Продолжают работать, работать и работать Как ни крути, но рано или поздно каждый автолюбитель сталкивается с необходимостью приобретения новой аккумуляторной батареи. Тут возникает вопрос, какой «аккумулятор» покупать, как и где это сделать. Многие автомобилисты идут по пути наименьшего сопротивления и приобретают «то же, что было раньше», кто-то обращается за консультацией к гаражным знатокам, сотрудникам станций технического обслуживания или непосредственно к продавцам. Мы надеемся, что этот материал поможет потребителю определиться с выбором и сэкономить при этом время. В статье приведены некоторые исторические факты, два раздела под общим названием «Терминология», а также будут рассмотрены основные типы свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и даны их основные технические характеристики. ТЕРМИНОЛОГИЯ Уважаемый читатель наверняка знает или догадывается, что аккумулятор и аккумуляторная батарея – понятия, лежащие в одной области, но обозначающие, по сути, не одно и то же устройство. И все-таки вспомним. Аккумулятор – отдельный электрохимический элемент, помещенный в собственный корпус, он может использоваться индивидуально или входить в состав аккумуляторной батареи. К аккумуляторам, не имеющим собственного корпуса и устанавливаемым непосредственно в корпус батареи, применяют термин «элемент батареи». Аккумуляторная батарея (АКБ) – соединенные определенным образом аккумуляторы или элементы. Кстати, она может состоять и только из одного аккумулятора, но при условии, что он будет заключен в дополнительный корпус (собственно корпус батареи). ТЫ ПОМНИШЬ, КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ? Множество открытий в области исследований и применения электрической энергии было совершено на заре эпохи НТП. Однако использовать химические источники электрического тока люди начали еще до нашей эры. Это подтвердили результаты археологических раскопок на территории Индии и Китая, хотя назначение первых «батарей» до сих пор остается загадкой. Но вернемся к более поздним временам… «Первооткрывателями» стали английские и итальянские ученые. Сначала физик Гилберт в 1600 году ввел новый раздел науки – электрохимия, в том же направлении работал и Гальвани, но на протяжении без малого двух веков дальше статического электричества исследования в данной области не продвинулись. Лишь в 1798 году итальянский ученый Вольта изобрел первый химический источник тока. Спустя четыре года появилась батарея Круиншэнка, спроектированная с расчетом на серийное производство. В 1854 году немецкий врач Вильгельм Зинстеден провел несколько интересных опытов. Поместив свинцовые электроды в электролит и пропуская по ним ток, он обнаружил, что положительный электрод покрывается двуокисью свинца, в то время как отрицательный остается чистым. Но это еще не все. Если прекратить «подпитку» от внешнего источника и замкнуть такой элемент накоротко, то в нем начинал протекать постоянный ток, и продолжалось это до тех пор, пока вся двуокись свинца, образовавшаяся на положительном электроде, не растворялась в кислоте. К сожалению, Зинстеден не сделал никаких выводов из проделанной работы, и лавры изобретателя первой свинцовой батареи достались Гастону Планте. В конце 50-х годов XIX века этот французский инженер провел аналогичные исследования и построил первый в истории свинцовый аккумулятор. Несмотря на внушительные размеры (общая площадь электродов составляла 10 м2), этот «монстр» имел маленькую емкость и довольно быстро разряжался, поэтому и самому Планте, и его последователям было над чем поработать. Аккумуляторные батареи формировались (и по сей день формируются) из нескольких элементов, напряжение каждого составляло 2,2 В. Соединяя их последовательно, можно получить шести -, двенадцати- или двадцатичетырехвольтовую аккумуляторную батарею. До середины прошлого века легковые автомобили оснащались 6-вольтовым электрооборудованием, затем автопроизводители в массовом порядке перешли на 12- (14) вольтовую систему, а в будущем планируется оснастить легковушки системой, рассчитанной на 42 В или комбинированной 14/42 В. Это обусловлено появлением на борту автомобиля мощных потребителей энергии, желанием конструкторов заменить некоторые механические узлы электрическими и перейти на более тонкую проводку. Кстати, японцы опять «впереди планеты всей», конкретно Toyota Motor Corp. уже оснащает такими системами некоторые Crown, предназначенные для внутреннего рынка. СВИНЦОВЫЕ НАЧИНАЮТ И ВЫИГРЫВАЮТ На данный момент существует несколько основных типов батарей: никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), свинцово-кислотные (SLA, VRLA, SLI), литийионные (Li-Ion), литий-полимерные, алкалиновые (щелочные), всевозможные суперконденсаторы (ионисторы). Так почему же батареи, применяемые на автотранспорте, сплошь свинцово-кислотные? Ответ кроется в свойствах данных батарей, режиме и условиях, в которых им приходится работать. Условия эти далеки от идеальных: высокие токи разряда (при стартерном пуске), большой диапазон рабочих температур (от –25°С до +70°С), повышенная вибрация, работа в смешанном режиме (одном из сложнейших) и т.д. Да что говорить, одних только основных требований, предъявляемых к автомобильным аккумуляторным батареям, почти полтора десятка! И всем им надо соответствовать, а еще лучше превосходить «стандартные» показатели. Теперь немного о преимуществах свинцово-кислотных батарей перед другими химическими источниками тока: • малый саморазряд (самый низкий по сравнению с элементами других типов); • безболезненно переносят высокие токи разряда; • низкое внутреннее сопротивление; • не требуют сложного обслуживания, отсутствует «эффект памяти»; • низкие затраты на производство, стоимость 1 Вт*ч энергии обходится дешевле, чем стоимость такого же количества энергии батарей других типов. Конечно, у свинцово-кислотных есть и недостатки: снижение емкости при минусовых температурах, вредное влияние электролита и свинца на окружающую среду, ограниченное количество циклов полного разряда, низкая энергетическая плотность, да и хранить такие батареи можно только в заряженном состоянии. Но с подобными проблемами можно мириться и еще лучше — решать их, ведь, согласитесь, нет ничего идеального! ЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ БУКВЫ… Свинцово-кислотные батареи можно разделить на два вида: • батареи с жидким электролитом (обслуживаемые и необслуживаемые, разработке последних производители уделяют особое внимание); • батареи с регулируемыми клапанами – VRLA (с гелевым электролитом и увлажненными сепараторами). Те, что расположились сверху, известны уже давно и относятся к оборудованию первого поколения. Здесь существует разделение на батареи открытого и закрытого типа. Открытые не имеют крышек, и электролит в них непосредственно соприкасается с атмосферным воздухом. Они работают в стационарном режиме и требуют постоянного обслуживания, то есть долива дистиллированной воды. Закрытые обслуживаемые оснащаются специальными вывинчивающимися пробками, задерживающими испарения серной кислоты, и тоже требуют «пополнения запаса» дистиллированной воды. Закрытые необслуживаемые обладают пробками, конструкция которых позволяет предотвратить потерю воды в процессе эксплуатации. Следующим шагом были батареи, изготовленные по технологии VRLA, в которых жидкий электролит заменили гелеобразным, это второе поколение. Но обо всем по порядку. Батареи VRLA (Valve Regulated Lead Acid) содержат в своей конструкции полезное устройство – клапан сброса внутрикорпусного давления. Он автоматически открывается при повышении давления внутри корпуса аккумулятора до 100—200 мБар. Причины, по которым происходит повышение давления, и к каким последствиям это может привести, читайте в разделе «Кабинет химии». У таких батарей есть еще одно название – герметичные свинцово-кислотные, или SLA (Sealed Lead Acid). Однако корректнее называть их герметизированными, так как клапан все же иногда открывается. Преимущества данных батарей – малый саморазряд и повышенная устойчивость к глубоким разрядам. История совершенствования свинцово-кислотных аккумуляторных батарей обширна, и все технологические изыски подробно осветить в одной статье невозможно, да и цели мы преследуем несколько другие. Но на некоторых особо интересных моментах стоит остановиться. Начнем с конца 50-х, а точнее с технологии GEL (Gelled Electrolite). Особенностью данных батарей является гелеобразный электролит. «Желеобразного» состояния добиваются путем добавления в жидкий раствор серной кислоты загустителя, двуокиси кремния (SiO2) или иного реагента. Это позволяет сделать их полностью необслуживаемыми, так как молекулы водорода и кислорода рекомбинируют (соединяются) в порах и раковинах, образующихся в массе геля, а в результате такого процесса получается известная всем H2O. «Гелевые» аккумуляторы чувствительны к низким и высоким температурам окружающей среды, а также требуют стабильного напряжения заряда. Далее идут 70-е с технологией AGM (Absorptive Glass Mat). Батареи данного типа относятся к третьему поколению. Здесь используется пропитанный жидким электролитом пористый наполнитель из стекловолокна. Причем поры этого материала заполнены электролитом не полностью, а «незадействованный» объем используется для рекомбинации газов. Батареи, изготовленные по технологии AGM, имеют некоторые преимущества по сравнению с «гелевыми», они не так чувствительны к колебаниям температуры, да и газообразованию подвержены в меньшей степени. Это обусловлено усовершенствованиями конструкции и некоторыми технологическими решениями. Тут нам придется вернуться к тому, что свинцово-кислотные батареи — все же химический источник электроэнергии, а значит, реакции, закон Фарадея, теории сульфатации… Добро пожаловать в кабинет химии! Но для начала выясним, что же кроется за словосочетанием «химический источник тока», а для этого снова обратимся к разделу «Терминология». ТЕРМИНОЛОГИЯ Химическим называется источник тока (ИТ), в котором за счет протекания пространственно-разделенных окислительно-восстановительных реакций их свободная энергия преобразуется в электрическую. Существует две группы подобных источников: • первичные ИТ, или гальванические элементы; • вторичные ИТ, или электрические аккумуляторы. Нас интересуют последние, и на них мы остановимся поподробнее. Вторичный ИТ является обратимым, то есть после разряда его работоспособность можно восстановить, подвергнув обратному процессу, – заряду. Другими словами, необходимо пропустить через него ток в противоположном направлении, в