Особенности конструкции необслуживаемых аккумуляторов

Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля

Аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля представляет собой особо значимый элемент устройства машины. Он является источником тока, имеющего способность запасать энергию, нужную для работы электрических элементов транспортного средства.

Его функции отвечают за:

1. Запуск — подачу энергии стартеру, который отвечает за вращение двигателя при запуске.
2. Выработку тока для работы электронных систем в случае недостаточной мощности генератора.
3. Питание устройств при не заведенном автомобиле.

Характеристика необслуживаемого аккумулятора

Сегодняшний уровень технического развития дал возможность фирмам автопроизводителям использовать наиболее совершенные и качественные аккумуляторы — необслуживаемые аккумуляторные батареи.

Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля имеет характерные особенности, дающие приятную возможность потребителям уделять данной батарее минимум внимания.

Стоит обозначить, что необслуживаемый аккумулятор – это современный источник энергии, который в своем устройстве не предполагает и не имеет специальных отверстий для доливания воды или электролита, корпус данных батарей полностью герметичен.

С момента разработки автомобильного аккумулятора прошло более 150 лет и его базовое устройство остается без изменений для любого типа АКБ по настоящее время. Главными элементами АКБ являются: кислота и свинцовые пластины.

Конструкция аккумуляторной батареи

Современные АКБ состоят из следующих основных элементов:

1. Пластины (гальванические элементы)
2. Сепараторы – прослойки
3. Полюсные выводы
4. Герметичный корпус (моноблок)
5. Крышка корпуса

Пластины аккумулятора

В техническое устройство аккумуляторных батарей включены гальванические элементы (пластины) – химические источники электроэнергии. Их количество составляет 6 штук, они соединены друг с другом последовательно, при помощи перемычек. Один отрицательно заряженный вывод блока крепится к положительному выводу другого.

Гальванические элементы располагаются в отдельном корпусе, при этом они разделены перегородками. В своей совокупности аккумуляторы образуют батарею.

Гальванический элемент автомобильного аккумулятора относится к обратимым источникам химического тока – это означает, что цикл «заряд-разряд» можно повторять несколько раз. Он состоит из двух электродов (полублоков) разной полярности – свинцовых решетчатых пластин. Электроды располагаются в растворе серной кислоты (38 %) и дистиллированной воды. Их смесь является электролитом – веществом, способным проводить ток.

Сепараторы — прослойки

Между электродами, во избежание короткого замыкания, находится сепаратор – диэлектрическая прослойка. Сепаратор выполняет функцию изолятора, и не допускает соприкосновения электродов разной полярности, но при этом не нарушает электролитическую проводимость батареи.

Сепаратор изготовлен из пластмассы микропористой структуры, в виде конверта, надетого на гальванические элементы положительного заряда. Такой прием помогает активной массе с положительно заряженных пластин не оседать на дне моноблока и не соприкасаться с пластинами отрицательного заряда.

Разработка устройства сепаратора в форме конверта позволила фирмам производителям АКБ прийти к малообслуживаемым и необслуживаемым аккумуляторам.

Полюсные выводы

Полюсные выводы АКБ изготовлены из свинца. Их размер различается в зависимости от полярности вывода, так положительный является большим по отношению к отрицательному. Данная особенность не случайна и служит защитой от неправильного подключения элементов аккумуляторной батареи, что в свою очередь исключает потерю активных масс и помогает избежать сокращения работоспособности АКБ.

Герметичный корпус АКБ

Корпус аккумулятора (моноблок) прошел свою эволюцию от деревянного, покрытого изнутри листовым свинцом, далее – эбонита.

В 40-х гг. XX века появились первые корпуса из синтетических материалов. Современные АКБ состоят из синтетического полипропилена. К материалам моноблоков предъявляются большие требования относительно его долговечности и безопасности. Корпус рассчитан выдерживать постоянное соприкосновение химических составляющих, вибрацию и изменение температуры.

