядка или же при долгой работе в повышенных температурных условиях.
  • Необслуживаемые модели. Здесь электродные пластины изготавливаются без добавления в их состав сурьмы. В анодных решетках зачастую используют комбинацию из свинца, кальция и олова (PbCaSn). В некоторых случаях к ним еще добавляется серебро (Ag). Отрицательные электроды (катоды) всегда изготавливаются из свинца и кальция (PbCa). Такой состав позволяет аккумулятору расходовать минимальное количество воды. Поэтому при эксплуатации данных аккумуляторных батарей в обычных условиях доливать воду нет необходимости.

Некоторые модельные варианты необслуживаемых батарей оснащены так называемым «магическим глазом» — специальным индикатором.

Он позволяет приблизительно понять, какое количество электролита осталось внутри: зеленый цвет – модель полностью заряжена, красный цвет – практически полный разряд, белый цвет – осталось мало электролита.

При белом цвете индикатора аккумулятор обычно меняют на новую модель, так как в таких моделях не предусмотрены специальные отверстия для воды.

AFB-аккумуляторы

Модели данного типа относятся к аккумуляторам необслуживаемым, со свободной кислотой. Это новое поколение аккумуляторных батарей, разработанных специально для небольших автомобилей с инновационной системой Start&Stop.

Если вкратце, то такая система позволяет уменьшить расход топлива автомобиля и выброс газов.

Двигатель таких машин автоматически отключается при остановке автомобиля и запускается при нажатии сцепления или отпускания тормозной педали.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Такие особенности системы не могли не повлиять и на производство новой разновидности батарей. В целом, аккумуляторы типа AFB конструктивно похожи на строение классических батарей со свободной кислотой. Однако есть свои нюансы:

  • в таких моделях электролитное вещество обладает большим резервом;
  • для функции Start&Stop разработаны специальные оптимизированные пластины отрицательного заряда и активная масса;
  • для увеличения эксплуатационного срока при постоянных циклах заряда и разряда в модели внедряются специальные двухслойные перегородки;
  • электродные пластины более стойки к различным коррозийным процессам внутри аккумулятора.

Основные преимущества подобных батарей – это увеличенный эксплуатационный срок в циклическом режиме работы, более мощные пусковые возможности.

 

Разновидности аккумуляторов VRLA

Аккумуляторные батареи VRLA – это свинцово-кислотные модели, в которых используется специальная система клапанной регулировки.

Конструктивное строение аккумуляторов позволяют использовать их в помещениях без вентиляционного оборудования: данные модели практически не выделяют опасных газов.

Батареи относятся к типу необслуживаемых, поэтому необходимости доливать воду внутрь аккумулятора нет необходимости. Благодаря такой констуркции и особенностям модели получили название «герметизированных необслуживаемых» моделей.

Существует три разновидности аккумуляторных батарей VRLA: аккумуляторы технологии AGM, гелевые батареи GEL и аккумуляторы Dryfit.

Аккумуляторы AGMСвинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Данный тип аккумуляторов помимо стандартных элементов (электродных пластин и кислотного электролита) оснащен дополнительным абсорбентом. В качестве абсорбирующего вещества в современных моделях используется стекловолокно. Аккумуляторы AGM – единственные модели, которые не требуют никакого эксплуатационного обслуживания.

Абсорбирующее вещество (стекловолокнистый материал) служит для возможности так называемой рекомбинации газов. В классических моделях батарей при заряде аккумулятора происходит процесс распада молекул воды (H2O) на два газа – кислород (O) и водород (H). Выделяемые газы в обычных моделях со свободной кислотой выходят через специальные вентиляционные отверстия.

В батареях типа AGM за удержание кислоты отвечает специально внедренная пластина пористой структуры из стекловолокна.

Процесс происходит следующим образом: в результате распада водной молекулы выделенный кислород от положительного электрода перемещается на отрицательную пластину.

На катоде кислород удерживается до тех пор, пока не происходит новый процесс рекомбинации – кислород соединяется с водородом, заново образуя воду.

Однако избыток газа в результате таких химических процессов может все-таки возникнуть. Незначительное количество выделяется через специальный клапан, расположенный на корпусе батареи.

В целом, аккумуляторы данного типа являются более безопасными и комфортными при использовании: практически не выделяют газов, не требуют никакого обслуживания. В современных автомобилях именно аккумуляторы AGM используются чаще всего, в том числе благодаря лучшим пусковым возможностям.