результате образовавшиеся при разряде вещества превратятся в первоначальные активные материалы. Итак, разряд аккумулятора – превращение свободной энергии химического источника тока в электрическую, а заряд – превращение электрической энергии в свободную энергию химического источника тока. КАБИНЕТ ХИМИИ Нет-нет, мы не будем загружать читателя длинными формулами, а просто постараемся вспомнить, на чем основан эффект получения электрической энергии в свинцовокислотных аккумуляторных батареях. В токообразующем процессе заряженной батареи принимают участие следующие активные вещества: • двуокись свинца (PbO2) на положительном электроде; • губчатый свинец (Pb) на отрицательном электроде; • водный раствор серной кислоты (электролит) H2SO4. При разряде АКБ активные массы положительной (PbO2) и отрицательной (Pb) пластин преобразуются в сернокислый свинец PbSO4. При этом расходуется H2SO4 (в большем количестве у положительных пластин) и образуется вода, что приводит к снижению плотности электролита. Заряд АКБ приводит к восстановлению активных материалов. Сульфат свинца на положительной пластине преобразуется в двуокись свинца, а на отрицательной пластине в губчатый свинец. При этом повышается плотность электролита (из-за слияния свободных ионов водорода и сульфата). Установившееся значение плотности служит признаком окончания процесса заряда. Теперь настало время поговорить о регулирующих клапанах. Читатели, у которых хоть раз взрывалась аккумуляторная батарея (малоприятное и очень опасное событие!), поймут, зачем нужно это полезное устройство. Однако, может, те счастливчики, кого сия чаша миновала, интересуются причинами, по которым свинцовокислотный аккумулятор в один прекрасный момент может стать оружием не массового, но все-таки поражения? Все дело тут в «волшебных пузырьках», а точнее, в эффекте интенсивного газообразования при перезаряде батареи. Профессионалы называют это вторичным процессом или «электролитическим разложением воды на кислород и водород», автомобилисты выражаются проще — «аккумулятор закипел». Оба газа скапливаются под крышками ячеек, постепенно повышая внутрикорпусное давление, причем их соотношение таково, что образующаяся смесь способна воспламениться (взорваться) даже от самой незначительной искры. При взрыве корпус батареи разрушается, а кислота (точнее электролит) разбрызгивается во всех направлениях. Чем это грозит, всем наверняка понятно. «Убойная сила» зависит от объема скопившейся под крышкой гремучей смеси. Сейчас немного о причинах, по которым происходит интенсивное газообразование: • повышенное зарядное напряжение генератора (из-за нарушения работы регулятора напряжения); • низкий уровень электролита (это наиболее актуально для обслуживаемых моделей); • повышенная температура в подкапотном пространстве или утепление (в холодное время года) батареи. Регулирующие клапаны позволяют снижать давление газов в ячейках, причем клапан защищает не только от взрыва, но и от проникновения внутрь корпуса кислорода, губительно воздействующего на материал отрицательных пластин. Искушенный автолюбитель может задать резонный вопрос: «А как же вентиляционные отверстия в крышках обслуживаемых и малообслуживемых батарей, они разве не способствуют удалению газов?» Все верно. Способствуют. Но только обслуживаемых батарей становится все меньше, их вытесняют более технологичные необслуживаемые. А в последних простыми отверстиями уже не обойтись, ведь испарение воды приведет к снижению уровня электролита и, значит, долива воды избежать не удастся. Автоматический клапан отрывается на короткий промежуток времени только при определенном давлении, сбрасывает его и предотвращает разрушение. Конечно, с газообразованием в свинцово-кислотных батареях борются не столько установкой регулирующих клапанов, сколько применением новых конструкционных материалов, улучшающих характеристики, как токовые, так и эксплуатационные, но это уже тема отдельного раздела. СВИНЕЦ, СУРЬМА, КАЛЬЦИЙ, СЕРЕБРО, ЧТО ЕЩЕ? Казалось бы, название батареи говорит само за себя – свинцово-кислотная, однако кроме двух главных составляющих она зачастую содержит еще несколько компонентов, так или иначе улучшающих (а иногда ухудшающих) ее свойства. В решетки электродов добавляют различные материалы, эффект от их применения мы и рассмотрим ниже. При отливке решеток в свинец добавляют от 4 до 5 процентов сурьмы и 0,1—0,2% мышьяка. Сурьма улучшает текучесть сплава при литье, повышает твердость и коррозионную стойкость электродов, а также снижает их окисление при хранении аккумулятора. Включение в состав материала мышьяка тоже снижает вероятность возникновения коррозии. Но применение добавок, в частности сурьмы, связано с некоторыми «побочными эффектами». Она способствует интенсивному газообразованию, повышенному расходу воды (при определенных факторах) и снижению ЭДС (электродвижущей силы) батареи в процессе эксплуатации. Все эти недостатки стали причиной отказа от данной добавки при производстве необслуживаемых батарей или, по крайней мере, сведения содержания сурьмы в них к минимуму (до 2,5%), что позволило снизить газообразование, расход воды и увеличить срок службы аккумуляторов. Такие батареи получили название малосурьмянистые. Затем появились аккумуляторы системы «кальций плюс», где кальций был включен в состав отрицательной пластины, в то время как положительная выполнялась с содержанием 1,5—1,8% сурьмы и 1,5% кадмия. Иногда эти батареи называют еще и гибридными. Следующим шагом на пути улучшения характеристик стало применение токоотводов (как положительного, так и отрицательного) из свинцово-кальциево-оловянистых сплавов (кальций 0,05—0,09%, олово 0,5—1%). Данное решение позволило уменьшить потери воды в 15 (!) раз, повысить напряжение начала газоотделения до 2,45 В и в несколько раз замедлить саморазряд. Но несколько глубоких разрядов приводили к тому, что у батареи снижалась емкость на 40—50% и терялись необходимые стартерные характеристики. Данные аккумуляторы принято называть свинцово-кальциевыми. Позже в материал свинцово-кальциевых решеток стали добавлять многокомпонентные добавки, в том числе и серебро, благодаря чему расход воды в процессе эксплуатации был сведен к минимуму, к тому же батареи перестали бояться глубоких разрядов и получили название «серебряные». ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БАТАРЕЙ Естественно, что при покупке любого товара следует получить о нем максимум полезной информации, так вот, приобретая АКБ, следует осведомиться о следующих параметрах: • номинальная электрическая емкость, А*ч; • номинальное напряжение, В; • ток холодной прокрутки, А; • полярность и масса; • дата изготовления. Номинальная электрическая емкость – емкость 20-часового разряда аккумуляторной батареи. Для ее определения батарею непрерывно разряжают током 0.05С20 (0,05 от величины номинальной емкости, указанной производителем) до определенного значения напряжения, для 12-вольтовых батарей – 10,5 В. Данный параметр должен соответствовать значению, указанному в руководстве по эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля, то есть номинальной емкости, заявленной производителем машины. Установка на автомобиль батареи с большей емкостью обычно ни к чему хорошему не приводит. Судите сами: системы электроснабжения и пуска двигателя должны быть сбалансированы, другими словами, генератор и стартер рассчитаны на определенную мощность. Установка АКБ повышенной емкости приводит к увеличению нагрузки на стартер, в то время как генератор, при значительном разряде батареи, зарядить ее полностью не сможет. Между тем современные батареи очень чувствительны к недозаряду и могут довольно быстро выйти из строя. Номинальное напряжение батареи должно соответствовать напряжению бортовой электросети автомобиля. Ток холодной прокрутки – параметр, от которого напрямую зависит пуск двигателя. Ток, потребляемый стартером, при минусовых температурах возрастает, а значит, возрастает и нагрузка на аккумулятор (в пусковом режиме напряжение на выводах АКБ падает и стартер медленнее проворачивает маховик двигателя). Поэтому чем больше у батареи значение тока холодной прокрутки, тем быстрее стартер будет «крутить» двигатель, тем легче будет осуществить его запуск. Существует только одно «но». Есть несколько стандартов, по которым определяется ток холодной прокрутки: ГОСТ 959-2002 (Россия), DIN (Германия), SAE (США), EN (Евросоюз). С июля этого года российский ГОСТ по показателям тока холодной прокрутки аналогичен требованиям EN (ранее он соответствовал DIN). В свою очередь, европейский стандарт в данном случае аналогичен американскому, так что путаница с подстановкой коэффициента 1.7 (IEN=1.7IDIN) скоро совсем закончится. Следует также уделить внимание полярности приобретаемой батареи. Полярность прямая – клемма «минус» справа, обратная — клемма «плюс» справа. В противном случае установить «неправильную» батарею на автомобиль, возможно, просто не удастся. Дате изготовления следует уделять внимание по следующей причине. Срок хранения залитой батареи не более одного года, сухозаряженной — от 3 до 5 лет. Поэтому, приобретая АКБ в магазине и сомневаясь в ее «истинном возрасте», попросите замерить плотность электролита в ячейках (должна быть не меньше 1,26—1,25 г/см3) или измерить напряжение на выводах (не менее 12,5 В). Нет, конечно, такую батарею можно будет зарядить, залить при необходимости электролит и т.д. Но наиболее приемлемый вариант, когда батарея продается в состоянии, пригодном для немедленного использования. Как всегда, мы постараемся предоставить читателю наиболее полную информацию о рынке свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, с подробными техническими характеристиками каждой модели и проведенным нами потребительским анализом. Конструкция и назначение АКБ Что такое АКБ? Виды АКБ, продаваемые в России (1.1) Что такое АКБ? Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) — вторичный источник электрической энергии. Это значит, что после глубокого разряда ее работоспособность можно полностью восстановить при помощи заряда — пропускания электрического тока в направлении, обратному тому, в котором протекал ток при разряде. Работает АКБ по принципу превращения электрической энергии в химическую (при заряде) и обратном превращении — химической энергии в электрическую (при разряде). Активные вещества заряженного свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе: на положительном электроде — двуокись свинца темно-коричневого цвета; на отрицательном электроде — губчатый свинец серого цвета. Электролит — водный раствор серной кислоты плотностью 1,28 г/см³, который, как и активная масса электродов, принимает участие в токообразующем процессе. В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). Поэтому теория, описывающая химические процессы, протекающие при заряде и разряде свинцового аккумулятора, называется теорией двойной сульфатации. При этом плотность электролита снижется к концу разряда до 1,08-1,10 г/см³. Сегодня наиболее распространены автомобильные АКБ номинальным напряжением 12 В. Их емкость составляет от 36 до 190 А·ч. (1.2) Виды АКБ, продаваемые в России У свинцовых стартерных АКБ в зависимости от исполнения свои конструктивнотехнологические особенности, однако, в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом. В зависимости от применяемых при производстве материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплутационных особенностей, современные батареи можно подразделить на два основных вида: классического исполнения и необслуживаемого исполнения. Классическое (традиционное) исполнение Основы традиционного исполнения батарей сформировались уже в начале 20-го века и постепенно трансформировались до современного состояния по мере появления новых конструкционных материалов, но их эксплуатационные недостатки при этом сохранились. В России батареи традиционного исполнения выпускают как в моноблоках с отдельными крышками, герметизируемыми битумной смазкой, так и в моноблоках с общей крышкой, герметизируемой контактно-тепловой сваркой. Аккумуляторные батареи с отдельными крышками собирают в одном многоячеечном корпусе — моноблоке (2), выполненном из эбонита или другой кислотостойкой пластмассы, разделенном перегородками (16) на отдельные камеры-ячейки (банки), по числу аккумуляторов в батарее. В каждую из ячеек помещен блок, состоящий из чередующихся положительных (5) и отрицательных (3) электродов, разделенных сепараторами (4). Он представляет собой отдельный аккумулятор напряжением 2 В. Пространство между дном моноблока и верхними кромками фиксирующих электроды опорных призм (1) служит для накаливания шлама — осадка, образующегося в процессе эксплуатации вследствие оплывания частиц активной массы положительных электродов. Когда объем шламового пространства заполняется, происходит замыкание нижних кромок разноименных электродов и аккумулятор теряет работоспособность. Рис. 1 Аккумуляторная батарея с отдельными крышками Электроды состоят из активной массы, нанесенной на токоотвод решетчатой конструкции — решетку. Сепараторы разделяют участвующие в электрохимических превращениях реагенты, а также обеспечивают возможность диффузии электролита от одного электрода к другому. Сторона сепаратора, обращенная к положительному электроду для облегчения доступа электролита к поверхности активной массы, выполнена ребристой. Борн (8), который служит наружным токоотводом аккумулятора, последовательно соединяет соседние аккумуляторы между собой в батарею. К выводным борнам крайних аккумуляторов батареи привариваются полюсные выводы (9) и (14), служащие для соединения батареи с внешней электрической цепью. Положительный (9) и отрицательный (14) выводы имеют разный диаметр, что позволяет исключить возможность переполюсовки при подключении АКБ к бортовой цепи автомобиля. В верхней части электродного блока устанавливают щиток (7), предохраняющий верхние кромки сепараторов (4) от повреждения при замерах уровня и плотности электролита. Каждый аккумулятор после установки электродного блока в камеру-ячейку моноблока закрывают сверху отдельной пластмассовой или эбонитовой крышкой (15). В ней выполняют по два отверстия с втулками для выводных борнов электродного блока. Между ними расположено резьбовое отверстие для заливки электролита и периодического обслуживания аккумулятора в процессе эксплуатации. После заливки электролита резьбовое отверстие закрывают пробкой из полиэтилена (11), имеющей небольшое вентиляционное отверстие (13), предназначенное для выхода газов при эксплуатации. Для герметичной укупорки новых сухозаряженных батарей в верхней части пробки над вентиляционным отверстием выполнен глухой прилив. Для обеспечения нормальной эксплуатации этот прилив, после заливки электролита в батарею, необходимо срезать. Благодаря специфическим свойствам термопластичной пластмассы появились аккумуляторные батареи с общей крышкой в моноблоке из сополимера пропилена с этиленом, устройство которых показано ниже. В моноблоке (1) установлены электродные блоки, состоящие из разноименных электродов (2) и (3), разделенных сепараторами (4). Эти блоки соединены между собой при помощи укороченных межэлементных соединений (6) через отверстия в перегородках (5) моноблока. Крышка (7) сделана единой на все шесть аккумуляторов батареи. Свойства термопластичной пластмассы позволили применить для герметизации АКБ с общей крышкой метод контактно-тепловой сварки, обеспечивающий сохранение герметичности как по периметру, так и между отдельными аккумуляторами в широком диапазоне температур (от −50°C до 70°C). Рис. 2 Аккумуляторная батарея с общей крышкой Необслуживаемое исполнение. Недостатки традиционных свинцовых батарей обусловлены тем, что содержащаяся в сплаве положительных токоотводов сурьма постепенно, по мере их коррозии, через раствор переходит на поверхность отрицательного электрода. Осаждение большого количества сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение на электродах батареи, при котором начинается разложение воды на водород и кислород. Поэтому, в конце зарядного процесса и при небольшом перезаряде, происходит бурное газовыделение, сопровождающееся «кипением» электролита вследствие электролитического разложения входящей в него воды. За последние 20-25 лет, по мере развития технологии и совершенствования оборудования, появилось несколько разновидностей батарей так называемого «необслуживаемого» исполнения. Их основная отличительная особенность — использование сплавов с пониженным содержанием сурьмы или вовсе без нее для производства токоотводов. Усовершенствование конструкции при создании необслуживаемых АКБ заключается еще и в том, что для увеличения запаса электролита без изменения высоты батареи, один из аккумуляторных электродов помещают в сепаратор-конверт, который изготовлен из микропористого полиэтиленового материала с низким электросопротивлением. В этом случае замыкание электродов различной полярности, при отсутствии сбоев в работе сборочного оборудования, практически исключено. Поэтому опорные призмы становятся ненужными, и блок электродов можно установить прямо на дно ячейки моноблока. В результате та часть электролита, которая раньше находилась в шламовом пространстве между призмами и не принимала участия в работе аккумулятора, теперь находится над электродами и пополняет его запас, расходуемый при эксплуатации батареи. Первоначально такие батареи начали выпускать в США на базе свинцово-кальциевого сплава (0,07-0,1% Ca; 0,1-0,12% Sn; остальное — Pb) для токоотводов, положительного и отрицательного электродов. Это снизило газовыделение, что обеспечило эксплуатацию АКБ без доливки воды в течение как минимум двух лет. Расход воды у этих батарей так мал, что конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды и сделали батареи полностью необслуживаемыми. При этом самозаряд батарей замедлился более чем в 6 раз. Однако, при нескольких глубоких разрядах такие АКБ быстро теряют емкость и их стартерные характеристики резко снижаются, из-за чего они не нашли широкого распространения в Европе и России. В это же время в США появились батареи системы «кальций плюс» (гибридные) с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия в положительном токоотводе и свинцово-кальциевым отрицательным токоотводом. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмяных, но все еще не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых. К началу 80-х годов производство необслуживаемых батарей стало быстро развиваться в странах Европы. Но там пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0% содержанием сурьмы. Однако, у таких АКБ расход воды и саморазряд в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами. Позже и в Европе появились так называемые гибридные батареи. Наконец, в конце 90-х годов и в США, и в Западной Европе началось производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов, в том числе серебра, которые не боятся глубоких разрядов. В России выпускаются необслуживаемые батареи емкостью от 44 до 90 А·ч с токоотводами из малосурьмяного сплава с содержанием сурьмы 1,7-3,0%. Следует отметить, что эксплуатация батарей без отверстий для доливки воды требует более точной работы системы энергосбережения автомобиля, а также более внимательного отношения автовладельцев к состоянию и исправной работе электрооборудования. В первую очередь это касается натяжения ремня привода генератора и исправности самого генератора, а также регулятора напряжения. Отрицательно сказывается на состоянии батарей последнего поколения и наличие утечек тока в системе электрооборудования или сигнализацию. Подавляющее большинство АКБ, поступающих в Россию из стран Европы, выпускают, как правило, в гибридном исполнении, либо с токоотводами обеих полярностей из свинцово-кальциевых сплавов. При изготовлении сухозаряженных батарей многие производители применяют для электродов обеих полярностей малосурьмяные сплавы с содержание сурьмы 1,6-1,8%. Выбор АКБ Критерии выбора АКБ Типовая маркировка АКБ Залитая или сухозаряженная АКБ? Обслуживаемая или необслуживаемая АКБ? Гарантийный срок службы АКБ Реальный и регламентируемый срок службы АКБ Порядок действий автолюбителя при покупке АКБ (2.1) Критерии выбора АКБ Перед тем, как отправиться в магазин за покупкой аккумуляторной батареи, необходимо определиться с параметрами, которым она должна соответствовать, чтобы нормально функционировать в сочетании с другим электрооборудованием автомобиля. Основные из этих параметров следующие: электрическая (номинальная) емкость, А·ч; значение пускового тока (тока стартерного разряда при регламентированном напряжении на полюсных выводах в режиме пуска двигателя автомобиля), А; размеры корпуса АКБ; масса АКБ. Разберемся с этими значениями более детально. Для режима пуска автомобильного двигателя от АКБ требуется как необходимый запас энергии — достаточная электрическая емкость, так и высокая мощность при разряде. Разработчики и основные потребители АКБ установили для различных режимов разряда нормативные величины токов и напряжений, измеряемых на полюсных клеммах. Нормативные документы на АКБ, как правило, регламентируют