Все про стартерные аккумуляторы

Стартерная аккумуляторная батарея: характеристики, устройство и назначение

Стартерные АКБ служат в автомобилях в качестве источников энергии. Электричество необходимо для запуска ДВС и питания всех потребителей. В тракторах и автомобилях используют два вида источника энергии. Это аккумуляторная батарея и электрогенератор. Аккумулятор обеспечивает энергией стартер при запуске двигателя и потребители. АКБ компенсирует нехватку энергии, когда генератор еще не вступил в работу. Поэтому АКБ и называется, как стартерная аккумуляторная батарея. Существуют еще и тяговые аккумуляторы, но они необходимы для решения других задач.

Из истории

Первый полноценный АКБ создал в 1859 году французский изобретатель Планте. Устройство состояло из двух свернутых в спираль листов свинца, разделенных сепаратором. Эти листы были погружены в раствор серной кислоты. Батарея отличалась общей активной площадью электродов в 10 м2. После доработок и модернизаций АКБ запустили в массовое производство в 1880 году. Позже Фолькмар создал решетчатые пластины из сплава свинцы с сурьмой, что породило новую аккумуляторную эпоху. Однако впервые электрическая пусковая система на автомобилях стала использоваться только в 1925 году.

Принцип действия

Самый простой свинцовый АКБ – это пластиковый сосуд с электролитом внутри. В сосуде находятся две пластины. Это электроды аккумулятора. Электролит – это раствор высокоочищенной серной кислоты и дистиллированной воды. Активными веществами при прохождении электрохимических процессов выступают двуокись свинца на положительной пластине, а также губчатый свинец на отрицательной. Электролит заряженного аккумулятора имеет повышенную емкость.

Батарея работает на базе принципа двойного преобразования: вначале электричество от сторонних источников преобразуется в химическую энергию, затем химическая энергия преобразуется в электрическую. АКБ — не самостоятельный источник электропитания, а только накапливает и преобразует электричество.

Под воздействием тока серная кислота, которая содержится в составе электролита, распадается. Из нее выделяется водород, который впоследствии соединяется с кислородом, выделяющимся на положительной пластине. В результате соединения водорода и кислорода получается вода. Свинец входит в соединение с тем, что осталось от кислоты, в результате образуется сернокислый свинец.

Вместе с химическими превращениями на положительной пластине при разряде аккумуляторной батареи меняется и химический состав отрицательной. Так, губчатый свинец соединяется с остатком кислоты, и образуется сернокислый свинец.

Конструкция

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, как обратимый источник электрического тока, конструктивно состоит из блока электродов разных потенциалов, помещенного в сосуд-ячейку, заполненную электролитом. В зависимости от необходимого напряжения батарея может содержать несколько блоков, соединенных последовательно. В 12 В батарее таких ячеек-блоков 6. При напряжении в 24 В аккумулятор содержит 12 ячеек.

Электроды

В свинцово-кислотной аккумуляторной батарее электрод имеет решетчатую пластинчатую форму. Ячейки пластины заполнены активными веществами. Активная масса имеет поры, для того чтобы как можно больше активных веществ могло поучаствовать в реакции образования тока. Это особенно важно, если разрядные токи большие.

Решетка включает в себя рамку, вертикальные ребра, горизонтальные жилки, токоотводящее ушко, с помощью которого электроды соединяются с мостиком. Также имеются опорные ножки, которыми электрод опирается на дно блока. В качестве решетки в промышленности применятся и освинцованная металлическая сетка.

Решетка играет роль не только каркаса, который обеспечивает прочность электрода. Она также обеспечивает удержание активной массы и возможность параллельно соединять электроды между собой через ушки. Толщину решеток электродов выбирают исходя из режима работы и характеристик стартерных аккумуляторных батарей. Решетка с отрицательными электродами обычно тоньше, так как электроды меньше подвергаются коррозии и деформациям. Масса отрицательной решетки – 50% массы электрода.

Если АКБ необслуживаемая, то решетка изготовлена из свинцово-кальциево-оловянистых или малосурьяминстых сплавов. Это позволяет снизить интенсивное образование газов. Кальций и кадмий обеспечивает повышение напряжения газовыделения.