Крышка корпуса

Назначение крышки корпуса – плотное закрытие межэлементных соединений АКБ. У прежних аккумуляторов ячейками были резьбовые пробки, предназначенные для доливки электролита и отвода газа при эксплуатации аккумулятора. В конструкции необслуживаемого АКБ пробки не установлены вообще, либо плотно закрыты. Вывод газов предусмотрен при помощи центральной системы вентиляции.

Она состоит из двух частей и оборудована лабиринтом. При помощи лабиринта водяные пары образующиеся при зарядке АКБ конденсируются и стекают обратно в батарею. В крышку интегрированы центральный газоотвод и система защиты от воспламенения газов. Защита от воспламенения выполнена на выходе газоотвода из аккумулятора в виде небольшого круглого диска, она получила название — фритта. Принцип действия фритты заключён в свободном прохождении газа в атмосферу, но при воспламенении газа, препятствованию прорыву огня внутрь, чтобы не допустить взрыв аккумулятора.

Типы АКБ

Все автомобильные аккумуляторы как упоминалось ранее одинаковы по конструкции и наполнены электролитом, лишь незначительно отличаются друг от друга. Каждая модификация предназначена для достижения определённой цели в ущерб другим характеристикам.

АКБ с жидким электролитом

Представляют собой открытые системы, т.е. газ, выделяющийся при зарядке может выделяться в атмосферу. У него отличные эксплуатационные характеристики, большой срок хранения до 15 месяцев, но отсутствует защита от вытекания электролита.

АКБ Economy

Этот тип аккумулятора оптимален по стоимости и сроку службы, в нём применяется меньшее количество свинца. У него пониженная мощность холодного пуска двигателя и незначительно уменьшен срок службы (4 года или 80000 км). При этом более выгодная цена, меньшая масса и низкий ток саморазряда, который не увеличивается по мере старения батареи. Могут применяться в автомобилях с системой старт-стоп.

Усовершенствованная АКБ

Они имеют аббревиатуру EFB (Enhanced Flooded Battery) – усиленная АКБ с жидким электролитом. Конструктивно отличаются более толстой решёткой отрицательного электрода, обеспечивающей высокую стойкость к коррозии при нагрузке большим током, а также добавлением углерода в активную массу отрицательного электрода, что приводит к улучшенной способности к зарядке.

Обладает защитой от глубокого разряда и отличными эксплуатационными характеристиками, но отсутствует защита от вытекания электролита.

В его конструкции применяется пассивный перемешивающий элемент, он уменьшает расслоение электролита, т.е. образование слоёв с различной концентрацией серной кислоты, которая концентрируется в нижней части гальванических элементов, что приводит к недостаточной плотности электролита в верхней части. Это происходит при частом повторении процессов зарядки и разрядки.

АКБ AGM

Absorbent Glass Mat – стекловолокно, обладающее очень высокой впитывающей способностью. Ещё их называют рекомбинационными, применяются на автомобилях с системой старт-стоп и функцией рекуперации энергии. В таких аккумуляторах электролит адсорбирован стекловолоконным ковриком. Они представляют собой закрытую систему, т.е. все гальванические элементы изолированы от атмосферы клапанами.

Обладает защитой от вытекания, даже при повреждении корпуса батареи вероятность незначительна и составляет не более нескольких миллилитров. У них большой срок службы, отличные эксплуатационные характеристики и высокая надежность. Но, с другой стороны, обладает высокой стоимостью и более высокой чувствительностью к повышенной температуре.

Гелевые АКБ

Также существуют батареи с гелеобразным электролитом, он образуется путём добавления в него кремниевой кислоты. Представляют собой обычные свинцовые батареи. Они имеют очень малую вероятность потери электролита, высокую циклическую стойкость и сниженное газообразование. Их массовое распространение ограничивает ряд серьезных недостатков, таких как: ухудшенные пусковые свойства при низких температурах, высокая стоимость, непереносимость повышенных температур и связанная с нею непригодность к установке в подкапотном пространстве.

