Источники тока
К источникам тока относятся аккумуляторная батарея и генератор.
Аккумуляторная батарея
1 — корпус; 2 — крышка; 3 — `плюсовая` клемма; 4 — один из шести аккумуляторов; 5 — `минусовая` клемма; 6 — пробка; 7 — заливное отверстие; 8 — пластины аккумулятора
Аккумуляторная батарея предназначена для питания потребителей электрическим током при неработающем двигателе и при его работе на малых оборотах. Она расположена в моторном отсеке автомобиля и крепится на специальной полке. Минус аккумуляторной батареи соединен с `массой` (кузовом) автомобиля, а плюс соединяется с электрической цепью потребителей тока с помощью проводников.
Аккумуляторная батарея состоит из шести аккумуляторов, объединенных в одном корпусе и соединенных между собой последовательно в единую электрическую цепь. Так как каждый аккумулятор, в результате протекающих в нем электрохимических процессов, выдает по 2 вольта, то в сумме на полюсных штырях, батарея имеет напряжение 12 вольт постоянного тока.
В зависимости от модели автомобиля могут применяться батареи различной `мощности`. Например, на большинстве моделей `Жигулей` и `Москвичей` устанавливается аккумуляторная батарея 6СТ-55А. Маркировка батареи означает следующее:
6 — количество аккумуляторов в батарее. Для легковых автомобилей эта цифра всегда будет постоянной, так как в них используются 12-ти вольтовые (6 х 2 =12) батареи. СТ — означает, что батарея стартерного типа. Такие батареи выдерживают большие разрядные токи, что требуется для пуска двигателя с помощью самого `крупного` потребителя электроэнергии — стартера.
55 — емкость батареи, измеряемая в ампер-часах (А.ч). Надеюсь, вы догадываетесь о том, что чем больше емкость батареи, тем больше времени она может выдержать `издевательства` водителя.
А — буквой обозначают материал, из которого сделан корпус батареи. В частности А — это полупрозрачная пластмасса (полипропилен).
Генератор
1 — корпус генератора; 2 — обмотка статора; 3 — ротор; 4 — шкив привода генератора; 5 — ремень; 6 — кронштейн крепления; 7 — контактные кольца; 8 — щетки; 9 — регулятор напряжения; 10 — вывод `30` для подключения потребителей; 11 — вывод `61` для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12 — выпрямитель
Генератор (рис. 58) предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи, при работе двигателя на средних и больших оборотах.
Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Поэтому, питать потребителей и заряжать батарею, генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи. А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора.
Однако по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения.
Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 — 14,2 вольта. В зависимости от модели автомобиля регулятор монтируется в корпусе генератора (`таблетка` на щеточном узле) или устанавливается отдельно в подкапотном пространстве.
Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. На некоторых моделях автомобилей, это тот же самый ремень, который заставляет вращаться водяной насос и постоянно включенный вентилятор системы охлаждения двигателя, а на некоторых — отдельный. Натяжение ремня, как в одном, так и в другом случае, регулируется отклонением корпуса генератора.
Привод генератора
а) на примере автомобиля ВАЗ 2105
1 — генератор; 2 — гайка; 3 — натяжная планка; 4 — шкив водяного насоса; 5 — вентилятор; 6 — ремень; 7 — шкив коленчатого вала А — прогиб ремня
Привод генератора
б) на примере автомобиля ВАЗ 2108
1 — ремень привода генератора; 2 — генератор; 3 — натяжная планка; 4 — гайка; 5 — шкив коленчатого вала; А — прогиб ремня
На щитке приборов перед водителем имеется контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи. При включении зажигания, она загорается красным светом, а когда двигатель запустится, она должна погаснуть, что означает начало работы генератора. Если же лампочка не погасла, то — у вас появились проблемы о чем чуть ниже.
К потребителям тока в системе электрооборудования автомобиля относятся:
Источник
Виды, устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора
Электрические аккумуляторные батареи применяются в любом автомобиле и представляют собой автономный источник питания. АКБ накапливает энергию, которая затем питает бортовую сеть, когда это необходимо, и подает ток на стартер для запуска двигателя.
Назначение аккумулятора в автомобиле
Автомобильный аккумулятор принято обозначать аббревиатурой АКБ, что значит аккумуляторная кислотная батарея. Не все батареи относятся к этому типу, но в автомобилях наиболее распространены именно они.
Автомобильный аккумулятор
Аккумулятор является важным компонентом в работе любого транспортного средства. Он выполняет следующие основные функции:
- Подача электроэнергии на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор способен в течение 30 секунд подавать пусковой ток или ток холодной прокрутки на стартер, который, в свою очередь, запускает двигатель.