Гелевые аккумуляторы

Аккумуляторы GEL имеют похожую конструкцию с батареями свободной кислоты, однако в роли электролита здесь выступает не жидкий раствор кислоты, а гель – точнее силикагель. Такой электролит позволяет увеличить емкость батареи, так как при внутренних химических процессах гель незначительно подсыхает, препятствуя испарению.

Благодаря физическим и химическим свойствами гелевые аккумуляторы чаще всего используются в областях энергетики, а не в силовых отраслях (как автомобильная система). Гелевые батареи наиболее распространены в промышленных производствах, где необходима стойкость к разрядам и зарядам, комфортный и надежный буферный режим работы. Аккумуляторы долговечны, без какого-либо обслуживания.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидностиБатареи технологии Dryfit

Еще одна разновидность аккумуляторов VRLA с желеобразным электролитным веществом – батареи типа Dryfit. По своей структуре данные аккумуляторные батареи относятся к типу моделей со свободной кислотой – свинцовые электродные пластины и серная кислота в роли электролита. Однако дополнительно в раствор серной кислоты разработчики добавляют специальный загуститель.

В изготовлении свинцовых электродов не участвует сурьма, ее заменяют кальцием или олово. Электролит в желеобразной форме, как и гелевый электролит, участвует в процессе газовой рекомбинации. Одним словом, выделение газов из аккумулятора минимально.

Модели данной модификации стойки к глубоким разрядам, очень быстро восстанавливают емкость, долговечны по сравнению с классическими батареями со свободной кислотой. 

Свинцово-кислотные аккумуляторы: особенности, принцип работы, правила эксплуатации

Одним из наиболее распространенных видов АКБ является свинцово-кислотный аккумулятор, применяемый в качестве аварийного или постоянного источника электроэнергии.

Принцип работы Pb батареи основан на протекающих электрохимических реакциях в сернокислой среде между диоксидами свинца. Обычно для аккумуляторов применяется раствор из дистиллированной воды и серной кислоты с концентрацией в 1,23 г/кв.

см, это обеспечивает наибольшую эффективность работы батареи. При эксплуатации в холодном климате рекомендуется использовать АКБ с более высокой концентрацией кислоты.

Устройство свинцового аккумулятора

Конструкция свинцовой батареи достаточно простая. Это моноблок с ячейками банок, межэлементными перемычками и электролитом. Электроды в виде свинцовых решеток, банки, в которые они погружены, заполняются специальной пастой с полипропиленом или сажей с сернокислым барием.

Паста перед закладкой обычно прессуется и высушивается, далее подвергается обработке с использованием электрохимических процессов. Это повышает эффективность работы активных элементов, позволяет равномерно распределять по решеткам ток. Вторым вариантом конструкции является моноблок с межэлементными перемычками и общей крышкой.

Он более простой, но его эффективность несколько ниже.

Все установленные электроды соединяются в полублоки, их количество может быть разным, что и оказывает влияние на характеристики батареи. При этом отрицательных электродов обычно больше, это позволяет снизить вероятность деформации положительных электродов.

Между электродами для их защиты от кротких замыканий находятся сепараторы. Они фиксируются все элементы, увеличивают эксплуатационные сроки аккумулятора. Для изготовления сепараторов используются мипласт, вулканизированный мипор, пластипор, винипор и другие материалы.

Конструкция свинцовой батареи включает в себя следующие элементы:

  • корпус из прочного пластика (иногда используется специальная резина);
  • решетка из металла со свинцовой намазкой;
  • клапан для сброса газов;
  • сепараторы;
  • электролит;
  • мастика для заполнения межпространственных блоков;
  • крышка (съемная или несъемная).

Большинство современных свинцово-кислотных аккумуляторов представляют собой герметизированный комплекс с отводом давящих газов. Гелевые необслуживаемые батареи со специальной конструкцией электродов отвод газов не используются, это более безопасная конструкция, не нуждающаяся в постоянной доливке электролита.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Принципы работы и виды свинцовых аккумуляторов

Принцип работы свинцовой батареи достаточно простой, он основан на протекающих химических электролитических реакциях. Свинец взаимодействует с оксидом винца и серной кислотой (электролит). При гидролизе кислоты возникает заряд с требуемыми характеристиками. Использование других веществ, кроме свинца, такого высокого эффекта не показывает.