Сепараторы

Мы продолжаем рассматривать назначение и устройство стартерной аккумуляторной батареи. Что такое сепаратор? Он служит для разделения электродов в блоке. Это пористая полимерная перегородка, которая призвана предотвратить короткое замыкание электродов разной полярности. Сепаратор также обеспечивает запас электролита в пространстве между электродами. В свинцовом АКБ он может быть изготовлен из мипора, мипласта, порвинила.

Характеристики АКБ

На территории РФ стартерная аккумуляторная батарея обязана соответствовать ГОСТ 959-2002. Батарея должна соответствовать размерам и характеристикам для конкретного автомобиля.

Полярность АКБ определяет, как расположен отрицательный и положительный токовывод. Если рассматривать батарею со стороны, к которой выводы ближе, то выделяют прямую полярность и обратную. Прямая – это, когда положительный вывод находится слева, а отрицательный — справа. Обратная – это, когда положительный находится справа, а отрицательный размещен слева.

Ширина АКБ должна соответствовать ширине места под аккумулятор в конкретном автомобиле. Большинство батарей крепятся за нижние выступы корпуса. Что касается длины и высоты, то эти параметры могут быть больше, если ниша это допускает.

Номинальная емкость – это общее количество электричества, которое может выдать стартерная аккумуляторная батарея в режиме 20-часового разряда током, равным 0,05 емкости до напряжения на токовыводах в 10,5 В. Существует и такой параметр, как резервная емкость – это время разряда заряженной батареи током в 25 А до 10,5 В.

Ток холостой прокрутки – это разрядный ток, который батарея способна отдавать при температуре в -18 градусов в течение 10 с. При этом напряжение составляет не меньше 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем проще будет запустить двигатель зимой.

Срок эксплуатации

В приказе СД при ВС РФ №104 указаны причины неисправностей, при которых АКБ нельзя использовать. Приказ ссылается на нормы сроков службы стартерных аккумуляторных батарей. Там указаны сроки эксплуатации для разных типов автомобилей.

Минимальная наработка для легкового автомобиля при индивидуальном использовании составляет 60 000 км, а норма срока эксплуатации составляет 4 года. Если то же легковое авто применятся для служебного использования, то срок жизни АКБ составляет 2,5 года или 112 тыс. км. Если легковое авто эксплуатируется в режиме такси, то срок службы аккумулятора составляет в данном случае 70 000 км или 21 месяц. Стартерная аккумуляторная батарея на коммерческих малотоннажных авто по нормам должна прожить 2 года.

Но нужно учитывать, что сейчас четких норм не существует. Все аккумуляторы разные и производители у них тоже разные. Кто-то производит качественный продукт, кто-то – некачественный. Среди неисправностей, при которых использовать АКБ в полной мере не получается, можно выделить следующие. Это деформация пластин аккумуляторной батареи автомобиля и их последующее разрушение, короткое замыкание, сильная сульфатация пластин, интенсивный саморазряд, переполюсовка без участия человека.

Как можно обслуживать батарею?

Можно выделить обслуживаемые и необслуживаемые батареи. Последние никакого обслуживания за весь свой срок эксплуатации, по словам производителей, не требуют. Максимум, что может делать владелец – это регулярная зарядка АКБ, используя зарядное устройство. Что касается обслуживания стартерных аккумуляторных батарей первого типа, то периодически нужно проверять емкость электролита, заряжать АКБ на зарядном устройстве, доливать дистиллированную воду, если уровень снизился.

Источник

Отличие тягового аккумулятора от стартёрного

Даже невооружённым глазом хорошо видно — чем отличается стартёрный аккумулятор от тягового. А если внимательно сравнить устройство, основные эксплуатационные параметры, размеры и вес, то разница станет ещё более заметной. В том числе, тяговые и стартёрные АКБ отличаются стоимостью за условный ампер-час, чувствительностью к глубоким разрядам и некоторыми другими особенностями. Сходства тоже есть. Но примерно такие, как между ножами и топорами.

Тяговые аккумуляторные батареи

Как можно понять из названия тяговых АКБ, предназначены оны для того, чтобы тянуть. Но не в буквальном смысле слова, как лошадь, например. Аккумуляторные батареи этого типа используются лишь для питания силовых установок, а те уже непосредственно выполняют полезную работу. Тянут, поднимают, вращают, освещают, обогревают и даже развлекают. Любая из этих работ требует такого источника питания, который мог бы длительное время отдавать энергию умеренными порциями, и не терять своей работоспособности в результате глубоких циклических разрядов.