два наиболее важных режима разряда: режим определения емкости батареи и стартерный режим при отрицательной температуре. Электрическая емкость Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда. Электрическая емкость батареи определяется либо при 20-часовом разряде, либо в режиме резервной емкости. Номинальная электрическая емкость — емкость 20-часового разряда АКБ. Именно ее пока регламентируют в большинстве нормативных документов европейских производителей, в российском ГОСТ 959-91 и указывают на этикетке АКБ. Для определения номинальной емкости батарею непрерывно разряжают при температуре 25°C током, равным 0,05 C20 (0,05 от величины номинальной емкости, указанной производителем при 20-часовом режиме разряда). Например, для АКБ емкостью 60 А·ч ток разряда составляет 3 А, а для АКБ, емкостью 90 А·ч — 4,5 А. При определении номинальной емкости разряд прекращается при напряжении 10,5 В на 12-вольтовой батарее. Резервная емкость — это запас емкости аккумулятора, измеренный в минутах при разряде током в 25 А для батарей любой емкости при температуре 27°C. Резервная емкость приблизительно соответствует времени движения автомобиля при выходе из строя его генератора. Для АКБ номинальной емкостью 55 А·ч резервная емкость может составлять 85-90 минут. Это значит, что при выходе из строя генератора, автомобиль сможет двигаться еще примерно 1,5 часа за счет энергии АКБ. Мощность аккумулятора Как известно из электротехники, мощность характеризуется произведением разрядного тока на среднее напряжение в цепи. P = I · U, где I — пусковой ток — ток стартерного разряда при температуре −18°C; U — среднее арифметическое значение разрядного напряжения, измеренного через равные промежутки времени. У свинцовых батарей с ростом разрядного тока при стартерном режиме разряда (режиме разряда батареи при пуске двигателя стартером) величина среднего напряжения заметно уменьшается. Поэтому, учитывая постоянство пускового тока, чем большая мощность затрачивается батареей при пуске двигателя, тем ниже будет напряжение на ее выводах, то есть, тем медленнее двигатель будет вращаться стартером. Получается, что чем выше мощность АКБ, тем быстрее стартер будет «крутить» двигатель, то легче осуществить его запуск. Для сравнения мощностей батарей достаточно сравнить их пусковой ток (больше ток — больше мощность), приведенный к единой методике испытаний (EN, SAE, DIN, IEC, ГОСТ и др.). Стартерный разряд (за рубежом — короткий разряд) заявленным производителем током, проводится с определенной продолжительностью (непрерывно или в прерывистом режиме) до напряжения 6 В. При этом, в нормативных документах указывают промежуточные интервалы от начала разряда (5 сек., 10 сек. или 30 сек.), в течение которых контролируют величину напряжения АКБ в процессе разряда. Запас энергии батареи, характеризуемый временем стартерного разряда, показывает, как долго она сможет обеспечивать попытки запуска двигателя. Попросту говоря, чем больше емкость АКБ, тем больше в запасе у автовладельца попыток запустить двигатель. Первоначально выбор АКБ производят разработчики пусковой системы двигателя автомобиля. При этом в расчете применяют разрядные характеристики АКБ при состоянии заряженности 75% на 3-ей попытке стартерного разряда. Температурные условия пуска двигателя задает разработчик автомобиля. Как правило, температура пуска карбюраторного двигателя на товарных маслах принимается −20° С, а для дизельных двигателей до −15°C…−17°C. Для последних при более низких температурах предполагается применение средств облегчения пуска (аэрозоль, подогрев топлива, масла, воздуха и т.д.). Подобные же средства облегчения в зимних условиях могут применяться и для пуска карбюраторных двигателей (легковых, грузовых) автомобилей. Выбранную разработчиком по разрядным характеристикам стартерную АКБ после лабораторных и эксплуатационных испытаний записывают в технический паспорт автомобиля. По этому документу автовладельцы, как правило, осуществляют замену вышедшей старой АКБ на новую. На современных стартерных батареях указывают несколько показателей в различных режимах их определения. Не каждый автолюбитель может понять, в чем различие тока разряда по DIN (Германия) или ТУ (Россия) от тока разряда по SAE (США) или EN (Стандарт Евросоюза). Внешне очевидно, что значение тока по SAE или EN (Европейский союз) существенно больше, чем по ТУ (ГОСТ 959-91) или DIN. При разряде этими токами на полюсных выводах АКБ предполагают разные по величине напряжения. При температуре электролита −18°C разряд токами по SAE и EN предполагает напряжение на полюсных выводах АКБ 7,2 В на 30-й секунде и 7,5 В на 10-й секунде соответственно, а при токах по DIN и ТУ (ГОСТ 959-91) напряжение при разряде должно быть не менее 9,0 В на 30-й секунде. С учетом этих показателей выбор АКБ может быть успешным, если иметь ввиду, что соотношение разрядного тока по SAE и EN к току по DIN и ТУ равно 1,7 (IEN = 1,7 · IDIN). Если на конкретной АКБ указан ток по одному из стандартов, то через этот коэффициент можно определить значение тока разряда по другому стандарту. Пояснение к некоторым критериям выбора Пусковой ток новой батареи должен быть не ниже, чем у старой (заменяемой). При этом не следует брать новую АКБ с меньшей электрической емкостью (А·ч). Дело в том, что при некоторых режимах работы двигателя (холостой ход) и малых дневных пробегах автомобиля, АКБ в ночное время «помогает» генератору питать включенные потребители. При малой собственной электрической емкости глубина разряда при этом может быть более 40-50%, что приведет к снижению работоспособности АКБ в режиме пуска двигателя. Повторяющиеся глубокие разряды АКБ приведут к сокращению ее ресурса. Таким образом, выбирая АКБ, автовладелец должен учитывать величину пускового тока, значение электрической (номинальной) емкости, расположение полюсных выводов (полярность прямая, когда клемма «минус» справа; полярность обратная, когда клемма «плюс» справа), габаритные размеры (в основном по длине) и способ крепления АКБ. Паспортные показатели АКБ являют собой ее потенциальные возможности. Однако, выбирая АКБ, необходимо помнить, что в процессе эксплуатации ее состояние во многом зависит от режима и условий работы автомобиля. Можно ли применять АКБ с большей емкостью, чем была? Справиться ли генератор с ее зарядом? Справится, если АКБ не разряжать на автомобиле полностью, на всю емкость. На пуск двигателя от АКБ любой емкости требуется, примерно, одно и то же количество электричества (на 1-3 попытки пуска по 5-10 сек.), которое не превышает 4-8% от ее номинальной емкости. Это же количество (А·ч) генератор должен вернуть в АКБ после пуска двигателя. Другое дело, что полный запас емкости (энергии) в этих АКБ будет различным. Работа щеточно-коллекторного узла стартера будет более напряженной при установке АКБ большей емкости: ускоряется износ щеток и контактной поверхности коллектора. Выбор АКБ по габаритным размерам и полярности определяется отличительными особенностями автомобиля (площадка под АКБ, длина проводов). Не всегда можно установить АКБ с прямой полярностью на место АКБ с реверсной (обратной) полярностью (расположение полюсных выводов) из-за недостаточной длины проводов. Кроме того, выступающие над поверхностью крышки АКБ полюсные выводы могут не дать закрыть крышку капота. (2.2) Типовая маркировка АКБ На каждой батарее в соответствии с требованиями международных стандартов должна быть маркировка, содержащая информацию о ее напряжении, номинальной емкости, назначении и конструктивном исполнении. Ниже показана типовая маркировка, применяемая на АКБ, выпускаемых в России и Европе. 1. Маркировка российских АКБ, наносимая в соответствии с требованиями ГОСТ 959-91. Она выполняется по следующей схеме:«6 СТ-60 А1» (1) (2) (3) (4)(1) — Цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (6 или 3), характеризующая её номинальное напряжение (12 или 6 В соответственно). (2) — Буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ — стартерная). (3) — Число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах (А·ч). (4) — Буквы или цифры, которые содержат дополнительную информацию об исполнении батареи (при необходимости) и материалах, примененных для её изготовления, например: «А» — с общей крышкой, буква «3» — залитая и полностью заряженная (если ее нет — батарея сухозаряженная), слово «необслуживаемая» — для батарей, соответствующих требованию ГОСТ по расходу воды, «Э» — корпус-моноблок из эбонита, «Т» — моноблок из термопластичной пластмассы, «М» — сепаратор типа мипласт из поливинилхлорида, «П» — сепаратор-конверт из полиэтилена. Например, условное обозначение батареи «6СТ-60А1» указывает, что батарея состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Таким образом, ее номинальное напряжение — 12 В. По своему назначению батарея стартерная, ее номинальная емкость — 60 А·ч при 20-часовом режиме разряда. Батарея изготовлена в моноблоке с общей крышкой в сухозаряженном исполнении. После условного обозначения батарей, предназначенных для внутреннего рынка, указывают обозначение технических условий на батарею конкретного типа, а батарей, предназначенных на экспорт — обозначение ГОСТ 959-91. Сплав, из которого изготовлены токоотводы и электроды, иногда указывают в рекламных целях. Условное обозначение батарей, применяемое большинством европейских производителей, представляет собой пятизначный код по немецкому стандарту DIN (например 560 19) или девятизначный код по международному стандарту ETN (например 560 059 042). Рис. 3 Типовая маркировка, применяемая на АКБ, выпускаемых в России и Европе В структуре кодов как по DIN, так и по ETN, значение первых трех цифр одинаково. Они показывают номинальную емкость и напряжение батареи. Для 6-вольтовых батарей первые три цифры (от 001 до 499) представляют собой номинальную емкость в ампер-часах. Для наиболее распространенных 12-вольтовых АКБ номинальную емкость можно получить, вычитая 500 из трехзначного числа (от 501 до 799). Таким образом, если первая цифра обозначения равна 5, то емкость батареи от 1 до 99 А·ч, если 6 — от 100 до 199 А·ч, а если 7 — от 200 до 299 А·ч. Например, батареи типа 560 19 (по DIN) или 560 059 042 (по ETN) имеют емкость 60 А·ч. Последние две цифры в обозначении по DIN, также как вторая тройка цифр в обозначении по ETN, указывают на вариант конструктивного исполнения, характеризующий размеры и тип полюсных выводов, конструкцию крепежных элементов, тип газоотвода, тип крышки, наличие ручек, вибропрочность и т. п. Число из трех последних цифр в обозначении по ETN составляет 0,1 от величины тока холодной прокрутки по EN. Для приведенного выше примера ток холодной прокрутки равен: I = 042 x 10 = 420 А. Для сопоставительного пересчета величины тока по EN в DIN применяют коэффициент 1,7: IEN = 1,7 · IDIN Американские производители формируют условное обозначение в соответствии с требованиями стандарта SAE (США). Обозначение состоит из номера типоразмерной группы и тока холодной прокрутки при −18°C. Например, батарея типа A24410 относится к типоразмерной группе 24 (260×173x225 мм) а ее ток холодной прокрутки по методике SAE равен 410 А при −18°C. Кроме вышеуказанных обозначений маркировка батареи должна содержать следующие данные: — товарный знак завода-изготовителя; — 60 Аh — номинальная емкость в Ампер-часах (А·ч или Ah); — 420 А — пусковой ток — ток холодной прокрутки при −18°C в Амперах (А); — 12 V — номинальное напряжение в Вольтах (В или V); — 0901 — дата изготовления (две цифры — месяц, две цифры — год изготовления); 7. — 20 kg — масса батареи в состоянии поставки с завода; 8. — «+» и «−» — знаки полярности; 9. — предупреждающие знаки, например: опасно-едкое вещество, не курить, не кантовать, не давать детям и т.