Все выпускаемые сегодня Pb аккумуляторы можно разделить три вида:

  1. Свинцово-кислотный 6 В. Такой аккумулятор разделен на 6 блоков, каждый вырабатывает примерно 2,1 В, то есть вся батарея дает порядка 12,6 В. такой аккумулятор применяется для транспортных средств, он наиболее распространен и обладает доступной ценой.
  2. Гибридные батареи оснащаются положительными свинцово-сурьмистыми и отрицательными свинцово-кальциевыми электродами. Долговечность таких батарей ниже, чем у стандартных.
  3. Гелевые по своей конструкции отличаются от стационарных. Но они более безопасны, их можно использовать в любом требуемом положении, хорошее проветривание для таких АКБ не играет никакой роли.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Преимущества и недостатки

Свинцово-кислотный аккумулятор, как и любая другая АКБ, имеет ряд преимуществ и недостатков. Именно они оказывают решающее влияние на выбор типа батареи, например, купить аккумулятор на 8кВт*ч выгоднее именно свинцового типа, так как цена остальных будет лишком высокой.

К преимуществам Pb аккумуляторов относятся:

  • доступная цена;
  • низкий уровень саморазряда (примерно в 5-8 раз меньше, чем у традиционных никель-кадмиевых батарей);
  • универсальность (можно использовать в различных устройствах, включая транспортные средства, резервные источники питания);
  • отличная переносимость высоких нагрузок;
  • прости в эксплуатации;
  • широкий выбор видов аккумуляторов для выполнения конкретных задач;
  • долговечность;
  • ремонтопригодность, способность к восстановлению.
Читайте также:  Метаматериал для усиления магнитных полей

К минусам необходимо отнести:

  • вес АКБ большой, габариты корпуса значительные, что приемлемо далеко не во всех случаях;
  • при разряде от 80% сроки эксплуатации снижаются, требуются мероприятия по восстановлению батареи (рекомендуется соблюдать не больше 60% разряда, при этих условиях срок службы аккумулятора составит около 1500 циклов);
  • для батареи важна хорошая вентиляция, хранить свинцовые аккумулятор можно только в проветриваемом помещении (гелевые АКБ этого недостатка лишены);
  • во время заряда теряется около 30% электроэнергии (для тяговых батарей);
  • батарею в разряженном виде нельзя хранить на морозе;
  • выход из строя аккумулятора спрогнозировать сложно.

Несмотря на большое количество минусов, преимущества использования свинцовых батарей остаются более весомыми. Простой уход, низкая цена и высокая емкость батареи делают ее лучшим решением для многих устройств, включая транспортные средства.

Правила эксплуатации

Свинцовые аккумуляторы можно назвать неприхотливыми, они не предъявляют особых условий к эксплуатации. Но требования к обслуживанию есть, они включают в себя следующее:

  • еженедельный осмотр корпуса, его проверка на наличие повреждений, протеканий;
  • каждый год проводится текущий ремонт;
  • каждые три года при необходимости осуществляется процедура восстановления аккумулятора;
  • при эксплуатации батарею следует максимально надежно крепить на стенде;
  • в местах хранения требуется проветривание, хорошее освещение;
  • все поверхности, на которых стоит аккумулятор при хранении следует окрашивать в антикислотные краски;
  • уровень электролита в батарее постоянно должен соответствовать установленному (необходима регулярная проверка);
  • правильная зарядка;
  • хранить батарею можно только в заряженном состоянии;
  • нельзя хранить АКБ в разряженном виде дольше, чем 12 часов;
  • температура хранения составляет -20/+45 °С (при полной зарядке АКБ), -20/+30 °С (при частичной зарядке в 50%).

Большие стационарные АКБ дополнительно нуждаются в еженедельной проверке электролита, доливе при необходимости.

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Правила зарядки

Зарядку любого аккумулятора, включая свинцовый, следует проводить в четком соответствии с установленным режимом. Это дает возможность не только быстро зарядить АКБ, но и сохранить эксплуатационные характеристики. В противном случае батарея быстро потеряет емкость, начнет быстро разряжаться.

Для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора следует соблюдать следующие рекомендации:

  • аккумулятор ставится на поверхность, покрытую антикислотной краской, вдалеке от открытых источников огня и тепла;
  • выполняется подключение к зарядному устройству (использовать можно любое, главное, чтобы его мощность была достаточной, а само ЗУ – исправным);
  • на зарядном устройстве выставляются следующие параметры: уровень постоянного напряжения составляет 2,35-2,45 В, в начале зарядке ток должен быть высоким, постепенно снижающимся к концу.

Процесс зарядки занимает примерно 3-6 часов, если состояние батареи плохое, она сильно изношена, то время зарядки увеличивается.

