Характеристики автомобильного аккумулятора 12в

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:

1. 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.
2. Питание бортовой сети в случае недостаточной мощности (производительности) генератора.
3. 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

Характеристики аккумуляторных батарей

При подборе аккумулятора для транспортного средства владелец сталкивается с необходимостью определения устройства, соответствующего рекомендованным параметрам. Применение изделий с несоответствующими параметрами приводит к проблемам с запуском двигателя и с зарядкой батареи. Из-за нарушения условий эксплуатации происходит ускоренная деградация источника питания, приводящая к преждевременной поломке.

Технические характеристики

Характеристики аккумулятора, которые необходимо учитывать при выборе изделия:

• номинальная емкость;
• рабочее напряжение;
• пусковой ток;
• размер корпуса;
• полярность и тип клемм (расположение и диаметр контактных штырей);
• способ крепления к площадке.

При выборе необходимо оценить тип конструкции батареи:

• обслуживаемый, требующий доливки дистиллированной воды;
• малообслуживаемый (кальциевого типа с замкнутыми сепараторами), нуждается в проверке уровня электролита;
• необслуживаемый (гибридного типа или с загущенным электролитом), лишенный контрольных отверстий в банках.

Емкость, напряжение и сила тока

Под емкостью батареи подразумевается запас электроэнергии, который вырабатывается элементом питания до момента снижения напряжения до конечного значения. Параметр измеряется в А*ч, что позволяет понять продолжительность времени разрядки батареи.

По емкости батареи разделяются на категории:

• 35-60 А*ч – для автомобилей, оснащенных мотором объемом до 1,6 л;
• 60-100 А*ч – для легковых машин, оснащенных дизельными двигателями и бензиновыми моторами объемом до 3-4 л;
• 100-150 А*ч – для малогабаритного грузового транспорта;
• более 150 А*ч – для магистральных грузовых автомобилей и междугородних автобусов.

В соответствии со стандартами EN/SAE величина соответствует мощности, выдаваемой на протяжении 30 секунд при температуре воздуха -18°С. Для части батарей учитывается значение напряжения при зарядке, вызывающего начало выделения газов (для кислотных аккумуляторов величина составляет 14,4 В и выше).

Стандартный автомобильный аккумулятор представляет собой источник тока, собранный из 6 банок свинцово-кислотного типа, соединенных перемычками в последовательную цепь. Каждая банка имеет напряжение 2 В. Суммарное напряжение батареи составляет 12 В.

В процессе эксплуатации допускается падение напряжения до 10,5 В, дальнейшая разрядка приводит к повреждению изделия. На грузовых автомобилях и автобусах практикуется последовательное соединение 2 аккумуляторов, позволяющее повысить напряжение в бортовой сети до 24 В.

На мотоциклах и автомобилях, выпущенных до 50-х гг. прошлого столетия, применяются оригинальные батареи напряжением 6 В, состоящие из 3 элементов. Для техники характерна обратная полярность подключения, при которой на кузов подается положительный сигнал. Подобные источники питания выпускаются несколькими производителями, подбор выполняется по модели транспортного средства.

Важным параметром батареи является допустимый ток разрядки, определяющий возможность прокручивания коленчатого вала холодного двигателя.

Пусковой ток напрямую связан с емкостью батареи – для обеспечения повышенных пусковых параметров требуется пропорциональное увеличение емкости. Дополнительно учитывается рабочий объем мотора и тип агрегата (дизель или двигатель с искровым зажиганием).

Рабочий диапазон температур

Температура окружающей среды оказывает влияние на емкость и срок службы батареи. Например, при охлаждении корпуса до -20°С происходит падение емкости АКБ на 35-40% от номинального значения. Увеличение температуры выше 35°С также негативно влияет на срок эксплуатации изделий, который сокращается в 1,5-2 раза. Допустимый интервал температуры эксплуатации указывается на заводской этикетке.

Саморазряд аккумуляторов и допустимая глубина разряда

Саморазряд батареи показывает степень падения напряжения в результате внутреннего сопротивления источника тока. При падении температур саморазряд падает, естественная деградация электродов ускоряет течение процессов.

На разрядные характеристики АКБ влияет глубина разряда, допустимый порог зависит от агрегатного состояния электролита и состава пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы не переносят циклического глубокого разряда, при падении напряжения до 9 В начинается разрушение пластин, что приводит к выходу батареи из строя.

Срок службы

Аккумуляторы свинцово-кислотного типа, устанавливаемые на автомобили, имеют заявленный срок службы до 10 лет. Долговечность источника постоянного тока определяется количеством циклов заряда и разряда, а также климатическими условиями, в которых эксплуатируется АКБ.

Повышение температуры окружающей среды и корпуса приводит к ускоренному течению электрохимических реакций и усиленной деградации активной массы и электролита.

Форма, габариты и вес

Дополнительной характеристикой аккумуляторных батарей является конфигурация корпуса, определяющая способ крепления устройства.

На противоположной стороне кожуха имеется дополнительный выступ, входящий в паз площадки. На части машин применяется крепление планкой, проходящей параллельно крышке корпуса АКБ, боковые стенки устройств выполняются гладкими.

При покупке изделия необходимо оценивать габариты корпуса, которые ограничиваются аккумуляторной площадкой.

Дополнительно учитывается высота корпуса, которая не должна препятствовать запиранию крышки моторного отсека и установке коммутационной электропроводки. Часть производителей указывают 2 параметра высоты – с учетом контактных штырей и по верхнюю крышку корпуса.

Вес аккумулятора не относится к числу важных технических параметров. Масса изделий одинаковой емкости, выпущенных разными изготовителями, зависит от типа материала корпуса, плотности упаковки пластин, объема и типа залитого электролита. Например, вес батареи Зверь 55R с жидким электролитом составляет 17 кг, изделие Delta GEL 12-55 с гелевым наполнителем имеет массу 16 кг.

Источник