- Питание бортовой сети в случае недостаточной мощности (производительности) генератора.
- Автономное питание бортовой сети автомобиля.
Каждый аккумулятор имеет определенную емкость и заряд. При работе двигателя всю нагрузку на электропитание берет на себя генератор. Он же заряжает аккумулятор во время движения. Если мощности не хватает, подключается батарея. Определенное время АКБ может обеспечить автономное питание.
Генератор выходит на оптимальный режим производительности при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала 1600-1800 об/мин и более.
Располагается АКБ, как правило, в подкапотном пространстве автомобиля или закреплен на раме в случае крупного грузового транспорта. Это связано с тем, что кислота, находящаяся внутри, очень агрессивна и опасна для здоровья. Она может просочиться через корпус или выделиться в виде газа. С аккумулятором следует обращаться осторожно.
Более безопасны необслуживаемые АКБ, внутри которых нет жидкого электролита. Такие батареи практически не выделяют вредных паров и их можно использовать где угодно. Среди альтернативных мест размещения аккумулятора можно выделить багажное отделение и под сиденьем водителя.
Параметры АКБ
Обычная автомобильная батарея выдает напряжение в 12В. Этого хватает для питания бортовой сети. Для большегрузных автомобилей используются батареи с напряжением в 24В. По сути, это две обычные батареи, которые последовательно соединены. Емкость АКБ измеряется в Ампер-часах (А*ч). Для легкового транспорта емкость батареи находится в пределах 40-130 А*ч. Емкость показывает, какое время аккумулятор сможет давать энергию при нагрузке. Но эти величины измеряются при определенной нагрузке и при определенной температуре – 20°C. При других условиях параметры могут меняться.
Также важным показателем является ток холодной прокрутки или пусковой ток. Разные модели способны выдавать от 250А до 1300А. Ток холодной прокрутки – это то напряжение, которое способен отдать АКБ в течение 30 секунд при температуре 18°C. В иных условиях данный параметр может поменяться, например, зимой.
Устройство аккумулятора
На самом деле, стандартный аккумулятор – это шесть маленьких аккумуляторов, заключенных в один корпус. Шесть отсеков объединены в едином корпусе. Часто их называют банками. Каждая банка дает напряжение в 2,1В – 2,2В. Шесть банок соединены последовательно толстыми свинцовыми перемычками, что в итоге дает напряжение в 12,6В – 13,2В.
Устройство автомобильного аккумулятора
Автомобильный аккумулятор состоит из следующих основных элементов:
- пластиковый корпус;
- крышка;
- отрицательные пластины (электроды);
- положительные пластины;
- перемычки, соединяющие отсеки;
- жидкий электролит;
- сепараторы;
- положительный и отрицательный вывод (клеммы);
- заливные пробки.
Корпус и крышка
Корпус и крышка выполнены из пластика, который нейтрален к кислоте. В каждой банке находятся свинцовые пластины – электроды.
Пластины
Отрицательная пластина из губчатого свинца (Pb) называется катод, положительная пластина пористая с диоксидом свинца (PbO2) – анод. Чтобы батарея разряжалась не так быстро, используется не чистый свинец, а с применением разных присадок. Ранее добавляли 5% сурьмы, но процесс сульфатации все равно проходил быстро. В современных жидкостных аккумуляторах добавлен кальций. Он значительно снижает процесс сульфатации и повышает емкость АКБ до 70%. Если говорить про гелевые или AGM аккумуляторы, то в них применяется только чистый свинец. Это позволяет повысить мощность и отдаваемый пусковой ток до 1000-1300А.
Электролит
В каждой банке залит электролит. Это смесь серной кислоты и дистиллированной воды, в соотношении 35:65. Плотность электролита находится в пределах 1,23-1,31 г/см3. Чем она выше, тем батарея более устойчива к морозам.
Сепаратор
В простых жидкостных аккумуляторах между пластинами находится сепаратор. От слова “separate” – разделять. Обычно сепараторы изготавливаются из нейтрального пластика. Эти пластины разделяют положительные и отрицательные электроды от замыкания. Материалом для сепараторов служит ревертекс или эбонит. Также эти элементы иногда называют диэлектрической прослойкой.
В более современных необслуживаемых аккумуляторах в качестве сепараторов применяется микроволокно. Этот высокотехнологичный материал удерживает электролит внутри и не дает ему вытекать и испаряться. Пластины завернуты в микроволокно как в конверте и плотно прижаты друг к другу.