Восстановление аккумулятора

Свинцово-кислотные аккумуляторы подлежат восстановлению, несмотря на принятое суждение, что при слишком глубоком разряде батарея полностью выходит из строя. Многочисленные исследования показывают, что АКБ можно восстановить даже после 2-4 глубоких разрядов, для этого следует выполнить следующие действия:

  • Pb аккумулятор надо поставить в подготовленное место с окружающей температурой в предел +5/+35 °С;
  • далее надо подсоединить к АКБ зарядное устройство, выставить следующие показатели: сила тока – 0,05 СА, уровень напряжения 2,45 В;
  • проводится цикличный заряд с перерывами (достаточно 2-3 раза, перерывы должны быть небольшими);
  • зарядное устройство отключается, АКБ готова к эксплуатации.

Такой метод восстановления будет работать в случае с качественными свинцовыми батареями и при соблюдении всех условий. Поэтому предварительно аккумуляторы рекомендуется покупать у проверенных, надежных поставщиков. В противном случае низкокачественной батарее никакие восстановительные меры уже не помогут, срок е эксплуатации будет крайне малым.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи не зря считаются наиболее эффективными. По своим характеристикам они сильно опережают литиевые, хотя и уступают им в размерах – корпус Pb батареи все равно остается слишком большим и громоздким.

Устройство автомобилей



Источником электроэнергии на автомобиле при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе является аккумуляторная батарея.

В настоящее время на автомобилях наиболее широко применяются свинцовые аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов.

Применение кислотных аккумуляторов объясняется тем, что они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать ток силой в несколько сотен ампер, что необходимо для питания стартера при пуске двигателя.

Свинцовый аккумулятор электрической энергии был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте.

В последующие годы конструкция аккумулятора, особенно – химический состав его электродов (пластин) постоянно совершенствовалась.

В настоящее время свинцовые аккумуляторы и аккумуляторные батареи широко применяются в разных областях техники в качестве накопителей электроэнергии (стартерные батареи, аварийные и резервные источники энергии и т. п.).

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

Конструктивно аккумулятор представляет собой емкость, наполненную электролитом, в которой размещены свинцовые электроды. В качестве электролита используется раствор серной кислоты и дистиллированной воды.

Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Pb, а вторая – из диоксида свинца PbO2. При взаимодействии электродов с электролитом между ними возникает разность потенциалов.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на положительном электроде (аноде) и окисление свинца на отрицательном электроде (катоде).

При пропускании через электроды аккумулятора зарядного тока в нем протекают обратные реакции.

При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца начинается электролиз воды, при этом на аноде выделяется кислород, а на катоде — водород.

  • Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):
  • Реакции на аноде:
  • PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- ↔ PbSO4 + 2H2O;
  • Реакции на катоде:
  • Pb + SO42- — 2e- ↔ PbSO4.

Физические процессы, происходящие в аккумуляторе, объясняются свойством электролитического растворения металлов, которое заключается в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор.

Легкоокисляющиеся металлы (например, свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем инертные металлы.

При погружении свинцового электрода в раствор электролита от него начнут отделяться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом сам электрод будет заряжаться отрицательно.

По мере протекания процесса растет разность потенциалов раствора и электрода, и переход положительных ионов в раствор будет замедляться. При какой-то определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления — с другой.

В результате переход ионов свинца в электролит прекратится.

При погружении электрода, изготовленного из двуокиси свинца, в раствор серной кислоты наблюдается такой же процесс, но результат получается иной. Двуокись свинца в ограниченном количестве переходит в раствор, где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца Рв4+ и одновалентные ионы гидроксила ОН.

Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора. Серная кислота образует в воде практически только на ионы НO+ и HSO4. Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах — сульфат свинца.

При заряде процессы протекают в обратном направлении.

При подключении потребителей в аккумуляторе возникает разрядный ток.

При этом ионы сернокислотного остатка SO4 соединяются со свинцом электродов и образуют на них сернокислый свинец PbSO4, а ионы водорода соединяются с кислородом, выделяясь на положительной пластине в виде воды.

В результате электроды покрываются сернокислым свинцом, а серная кислота разбавляется водой, т. е. при разряде аккумулятора плотность электролита уменьшается. Поэтому по плотности электролита можно судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.

При прохождении электрического (зарядного) тока через аккумуляторную батарею протекают обратные электрохимические процессы.

Ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов. Водород, соединяясь с сернистым осадком, образует серную кислоту, а на электродах восстанавливается губчатый свинец.

Выделяющийся из воды кислород, соединяется со свинцом положительной пластины, образуя перекись свинца.