Устройства отключения АКБ

В схеме подключения аккумуляторной батареи для безопасности могут применяться пиропатроны или реле отключения, особенно если она располагается в салоне или в багажнике. Задача этих элементов отсоединить от батареи провод стартера и генератора в момент аварии, т.к. замыкание этих проводов может вызвать возгорание. Но электропитание бортовой сети сохраняется для обеспечения функций безопасности (аварийная сигнализация, освещение и др.)

Процессы заряда и разряда

Процесс заряда АКБ означает накопление аккумулятором электрической энергии. В исходе данного процесса электрическая энергия проходит преобразование в химическую.

Аккумуляторная батарея питается от генератора при заведенном двигателе автомобиля. Напряжение, которое вырабатывает стандартный заряженный аккумулятор во время работы, равно 12,65 В.

Процесс заряда можно описать, как переход сульфата свинца и воды, образованных при разряде АКБ в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. При этом количество серной кислоты становится больше, плотность вещества электролита повышается.

В результате накапливается и восстанавливается химическая энергия, которая необходима в дальнейшем для выработки электроэнергии.

Процесс разряда АКБ характеризуется отдачей потребителям батареи электрической энергии. Идет обратный химический процесс – химическая энергия проходит преобразование в электрическую.

Аккумулятор подвергается процедуре разряда при наличии подключенного к нему потребителя электрического тока. В данном случае серная кислота распадается, соответственно, ее содержание в веществе электролита падает.

Протекающие химические реакции способствуют к образованию воды (Н2О). При повышенном уровне воды снижается плотность электролита.

Разряд аккумуляторной батареи приводит к появлению сульфата свинца. Такой эффект одинаков для положительного и отрицательного электродов.

Основные характеристики АКБ

Коэффициент преобразования энергии

Поступающая к батарее энергия во время заряда аккумулятора больше отдаваемой им при разряде. Превышение энергии «заряда» к энергии «разряда» основывается на необходимости покрытия затрат при протекании электрических и химических процессов.

Для полного заряда нужно 105–110 % энергии от количества расходованной ранее. Таким образом, коэффициент преобразования будет иметь значение от 1,05 до 1,10.

Емкость

Емкость АКБ пропорциональна выдаваемому ей количеству электрического тока. Единица измерения емкости—ампер-часы (А-ч).

На показатели емкости влияют разрядный ток и температура. Она имеет свойство снижаться при увеличении разрядного тока и падении температуры, в частности при значениях меньше 0 градусов.

Номинальное напряжение

Стандартное напряжение каждого элемента АКБ соответствует 2 В, а напряжение всей цепи батарей равно количеству гальванических элементов. Аккумулятор машины состоит из 6 батарей, что соответствует номинальной емкости в 12 В.

Ток холодной прокрутки

Данный показатель служит характеристикой пусковых возможностей аккумулятора при его эксплуатации в условиях низкой температуры. Этот параметр замеряется при –18 °С. Напряжение полностью заряженного АКБ не опускается ниже заданного в течение определенного количества времени. Уровень тока влияет на запуск двигателя автомобиля, так как чем выше величина тока в холодной прокрутке, тем легче двигатель будет запускаться в зимнее время года.

Напряжение

Напряжение, значение которого измерено между двумя полюсными выводами аккумулятора – напряжение на клеммах.

Напряжение газовыделения – параметр, при превышении которого в корпусе аккумулятора образуется вода. Это возникает при превышении напряжения всей батареи, максимально допустимое значение при этом 14,4 В.

Напряжение покоя или напряжение холостого хода – состояние, когда нагрузки на выходах АКБ нет. Циклы заряда и разряда изменяют напряжение холостого хода. При восстановлении количества серной кислоты между гальваническими элементами напряжение холостого хода приходит к окончательному значению – напряжению покоя.

