Лекция: Стартерні акумуляторні батареї. Призначення, технічна характеристика та будова акумуляторних батарей 6СТ-90ЭМС та 6СТ-190ТР.

Акумуляторні батареї призначені:

— для живлення електричною енергією системи електричного пуску двигуна;

— для живлення споживачів, коли двигун не працює або працює на зниженій частоті обертання колінчастого вала;

— для живлення електричною енергією споживачів у всіх режимах, коли генератор не може забезпечити необхідної потужності.

Акумуляторна батарея 6СТ-90ЕМС розміщується на кронштейні рами біля лівої підніжки кабіни, закріплюється спеціальним кронштейном.

Вимоги до акумуляторних батарей:

— повинні віддавати великий струм без значного зниження напруги;

— мати великий термін служби;

— забезпечувати безперебійну роботу в умовах зміни температури навколишнього середовища;

— стійкі в роботі в умовах постійного трясіння, вібрацій і ударів.

Технічна характеристика АБ.

6СТ-90ЕМС (ЗІЛ-131):

Тип — стартерна

Напруга 12 В

Номінальна ємність при 20 годинному режимі розряду

90 А×год

Номінальна ємність при 10 годинному режимі розряду

81 А×год

Вага без електроліту 28,0 кг

Вага з електролітом 35,6 кг

Кількість електроліту в батареї 6,0 л

Кількість електроліту в акумуляторі 1,0 л

6СТ-190ТР (КамАЗ-4310):

Тип — стартерна

Напруга 12 В

Номінальна ємність при 20 годинному режимі розряду

190 А×год

Номінальна ємність при 10 годинному режимі розряду

170 А×год

Вага без електроліту 57,2 кг

Вага з електролітом 71,7 кг

Кількість електроліту в батареї 12,0 л

Кількість електроліту в акумуляторі 2,0 л

Акумулятор – це хімічне джерело струму, що складається з позитивного і негативного електродів і електроліту, дія якого заснована на використовуванні оборотних електрохімічних процесів.

Простий свинцевий акумулятор складається з позитивного електрода, активною речовиною якого є двоокис свинцю PbO2 (темно – коричневого кольору), і негативного електрода, активною речовиною якого є губчастий свинець Pb (сірого кольору). Якщо обидва електроди помістити в посудину з електролітом (розчин сірчаної кислоти H2SO4 в дистильованій воді), то між електродами виникає різниця потенціалів. При підключенні до електродів споживача в ланцюзі потече електричний струм і акумулятор розряджатиметься. Під час розряджання акумулятора губчастий свинець Pb негативного і двоокис свинцю PbO2 позитивного електродів перетворяться в сірчанокислий свинець PbSO4 ( сульфат свинцю ).

Під час розряджання витрачається сірчана кислота з електроліту і одночасно в електроліт виділяється вода H2O. У міру розряджання свинцевого акумулятора зменшується концентрація сірчаної кислоти H2SO4 в електроліті і його густина знижується.

Під час заряджання відбуваються зворотні хімічні реакції, в результаті яких з сульфату свинцю PbSO4 на позитивному електроді знов утворюється двоокис свинцю PbO2, а на негативному електроді – губчастий свинець Pb. Під час заряджання в електроліт виділяється сірчана кислота H2SO4 і витрачається вода H2O. При цьому густина електроліту у міру заряду зростає. У міру зростання густини можна судити про величину заряду акумулятора .

До розряджання Після розряджання

PbO2 + Pb + 2H2SO4 ==== PbSO4 + PbSO4 +2H2O

Акумуляторна батарея складається із:

— 6 акумуляторів;

— моноблока;

— перемичок (міжелементних з'єднань);

— полюсних виводів;

— ручки для перенесення.

Акумулятор складається із:

— напівблока позитивних електродів;

— напівблока негативних електродів;

— борнів (полюсних виводів);

— сепараторів;

— запобіжного щитка (сітки);

— кришки акумулятора;

— пробки.

Основні електричні характеристики:

1. ЕРС — різниця потенціалів між електродами акумулятора при розімкненому зовнішньому ланцюзі (1,92 — 2,15 В).