Тяговые аккумуляторы: устройство

Первое, в чём можно заметить отличие тягового аккумулятора от обычного — устройство. Конструктивно это стандартные свинцовые пластины (электроды), помещённые в электролитную среду. Рабочие детали упакованы в герметичном корпусе из диэлектрического материала. Наружу выведены две клеммы — положительная и отрицательная.

Электролит в тяговых АКБ может быть как наливным, так и гелеобразным. В последнее время особой популярностью пользуются так называемые AGM аккумуляторы, в которых жидким электролитом пропитаны пористые маты, плотно контактирующие со свинцовыми пластинами.

Сферы применения силовых батарей

Применяются тяговые АКБ в тех сферах, где требуется стабильное и продолжительное питание умеренной мощности. Самый наглядный пример — различная движущаяся техника и системы альтернативной энергетики:

• электромобили;
• небольшие лодки;
• электровелосипеды;
• машинки для езды по полям для гольфа;
• погрузчики;
• ветряные и солнечные системы генерации энергии.

Особенно распространены тяговые аккумуляторы в специальной технике, применяемой для погрузки и перевозки грузов. Благодаря отсутствию выхлопных газов она может эксплуатироваться в закрытых помещениях. Плавательные средства на электротяге тоже имеют свои преимущества — экологичность, отсутствие шума и вибрации.

В действующем ГОСТе сказано, что основная функция тягового аккумулятора заключается в циклических разрядах с последующими зарядами. При этом, предполагается, что во время разряда батарея отдаёт большую часть накопленной энергии. Стартёрные же АКБ при такой эксплуатации — деградируют. Для них более «комфортными» условиями работы является постоянно высокий уровень заряженности.

Стартёрные аккумуляторные батареи

Название стартёрных АКБ тоже указывает на их непосредственное предназначение. Задача аккумулятора этого типа — запитать стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. Роль эта хоть и кратковременная (3—8 секунд), но из-за большой мощности требует отдачи большого тока. Например, чтобы запустить средний по объёму бензиновый двигатель внутреннего сгорания, нужен стартер мощностью полтора-два киловатта. При номинальном напряжении АКБ 12 вольт для выдачи такой мощности требуется ток силой 100—150 ампер. А если стартер плохо крутит, то вдвое, а то и втрое больше.

Устройство стартёрного аккумулятора только лишь по конфигурации имеет сходства с тяговыми аналогами. В них имеются те же свинцовые пластины, контактирующие с электролитом. Есть диэлектрический герметичный корпус и выведенные наружу две клеммы — «плюс» и «минус». Однако, в отличие от тяговых АКБ, в стартёрных пластины намного тоньше. Это делается для того, чтобы увеличить площадь поверхности активной массы, участвующей в электрохимических процессах внутри аккумулятора. А чем больше площадь, тем выше токи можно «выжать» из АКБ.

Применяются стартёрные батареи только там, где эти самые большие пусковые токи нужны. То есть, в различного рода технике, оснащённой двигателями внутреннего сгорания. Это и легковые автомобили, и грузовые, и мотоциклы, и тракторы, и комбайны.

Сходства между тяговыми и стартёрными АКБ

В первую очередь, тяговые и стартёрные аккумуляторные батареи схожи по конструкции и принципу работы. Кроме того, и те, и другие, реализуются сегодня по разным, и одновременно одинаковым технологиям. Так, есть тяговые и стартёрные АКБ с так называемым наливным электролитом, AGM, GEL, кальциевые, кислотные, щелочные и так далее. То есть, выбор имеется на любой, как говорится, вкус и кошелёк.

Но сходства, в принципе, на этом и заканчиваются.