п.; 10. — уровень залитого электролита (min, max или другие обозначения предельных уровней). 2. 3. 4. 5. 6. Вся маркировка, предусмотренная требованиями стандартов, наносится на корпус или крышку батареи одним из двух методов: шелкография, то есть нанесение краски по специальному трафарету; самоклеющиеся этикетки. В обоих случаях маркировка должна быть четкой и прочной при воздействии на нее влаги и аэрозолей электролита и сохраняться в течение всего срока эксплуатации батареи. (2.3) Залитая или сухозаряженная АКБ? При покупке залитых аккумуляторных батарей положительным является то, что такая батарея продается в состоянии, пригодном к немедленному использованию. Покупателю не требуется покупать электролит и заливать его в батарею. Надо учесть, что изготовитель при заливке аккумуляторных батарей использует электролит высшего сорта, содержащий минимально допустимые количества примесей, в то время как качество продаваемого электролита нередко бывает весьма сомнительно. Кроме того, качество залитой и заряженной батареи при ее покупке можно и нужно тщательно проверить, а качество сухозаряженной батареи можно будет определить только после приведения ее в действие по приложенной инструкции. Единственное преимущество сухозаряженных аккумуляторных батарей — возможность длительного хранения (3-5 лет) без изменения их основных свойств, кроме потери сухозаряженности после первого года хранения. Сухозаряженная аккумуляторная батарея не готова к немедленному применению. Она требует заливки электролита и пропитки (от 0,3 до 1 часа), с последующим зарядом (можно на автомобиле) до выравнивания плотности электролита по всем ячейкам со значением плотности залитого электролита. После хранения более одного года время заряда после заливки и пропитки электролита составит не 3-4 часа, как в первый год хранения, а вырастет до 6-10 часов. При покупке необходимо внимательно осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями. (2.4) Обслуживаемая или необслуживаемая АКБ? В настоящее время созданы и выпускаются несколько исполнений стартерных аккумуляторных батарей, которые можно характеризовать термином необслуживаемые. За последние 20-25 лет АКБ стали легче, мощнее в режиме пуска двигателя, значительно увеличено время полного снижения уровня резервного объема электролита над блоками пластин при нормальной эксплуатации. В результате появились конструкции АКБ, исключающие возможность доливки дистиллированной воды для поддержания уровня электролита над пластинами в ячейках. Однако, во всех типах стартерных свинцово-кислотных АКБ основные электрохимические реакции при заряде, разряде и бездействии сохранились. Хотя интенсивность разложения воды из электролита в газ при зарядно-разрядных процессах в АКБ значительно уменьшилась, интенсивность снижения в эксплуатации уровня электролита над пластинами как зависела, так и зависит от режима работы (суточного пробега) автомобиля и технических показателей его зарядной системы. Следовательно, с первого дня работы плотность электролита в АКБ может повышаться от первоначального значения с интенсивностью, значительно зависящей от условий работы. Стационарный заряд аккумуляторной батареи приводит к более быстрому снижению уровня электролита. У АКБ без доливочных отверстий не указаны ограничительные режимы подзаряда самими владельцами. Поэтому своевременная доливка дистиллированной воды в батарею с пробками позволяет снизить негативное влияние высокой плотности электролита на ее последующий ресурс. Отсутствие возможности доливать дистиллированную воду для поддержания уровня резервного электролита объективно сокращает возможный ресурс аккумуляторной батареи в широком диапазоне изменения эксплуатационных факторов. Только АКБ, которая работает при минимальном воздействии негативных факторов, может достигать расчетных значений по продолжительности ресурса. Определенное количество батарей (без пробок для доливки) в эксплуатации после устранения дефекта в электрооборудовании оказывается непригодным к дальнейшей работе из-за низкого уровня и высокой концентрации электролита. По этой причине резко снижается отдача энергии. В более выгодных условиях после устранения дефекта в электрооборудовании оказываются АКБ, имеющие отверстия с пробками для доливки дистиллированной воды. В случае отказа аккумуляторной батареи в работе, измерение плотности электролита по ячейкам позволяет быстро и с высокой объективностью установить его причину: дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Низкая плотность электролита в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность электролита во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи. При обрыве цепи разряда внутри АКБ плотность электролита по ячейкам, практически, одинаковая. Доступность замера плотности электролита в ячейках аккумуляторной батареи позволяет получить объем информации о ее состоянии простейшим способом. (2.5) Гарантийный срок службы АКБ При изготовлении АКБ сбои в работе оборудования при выполнении некоторых производственных операций могут привести к смещению отдельных сепараторов, перекосу пластин в блоке при сварке мостика, укороченному конверт-сепаратору на уровне (либо ниже) верхней части пластин, повреждению сепаратора при сборке блока, низкому качеству сварки отдельных соединений сквозь перегородку смежных блоков пластин, а также сварке выводных борнов с втулками полюсных выводов батареи, образованию «холодных» спаев ушек пластин и мостика. Хотя общее количество дефектных батарей составляет доли процента, из-за несовершенства контроля часть из них может попасть в продажу, особенно при поставке батарей в сухозаряженном исполнении. Реализация АКБ, как и всякой продукции, сопровождается гарантийным обязательством продавца на безотказную работу изделия (при соблюдении правил обслуживания и технических норм на условия его работы) на определенный календарный срок, в течение которого дефект изготовления может себя обнаружить. Этот срок, обычно составляющий 1-2 года, и принято называть гарантийным. Как правило, батарея с дефектом выявляется в течение 3-8 месяцев работы на автомобиле. Поэтому ее всегда можно успеть заменить по гарантии на другую. Отказавшее изделие вскрывается, выявляется вид дефекта, составляется акт на него. (2.6) Реальный и регламентируемый срок службы АКБ Реальный срок службы В отличие от гарантийного срока реальный (фактический) срок службы стартерной батареи полностью зависит как от её качества, так и от условий работы автомобиля, качества техобслуживания батареи и технических показателей изделий электрооборудования. Условия работы на автомобиле могут существенно различаться. Например, бывает летняя или круглогодичная его эксплуатация. Среднегодовой пробег колеблется от 6-10 тыс. до 80-120 тыс. километров. При этом могут резко различаться показатели работы электрооборудования, в особенности генератора и регулятора напряжения. Большое значение имеет и режим работы различных потребителей энергии, а также наличие дополнительного (нештатного) электрооборудования. Все это приводит к тому, что фактический срок службы стартерных батарей имеет значительный разброс по величине. Наиболее короткий срок «жизни» у АКБ классического исполнения, установленных на автомобилях, работающих в режиме «такси». Интенсивный режим эксплуатации таких машин создает ускоренный, пропорциональный пробегу износ электродов батареи, который по времени может составлять лишь около 1,5 календарных лет. У автомобилей (как личных, так и служебных) с усредненным режимом эксплуатации (при пробеге 15-20 тыс. км в год) срок работоспособности АКБ может доходить до 4-х лет, но лишь при условии неукоснительного соблюдения требований по их техническому контролю и обслуживанию. На практике имели место случаи, когда отдельные батареи на легковых автомобилях успешно работали 6-8 лет. Выход батареи из строя при отсутствии производственного дефекта обусловлен износом пластин, который непрерывно (с различной интенсивностью) происходит, начиная от момента заливки электролита и первой зарядки АКБ. Следует помнить, что максимально длительный срок надежной работы АКБ является результатом внимательного отношения к ней и к состоянию электрооборудования со стороны водителя. Регламентируемый срок службы Директивные сроки службы АКБ в прежние годы устанавливались руководителями автопредприятий и таксомоторных парков на основании показателей по сроку службы в эксплуатации, установленных ГОСТ 959-91. При этом, контроль за техническими показателями системы электрооборудования автомобилей входил в обязанность водителя автомобиля и специалистов технических служб. ГОСТ 959-91 гарантирует 18-месячный срок эксплуатации со дня ввода сухозаряженных АКБ в работу или со дня продажи через розничную торговую сеть. При этом имеется ограничение по пробегу автомобиля за этот срок — не более 60 тыс. км. Эти показатели срока службы приняты для батарей традиционного исполнения на сурьмяных (5,5-6,5% сурьмы) электродах. Для более совершенных, так называемых «необслуживаемых» АКБ (на малосурьмяных электродах), гарантийный срок эксплуатации принят 24 месяца при пробеге автомобиля за этот срок не более 75 тыс. км. (2.7) Порядок действий автолюбителя при покупке АКБ При покупке стартерной аккумуляторной батареи на автомобиль необходимо решить следующие вопросы: уточнить тип, электрические показатели и габариты старой (заменяемой) АКБ, способ ее крепления; узнать тип и электрические показатели новой (покупаемой) АКБ, которые должны быть не ниже, чем у старой. При одинаковом значении емкостей (новой и старой АКБ) значение пускового тока у новой АКБ может быть больше (при одинаковых режимах их определения), что должно способствовать более надежному режиму пуска двигателя в зимний период; выбрать аккумуляторную батарею, у которой форма исполнения полюсных выводов и их расположение (прямая и обратная полярность) как на старой батарее, поскольку у легкового автомобиля длина проводов для подключения может оказаться недостаточной, если пытаться установить АКБ другой полярности; определиться с необходимым исполнением батареи: в продаже имеются АКБ как сухозаряженного исполнения, так и залитые электролитом и заряженные. При срочной замене необходимо брать залитую и заряженную АКБ. Она готова к работе в отличие от сухозаряженной АКБ, которая требует заливки, пропитки и последующего заряда до выравнивания плотности электролита по всем ячейкам до значения плотности залитого электролита. на прилавке необходимо освободить АКБ (как сухозаряженную, так и залитую электролитом) от упаковки и осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями. При покупке аккумуляторной батареи, готовой к работе, не отходя от прилавка необходимо попросить продавца сделать следующие действия: удалить упаковку (пленку, картон); в батареях, имеющих пробки заливных горловин, проверить уровень и плотность электролита (в инструкциях большинства АКБ указана плотность 1,28 г/см³); замерить напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) на полюсных выводах; проверить на разряд (нагрузку) устройством, дающим информацию о состоянии работоспособности АКБ на момент продажи. Выполнение этих операций позволяет обнаружить механические повреждения корпуса АКБ, убедиться в необходимой ее заряженности и работоспособности. Плотность электролита в новой батарее должна быть не ниже 1,25 г/см³, а ее НРЦ (напряжение разомкнутой цепи) — не ниже 12,5 В при положительной температуре. Напряжение при разряде на нагрузочную вилку не должно меняться в течение 10 секунд. Если показатели проверяемой батареи не удовлетворяют покупателя, он вправе от нее отказаться, либо поменять на другую. Замеренные показатели АКБ должны быть занесены в гарантийный талон при его заполнении продавцом, так как он будет востребован при последующих претензиях к АКБ. Незаполненный гарантийный талон не дает права на предъявление претензий по гарантийным обязательствам. Эксплуатация АКБ Основы эксплуатации Причины ухудшения работы и выхода из строя АКБ За счет чего можно увеличить ресурс АКБ Особенности зимней эксплуатации АКБ Как определить, что АКБ пора менять? Появление льда в ячейках АКБ О причинах взрыва АКБ (3.1) Основы эксплуатации Заботливые владельцы в процессе эксплуатации контролируют заряженность аккумуляторных батарей. Периодически, желательно не реже одного раза в 2-3 месяца, даже при безотказной работе, необходимо проверять уровень напряжения на клеммах аккумуляторной батареи при неработающем (напряжение разомкнутой цепи — НРЦ) и при работающем двигателе, а также наличие утечки в системе электрооборудования автомобиля. Все аккумуляторные батареи при работе теряют часть воды из электролита. В итоге снижается резервный уровень электролита над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите (повышается плотность электролита), что отрицательно влияет на ресурс батареи. Скорость потери воды решающим образом зависит как от применяемых для производства аккумуляторной батареи материалов, так и от состояния электрооборудования автомобиля. В зависимости от сочетания всех этих факторов она может отличаться в 10 и даже в 30 раз. Поэтому снижение уровня электролита до критического возможно и за 1-3 месяца (при неисправном регуляторе напряжения) и за 2-4 года. Так что при применении классических свинцовых обслуживаемых батарей приходится мириться с проверкой уровня электролита не реже 1-2 раза в месяц и доливкой дистиллированной воды, а также сравнительно высокой скоростью саморазряда — до 14% за месяц, которая прогрессирует в процессе эксплуатации и после 1,5-2 лет работы увеличивается в 3-4 раза. Поэтому при долгом бездействии таких аккумуляторных батарей их необходимо подзаряжать каждые 1-2 месяца. Чтобы исключить разряд батареи во время длительной стоянки автомобиля, рекомендуется отключать ее от сети, поскольку, в результате утечки тока в системе электрооборудования, АКБ может разрядиться настолько, что не сможет запустить двигатель. Если же и при отключении от бортовой сети батарея быстро разряжается, это говорит о повышенном саморазряде для старой батареи или о внутреннем дефекте (коротком замыкании) для новой батареи. Причинами повышенного саморазряда могут быть как дефект изготовления, так и нарушения условий эксплуатации или естественный износ батареи (см. раздел 3.2). Надо стараться не допускать повторение глубоких разрядов аккумуляторной батареи, составляющих более 40-50% от ее емкости — после них АКБ не сможет полностью зарядиться от генератора. Возможных причин глубоких разрядов аккумуляторных батарей три. Первая причина — утечка тока в электросети (к примеру, из-за некачественной проводки). Вторая причина — неисправность генератора или регулятора напряжения. И, наконец, третья причина — долговременное использование потребителей сети при неработающем двигателе. (3.2) Причины ухудшения работы и выхода из строя АКБ В подавляющем большинстве случаев ухудшение работы или выход из строя аккумуляторной батареи происходит, если: имеет место дефект производства (гарантийный случай); нарушены условия эксплуатации батареи (ускоренный износ); батарея полностью исчерпала свой естественный ресурс. Производственные дефекты Качество АКБ обеспечивают при ее разработке и изготовлении. На заключительном этапе производства все батареи, в зависимости от состояния поставки (залитая и заряженная или сухозаряженная), подвергают контрольным проверкам. Дефекты, которые не удалось выявить на заключительном этапе производства, обнаруживаются на начальном этапе эксплуатации — в первые 3-8 месяцев. Снижение работоспособности в режиме пуска двигателя либо полный отказ батареи при достаточных плотности электролита и величине напряжения разомкнутой цепи (НРЦ), как правило, связаны с наличием производственных дефектов. Батареи с производственными дефектами, в случае их выявления в течение гарантийного срока, подлежат замене на годные в установленном инструкцией порядке. Ускоренный износ Ускоренный износ батареи всегда происходит вследствие нарушения условий ее эксплуатации, указанных в гарантийном талоне. Наиболее распространена эксплуатация в условиях перезаряда или недозаряда. Перезаряд происходит при эксплуатации батарей на автомобилях, уровень зарядного напряжения которых превышает 14,5 В. Дело в том, что по мере повышения степени заряженности выше 75-80%, наряду с основным процессом заряда электродов АКБ, начинается вторичный процесс: разложение воды на водород и кислород. Причем, его скорость быстро растет с ростом зарядного напряжения на выводах батареи выше 14,5 В. Перезаряд является следствием нарушения режима работы регулятора напряжения по причине выхода из строя отдельных его элементов. В некоторых случаях, как показала практика, величина зарядного напряжения при неисправном регуляторе достигает 17-18 В. Это приводит к ускоренной потере воды и коррозии положительных токоотводов (решеток) батареи. Под действием перезаряда уровень электролита быстро уменьшается. Поэтому его необходимо своевременно довести до нормы доливкой , в аккумуляторы только дистиллированной воды. Доливать в аккумуляторы электролит категорически запрещается. Затем необходимо незамедлительно найти причину повышения напряжения и устранить неисправность в системе электрооборудования автомобиля. При длительном перезаряде или при значительном превышении зарядного напряжения (выше 15,5 В) потеря воды бывает так велика, что оголяются верхние кромки пластин и сепараторов. Это часто приводит к взрыву батареи. Эксплуатация батареи на автомобиле, у которого уровень зарядного напряжения меньше 13,8 В, приводит к прогрессирующему недозаряду. При этом работоспособность батареи постепенно ухудшается, так как степень ее заряженности снижается пропорционально времени эксплуатации, пока не достигнет величины, соответствующей уровню зарядного напряжения. Например, при зарядном напряжении 13,6 В и средней интенсивности эксплуатации степень заряженности батареи при положительной температуре составит около 65%, а при отрицательной — менее 50%. Напомним, что степень заряженности батареи зимой составляет 70-75%, если напряжение на клеммах батареи равно 13,9-14,3 В при работающем двигателе и включенном ближнем свете. Нередко причиной снижения уровня зарядного напряжения и, следовательно, степени заряженности АКБ, становится ослабление натяжения ремня привода генератора. Поэтому не реже 1-го раза в месяц рекомендуется проверять натяжение ремня и, при необходимости, производить регулировку согласно инструкции по эксплуатации автомобиля. Длительная эксплуатация батарей при степени заряженности 50-60% приводит к быстрой потере работоспособности из-за ускоренного оплывания активной массы аккумуляторных электродов. Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных АКБ может замерзнуть, что приведет к разрушению корпуса батареи и полному выходу ее из строя. Ускоренный износ может быть настолько велик, что батарея выходит из строя еще в период гарантийного срока, вследствие неблагоприятных условий эксплуатации из-за неисправностей изделий электрооборудования автомобиля или нарушения требований инструкции по эксплуатации батарей. Выход из строя АКБ в период гарантийного срока вследствие ускоренного износа не относится к гарантийным отказам. Поэтому такие батареи не подлежат замене на новые по гарантийным обязательствам производителей батарей. Ухудшение свойств АКБ в результате старения Вследствие естественного износа в процессе эксплуатации изменяются основные параметры АКБ. Под воздействием коррозии уменьшается сечение основных конструкционных элементов решетки положительного электрода. Это приводит к увеличению внутреннего сопротивления батареи, то есть к некоторому снижению разрядного напряжения даже когда она полностью заряжена. Емкость аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации постепенно снижается. Это происходит от того, что при чередующихся зарядах и разрядах, которые имеют место во время работы батареи на автомобиле, положительная активная масса постепенно оплывает вследствие деструкции, и ее количество, участвующее в химической реакции, уменьшается. Ускоряет процесс оползания положительной активной массы частое повторение глубоких разрядов, причина которых либо в утечке тока в электросети, либо в недозаряде по причине неисправности генератора или регулятора напряжения. Особенно быстро снижается емкость при глубоких разрядах у батарей с решетками положительных электродов из свинцово-кальциевых сплавов. Емкость отрицательных электродов также снижается, если батарея длительное время эксплуатировалась при повышенном зарядном напряжении и плотность электролита поднялась выше 1,3-1,31 г/см³. Кроме того, как уже было сказано ранее, длительная эксплуатация батареи при низкой степени заряженности (40-60%) приводит к ускоренному оплыванию активноймассы на обоих электродах. По мере износа аккумуляторной батареи увеличивается скорость ее саморазряда и расход воды при эксплуатации. Через год использования АКБ эти величины возрастают в 1,5-2 раза, а через два года — в 2-4 раза. Скорость увеличения саморазряда и расхода воды максимальная у батарей традиционного исполнения, а минимальная — у батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава. Из всего вышесказанного напрашивается очень важный вывод: по мере старения батарея требует к себе более внимательного отношения. Так, например, при нормальной эксплуатации со средней годовой интенсивностью пробега 15-20 тыс. км, достаточно проверять состояние АКБ один раз в год, лучше всего осенью перед началом зимней эксплуатации. После двух лет работы (30-40 тыс. км пробега) желательно проверять состояние аккумуляторной батареи не реже одного раза в 3-4 месяца. Если же батарея проработала более трех лет (45-60 тыс. км), контроль ее состояния в зимний период желательно проводить ежемесячно. Критерием пригодности аккумуляторной батареи, проработавшей в условиях эксплуатации в течение продолжительного времени, может служить тестовый разряд, который возможно выполнять в специализированных сервисных центрах. Полностью заряженную батарею подвергают разряду при положительной температуре током, равным половине тока холодной прокрутки по EN или SAE. Если на 30-й секунде разряда напряжение на выводах больше 9,6 В, батарея пригодна для дальнейшего использования. Если же оно меньше или равно 9,6 В, значит аккумуляторная батарея исчерпала свой ресурс и подлежит замене. (3.3) За счет чего можно увеличить ресурс АКБ Ресурс стартерной аккумуляторной батареи, как химического источника тока, определяется в основном режимом ее использования, при котором происходят процессы износа находящихся в ней электродов (пластин). Понимание этих процессов позволяет обеспечить высокий срок безотказной работы АКБ на автомобиле. Конкретное исполнение аккумуляторной батареи имеет определенный конструктивнотехнологический (с учетом легирующих добавок к свинцу) ресурс, расходуя который мы получаем ее реальный срок службы. Каким же способом правильно распорядиться заложенным ресурсом электродов, чтобы АКБ работала долго? Известно, что решетка положительных пластин подвергается окислению атомарным кислородом (электрокоррозия) при разложении воды в заключительной (после 85% заряженности) стадии заряда. Наиболее интенсивно процесс разрушения решеток положительных пластин аккумуляторной батареи происходит от зарядного тока при 100% заряженности (режим перезаряда). Этот процесс преобладает в работе АКБ в летнее время эксплуатации, а также при повышенной настройке регулятора напряжения. Интенсивное разрушение пластин при работе происходит в условиях, когда длительное время стартерная аккумуляторная батарея работает с низкой степенью заряженности (4060%). При этом активное вещество с пластин оплывает в шлам, снижая емкость батареи, мощность ее разряда и срок надежной работы. Нормальная работа аккумуляторной батареи нарушается при снижении уровня электролита ниже минимальной отметки (оголение верхних кромок пластин). Недопустимо производить доливку электролитом или водой непроверенного качества, хранить АКБ в разряженном состоянии, допускать образование льда в зимнее время, подвергать глубоким периодическим разрядам. Таким образом, наибольшую надежность работы аккумуляторной батареи можно достичь, обеспечивая регулярный контроль ее состояния в соответствии с инструкцией по эксплуатации, разработанной производителем. Наиболее простые и достаточно надежные методы проверки состояния АКБ — измерение плотности электролита и измерение напряжения на полюсных выводах. Если полюсные выводы практически доступны для очистки их от окислов и подключения прибора у всех аккумуляторных батарей, то возможность измерить плотность электролита в банках АКБ имеется не у всех типов. Ниже приведены несколько основных правил и требований, соблюдение которых повышает ресурс батареи: плотность электролита в ячейках АКБ (при нормальном уровне его над пластинами) должна быть не ниже 1,24 г/см³ (+25°C), а напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) — не ниже 12,5 В; полюсные выводы необходимо периодически очищать от окислов; АКБ на автомобиле должна быть надежно закреплена на установочной площадке; пуск карбюраторного двигателя должен проводиться с длительностью попыток 510 сек; повторяющиеся попытки пуска должны проводиться с интервалом 30-60 сек.; разряженная при неудачном пуске двигателя аккумуляторная батарея должна быть как можно скорее заряжена; в зимнее время АКБ полезно обогревать теплом от двигателя, чтобы эффективнее происходил ее заряд от генератора. Для этого часть радиатора (со стороны АКБ) целесообразно закрывать от встречного холодного потока воздуха. Состояние аккумуляторной батареи в значительной мере зависит от исправной работы электрооборудования. В первую очередь сюда необходимо отнести генератор, регулятор напряжения и стартер. При неисправной электропроводке состояние батареи в любой момент может оказаться таким, что она не сможет обеспечить пуск двигателя. Изношенные контакты в замке зажигания, реле включения стартера, состояние выпрямительного блока генератора могут быть выявлены диагностированием. Их своевременная замена позволяет предохранить АКБ от возможных глубоких разрядов токами «утечек», негативно влияющих на последующий срок службы АКБ. Батареи на кальциевых электродах особенно негативно воспринимают глубокие периодические разряды. Эта особенность, неизвестная широкому кругу автовладельцев, приводит иногда к недоумению, почему срок службы у аккумуляторной батареи (самой современной) оказывается очень коротким. Из сказанного следует, что ресурс стартерной АКБ (как запас прочности и надежности), заложенный в ее деталях и соединениях при изготовлении, в процессе работы не может быть изменен в сторону увеличения, а контроль условий, которые наихудшим образом влияют на снижение ресурса АКБ, создает возможность обеспечить достаточную продолжительность безотказной работы. Важно помнить, что показатели АКБ не остаются постоянными, а скорость их снижения может регулировать владелец автомобиля. (3.4) Особенности зимней эксплуатации АКБ Исполнение стартерных батарей — общеклиматическое, допускающее их круглогодичную эксплуатацию в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха. Температура в подкапотном пространстве автомобиля в значительной мере дополняется теплом от двигателя, выделяющимся при его работе. Предельные значения температуры окружающего воздуха (от −40°C до 60°C для АКБ, герметизированных мастикой, и от −40°C до 70°C для АКБ с общей крышкой) определены для работы батарей по условиям сохранения их как изделий (прочность материалов). Однако длительное воздействие предельных температур способствует снижению работоспособности и ресурса стартерной батареи. Наиболее резко снижается работоспособность АКБ в режиме пуска двигателя в зимнее (холодное) время. Зимняя эксплуатация АКБ сопровождается следующими факторами: 1. Понижается температура электролита (возрастает его вязкость, снижается скорость его диффузии в поры активного материала пластин, уменьшается электропроводность) и по этой причине снижается эффективность процесса заряда от генератора при тех же величинах зарядного напряжения на автомобиле. 2. Запуск холодного двигателя требует большей мощности и энергии от АКБ за счет увеличения значений разрядного тока и более продолжительной работы стартера. Это приводит к более глубокому разряду АКБ, снижению ее заряженности. 3. Увеличивается число включенных в работу потребителей электроэнергии как для комфорта в салоне, так и для безопасного движения, питание которых происходит от генератора, а при холостых оборотах двигателя — от АКБ. 4. Сокращение продолжительности светового дня вызывает необходимость более продолжительной работы приборов освещения, что снижает возможность генератора для эффективной подзарядки аккумуляторной батареи. 5. Ухудшение дорожных условий приводит к снижению динамики движения автомобиля, что уменьшает отдачу энергии генератором. Это, в свою очередь, сокращает возможность полного заряда аккумуляторной батареи. Влияние перечисленных факторов на снижение заряженности АКБ объективно усиливается в значительно большей мере, если генератор автомобиля по причинам износа деталей не обеспечивает отдачу номинальных показателей (ток нагрузки). Владелец автомобиля, как правило, после многолетней эксплуатации не проверяет генератор на отдачу и, в результате, в зимнее время оказывается перед фактом наполовину разряженной АКБ, не способной запустить холодный двигатель. Изменения температуры и высокая влажность окружающего воздуха под капотом в зимнее время способствуют ухудшению работы изделий электрооборудования, на возникновение «утечек» по влажным проводам, способствующих повышению разряда батареи. При этом снижается ее работоспособность в пусковом режиме. Для устранения негативных последствий зимних условий на состояние заряженности аккумуляторной батареи полезно проводить следующие мероприятия: контролировать натяжение ремня привода генератора, при котором, согласно инструкции на автомобиль, обеспечивается полная отдача энергии для питания включенных потребителей и подзаряд АКБ; не допускать длительную работу включенных потребителей на автомобиле при неработающем двигателе; периодически контролировать отсутствие «утечки» тока от АКБ на различные изделия электрооборудования. Если условия хранения (стоянки) автомобиля позволяют отключать аккумуляторную батарею, то это целесообразно делать при длительном бездействии (снимать один наконечник); «массовый» провод от АКБ полезно