Источник

Несколько слов о необслуживаемых АКБ (аккумуляторах)

В комплектацию любой машины входит мобильный источник электрической энергии. Главная функция батареи – запуск мотора, второй функцией является помощь генератору в случае небольших оборотов.

Все АКБ делятся на два типа в зависимости от потребности сервиса — обслуживаемые и необслуживаемые. Если с обслуживаемым оборудованием так или иначе все ясно, то с необслуживаемым источником тока нужно разобраться.

Какой он — необслуживаемый аккумулятор

Отсутствие надобности сервисного обслуживания подразумевает, что доливать дистиллированную воду не нужно.

Данные аккумуляторы можно охарактеризовать как безопасные, поскольку при работе или зарядке не образуется взрывоопасный газ, а при любом движении или опрокидывании невозможен разлив кислого раствора.

По конструктиву АКБ, требующий сервисного обслуживания, не отличается не требующего.

Покупатель может самостоятельно определить какой перед ним аккумулятор. Для этого стоит просто осмотреть его. Безсервисные источники тока не имеют в корпусе заливных пробок.

Как сделать выбор: обслуживаемый или необслуживаемый

Проблема с выбором нового аккумулятора становится как перед опытным пользователем, так и перед новичком.

Чаще всего происходит следующее: пользователь не хочет слишком тратить время и разбираться во множестве характеристик нового аппарата, поэтому старается купить такой же, как у него был ранее.

Обычно так выбирают АКБ, требующие обслуживания, которые имеют несколько достоинств:

• легко можно контролировать уровень и плотность электролитной жидкости;
• исправить заниженный уровень электролита можно просто долив необходимый объем дистиллированной воды (таким образом, привести в рабочее состояние батарею).

Такие АКБ имеют и несколько ограничений:

• высокое испарение жидкости при высоких температурах окружающей среды, а также при дополнительной зарядке;
• вероятен разлив электролитной жидкости, что может произойти при перевороте или активном бездорожном движении (отери тока после загрязнения клемм или разлива электролита при заправки на крышку аккумулятора);
• необходимость регулярной диагностики и сервиса (что не всегда удобно по времени).

Необслуживаемый аккумулятор обладает парочкой эксплуатационных преимуществ:

• первичная единственная установка на весь срок службы;
• нет необходимости доливать воду.

Ограничения такого оборудования:

• любую поломку нет возможности восстановить самостоятельно;
• полное выкипание электролитной жидкости нельзя устранить без серьезного механического повреждения для долива дистиллированной воды;
• чувствителен к условиям полной разрядке или перезарядке.

При стабильной и высокой работоспособности электросети машины рекомендуется устанавливать именно необслуживаемый аккумулятор.

Типы необслуживаемых аккумуляторов

Чтобы правильно выбрать батарею, стоит учитывать ее характеристики, которые могут варьироваться в зависимости от модели.

Основные типы необслуживаемых аккумуляторов:

1. Кислотные свинцово-кальциевые. Легированием пластин производитель обеспечивает стойкость к вибрациям и коррозионным поражениям. Такие АКБ характеризуются низкой способностью к саморазряжению, практически невозможно закипание электролитной жидкости.
2. AGM – кислотная батарея, в корпусе которой размещены пластины, а электролитная жидкость пребывает в особых стекловолокнистых сепараторах. Такой тип АКБ стойкий к полным разрядам, а низкая интенсивность сульфатации пластин увеличивает время службы до десяти лет.
3. EFB. Такие необслуживаемые аккумуляторы имеют большую толщину, чем другие несвинцовые типы. Уменьшение сульфатации достигают путем заворачивания пластин специальным пропитанным кислотным электролитом материалом. Срок службы таких батарей — 5-10 лет.
4. GEL аккумуляторы в своем составе имеют электролит, который находится в гелеобразном состоянии.