В результате этих процессов содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, что приводит к повышению плотности электролита.



По завершению процессов восстановления свинца на электродах заряд аккумулятора прекращается.

При дальнейшем прохождении электрического тока через электролит начинается процесс электролиза (разложения) воды, при этом аккумулятор «закипает», и выделяющиеся пузырьки образуют смесь водорода и кислорода.

Смесь этих газов является взрывоопасной, поэтому следует избегать перезаряда до появления электролизных явлений по разложению воды.

Кроме того, длительный перезаряд приводит к потере электролитом воды (испарению), в результате чего его плотность повышается и для корректировки требуется доливка дистиллированной воды.

При доливке воды необходимо помнить, что вода, попадающая в концентрированную серную кислоту, закипает и сильно разбрызгивает кислотные капли, что при попадании на открытое тело или одежду может привести к ожогам кожи, слизистых оболочек, прожигу одежды и другим неприятным последствиям.

При постоянном напряжении источника зарядного тока по мере увеличения степени заряженности аккумулятора повышается его ЭДС и, следовательно, уменьшается сила зарядного тока. Когда напряжение на клеммах источника тока будет равно ЭДС полностью заряженного аккумулятора плюс ЭДС поляризации, зарядный ток прекратится.

Среднее значение напряжения аккумулятора – 2 В. Поскольку электрооборудование современных автомобилей рассчитано для работы при напряжении в бортовой сети 12 или 24 В, аккумуляторы соединяют в батареи (по 6 или 12 шт.).

Важным параметром аккумулятора является его емкость, т. е. количество электрической энергии, которую способен отдать аккумулятор. Емкость – это произведение силы разрядного тока на продолжительность разрядки до предельно допустимого разряженного состояния. Измеряется емкость аккумулятора в ампер-часах (А×ч).

Емкость аккумулятора зависит, в первую очередь, от активной площади его электродов.

Поэтому повышения емкости можно достичь увеличением поверхности электродов, что достигается использованием нескольких параллельно соединенных между собой пластин, а также применением пористого материала для их изготовления, что позволяет использовать в качестве активной массы не только поверхность, но и внутренний объем пластин.

Емкость аккумулятора не постоянна, она зависит от силы разрядного тока, температуры электролита и состояния активной поверхности пластин.

При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумулятора уменьшается, что объясняется неполным протеканием электрохимических реакций разрядки в этих условиях, вследствие сокращения времени разрядки и повышения вязкости электролита при низких температурах.

***

Устройство аккумуляторной батареи и ее маркировка



Главная страница

Дистанционное образование

  • Группа ТО-81
  • Группа М-81
  • Группа ТО-71

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Свинцово-кислотный аккумулятор: инструкция по обслуживанию и эксплуатации | ????⚡Автомобильные аккумуляторы

Аккумуляторная батарея – неотъемлемая составляющая любого транспортного средства, которое приводится в движение за счёт двигателя.

Первый аккумулятор, а именно свинцово-кислотный, появился ещё в XIX веке и по сей день не утратил своей актуальности. Время идёт, меняются эпохи, а замены столь востребованному устройству пока не придумали.

Конечно, появляются его усовершенствованные виды, но это не новое оборудование, а лишь модернизация старого.

Что такое свинцово-кислотный аккумулятор

Прибор, который «прячется» под капотом и обеспечивает возможность запуска двигателя, есть не что иное, как свинцово-кислотный аккумулятор. Это устройство также обеспечивает питание бортовой сети транспортного средства при заглушенном моторе.

Сама батарея электрический ток не вырабатывает, а лишь накапливает его благодаря протекающим внутри неё электрохимическим реакциям.

Как правило, АКБ представляет собой компактный корпус, изготовленный из высокопрочного полипропилена – материала, являющегося хорошим диэлектриком и при этом химически пассивного – не способного вступать в реакцию с кислотой. Внутреннее пространство батареи занято электродами, которые разделены между собой не проводящими ток сепараторами. Всё остальное свободное пространство заполнено электролитом – водным раствором серной кислоты.

Растворять кислоту необходимо исключительно дистиллированной водой! Она полностью очищена от различных примесей, которые обязательно присутствуют в жидкости, взятой из естественного водоёма или водопроводного крана.

Электроды – это свинцовые пластины, собранные в блоки. Они имеют как положительный (катоды), так и отрицательный (аноды) заряд. При размещении внутри корпуса катоды и аноды чередуются.

