Акумулаторна батерия - предназначение, устройство и проблеми, свързани с нея
Акумулаторната батерия представлява спомагателен (вторичен) източник на електрическа енергия в моторното превозно средство. Основото й предназначение е да захранва с необходимия ток стартера на автомобила (при запалване); консуматорите на превозното средство, когато двигателят не работи; да спомага за правилното захранване на същите тези консуматори, когато двигателят работи с ниски обороти и генераторът (алтернаторът) няма достатъчно мощност да направи това.
Акумулаторът трябва да отговаря на определени изисквания, имайки предвид условията, на които е подложен и средата в която се намира. При пусков режим на стартера на автомобила, същият консумира ток със стойност няколко стотин ампера (200-800А и повече в зависимост от вида). Това довежда и до едно от изискванията- да отдава ток с голяма стойност в продължение на няколко секунди и същевременно при нисък спад на волтажа (2-3V). Друго изискване е да възстановява бързо капацитета си при зареждане. В акумулаторната батерия процесите на зареждане и разреждане се повтарят многократно. Други изисквания са: да съхранява дълго време натрупаната електрическа енергия; да има голяма механична якост; да работи добре както при ниски, така и при високи температури; да е евтин за закупуване, обслужване и безопасен при експлоатация; да е с размери, позволяващи побирането му в нишата, предвидена за него.
Видове акумулатори: акумулаторните батерии биват няколко вида, в зависимост от материала на електродите: оловни, никел-кадмиеви, железно-никелови и др. Широко потребление в съвременните автомобили придобиват оловните акумулатори, тъй като те имат: по-малко вътрешно съпротивление; по-малки габарити и маса; по-малко намаляване на капацитета при ниски температури; по-ниска цена, спрямо другите; по-голям кпд по капацитет и енергия и т.н. Могат да бъдат класифицирани и според вида на електролита: киселинни и алкални, като в съвременните автомобили се използват киселинни акумулатори.
Устройство: Оловната акумулаторна батерия се състои от последователно свързани акумулатори, поставени в обща ебинотова или полиетиленова кутия, която от своя страна е разделена на клетки, в които влизат блокове с положителни и отрицателни плочи, заедно със сепаратори, които ги разделят. На дъното на кутията са разположени ребра, които са опора на плочите. За да се избегне възможността за късо съединение, положителните и отрицателните плочи се опират на различни ребра. Пространството между ребрата е предназначено за натрупване на падналата от плочите активна маса. Всяка плоча представлява решетка с нанесена върху нея активна маса, която е приготвена от оловен прах и разтвор на сярна киселина. Особеност на активната маса е големият брой пори, които увеличават площта на плочата, с което се повишава и капацитета на акумулатора.След като активната маса се положи от двете страни на решетката, плочите се пресуват, обработват и се подлагат на зареждане, процесът се нарича формиране. В края на формирането основната част от положителните плочи се превръща в оловен двуокис (PbO2) с тъмнокафяв цвят, а отрицателните в гъбесто олово със сив цвят (Pb). Положителните плочи се различават от отрицателните по дебелината и броя им в отделния акумуалтор на батерията. Те са по-дебели от отрицателните и са с една по-малко, за да могат да се вмъкнат между тях. В зависимост от полярността си изводите се означават с "+" или "-", като положителният извод има по-голям диаметър. Напрежението на изводите зависи от броя на последователно свързаните акумулатори, като всеки един отделен акумуалтор е с напрежение 2V. Стартерните акумулаторни батерии се произвеждат с 3 или 6 последователно свързани акумуалтора, съотвено за напрежение 6 и 12V.
Електролитът на акумулаторната батерия представлява разредена сярна киселина с дестилирана вода, като плътността му е 1.27-1.28 g/cm3, при условие, че батерията е в напълно заредено състояние. Плътността се определя с уред (рефрактометър), като от съответната клетка се изтегля нужното количество електролит и се проверява посредством скалата на уреда.
Основни неизправности на акумулаторната батерия: Окисляване на клемите - процесът на окисляване се ускорява при попадане на електролит, съчетано с недобре затегнати клеми на полюсите.В резултат на това може да се стигне до момент, в който автомобилът да не може да запали, стртерът да не завърта и да се чува само отчетливо "чукане" от него. Проблемът се отстранява с откачане на клемите, почистването им (както и на полюсите) от окисляването и връщането им обратно на полюсите, достатъчно притегнати. За да се избегне последващо окисляване полюсите предварително може да се намажат с технически вазелин, масло или грес. Механични повреди по кутията на батерията - в резултат на пукнатини по кутията на акумулатора, електролит може да изтече или да спадне до такова ниво, че заредените плочи да влязат с контакт с въздуха. Това превръща активната маса на отрицателните плочи в оловен хидрат Pb(OH)2. Образуват се едри, неразтворими кристали оловен сулфат (PbSO4), които намаляват рязко капацитета на батерията. Спадането нивото на електролита може да се дължи и на изпаряването на водава от него. Нормалното ниво на електролита е 10-15мм над горната част на плочите. Ускорено саморазреждане - саморазреждането е ускорено ако батериите по време на експлоатация превишават определените норми. То се дължи на няколко причини: замърсена повърхност или разлят по капака електролит; съединение на разноименни плочи от опадала маса или разрушени сепаратори; различна плътност в долните и горни слоеве на електролита и др. При експлоатация или при продължително съхранение на батерията, дори и когато няма консумация на електрическа енергия, капацитетът й намалява. Допустимото саморазреждане при престой в заредено състояние в продължение на 28 денонощия, при температура 20-25 градуса, не трябва да превишава 20%, а за 14 денонощия 10%. Преждевременно разрушаване на плочите - може да се получи в следните случаи: 1. ако заредена батерия продължава да се захранва от външен токоизточник, протичащият ток разлага водата, отделените газове в порите на плочите увеличават налягането и изронват активната маса; 2. ако в края на зареждането токът е голям, а температурата висока; 3. от лошо закрепени батерии или от механични удари, от използването на нестандартна киселина или замърсена вода и др. Промяна на полярността на плочите - тази неизправност може да се получи ако някой от акумулаторите в батерията има по-малък капацитет от останалите. Този акумулатор ще се разреди по-рано от останалите и ако разрядният процес продължи, протичащият ток във веригата на батерията, поддържан от другите акумулатори, ще започне да го разрежда с обратна полярност. Това силно намалява напрежението и капацитета на батерията.
Проверка техническото състояние на акумулаторните батерии: по време на екплоатацията на батерията е нужно да се првят проверки на състоянието й, с цел удължаване полезното й действие. Някои от тях са: 1. почистване на полюсите на акумулатора от окисляване или друго замърсяване, което може да доведе до проблемите, описани по-горе; 2. проверка на клемите на проводниците, закрепващи се към акумулатора; 3. при поставяне на акумулатора е препоръчително първо да се закрепва положителният извод, след това отрицателният, а при демонтаж - първо отрицателният, след това положителният извод. Това е с цел предотвратяването на късо съединение при случайно допиране на ключ или нещо друго към купето на автомобила при сваляне първо на положителния извод; 4. проверка за замърсяване по повърхността на батерията; 5. проверка на нивото на електролита в клетките на акумулатора;. 6. проверка на плътността на електролита и др.
Използвана литература:
1. Божинов, Б. "Леки автомобили. Неизправности в електрическата уредба на автомобила"
2. Трайков, Б; Киров, Ч. "Електрообзавеждане и електроника на автомобила"