Все виды аккумуляторов имеют свои достоинства и недостатки, срок службы, который зависит от многих факторов, одним из которых является регулярная подзарядка.

Емкость такого оборудования не может опускаться ниже предусмотренного уровня (что обеспечивает бесперебойную работу).

Зарядное устройство для необслуживаемой АКБ

В корпусе для пластин создано замкнутое пространство, это может создать негативные последствия для самой АКБ при ее перезарядке.

Используя зарядное устройство этого типа, можно значительно облегчить себе жизнь. Потому что этот прибор самостоятельно отрегулирует необходимое напряжение и силу тока, подаваемые на клемм (на всей продолжительности зарядки).

Применяя неавтоматическоое ЗУ, нужно будет потрудиться и уделить время для постоянного контроля процесса зарядки.

Важно помнить, что кальциевый аккумулятор можно заряжать самым обычным ЗУ, а вот гелевый или AGM требует специального зарядного прибора.

Особенности зарядки необслуживаемого аккумулятора

Первым действием перед решением: заряжать или нет АКБ — будет проверка существующего уровня заряда. Конструкция корпуса не предназначена для вскрытия, а значит, и для диагностики уровня электролитной жидкости или ее плотности.

Так уровень зарядки нужно измерить при помощи мультиметра или посмотреть на индикатор, встроенный в корпус.

Мультиметр разработан и применяется для измерений постоянного напряжения, его точность достигает сотую долю вольта. Итак, когда прибор покажет ниже 11,7 В, следует зарядить аккумулятор, поскольку он полностью разряжен.

Значение напряжения до 12 В свидетельствует о половине заряда в батареи. Если же на приборе высветится число выше 12,6 В, то зарядка не нужна, поскольку аппарат полностью заряжен.

Для определения времени зарядки нужно провести небольшой математический расчет. Ток для заряда в автомобильной батареи должен быть равен десятипроцентному значению ее емкости.

Пример: абсолютно разряженный необслуживаемый аккумулятор имеет емкость 60 Ач. Для его зарядки нужен ток в шесть ампер, и продолжительность ее будет десять часов.

Как узнать время, на которое нужно подключить к зарядному устройству батарею? Это частый вопрос.

Если АКБ не хватает 50 или 70% заряда, стоит емкость разделить на сто, а затем умножить на процент разряда. Но это еще не все. Полученное значение делить на десятипроцентный показатель емкости (например, 6).

Восстановление необслуживаемой батареи

Когда на эксплуатационном сроке необслуживаемый аккумулятор отказывается работать, достаточно выполнить несколько нехитрых действий, чтобы восстановить его работоспособность.

Особенность такой АКБ состоит в том, что ее невозможно разбирать, тогда нужно применить шило. Им следует выполнить шесть отверстий, чтобы через них вылить электролитную жидкость. Выполнять это нужно аккуратно.

Далее в те же отверстия залить очищенную воду требуемого указателя объема. Можно заряжать напряжением 14 В, при этом будет выделяться газ.

После полной зарядки аккумулятор оставляют для очистки свинцовых пластин от сульфатной пленки.

Спустя пару дней такую процедуру проводят еще раз. И уже после этого рекомендуется слить воду и залить раствор серной кислоты.

После поставить аккумулятор на зарядку, а далее установить в машину. Что касается отверстий, их нужно устранить специальным стойким к кислотам герметиком.

Выводы

Безсервисные аккумуляторные батареи являются отличным решением для новичков в автомобильном пользовании. Нет необходимости проводить регулярную диагностику, сервисное обслуживание, а значит, допустить ошибки невозможно.

Если же автолюбитель самостоятельно ухаживает за своей машиной, любит самостоятельно решать ее проблемы, то стоит выбрать обслуживаемую батарею. Так, периодический анализ, сервис сможет продлить срок эксплуатации аппарата.

Источник