Сверху прибор закрыт крышкой, на которую помещены токовыводящие клеммы. Они служат:

  • для соединения с генератором и двигателем при установке на автомобиль;
  • для подключения «крокодилов» зарядного устройства в случае необходимости восстановления потраченного заряда.
Читайте также:  Что такое суперконденсаторы

Автомобильные аккумуляторы бывают двух типов:

  1. Обслуживаемые – не очень удобны в эксплуатации, требуют постоянного контроля уровня электролита и его плотности, имеют на крышке специальные выкручивающиеся пробки для доливки жидкости и возможности осуществления замеров.
  2. Необслуживаемые – наиболее современный тип батарей, которые нуждаются лишь в своевременной и полноценной зарядке, имеют герметичный корпус, не позволяющий заглянуть во внутрь.

На корпусе каждого прибора установлена маркировочная табличка, содержащая информацию об основных характеристиках источника питания: ёмкость, напряжение, пусковой ток и так далее.

Кроме того, внедрение новейших технологий в производственный процесс позволило наладить выпуск АКБ, в которых жидкая среда заменена гелеобразной. Конечно, эти устройства более надёжны и практичны, но из-за высокой стоимости не нашли широкого применения.

Разновидности

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи не только отличаются типом конструкции, но и имеют множество разновидностей. К самым популярным и востребованным относятся:

  1. Lead-Acid – классический вид батарей обслуживаемого типа. Эта группа включает устройства, материалом для изготовления электродов которых служит свинец не только в чистом виде, но и с различными примесями: сурьма, кальций. В модельном ряду можно встретить источники с различной величиной напряжения. Из эксплуатационных недостатков отмечают предрасположенность к повышенному саморазряду и необходимость регулярного обслуживания.
  2. OPzV – компактные, долговечные и мощные устройства в герметичном корпусе, не требующие никакого обслуживания. Конструктивные особенности: пластины последнего поколения выполнены в форме трубок, вместо жидкого электролита используется гель. Срок службы составляет как минимум два десятка лет. Область применения – электромобили.
  3. VRLA, что в переводе с английского означает «клапанно-регулируемые свинцово-кислотные». Это герметичные необслуживаемые устройства, снабжённые клапаном для выхода газов в случае перезарядки или какой-то неисправности. Могут эксплуатироваться в любом положении.
  4. AGM VRLA – устройства нового поколения, изготовленные по уникальной технологии. Не требуют обслуживания, к тому же они лишены практически всех недостатков классических кислотных. Дело в том, что электролит в них отсутствует в жидком виде, а «заперт» в сепараторе абсорбирующего типа. Это позволило выпускать батареи, отличающиеся компактными размерами, увеличенной ёмкостью и повышенной надёжностью.
  5. GEL VLRA – довольно дорогие источники энергии, в которых электролит превращён в гелеобразную массу. Стоит отметить, что они надёжны в работе лишь в тёплое время года при положительных температурах наружного воздуха. В мороз гель застывает, и прибор создаёт множество проблем автовладельцам, особенно в условиях сурового российского климата.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

В конце прошлого века появились новейшие устройства – свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторные батареи, при производстве которых впервые была применена самая передовая на тот момент технология AGM. Разработана она американскими учёными, а аббревиатура AGM дословно с английского переводится как «прокладка, пропитанная стекловолокном».

В чём же принципиальное отличие устройств-новинок от обычных классических?

Первое – отсутствие жидкой среды. Электролитом на основе серной кислоты заполняют поры сепараторов из стекловолокна. Пластины точно так же собираются в блоки, образуя электроды, а между ними прокладываются «брикеты с электролитом».

Второе – эта конструктивная особенность обеспечивает наиболее рациональное размещение пластин внутри корпуса, позволяя поместить их намного больше, чем при обычной компоновке батареи. Получается, что при одинаковых габаритах ёмкость AGM аккумулятора будет значительно выше.

Третье – материал пластин – чистейший свинец. Этим обусловлен во многом продолжительный срок службы и повышенная эффективность циклов «заряд – разряд».

Технология AGM предусматривает две конфигурации пластин:

  1. Обычные плоские. Устройства выпускаются как на территории Америки, так и в Европе. Редко, но всё-таки можно встретить в торговой сети.
  2. Спиральные. Батареи с ними производятся исключительно в Америке. Они отсутствуют на европейском и отечественном рынке. Используются преимущественно в военной авиации.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

Если даже рассматривать обобщённо основные достоинства классических АКБ, то они во многом будут зависеть от типа батареи. В связи с чем рассмотрим отдельно преимущества обслуживаемых источников питания и главные плюсы герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Почему же стоит остановить свой выбор на классическом устройстве, нуждающемся в обслуживании?