Клеммы и пробки
Клеммы аккумулятора также изготавливаются из свинца. К ним присоединяются контакты. На обслуживаемых аккумуляторах на корпусе располагаются заливные пробки. Их количество равно количеству банок. Они служат для заливки дистиллированной воды в случае необходимости.
Принцип работы
Между пластинами и электролитом непрерывно происходит электрохимическая реакция. При разряде химическая энергия преобразовывается в электрическую, а при заряде, наоборот, – электрическая в химическую. Когда аккумулятор подключен к потребителям энергии, то происходит его разрядка.
Химическая формула реакции
Происходит следующий процесс. На катоде идет восстановление диоксида свинца. Свинец на аноде окисляется. Серная кислота вступает в реакцию с металлами на обеих пластинах. При этой реакции образуется сульфат свинца. Процесс называется сульфатацией. Из серной кислоты выделяется водород, который затем вступает в реакцию с кислородом из положительно заряженной пластины. Образуется вода, а серная кислота расходуется. Плотность электролита понижается. Процесс реакции показан на картинке.
При зарядке весь процесс происходит в обратном порядке. Серная кислота восстанавливается. Вновь образуется диоксид свинца и серная кислота. При полной зарядке плотность электролита должна быть в пределах 1,29 гр/см3. Это значение показывает уровень содержания серной кислоты на один кубический сантиметр электролита.
Таким образом, работа батареи основана на циклах заряд-разряд. Если допустить глубокий разряд, процесс может быть необратимым. Останется только вода и сульфат свинца. Поэтому нужно всегда следить за уровнем заряда.
Зарядка, хранение и зависимость от температуры
После того как автомобильный аккумулятор запустил стартер и двигатель, происходит его зарядка от генератора. В снятом положении батарея заряжается зарядным устройством. Хранить аккумулятор с жидким электролитом можно только в строго горизонтальном положении и при определенной температуре 5°С -15°С. Это обусловлено тем, что электролит может вытечь, а осыпавшиеся пластины замкнуть на дне банки.
Разная температура также влияет на работу АКБ. При высокой температуре показатели мощности и токоотдачи высокие, но батарея быстрее разряжается и повышается расход воды. Электролит по своему составу не замерзает при минусовой температуре, но на сильном морозе он все же может это сделать. В мороз химические процессы замедляются, пусковой ток снижается, падает емкость батареи. Вот почему у водителей часто возникают проблемы с запуском двигателя зимой.
Разновидности аккумуляторов
Современные аккумуляторные батареи можно условно разделить на обслуживаемые и необслуживаемые.
Можно выделить следующие основные виды:
- АКБ с жидким электролитом.
- EFB аккумуляторы.
- AGM.
- Гелевые.
Аккумуляторы с жидким электролитом относятся к обслуживаемому типу. Это значит, что время от времени нужно следить за уровнем электролита, его плотностью и емкостью батареи. Их срок службы в среднем составляем 3-5 лет. Они доступны по цене и хорошо справляются со своей задачей в автомобиле. Поэтому остаются самыми распространёнными.
Батареи по технологии EFB появились сравнительно недавно. В них также находится жидкий электролит, но пластины завернуты в микроволокно. Материал впитывает электролит, что увеличивает площадь контакта с пластинами. Это также повышает емкость и мощность и позволяет снизить объем электролита по сравнению с обычными АКБ, делая такие батареи практически необслуживаемыми. Срок службы 4-5 лет. Стоимость приемлемая.
Аккумуляторы AGM относятся к классу необслуживаемых батарей. Это значит, что у них полностью герметичный корпус. На корпусе имеются газоотводные клапаны. Между пластинами находится стекловолокно, в порах которого электролит. Это позволяет значительно замедлить процесс сульфатации. Такие батареи не боятся полного разряда. Срок службы до 10 лет. Но есть минусы: высокая стоимость и обслуживание.
Гелевые
Это также необслуживаемые батареи. В электролит добавлены вещества, которые сгущают его и доводят до твердого состояния. Сам электролит выступает в роли сепаратора между пластинами. Срок службы до 10 лет, но требуется специальный уход, как и в случае с AGM. Не боятся глубокого разряда, но чувствительны к перезаряду и замыканию. Стоят в 3-4 раза дороже обычных.
Аккумуляторная батарея – это то устройство, которое требует от водителя внимания. Чтобы батарея прослужила долго, нужно знать ее устройство и принцип работы. При правильном уходе и условиях содержания АКБ проработает долгие годы.
Источник