Отличия между тяговыми и стартёрными аккумуляторами

Что же касается отличий, то их гораздо больше, чем сходств. К тому же, они более существенные и заметные даже невооружённым глазом:

• Параметры свинцовых пластин — у стартёрных они тоньше, и их количественно больше при одинаковых ёмкостях АКБ. У тяговых же аккумуляторных батарей электроды массивные, и их меньше визуально (если заглянуть внутрь корпуса). За счёт этого они лучше переносят глубокие разряды и дольше не рассыпаются.
• Пиковые нагрузки — стартёрные АКБ для них просто созданы, тогда как тяговые аналоги физически не могут отдавать большие токи. Площадь пластин у них сравнительно маленькая, а из-за этого менее интенсивно проходят электрохимические реакции. Но не следует думать, что тяговые батареи совсем немощные в плане пиковых нагрузок. Это не совсем так. На кое-что и они способны.
• Чувствительность к глубоким разрядам — у стартёрных аккумуляторов крайне низкая. Некоторые модели уже после двух-трёх разрядов в ноль теряют до половины номинальной ёмкости. На сегодня больше всего этим недостатком «славятся» так называемые кальциевые АКБ. Тяговые же аккумуляторы к глубоким разрядам более стойкие, и не теряют ресурс в результате такой эксплуатации.
• Количество циклов заряда-разряда — тяговые АКБ в этом плане существенно выигрывают у стартёрных. Более того, последние вообще не рекомендуется часто разряжать более, чем на 30%, так как они быстро подвергаются сульфатации, теряют ёмкость и способность отдавать большие пусковые токи.
• Габариты и вес — при одинаковых номинальных ёмкостях тяговые аккумуляторы заметно больше, чем стартёрные. Это связано и с упомянутой выше толщиной пластин, и с более массивными корпусами.
• Стоимость — сравнивать по этому критерию сложно, так как оба варианта есть и в дешёвом, и в дорогом исполнении. Но кое-какая тенденция, всё же, просматривается. Тяговые — дороже.

Ещё по Интернету гуляет байка, что тяговые АКБ лучше «приспособлены» к высоким и отрицательным температурам окружающей среды. На самом деле разница в этом плане если и есть, то очень маленькая. Тяговые АКБ наравне со стартёрными могут замерзать на морозе в разряженном состоянии, а также терять много электролита из-за перегрева. Кроме того, при низких температурах они значительно меньше накапливают и отдают энергии, чем при оптимальных +20°C. Это надо учитывать, например, если на той же лодке с электротягой вы затеяли дальний заплыв ранней весной.

Можно ли использовать стартёрный аккумулятор вместо тягового

В теории заменять стартёрную АКБ на тяговую, или наоборот, нельзя. Во-первых, пиковой мощности тягового аккумулятора может не хватить для стабильной прокрутки стартера. Во-вторых, стартёрные батареи нецелесообразно использовать там, где они будут долго и часто пребывать в полуразряженном состоянии. Скорый износ в виде потери ёмкости сделает такую эксплуатацию крайне невыгодной.

Кроме всего прочего, тяговые АКБ больше по размерам, чем стартёрные той же ёмкости. Соответственно, могут возникнуть трудности даже с тем, чтобы установить аккумулятор на штатное место под капотом автомобиля.

Тем не менее, есть масса примеров, когда эти две технологии являются взаимозаменяемыми, и довольно неплохо себя проявляют, так сказать, не в своей тарелке. Хороший пример — солнечные или ветровые электростанции гаражных масштабов. В таких системах лучше, конечно, использовать тяговые аккумуляторы. Однако при грамотном подходе к вопросу заряжать от альтернативных источников можно и стартёрные АКБ.

В завершение вернёмся немного к автомобилям. Тяговый аккумулятор вместо стартёрного использовать, может быть, и не стоит. Но зато они часто приспосабливаются на роль вспомогательных источников энергии. То есть, под капотом свою непосредственную роль выполняет штатный стартёрный аккумулятор, а в багажник устанавливается дополнительно силовой. От него при необходимости запитываются такие потребители, как холодильник, инвертор, кипятильник и прочие мобильные принадлежности, используемые вдали от цивилизации.

Краткие итоги

По конструкции и многим параметрам тяговые аккумуляторы, как никак, а весьма заметно отличаются от стартёрных. У них более массивные пластины, которых, к тому же, сравнительно меньше. Стоят дороже. Не очень подходят для питания стартера. Зато незаменимы в своих сферах, где нужна умеренная отдача всей накопленной энергии без снижения ресурса самой батареи. В этих нюансах и заключается основное отличие тягового аккумулятора от стартёрного.

Источник