Благодаря наличию специальных пробок на корпусе мы можем добраться до внутренностей прибора, а именно:

  • визуально оценить состояние пластин;
  • замерить уровень и плотность электролита;
  • при необходимости долить дистиллированной воды.

Чем же так хороши современные необслуживаемые источники энергии:

  1. Удалось решить главную и самую злободневную проблему – избавиться от сульфатации пластин, ведь они всегда теперь находятся в электролитном растворе.
  2. Исключена возможность утечки жидкой среды благодаря полной герметичности корпуса.
  3. Отсутствует испарение воды из раствора при его нагревании – она просто оседает на стенках в виде конденсата, а потом стекает вниз. Таким образом удаётся сохранять неизменным уровень электролита.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотный аккумулятор - устройство и принцип работы, разновидности

У новейших устройств, которые не нуждаются в обслуживании, недостаток один – перемычки между банками находятся внутри герметичного корпуса и доступ к ним исключён. Следовательно, при необходимости осуществить замеры напряжения не представляется возможным.

У их предшественников, более устаревших, но ещё используемых довольно часто источников, недостатков намного больше:

  1. Высока вероятность сульфатации пластин:
    • негерметичный корпус позволяет электролиту выкипать;
    • вода в растворе испаряется, вследствие чего происходит повышение плотности оставшейся жидкости.
  2. Необходимость регулярного контроля уровня жидкой среды.
  3. Не исключена возможность замыкания клемм из-за вытекания жидкого содержимого из-под пробок.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Однотипные АКБ различаются между собой значениями параметров основных характеристик. Опираясь именно на эти данные, осуществляется подбор источника энергии для того или иного транспортного средства. Кроме того, величины самых важных характеристик помещаются на маркировочную табличку корпуса. К ним относят:

  1. Ёмкость. Она бывает двух видов:
    • электрическая – это определённое количество энергии, которое способен отдать аккумулятор в процессе разряда, например, при запуске двигателя, выражается в Ампер-часах;
    • разрядная – показывает количество электрической энергии, которое можно получить от данного источника.
  2. Номинальное напряжение, как правило, стандартно для определённых групп транспортных средств:
    • легковые автомобили – 12 В;
    • грузовые – 24 В;
    • мотоциклы – 6 В.
  3. Саморазряд – это способность батареи утрачивать заряд при длительном хранении или отсутствии эксплуатации транспортного средства на протяжении долгого времени. Критериями, вызывающими самопроизвольный разряд, являются: условия хранения, приготовление электролитного раствора с использованием обычной воды, переворачивание источников обслуживаемого типа. Определяется в процентах. Чем ниже значение этого параметра, тем лучше.

Где применяются свинцово-кислотные аккумуляторы

Сфера применения аккумуляторных батарей свинцово-кислотного вида довольно обширна:

  1. Они просто незаменимы в автомобильной промышленности – все стартерные двигатели комплектуются именно этими источниками энергии.
  2. Авиационная промышленность. Сюда относятся AGM аккумуляторы, производство которых основано на применении передовых технологий.
  3. Источники бесперебойного питания.
  4. Различные виды мототехники.
  5. Лодочные моторы.

Принцип работы

Принцип действия кислотных батарей основан на протекании электрохимических процессов внутри корпуса.

В результате взаимодействия свинцовых электродов с электролитом на основе серной кислоты между ними возникает разность потенциалов.

Другими словами, при запуске двигателя происходит разряд батареи – металл и кислота вступают в электрохимическую реакцию, химическая энергия которой тут же преобразуется в электрическую.

При зарядке АКБ, наоборот, электрическая энергия превращается в химическую.

Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторов

Эксплуатация современных аккумуляторных батарей не доставит особых хлопот даже новичкам. Но её правила различаются в зависимости от типа источника.

Общие правила эксплуатации любых АКБ:

  • не допускать хранения устройства в полностью разряженном состоянии;
  • строго соблюдать условия хранения, установленные производителем;
  • не нарушать порядок подключения к клеммам;
  • всегда иметь в наличии зарядное устройство для своевременного восстановления заряда;
  • надёжно закреплять батарею в специальном углублении под капотом автомобиля;
  • не забывать утилизировать вышедший из строя источник энергии.

Свинцово-кислотные аккумуляторы ремонту не подлежат.

Дополнительно для герметичных устройств: нельзя вскрывать корпус необслуживаемой батареи – неизбежно получение ожога путём выплёскивания электролита.

