АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Аккумуляторная батарея служит для питания электрическим током стартера при пуске двигателя и всех потребителей электрической энергии при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором на малой частоте вращениявращения коленчатого вала двигателя. Если мощность, потребляемая включенными потребителями, превышает мощность, развиваемую генератором, аккумуляторная батарея, разряжаясь, обеспечивает питание потребителей одновременно с работающим генератором.
Аккумуляторная батарея является электрохимическим устройством, в котором электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки от внешнего источника постоянного тока, преобразуется в химическую, а в процессе разрядки, химическая энергия преобразуется в электрическую.
Аккумуляторные батареи, установленные на легковых и грузовых автомобилях, автобусах, тракторах — называются стартерными, так как они обладают свойствами кратковременно отдавать большой ток (до 300 — 800 А при пуске двигателя стартером) при малом внутреннем падении напряжения.
Аккумуляторные батареи стартерного типа бывают свинцово-кислотные (получившие наибольшее распростронение) и щелочные. Последние отличаются высокой надёжностью в работе, однако имеют большие габариты, массу и дороги в изготовлении.
Э.Д.С., развиваемая одним аккумулятором, не превышает 2,2 В. Поэтому для получения Э.Д.С. в 12 В, отдельные аккумуляторы объединяют в батарею и соединяют их между собой последовательно. Такая батарея состоит из шести аккумуляторов, размещённых в одном общем баке.
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея.
Рис. 1 Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (а), пластины (б) и устройство вентиляции (в)
Батарея состоит из блока положительных 11 (рис. 1а, б) и отрицательных 9 пластин, сепараторов 10, сосуда (бака) 12 и крышки 1 с пробкой 3.
В сосуде находится электролит, залитый через наливное отверстие в крышке.
Положительные (11) и отрицательные (9) пластины аккумулятора отливают в виде решётки из сплава, содержащего 92—94% свинца, 6—8% сурьмы с добавлением 0,1—0,2% мышьяка.
Сурьма увеличивает механическую прочность пластин, коррозионную стойкость и облегчает их отливку. Для увеличения ёмкости аккумулятора ячейки решёток отрицательных пластин заполняют активной массой из свинцового порошка и раствора серной кислоты, а положительных пластин — активной массой, приготовленной из свинцового сурика, свинцового глёта и раствора серной кислоты.
Пластины подсушиваются, затем помещаются в баки с электролитом (состоящим из раствора химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде) и заряжают постоянным током. Этот процесс называется формированием. В результате нескольких зарядок активная масса 18 становится пористой, что увеличивает её площадь в несколько раз. В конце формирования активная масса положительных пластин почти полностью превращается в перекись свинца (тёмно-коричневого цвета), а отрицательных — в губчатый свинец (серого цвета). По окончании формирования пластины оставляют в заряженном состоянии.
Пластины соеденены между собой с помощью бареток (перемычек) 8 в полублоки положительных и отрицательных пластин. Полублоки собирают в блоки так, чтобы каждая положительная пластина была расположена между двумя отрицательными. Чтобы предотвратить замыкание разноимённых пластин, их отделяют друг от друга тонкими прокладками — сепараторами 10.
Сепараторы должны быть тонкими и пористыми, чтобы не препятствовать циркуляции электролита и прохождению электрического тока. Материалом для сепараторов служит мипор — Р, стекловолокно — С, мипласт — М или комбтнированный материал, состоящий из хлорвинилового волокна и других материалов. Для облегчения лучшей циркуляции электролита сторона сепаратора, обращённая к положительной пластине, делается ребристой.
Аккумуляторные батареи выпускают в сосудах (моноблоках), изготовленных в виде бака 12 с перегородками. Материалом для сосудов служит термпласт — Т, эбонит — Э или другая пластмасса. На дне бака выполнены рёбра 14, на которые опираются полублоки положительных и отрицательных пластин. В пространстве между рёбрами в шламовых камерах 15 скапливается осыпающаяся с течением времени активная масса пластин, что на некоторое временя предупреждает замыкание шламом разноимённых пластин. Верхние края пластин предохраняются от случайного короткого замыкания щитками 7 из винипластс.
Полюсные штыри (выводные клеммы) Ш бареток 8 пропускают через свинцовые втулки 6 и приваривают к ним. Места соединения крышки 1 и сосуда уплотняют асбестом и заливают битумной мастикой 16.
Аккумуляторы соединяют между собой с помощью свинцовых перемычек 5. Полюсные штыри Ш отмечают метками «+» и «—».
Диаметр положительного полюса 17 несколько больше диаметра отрицательного, что исключает неправильное включение батареи в цепь. Для увеличения срока службы сосудов в их стенки вставляют кислотоупорные хлорвиниловые вставки 13, предотвращающие короткое замыкание пластин соседних аккумуляторов при образовании трещин в перегородках моноблока.
Наливное отверстие закрывают пробкой 3, имеющей вентиляционное отверстие для выхода газов. Выплёскиванию и утечке электролита препятствует отрожатель 2 и уплотняющее резиновое кольцо 4.
Пробки 3 (рис. 1 в) некоторых аккумуляторов не имеют вентиляционного отверстия. Оно выполнено в крышке 1 и снабжено отражателем 21, что облегчает доливку в аккумулятор дистиллированной воды или электролита, которая происходит следующим образом:
- сначала пробкой 3 наливного отверстия 19 плотно закрывают вентиляционное отверстие 20 в крышке 1;
- затем заливают воду или электролит до верхнего края наливного отверстия 19.
- далее снимают пробку 3 и ввинчивают её в наливное отверстие 19. При этом воздух через вентиляционное отверстие 20 выходит из аккумулятора и в нём устанавливается нормальный уровень электролита.
Уровень электролита в аккумуляторе проверяют стеклянной трубочкой. Он должен быть на 10 — 15 мм выше верхнего края пластин или предохранительного щитка.
Рекомендуемую плотность электролита указавают для полностью заряженных аккумуляторов при температуре электролита 20°C. В центральных районах и летом и зимой плотность электролита должна быть 1,27 г/см3.
Аккумуляторные батареи поступают с завода в заряженном виде с электролитом плотностью 1,27 г/см3
Аккумуляторы соеденены короткими свинцовыми стержнями, пропущенными через отверстия в перегородках. Такие аккумуляторные батареи считаются неразборными. Другой разновидностью неразборных аккумуляторных батарей являются необслуживаемые батареи, которые выпускаются в герметичном исполнении и не имеют заливных отверстий.
Основные электротехнические показатели аккумуляторной батареи.
К этим показателям относятся:
- электродвижущая сила аккумулятора — это разность потециалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи;
- напряжение аккумулятора — это разность потециалов положительного и отрицательного электродов при замкнутой внешней цепи (заряде, разряде);
- плотность электролита — это степень заряженности аккумуляторной батареи, которая увеличивается при заряде и уменьшается при разряде. Плотность измеряется денсиметром и устанавливается в соответствии с климатическими условиями, в которых эксплуатируются батареи;
- ёмкость аккумулятора — это количество электричества в ампер—часах, которое отдаёт полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде до установленного предела. Ёмкость аккумулятора зависит от размера пластин, плотности и температуры электролита и величины разрядного тока.
Более подробно об устройстве и эксплуатации аккумуляторных батарей можно почитать здесь.
