Акумулаторът на автомобила, известен като акумулатор, е отговорен за системата за стартиране, осветление и запалване в автомобила. Обикновено автомобилните акумулатори са оловно-киселинни, състоящи се от галванични елементи, които осигуряват 12-волтова система. Всяка от клетките създава 2,1 волта, когато е напълно заредена. Плътността на електролита е контролирано свойство на воден киселинен разтвор, което осигурява нормалната работа на батериите.
Състав на оловно-киселинна батерия
Електролитът за оловно-киселинна батерия е разтвор на сярна киселина и дестилирана вода. Специфичното тегло на чистата сярна киселина е около 1,84 g/cm3 и тази чиста киселина се разрежда с дестилирана вода, докато специфичното тегло на разтвора е 1,2-1,23 g/cm 3.
Въпреки че в някои случаи, плътността на електролита в батерията се препоръчва в зависимост от типа батерия, сезонните и климатичните условия. Специфичното тегло на напълно заредена батерия според индустриалния стандарт в Русия е 1,25-1,27 g / cm3 през лятото и за тежки зими - 1,27-1, 29g/cm3.
Специфично тегло на електролита
Един от основните параметри на батерията е специфичното тегло на електролита. Това е съотношението на теглото на разтвора (сярна киселина) към теглото на равен обем вода при определена температура. Обикновено се измерва с хидрометър. Плътността на електролита се използва като индикатор за състоянието на заряд на клетка или батерия, но не може да характеризира капацитета на батерията. По време на разтоварване специфичното тегло намалява линейно.
Предвид това е необходимо да се изясни размера на допустимата плътност. Електролитът в батерията не трябва да надвишава 1,44 g/cm3. Плътността може да бъде от 1,07 до 1,3 g/cm3. Температурата на сместа ще бъде около +15 C.
Електролитът с повишена плътност в чиста форма се характеризира с доста висока стойност на този показател. Плътността му е 1.6g/cm3.
Ниво на зареждане
При напълно заредено стационарно състояние и при разреждане, измерването на специфичното тегло на електролита дава груба индикация за състоянието на заряд на клетката. Специфична гравитация=напрежение на отворена верига - 0,845.
Пример: 2,13V - 0,845=1,285g/cm3.
Специфичното тегло намалява, когато батерията се разреди до ниво, близко до това на чиста вода, и се увеличава по време на презареждане. Батерията се счита за напълно заредена, когато плътността на електролита в батерията достигне максималната възможна стойност. Специфичентеглото зависи от температурата и количеството електролит в клетката. Когато електролитът е близо до ниската маркировка, специфичното тегло е по-високо от номиналното, то спада и към клетката се добавя вода, за да доведе електролита до необходимото ниво.
Обемът на електролита се разширява с повишаване на температурата и се свива при падане на температурата, което влияе върху плътността или специфичното тегло. Тъй като обемът на електролита се разширява, показанието намалява и, обратно, специфичното тегло се увеличава при по-ниски температури.
Преди да повишите плътността на електролита в батерията, трябва да извършите измервания и изчисления. Специфичното тегло на батерията се определя от приложението, в което ще се използва, като се вземат предвид работната температура и живота на батерията.
| % сярна киселина | % вода | Специфична гравитация (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Химична реакция в батериите
Веднага след като товар е свързан към клемите на акумулатора, през товара започва да тече разряден ток и батерията започва да се разрежда. По време на процеса на разреждане киселинността на разтвора на електролита намалява и води до образуване на сулфатни отлагания както върху положителните, така и върху отрицателните плочи. При този процес на разреждане количеството вода в разтвора на електролита се увеличава, което намалява специфичното му тегло.
Клетките на батерията могат да се разреждат до определено минимално напрежение и специфично тегло. Напълно заредена оловно-киселинна батерия има напрежение и специфично тегло съответно 2,2V и 1,250g/cm3 и тази клетка може нормално да се разрежда, докато съответните стойности не достигнат 1,8V и 1,1 g/cm3.
Електролитен състав
Електролитът съдържа смес от сярна киселина и дестилирана вода. Данните няма да са точни при измерване, ако водачът току-що е добавил вода. Трябва да изчакате известно време, така че прясната вода да има време да се смеси със съществуващия разтвор. Преди да увеличите плътността на електролита, трябва да запомните: колкото по-голяма е концентрацията на сярна киселина, толкова по-плътен става електролитът. Колкото по-висока е плътността, толкова по-високо е нивото на зареждане.
За електролитния разтвор дестилираната вода е най-добрият избор. Това минимизира възможнотозамърсители в разтвора. Някои замърсители могат да реагират с електролитни йони. Например, ако смесите разтвор с NaCl соли, ще се образува утайка, която ще промени качеството на разтвора.
Влияние на температурата върху капацитета
Каква е плътността на електролита - това ще зависи от температурата вътре в батериите. Ръководството за потребителя за конкретни батерии посочва коя корекция трябва да се приложи. Например, в ръководството за Surrette/Rolls за температури в диапазона от -17,8 до -54,4oC под 21oC, извадете 0,04 за всеки 6 градуса.
Много инвертори или контролери за зареждане имат сензор за температура на батерията, който се прикрепя към батерията. Обикновено имат LCD дисплей. Насочването на инфрачервения термометър също ще даде необходимата информация.
Измерител на плътност
Ареометърът за плътност на електролита се използва за измерване на специфичното тегло на електролитния разтвор във всяка клетка. Киселинната батерия е напълно заредена със специфично тегло от 1,255 g/cm3 при 26oC. Специфичното тегло е измерване на течност, която се сравнява с база. Това е вода, на която е присвоен базов номер от 1000 g/cm3.
Концентрацията на сярна киселина във водата в нова батерия е 1,280 g/cm3, което означава, че електролитът тежи 1,280 g/cm3 пъти теглото на същия обем вода. Напълно заредена батерия ще бъде тествана при до1,280 g/cm3, докато се изписва ще се брои от 1,100 g/cm3.
Процедура за тестване на хидрометър
Температурата за отчитане на ареометъра трябва да се регулира до температура от 27oC, особено по отношение на плътността на електролита през зимата. Висококачествените ареометри имат вътрешен термометър, който измерва температурата на електролита и включва скала за преобразуване за коригиране на показанията на поплавъка. Важно е да се разбере, че температурата е значително различна от температурата на околната среда, ако превозното средство се управлява. Ред на измерване:
- Излейте електролита в хидрометъра с гумена крушка няколко пъти, за да може термометърът да регулира температурата на електролита и да отчита показанията.
- Проучете цвета на електролита. Кафявото или сивото обезцветяване показва проблем с батерията и е знак, че батерията е към края на живота си.
- Насочете минималното количество електролит в ареометъра, така че поплавъкът да плува свободно, без да контактува с горната или долната част на измервателния цилиндър.
- Дръжте хидрометъра изправен на нивото на очите и обърнете внимание на показанията, където електролитът съвпада с скалата на поплавъка.
- Добавете или извадете 0,004 единици за отчитане на всеки 6oC, когато температурата на електролита е над или под 27oC.
- Настройте показанието, например, ако специфичното тегло е 1,250 g/cm3 и температурата на електролита е32oC, стойност от 1,250 g/cm3 дава коригирана стойност от 1,254 g/cm3. По същия начин, ако температурата е била 21oC, извадете 1,246 g/cm3. Четири точки (0,004) от 1,250 g/cm3.
- Тествайте всяка клетка и отчитането на бележка коригирано до 27oC, преди да проверите плътността на електролита.
Примери за измерване на заряда
Пример 1:
- Хидрометърът отчита 1,333 g/cm3.
- Температурата е 17 градуса, 10 градуса под препоръчителната.
- Извадете 0,007 от 1,333 g/cm3.
- Резултатът е 1,263 g/cm3, така че състоянието на зареждане е около 100 процента.
Пример 2:
- Данни за плътността - 1,178 g/cm3.
- Температурата на електролита е 43 градуса C, което е 16 градуса над нормалното.
- Добавете 0,016 до 1,178 g/cm3.
- Резултатът е 1,194 g/cm3, 50 процента таксуване.
| СТАТУС НА ТАРЕНЕ | СПЕЦИФИЧНО ТЕГЛО g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Таблица за плътност на електролита
Следната таблица за корекция на температуратае един от начините да се обяснят резките промени в стойностите на плътността на електролита при различни температури.
За да използвате тази таблица, трябва да знаете температурата на електролита. Ако измерването не е възможно по някаква причина, по-добре е да използвате температурата на околната среда.
Таблицата за плътност на електролита е показана по-долу. Тези данни се основават на температурата:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Както можете да видите от тази таблица, плътността на електролита в акумулатора през зимата е много по-висока, отколкото през топлия сезон.
Поддръжка на батерията
Тези батерии съдържат сярна киселина. При работа с тях винаги трябва да се използват предпазни очила и гумени ръкавици.
Ако клетките са претоварени, физическите свойства на оловния сулфат постепенно се променят и те се разрушават, което нарушава процеса на зареждане. Следователно, плътността на електролита намалява поради бавната скорост на химическата реакция.
Качеството на сярната киселина трябва да е високо. В противен случай батерията може бързо да стане неработоспособна. Ниските нива на електролита спомагат за изсушаване на вътрешните плочи на устройството, което прави невъзможно възстановяването на батерията.
Сулфатните батерии могат лесно да бъдат разпознати, като погледнете променения цвят на плочите. Цветът на сулфатираната плоча става по-светъл и повърхността й става жълта. Такива клетки показват намаляване на мощността. Ако сулфонирането настъпи за дълго време, необратимопроцеси.
За да избегнете тази ситуация, се препоръчва да зареждате оловно-киселинните акумулатори за дълго време при ниска скорост на зареждане.
Винаги има голяма вероятност от повреда на клемните блокове на акумулаторните клетки. Корозията засяга главно болтовите връзки между клетките. Това може лесно да се избегне, като се гарантира, че всеки болт е запечатан с тънък слой специална грес.
Когато батерията се зарежда, има голяма вероятност от пръскане на киселина и газове. Те могат да замърсят атмосферата около батерията. Следователно е необходима добра вентилация в близост до отделението за батерията.
Тези газове са експлозивни, следователно открит пламък не трябва да навлиза в пространството, където се зареждат оловните батерии.
За да предотвратите експлодиране на батерията, което може да причини сериозно нараняване или смърт, не поставяйте метален термометър в батерията. Трябва да използвате хидрометър с вграден термометър, който е предназначен за тестване на батерии.
Живот на захранването
Ефективността на батерията се влошава с течение на времето, независимо дали се използва или не, тя също се влошава при чести цикли на зареждане-разреждане. Животът е времето, през което една неактивна батерия може да се съхранява, преди да стане неизползваема. Обикновено се смята, че това е около 80% от първоначалния му капацитет.
Има няколко фактора, които значително влияят върху живота на батерията:
- Цикличен живот. Времеживотът на батерията се определя главно от циклите на използване на батерията. Обикновено 300 до 700 цикъла при нормална употреба.
- Ефект на дълбочина на разреждане (DOD). Отказът от по-висока производителност ще доведе до по-кратък жизнен цикъл.
- Температурен ефект. Това е основен фактор за производителността на батерията, срока на годност, зареждането и контрола на напрежението. При по-високи температури в батерията се наблюдава повече химическа активност, отколкото при по-ниски температури. За повечето батерии препоръчителният температурен диапазон е -17 до 35oC.
- Напрежение и скорост на презареждане. Всички оловно-киселинни акумулатори отделят водород от отрицателната плоча и кислород от положителната плоча по време на зареждане. Една батерия може да съхранява само определено количество електроенергия. По правило батерията се зарежда до 90% в 60% от времето. И 10% от оставащата батерия се зарежда около 40% от общото време.
Добрият живот на батерията е 500 до 1200 цикъла. Действителният процес на стареене води до постепенно намаляване на капацитета. Когато една клетка достигне определен живот, тя не спира да работи внезапно, този процес се удължава с времето, трябва да се наблюдава, за да се подготви навреме за смяна на батерията.