2. Напруга — різниця потенціалів між електродами акумулятора під навантаженням (2 В).

3. Ємність акумулятора — кількість електрики, що віддається повністю зарядженим акумулятором під час його розряджання до допустимої кінцевої розрядної напруги (1,7 В).

Типи і позначення (маркування) автомобільних акумуляторних батарей

На автомобілях встановлюють акумуляторні батареї напругою 12 В. Прийняте маркування батарей містить у собі цифру 6 (на початку), яка вказує на число акумуляторів в батареї; букви СТ, які вказують на те, що батарея стартерна; дво або тризначне число після букв СТ, що показує номінальну електричну ємність батареї в амперах-годинах. Букви в кінці позначення типу батареї характеризують матеріал моноблока (Э — ебоніт, Т — термопласт); матеріал сепараторів (Р — міпор, М — міпласт, С — скловолокно); серію (Н — нова).

Приведення акумуляторних батарей до робочого стану. Заряд АБ. Основні несправності акумуляторних батарей.

Порядок приведення в робочий стан акумуляторних батарей.

Електроліт готується шляхом розведення акумуляторної сірчаної кислоти густиною 1,83 – 1,84 г/см3 (ГОСТ 667 – 73) в дистильованій воді. Під час приготування електроліту завжди вливати кислоту у воду тонким струменем при безперервному помішуванні скляною або ебонітовою паличкою.

Під час вливання кислоти у товщу води тепло, що виділяється, віддається масі води і розбризкування не відбувається.

Під час приведення акумуляторних батарей у робочий стан електроліт готують густиною 1,24 г/см3 за температури від 15 до 25°С.

Після заливання акумуляторних батарей, їх необхідно витримати протягом 2 годин, для того, щоб електроліт просочився в пори електродів і сепараторів. Після просочення густина електроліту знижується приблизно на 0,02 г/см3 і стає приблизно рівною 1,22 г/см3. Після постановки акумуляторної батареї на заряджання густина електроліту в кінці заряджання зростає на 0,04 г/см3 і стає рівною 1,26 г/см3.

Густина електроліту 1,26 свідчить про те, що акумуляторна батарея заряджена на 100 %. Надалі при експлуатації акумуляторних батарей з падінням густини електроліту на 0,01 г/см3 розряд складає 5 – 6 %, тобто в ідеальних умовах з падінням густини електроліту до 1,24 г/см3 розряд акумуляторної батареї складатиме 10 –12 %. Але на густину електроліту впливає і температура.

З підвищенням температури густина електроліту зменшується, а зі зниженням навпаки, збільшується. На кожні 15°С зміни температури густина змінюється на 0,01 г/см3, вихідною вважається температура електроліту 25°С. Даним правилом користуються у разі відсутності таблиці величин поправок.

Заряд АБ.

Застосовуються наступні способи заряджання акумуляторних батарей:

— заряджання при постійній величині зарядного струму;

— заряджання при постійній величині зарядної напруги;

— прискорений комбінований заряд.

Заряджання з постійною величиною зарядного струму

На зарядних станціях АБ, що приводяться в робочий стан, а також зняті з машин, заряджають, як правило, при постійній величині зарядного струму. За допомогою даного способу величина зарядного струму протягом всього часу заряджання підтримується незмінною. Це досягається зміною опору реостата, ввімкненого послідовно з батареєю, зміною напруги джерела струму або застосуванням автоматичних регуляторів струму.

Перед заряджанням АБ одного і того ж типу підбирають в групи, в групах АБ з’єднуються послідовно. Кількість батарей в одній групі, а також кількість груп батарей залежить від типу батарей, потужності зарядного джерела і напруги

Величина зарядного струму залежить від типу батарей і способу заряджання.

Рис. 3. Принципова схема підключення акумуляторних батарей до зарядного джерела через ЗРУ на 4 зарядні групи:

1 — вольтметр; 2 — перемикач «Заряд — розряд»; 3 — запобіжник;

4 — реостат навантаження; 5 — амперметр; 6 -акумуляторна батарея

Зарядні групи слід складати з однотипних батарей так, щоб реостати навантажень поглинали якомога менше енергії. Для цього в групу вміщують максимально можливу за напругою кількість батарей з розрахунку 2,7 В на кожен акумулятор, тобто 16,2 В на батарею напругою 12 В.