Рекомендации для обслуживаемых устройств:

  • регулярно контролировать уровень и плотность электролита;
  • использовать исключительно дистиллированную воду для заливки.

Как заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Обычно в процессе эксплуатации транспортного средства осуществляется восстановление затраченной ёмкости – зарядка свинцового аккумулятора. При исправном генераторе автомобиля и регулярном использовании машины батарея будет всегда в заряженном состоянии, полностью готова к работе.

Но бывают ситуации, когда требуется вернуть мощность источнику энергии, воспользовавшись специальным зарядным устройством для свинцово-кислотных аккумуляторов, номинальное напряжение которых составляет 12 В. Такая необходимость может возникнуть в следующих случаях:

  • при неисправности цепи «генератор – аккумуляторная батарея»;
  • при эксплуатации авто редко и на короткие расстояния;
  • при запуске мотора при слишком низких температурах воздуха.

Основные этапы зарядного процесса:

  1. Устанавливаем устройство на ровную горизонтальную поверхность.
  2. Подключаем «крокодильчики» зарядника к клеммам батареи, строго соблюдая полярность.
  3. Выставляем зарядный ток.

Приступить к зарядке можно только после того, как температура электролитной жидкости достигнет комнатной.

Ток заряда

Основные параметры зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов во многом определяются их разновидностью. Так, классическое устройство, заполненное электролитом в жидком виде, требует установки токовой величины заряда в пределах 10 % номинальной ёмкости, указанной на маркировке.

Что же касается источников с гелеобразным наполнителем, то здесь параметр тока можно смело выставлять равным 20–30 % номинала ёмкостной характеристики.

Для AGM аккумуляторов сила тока может варьироваться в интервале от 10 % до 30 % от заявленной производителем ёмкости.

Время заряда

Как долго следует заряжать свинцово-кислотный аккумулятор? Продолжительность зарядного процесса напрямую зависит от степени разряженности батареи.

В среднем на полноценную зарядку обычной АКБ, как правило, уходит от 8 до 12 часов. Сильно разряженное устройство можно привести в состояние полной готовности, используя высокие токи.

Но такой способ следует использовать только в случае крайней нужды и очень редко.

Источники энергии, произведённые по AGM технологии, заряжаются намного быстрее, но для них требуется приобретение специального зарядного устройства, позволяющего осуществлять процесс поэтапно.

Ёмкость и напряжение

Желательно не допускать полной потери ёмкости. Чем больше величина остаточной ёмкости, тем меньше потребуется времени на зарядку.

Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки обычно составляет 12,7–13 В. При работающем моторе этот показатель возрастает примерно на полторы единицы.

При зарядке максимальная величина напряжения в оптимальном варианте не должна превысить 14,6 В. В противном случае это может привести к перезарядке, закипанию электролитной жидкости, а также самым негативным образом сказаться на дальнейшей работе самого прибора.

Восстановление аккумулятора

Бытует мнение, что после глубокого разряда невозможно вернуть устройству номинал мощности, размер которого указан на маркировке. Но многочисленные исследования показали, что это абсолютно не так. Существуют методы, позволяющие вернуть источник энергии на первоначальный уровень мощности.

Как можно восстановить свинцово-кислотный аккумулятор, вернув ему полноценную функциональность? Алгоритм действий достаточно прост, но требует строгого соблюдения их последовательности:

  1. Подключить зарядное устройство к клеммам источника, соблюдая полярность.
  2. Установить следующие параметры зарядки:
    • ток – 5 % от номинала ёмкости;
    • напряжение – 2,45 В.
  3. Запустить восстановительный процесс, который будет протекать медленно и долго.
  4. Для достижения наилучшего результата рекомендуется осуществить 2–3 цикла «заряд – разряд»: сначала постепенно доводить мощность до максимально возможного предела, потом такая же неспешная глубокая разрядка, а затем всё по новому кругу.

Реанимацию нужно производить только при положительных температурах. Температура жидкости внутри устройства должна соответствовать аналогичному показателю окружающей среды.

Что же касается восстановления свинцово-кислотных AGM аккумуляторов, то их предварительно нужно «смочить».

Случаются такие ситуации при нарушении правил эксплуатации, когда «брикеты» с электролитом высыхают, и батарея утрачивает способность принимать заряд.

Нужно, набрав в шприц дистиллированной воды, впрыснуть её в сепараторы в небольшом количестве. А спустя несколько часов, можно приступать к реанимации устройства.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector