І знову про автомобільні акумулятори
Все що потрібно знати про акумуляторних батарей (АКБ)
Пристрій і класифікація автомобільних акумуляторів
Всі акумулятори схожі один на одного як рідні брати: більша банку з кислотою, з якої стирчать два свинцевих токовода. Принцип дії всіх сучасних акумуляторів однаковий. Він не змінився за останні 138 років, з того моменту, як вперше в 1860 році Гастон Планте подарував Французької Академії наук першу акумуляторну батарею. Її активна площа займала 10 квадратних метрів і такий акумулятор вимагав для підзарядки місяці, а то й роки.
Дивно, але, незважаючи на всі розмови вчених про те, що ми стоїмо на порозі революції в накопичувачах струму, їх принципова конструкція залишається незмінною. Геть зневажаючи новомодні кадмієво-нікелеві системи і загадкові "паливні комірки" автомобілісти всього світу використовують ту ж кислоту і той же свинець.
Тим не менш відмінності сучасних акумуляторів від тих, що використовував Гастон Планте майже так само великі, як і різниця між дешевими конструкціями, в яких дійсно тільки банку з кислотою і більше нічого і складними системами, увібрав в себе технічний досвід минулих 138 років. Вдосконалення акумуляторних батарей відбулися в галузі матеріалу пластин, загальної конструкції і, зокрема, вирішення питання збору та повернення випаровується води (системи кондиціонування).
Як вибрати акумуляторну батарею
Купуючи новий, заправлений електролітом акумулятор, не соромтеся перевірити його за всіма статтями.
Першим ділом сдерите з нього захисну пакувальну плівку, яка б красивою вона не була, і переконайтеся, що корпус не пошкоджений — таке трапляється досить часто. Потім попросіть продавця виміряти щільність електроліту — вона не повинна бути нижче номінальної більше ніж на 0,02 г / см 3, що відповідає приблизно 80 — відсоткової зарядженості акумуляторної батареї. Останню перевірку слід провести з навантажувальною вилкою — її вольтметр повинен показати 12,5 — 12,9 Вольт при відключеній навантаженні, а при включонной — не опуститися протягом 10 секунд нижче 11 Вольт. Таку батарею можна сміливо ставити на свою машину, забувши на тривалий час про зарядні пристрої:
Матеріал пластин акумуляторів
Чистий свинець, з якого спочатку робилися і пластини і паста практично непридатний при сучасній потокової технології виготовлення акумуляторів. Для виготовлення гратчастої структури (зазвичай литтям) і подальшого нанесення пасти потрібен матеріал з більш високими механічними властивостями. Для їх досягнення свинець додавали сурму.
Легування свинцю сурмою, зазвичай від 6 до 12 %%, призводить до того, що гідроліз води (електролітичне розкладання на водень і кисень) відбувається вже при 12 Ст. Це означає, що навіть при нормальному стані електричної системи автомобіля вода постійно витрачається, випаровуючись у повітря у вигляді газу. Не потрібно бути експертом, щоб зрозуміти, що при несправності електросистеми автомобіля, ведуть до підвищення і скачків напруги в ній, цей процес багаторазово посилюється.
Це було звично і зрозуміло і акумулятор у радянських автомобілістів міцно асоціювався з необхідністю, принаймні раз у рік відкручувати кришки і перевіряти рівень води.
Лінь і почуття самозбереження автолюбителів Заходу змусили їх вирішити проблему випаровування води. Якщо кількість сурми звести до мінімуму або замінити її іншим елементом, то акумулятор можна зробити практично необслуговуваним. Американці з фірм Delco Remy і GNB в 50-ті роки реалізували так званий кальцієвий свинець, а європейці — малосурьмянистый (Baren, Varta, Bosch). Отримані в результаті конструкції забезпечували стійкість до гідролізу при напругах до 16 В та вище, а значить при нормально працюючій електросистеми (напруги в межах 14 В) вода практично не випаровується і акумулятор можна зробити герметично закритим на весь час його експлуатації.
Таким чином, сьогодні розрізняють чотири основних різновиди акумуляторів — "класичні" обслуговуються (сурьмянистый свинець), малосурьмянистые, кальцієві та гібридні (комбіновані). В останніх негативні пластини роблять з кальцієвого свинцю, а позитивні з малосурьмяністого. Такий вибір, як ви здогадуєтеся, не випадковий. При всіх перевагах кальцієвих акумуляторів (вони — панацея від практично будь-яких бід, відповідно до реклами фірм-виробників) один "смертельний" брак у них все-таки є. При тривалої глибокої розрядки їх позитивні пластини покриваються сульфатом кальцію, блокуючого електрохімічні реакції. Цей процес, на відміну від освіти знаменитого сульфату свинцю, незворотній.
Від чого помирають акумулятори
"Дві речі в житті неминучі — смерть і податки" — казав один знаменитий американець. Так само як і люди, акумулятори вмирають. Всі, незалежно від того, скільки вони коштували при житті.
Головною причиною смерті акумуляторів є фізика електрохімічного процесу зарядки і розрядки.
Отримуючи і віддаючи струм, пластини з нанесеною на них пастою розширюються і стискуються. Це відбувається циклічно багато сотень і тисяч разів і в результаті відбувається механічне руйнування їх структури. Нанесена на гратчасті пластини паста опадає з них, накопичуючись на дні. Як результат, ще до того, як робочі поверхні оголятся і втратять здатність утримувати заряд, що накопичився шлам замкне позитивні і негативні пластини.
Тимчасове рішення існує. Спочатку на дні акумуляторів робилися додаткові ємності-відстійники, перегороджені ребрами, в які збирався шлам. Подальші праці конструкторів і розробників призвели до появи конвертів-сепараторів. Сепаратори, як випливає з назви, поділяють негативні й позитивні пластини. Виконані з пористого матеріалу (поліетилен останнім часом), вони як губка просочені електролітом і дозволяють пластин бути розташованими практично впритул один до одного.
Це значно зменшує розміри акумуляторів та підвищує їх стійкість до механічних навантажень, адже тепер всередині їх знаходяться щільно упаковані "пакети", а не вештаються решітки. Далі, якщо сепаратори закрити з трьох сторін, вони перетворюються в своєрідні конверти, в яких накопичується опадаюче з поверхні кожної пластини відпрацьована свинцева паста. У результаті цього потреба у відстійнику відпадає, пакети пластин можна фіксувати прямо на дні, що ще більше підвищує стійкість і опірність до вібрацій і ударів. Вивільняється також додатковий простір по висоті. Його використовують, створюючи додаткові резерви електроліту (підвищує загальний час життя акумулятора) і систему конденсування та збору випаровується води.
Акумулятори однаково бояться перезаряду та глибокого розрядження
У першому випадку відбувається інтенсивне окислення, руйнування і осипання матеріалу позитивних пластин, а в другому починається оплывание пасти з негативних решіток. Перезаряд може настати як на працюючому автомобілі в разі несправності електросистеми, так і при стаціонарній зарядці акумулятора, коли ви відволіклися, забули, загалом, проґавили момент, коли він почав вирувати, інтенсивно розкладаючи воду. Кальцієві і гібридні акумулятори в набагато меншій мірі схильні цій загрозі тому, що склад їх свинцю забезпечує властивості своєрідною "самовыключаемости" — вони перестають приймати струм, коли заряджені на 95-97 %%.
Глибока розрядка відбувається найчастіше з вини електросистеми (несправний генератор), внаслідок ослабленого ременя генератора, окислення численних контактів, а також замикань на корпус, коли струм йде не до батареї, а на нагрівання навколишнього повітря всією масою автомобіля. Виниклі неполадки легко помітити по несподівано з'явилися проблем пуску двигуна. Усуваються вони стаціонарної зарядкою, а також пошуком і усуненням власне причини втрати струму.
При розрядці небезпечні тут не тільки довгострокові наслідки (руйнування негативних пластин). Цілком реально перейти за кордон невосстанавливаемости" — 2, коли акумулятор вже не можна буде зарядити ніякими найрозумнішими зарядними пристроями. Інша ситуація простіша, але не менш небезпечна. Електроліт розрядженого акумулятора стрімко прагне перетворитися у звичайну воду, а вона, як відомо, замерзає при мінусовій температурі. Так от, якщо заряджений акумулятор цілком стерпно переносить морози тому, що сірчана кислота не замерзає, то в розрядженому варіанті він цілком може "рвонути", не витримавши чергової морозної ночі.
Заміна акумуляторної батареї
Головним критерієм при виборі акумулятора є його ємність.
Автовиробники ретельно підбирають всі компоненти електричної системи, включаючи генератор і акумулятор, за сумісністю один з одним так, щоб отримати баланс. Вихідним параметром тут є двигун — його обсяг і кількість навісних агрегатів, включаючи компресор кондиціонера, які в сумі і визначають з якою силою все це необхідно буде прокручувати при старті. З іншого боку, генератор повинен буде заряджати і цей акумулятор і подавати достатньо струму на інші, в тому числі і допоміжні системи — опалювачі, склопідйомники і т. д.
Помилка при покупці може призвести до того, що акумулятор буде "маленьким" по ємності, порівняно з струмом генератора. При цьому батарея буде постійно отримувати більше струму, ніж їй треба для нормальної зарядки. У зворотному випадку, при покупці "танкового" акумулятора для вашого "Жигуленка" він, безумовно, буде "голодувати" і перебувати в стані недостатньою зарядженості. Небезпеки і руйнівний вплив пере - і недо - зарядженості докладно описані в попередній частині цієї статті. Висновок простий: якщо виробник вашого автомобіля визначив йому акумулятор 36, 54 або 72 ампер-години — намагайтеся знайти заміну як можна більш точно повторює оригінал.
У світі поширені три з половиною стандарту акумуляторів: європейський, японський, північноамериканський і південноамериканський, останній, втім зроблений на основі першого і практично його повторює. Відмінності тут стосуються форми, а не змісту, склалися історично як, наприклад, "лівий кермо" в Японії і також не піддаються логічному поясненню.
Американський стандарт передбачає тоководы, розташовані не на верхній кришці акумулятора, а збоку і, до того ж, мають конструкцію "різьба по-всередину". Таким чином, купивши Jeep Cherokee або Chevrolet Suburban і виїхавши на ньому далеко від цивілізації (від нормальних магазинів запчастин) ви можете зіткнутися з ситуацією, коли продаються у магазинах акумулятори несумісні з електричними проводами автомобіля. Настійно рекомендуємо не різати останні і не винаходити саморобних перехідників — електрична система не любить таких грубих вторгнень. Доведеться шукати цей "американський" акумулятор.
Схожа ситуація з японськими автомобілями. Створюючи крихітні транспортні засоби, японські конструктори настільки щільно заповнили підкапотний простір, що і акумуляторна батарея стала вже своїх європейських та американських побратимів. Купуючи "справжній" (не європейської збірки) японська або корейський автомобіль треба бути готовим до того, що на належне йому місце встане тільки "фірмовий" агрегат. Альтернативою є розгром і перебудова підкапотного простору, що легше і дешевше — вирішувати вам.
При виборі акумулятора необхідно правильно прочитати його параметри, записані на його етикетці. Зустрічаються, наприклад, такі умовні позначення та скорочення:
12V, 55Ah, R. C. 90 min, LOAD TEST 200 A, CCA (-18 C): BCI 400, IEC 275, DIN 255
12V — номінальна напруга 12 Вольт;
55 Ah — ємність акумулятора, в даному випадку 55 ампер/годин.
Ємність, за визначенням, це скільки електрики "поміщається" в акумуляторі. Причому розміри (довжина-ширина-висота) тут не так важливі, як особливості конструкції і, отже, внутрішні можливості накопичувати енергію. Для порівняння це можна представити у вигляді ящика, в який можна поставити 3-х літрову банку і тоді ємність буде від 0 до 3 літрів, або 1 літрову, і тоді той же показник буде обмежений цифрою 1.
Для визначення ємності акумулятора повністю заряджену батарею розряджають низьким струмом (у разі 55-го акумулятора — близько 2,75 А) при температурі електроліту в 25 С протягом 20 годин, при цьому в кінці такої розрядки напруга на полюсах акумулятора не повинна бути нижче 10,5 Вольт. Таким чином, 100-амперний акумулятор повинен "видавати на гора" струм в 5А впродовж 20 годин так, щоб після розрядки цим струмом його напруга не опустилася нижче 10,5 Вольт.
R. C. 90 min. — Резервна ємкість (Reserve Capacity) — 90 хвилин.
Резервна ємкість — це час (у хвилинах), протягом якого акумулятор здатний підтримувати напругу не нижче 10,5 вольт при струмі розрядки в 25А.
Фізичне значення резервної ємкості — це час, який можна проїхати вночі при мінімальному електричному навантаженні автомобіля при непрацюючому генераторі.
LOAD TEST 200 A — Навантажувальний тест 200 А.
Навантажувальний тест показує чи справний акумулятор і чи здатний він тримати навантаження, необхідне для пуску двигуна. Для перевірки до тоководам приєднують опір, відповідний опору електричної системи при пуску автомобіля. В побутових і гаражних умовах це пробник (пристрій N Э108, не плутати з Э107!). Після приблизно 15 секунд під навантаженням акумулятор повинен давати напругу не менше 9,5 вольт при температурі 21 С. Про тієї енергії, яку визволив за ці секунди акумулятор говорить раскалившееся до красна опір пробника. Чим менше (по ємкості) акумулятор, тим менший за розміром двигун він повинен крутити і, відповідно менше навантажувальний тест. Точне його значення (у нашому випадку — 200 А) вказане на етикетці.
CCA (-18 C): BCI 400, IEC 275, DIN 255 — Струм холодного пуску (Cold Cranking Amperes)
Найважливіший показник, що говорить про те, наскільки могутній струм видасть акумулятор в умовах зимового пуску. Для його визначення, акумулятор витримують кілька годин при температурі -18 З (0 F) і заміряють струм, який вона потім видає впродовж 30 секунд.
Струм холодного пуску вимірюється по трьом різним методикам: BCI (Battery Council International), IEC (International Electrotechnical Commission і DIN (Deutche Industri Normen). Відрізняються вони деталями (30, 60 або 150 секунд, 7,2, або 8,4 6,0 вольт кінцева напруга) і, як результат, визначають різні підсумкові значення.
Якщо ви підозрюєте, що у вас з'явилися проблеми з напругою, наприклад, на панелі загоряються і гаснуть різні лампи (і не обов'язково генераторна), відключається ЭГУР, стартер ледве крутить, і т. д і т. п., то вам знадобиться:
Перевірка акумулятора:
Не заводячи машину і не включаючи запалювання після нічної або кількагодинна стоянки міряємо цифровим тестером напругу на АКБ, воно повинно бути рівним 12,66 В. Якщо менше — то:
1. Машина довго стояла > саморозряд+дрібні споживачі типу сигналізації.
2. Є значна витік струму, знімаємо будь-яку клему і розрив включаємо тестер в режимі амперметра. Повинно бути близько 30-40мА (наприклад, нормальна сигналізація). Якщо більше — шукайте витік, якщо у вас не навішені споживачів типу пари додаткових сигналізацій, камер спостереження, аудіоапаратури в "сплячому" режимі і т. п.
ВАЖЛИВО: Не намагайтеся таким способом виміряти пусковий струм, що звільнюється батареєю при пуску двигуна. Ваш прилад може не витримати і згоріти, а Ви можете отримати хороший удар струмом.
3.Батарея стара, та підлягає заміні. В іншому випадку можна доездиться до заміни генератора.
Напруга на клемах, В / Ступінь зарядженості, %
12,6 100%
12,4 75%
12,2 50%
12,0 25%
11,8 батарея розряджена
Якщо напруга нижче 11V — батарею в утиль, є ризик спалити зарядний пристрій або генератор.
Перевірка генератора:
Переконайтеся, що приводний ремінь в хорошому стані і його натяг в нормі. Також — що проводка генератора і акумулятора в нормі і не окислена, місця кріплення не іржаві.
Візьміть цифровий тестер. Заведіть мотор, почекайте кілька секунд і поміряйте напругу (Можна в прикурювача). Повинно бути близько 14В. Увімкніть кілька споживачів (світло, обігрів скла, вентиляція). Виміряйте напругу на обертах двигуна 1000-2000 об/хв. Воно повинно бути не нижче 13,0 Ст.
Якщо напруга менше зазначених величин, то це однозначно вказує на несправність випрямного блоку (або регулятора) генератора. Також зверніть увагу, що сдохшая АКБ може дуже значно "просадити" напруга — (про її перевірку див. вище) і дуже ймовірно, що генератор таке довго терпіти не буде. Якщо напруга понад 15,5 В, то несправний регулятор. При цьому батарея, що перезаряджається, електроліт починає кипіти і "тікає" з акумулятора як молоко з каструлі.