Величина зарядного струму встановлюється і регулюється за допомогою реостатів, які застосовуються в ЗРУ, а також шляхом зміни напруги зарядного джерела або ж іншим способом залежно від особливостей застосованого зарядного агрегату.

Під час заряду густина електроліту в акумуляторах поступово підвищується і лише до кінця заряду приймає постійне значення. Напруга на акумуляторах поволі зростає з 2,2 В до 2,4 В, при цьому починається розкладання води і помітне на око газовиділення. Газ виділяється на поверхні електроліту у вигляді міхурів. Напруга акумуляторів до кінця заряду досягає величини 2,6 – 2,65 В, після чого більше не зростає. Газовиділення стає при цьому рясним, створюється враження кипіння.

Заряджання акумуляторних батарей у всіх випадках треба проводити до тих пір, доки напруга на акумуляторах і густина електроліту не будуть постійними протягом 1 години під час одночасного рясного газовиділення у всіх акумуляторах батареї.

Температура електроліту під час заряджання акумуляторних батарей зростає, тому необхідно контролювати її величину, особливо в кінці заряджання.

Температура електроліту під час заряджання не повинна перевищувати 45°С. У випадку, якщо температура виявиться вище 45°С, слід зменшити на половину зарядний струм або перервати заряджання на деякий час, необхідний для охолодження електроліту до 30 – 35°С.

Рівень електроліту перед початком заряджання повинен бути таким же, як і після заливання сухих батарей. Якщо в результаті заряджання виявлені недозаряджені акумулятори, то їх дозаряджають окремо, ввімкнувши в ланцюг заряджання іншої групи.

В кінці заряджання густина електроліту приведена до 25°С повинна бути в межах норми, що здійснюється доливанням дистильованої води або розчином електроліту густиною 1,40. Після коректування необхідно продовжити заряджання протягом 30 – 40 хвилин.

Заряджання з постійною величиною зарядної напруги.

Сутність способу заряджання акумуляторних батарей з постійною величиною зарядної напруги полягає у тому, що зарядна напруга джерела струму підтримується постійною, протягом всього часу заряджання, а зарядний струм при цьому знижується.

Цей заряд доцільний під час заряджання акумуляторних батарей без зняття їх з машини. Проводиться або за допомогою штатного генератора, або допоміжними засобами.

Переваги:

— можна заряджати акумуляторні батареї без зняття їх з машини.

Недоліки:

— неможливо провести зовнішній огляд акумуляторних батарей;

— заряджання здійснюється не повністю (на 90 %);

— неможливо провести контроль заряджання (рівень електроліту, густина);

— неможливо дозарядити окремі акумулятори в батареї;

— неможливо провести коректування густини електроліту.

Початкова величина зарядного струму залежить від ступеня розрядження акумуляторних батарей, за якого вони вмикаються на заряджання, зарядної напруги і температури електроліту. У момент увімкнення акумуляторних батарей на заряджання зарядний струм може досягати 50 А і більше, а через 2,5 – 3 години заряджання він знижується до декількох ампер.

Для заряджання акумуляторних батарей без підвищеного газовиділення і надмірного підвищення температури електроліту зарядну напругу встановлюють з розрахунку 2,25 – 2,4 В на один акумулятор батареї, що відповідає 13,5 –14,4 В на акумуляторну батарею напругою 12 В. При такому рівні зарядної напруги батареї розряджені на 50%, за 2,5 – 3 години заряджають до 90% ємності.

Прискорене комбіноване заряджання

Прискорене комбіноване заряджання застосовується за необхідності 100% заряджання акумуляторних батарей у скорочений час.

Прискорене комбіноване заряджання проводиться в два етапи. На першому етапі заряджання акумуляторних батарей здійснюється при постійній величині зарядної напруги, на другому етапі – при постійній величині зарядного струму.

Для заряджання акумуляторних батарей використовується зарядна акумуляторна станція з автоматичним зарядним пристроєм ЗРУ.

Порядок і періодичність контролю стану акумуляторних батарей під час заряджання комбінованим способом аналогічні загальноприйнятим.

Контрольно-тренувальний цикл

Контрольно-тренувальний цикл проводиться з метою:

— контролю технічного стану акумуляторних батарей;

— перевірки ємності, що віддається ними;

— виправлення недозаряджених акумуляторів;

— часткового усунення сульфатації на ранніх стадіях.

За контрольно-тренувального циклу проводяться:

— попереднє повне заряджання;

— контрольне (тренувальне) розряджання струмом 10 — годинного режиму розряду;

— остаточний повний заряд.

Періодичність проведення контрольно-тренувального циклу для акумуляторних батарей 6СТ-90ЕМС – 1 раз на рік.

Перед початком контрольного розряджання температура електроліту повинна бути 18 – 27°С. Сталість розрядного струму вказаного в таблиці повинна постійно дотримуватися протягом всього часу розряду, який повинен закінчуватися у момент зниження напруги до 1,7 В на будь-якому акумуляторі батареї. Вимірювання напруги на акумуляторах і температури в середньому акумуляторі батареї проводиться під час увімкнення на розряджання, потім через кожні 2 години. Зі зниженням напруги на одному з акумуляторів до 1,85 В виміри напруги треба проводити через кожні 15 хвилин, а зі зниженням напруги до 1,75 В акумулятор контролюється постійно, щоб визначити закінчення розряджання.

Під час контрольної розрядки необхідно записувати час увімкнення акумуляторних батарей на розряджання і початкову температуру електроліту, а також час закінчення розряджання.

Остаточне повне заряджання проводиться нормальним струмом заряду.

Якщо акумуляторні батареї, що не відпрацювали гарантійного терміну, віддають менше 100% номінальної ємності, то для них проводять повторний контрольно-тренувальний цикл. Якщо під час другого контрольного розряджання батареї, що не відпрацювали гарантійного терміну, віддають менше 100% гарантованої ємності, то подається акт-рекламація на завод — виготівник.

Допустимий ступінь розрядження акумуляторних батарей:

— влітку до 50 %;

— взимку до 25 %.

Можливі несправності акумуляторних батарей:

— тріщини в заливальній мастиці і відшаровування її;

— пошкодження і спрацювання полюсних виводів і перемичок;

— сульфатація електродів;

— підвищене саморозрядження;

— незаряджені акумулятори;

— коротке замикання усередині акумуляторних батарей;

— порушення електричного ланцюга (обрив);

— тріщини корпусу і кришок;

— руйнування металевої арматури.

Саморозрядження – це розрядка батареї при вимкнених споживачах. Саморозрядження, що не перевищує 1,0 – 1,5 % заряджання батареї за добу (повна розрядка відбувається за 60 – 100 діб), нормальне.

Причини прискореного саморозрядження, під час якого батарея розряджається за декілька годин: електроліт і бруд на поверхні батареї, що викликають витік струму; замикання між собою позитивних і негативних пластин осадом активної маси, що накопилася на дні бачка вище за рівень ребер; забруднення електроліту сторонніми домішками.

Пониження заряджання батареї викликається однією з наступних причин: сульфатація пластин, недостатня густина електроліту, випадання активної маси.

Сульфатація відбувається під час глибокого (нижче 1,7 В) розряджання акумуляторів і коли батареї залишаються розрядженими на довгий час, з пониженням рівня електроліту в акумуляторах.

Активна маса випадає через надмірну густину електроліту або внаслідок викривлення пластин, викликаного перевантаженням акумуляторної батареї під час безперервного ввімкнення стартера більше, ніж 10 секунд, а також під час пуску стартером холодного двигуна, заправленого дуже в’язким маслом.

Повне припинення дії акумулятора(на виводах відсутня напруга) відбувається внаслідок замикання між собою пластин різної полярності при пошкоджених сепараторах або відриванні полюсних виводів від перемичок або міжелементних з’єднань.

Тріщини бака з’являються від ударів при ослабленому кріпленні батареї в місці установки, від необережного перенесення, замерзання електроліту зниженої густини.