дополнительно подсоединить к двигателю с целью уменьшения потерь напряжения на стартере при пуске двигателя, поскольку переходы напряжения от клеммы на кузов, с кузова на двигатель и стартер при пусковом токе приводят к его снижению, а также к потере мощности, потребляемой от АКБ; периодически контролировать плотность электролита (при наличии пробок на крышке АКБ), а при отсутствии такой возможности — измерять напряжение на полюсных клеммах батареи через 8-10 часов после остановки двигателя. Если значение напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) будет менее 12,6 В, то аккумуляторную батарею целесообразно подзарядить. Выполнение перечисленных мероприятий в зимних условиях позволит исключить отказы в работе стартерных АКБ, сохранить их ресурс на длительный срок работы. (3.5) Как определить, что АКБ пора менять? У каждой АКБ есть свой конструктивный ресурс. Его использование индивидуально для каждого автомобиля. Безотказность работы батареи зависит от технических показателей электрооборудования, режима и условий эксплуатации машины. Отказ АКБ в работе может наступить по причине низкой заряженности, при которой ее работоспособность недостаточна для пуска двигателя. Необходимо отметить, что именно в этом режиме работы большинство водителей оценивают ее пригодность. Но при наступлении отказа приговаривать батарею к замене следует только после тщательной проверки ее показателей — замера плотности электролита, наличия его над пластинами, замера напряжения на полюсных выводах АКБ без нагрузки и с нагрузкой (на нагрузочную вилку-пробник, либо на стенде). Если плотность электролита во всех ячейках АКБ нормальная или близка к норме (1,251,28 г/см³), то необходимо проверить на обрыв цепи внутри АКБ. Если обрыва нет, значит отказ в пуске двигателя произошел по другим причинам (например, из-за стартера или проводки). При низкой плотности электролита во всех ячейках батарею следует зарядить до стабилизации плотности. Время заряда будет зависеть от величины тока, а значение плотности электролита у заряженной батареи при нормальном уровне электролита должно быть 1,27±0,1 г/см³. Проверку заряженной АКБ можно осуществить в режиме пуска двигателя (в техцентре ее проверяют на стенде). Если АКБ работоспособна (уверенно крутит стартер), менять ее рано. Когда измерение плотности электролита показало, что в одной из ячеек она очень низкая, при подзарядке в этой ячейке нет «кипения» электролита, а его плотность не повышается, АКБ следует менять. При малом сроке эксплуатации такое возможно из-за заводского дефекта, а по истечении более 2-3 лет работы — вследствие естественного износа. Одновременно все шесть аккумуляторов в АКБ достигают состояния низкой работоспособности (кроме глубокого разряда) при длительной работе в режиме избыточного заряда (перезаряда) — это происходит при нарушении работы регулятора напряжения, а также при высокой интенсивности использования автомобиля (режим «такси»). В этом состоянии изношенные электроды обладают повышенным сопротивлением в режиме пуска (при наличии нормальной плотности электролита), напряжение АКБ резко снижается за одну-две попытки пуска двигателя, после чего наступает отказ. Электролит в ячейках АКБ приобретает темный (иногда красноватый) цвет, связанный с разрушением активного вещества пластин. В этом случае АКБ также необходимо менять. Сложнее проводить диагностику батарей, не имеющих пробок заливных горловин. При отказе измерение напряжения на полюсных выводах АКБ (НРЦ) не дает ответа о причинах его снижения: глубокий разряд или дефект. Поэтому аккумуляторную батарею надо сначала зарядить. Если заряд возможен в режиме инструкции по эксплуатации, а напряжение в конце заряда достигло рекомендованных величин (15,5-16,0 В), АКБ проверяют на автомобиле в режиме пуска двигателя. Возможна также проверка в техцентре или гарантийной мастерской на стенде, либо специальными приборами, например, BAT 121 фирмы Bosch. По результатам испытания принимают решение о пригодности АКБ для ее дальнейшего использования. (3.6) Появление льда в ячейках АКБ У свинцовых стартерных АКБ два жестко фиксированных состояния: разряженное и заряженное. При переходе от одного состояния в другое, показатели напряжения и плотности электролита линейно изменяются в определенных пределах. Напряжение на полюсных выводах АКБ (НРЦ) в заряженном состоянии составляет 12,712,9 В, а в разряженном — 12 В и ниже. При неисправностях электрооборудования автомобиля несанкционированный разряд может приводить к тому, что напряжение на полюсных выводах ниже 6 В. При разряде активных материалов с участием серной кислоты на электродах образуется сульфат свинца, концентрация электролита уменьшается, вследствие чего происходит снижение его плотности. Чем глубже происходит разряд АКБ, тем ниже плотность электролита. В электроды конструктивно заложено такое количество активного материала, которое необходимо для обеспечения заданных электрических характеристик АКБ. Соответственно, в объеме электролита содержится количество серной кислоты, необходимое для полного использования в реакции активного вещества пластин. Так что в конце полного разряда АКБ серной кислоты в электролите очень мало. В конце глубокого разряда плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды (1,08 г/см³). Известно, что электролит плотностью 1,28 г/см³ замерзает при температуре −65°C, плотностью 1,20 г/см³ — при −28°C, а плотностью 1,1 г/см³ — при −7°C. Изготовители АКБ считают недопустимым использовать в зимнее время АКБ с заряженностью ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см³, НРЦ −12,6 В). Это продиктовано необходимостью поддержания работоспособности АКБ, исключения возможности появления льда внутри нее, уменьшения вредного влияния глубокого разряда при зимней эксплуатации на ресурс АКБ, связанного с разрушением пластин. Получается, что если произошло замерзание АКБ (лед во всех ячейках), значит она разрядилась в процессе работы ниже допустимого значения (нет контроля плотности электролита, неисправно электрооборудование, снизилась мощность генератора — причин много). Бывают случаи, когда замерзает только одна ячейка из шести. Это возможно, когда у АКБ дефект (короткое замыкание) в одной ячейке, из-за которого в ней снижается плотность электролита и он застывает при низкой температуре окружающего воздуха. При этом в других ячейках АКБ электролит может не застыть, так как его плотность осталась нормальной. Этот случай образования льда вызван производственным дефектом и относится к гарантийным случаям, а не к режиму эксплуатации. Такую АКБ не следует эксплуатировать — она подлежит вскрытию для установления дефекта и замене. Зимой доливать дистиллированную воду в АКБ для восстановления уровня электролита над блоками пластин следует только перед выездом автомобиля, либо при стационарном подзаряде АКБ. Это исключает возможность образования льда в ячейках АКБ вследствие замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом. (3.7) О причинах взрыва АКБ У свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, применяемых на автомобильной и тракторной технике различных типов, есть одна малоизвестная неприятная особенность, которую обязательно необходимо учитывать при эксплуатации. Дело в том, что в процессе заряда на его заключительной стадии, в батарее начинается электролитическое разложение воды, содержащейся в электролите. При этом выделяются газы: водород и кислород. Часть выделяемого кислорода окисляет решетку положительных пластин, что приводит к ускорению ее коррозии. Это снижает электропроводность и сокращает срок службы батареи. Водород и большая часть выделившегося кислорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его кипения, и скапливаются под крышками в каждой ячейке аккумуляторной батареи. Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет других препятствий, через них эта смесь газов выходит наружу и легко рассеивается в окружающую среду. Соотношение кислорода и водорода таково, что представляет собой смесь, которая при наличии искры или открытого пламени горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту. Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (нарушена работа регулятора напряжения) увеличивается интенсивность образования газа внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объем под крышками ячеек АКБ. Скоплению газа около аккумуляторной батареи может способствовать утепление, применяемое некоторыми водителями, забывающими при этом о необходимости свободного удаления газовой смеси. В таком состоянии (режиме работы) появление искры от неисправной электропроводки либо открытого огня (сигареты) опасно для аккумуляторной батареи — происходит взрыв и ее разрушение. Детали АКБ при разрушении могут причинять повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах их соединения с полюсными выводами аккумуляторной батареи. Если длительное время полюсные выводы АКБ и внутренняя поверхность наконечников не очищались от окислов, нарушается нормальный электрический контакт. Образование искры возможно также между деталями внутри АКБ, когда уровень электролита ниже верхних кромок пластин. Таким образом, нарушение техники безопасности и режима обслуживания АКБ, длительная эксплуатация батареи на автомобилях с отклонениями технических показателей у изделий электрооборудования, служат причинами скопления выделяющегося «гремучего» газа и провоцируют возникновение взрыва, приводящего к разрушению корпуса свинцовых стартерных аккумуляторных батарей. Ремонт, заряд, контроль и хранение АКБ Ремонт и восстановление АКБ Заряд АКБ Проверка НРЦ и плотности электролита Проверка напряжения на батарее при работающем двигателе Проверка наличия утечек в системе электрооборудования Если батарея не запустила двигатель… Как правильно хранить АКБ (4.1) Ремонт и восстановление АКБ Конструкция АКБ не предусматривает их ремонта в процессе эксплуатации в части замены блоков пластин в аккумуляторах, крышки или корпуса. Этого не делают даже на заводах-изготовителях. Если в новой АКБ обнаружен дефект, ее утилизируют. Другое дело, если у АКБ незначительное повреждение пластмассовых корпуса или крышки, приведшее к течи электролита. Повреждения, не затронувшие целостность пластин и сепараторов в ячейках, поддаются ремонту с помощью тепловой сварки: поверхность места повреждения и фрагмент из аналогичной пластмассы одновременно нагревают до размягчения и плотно прижимают на 2-3 минуты. Затем, с помощью нагретого паяльника и специального пластмассового припоя обрабатывают края наложенного фрагмента. Трещины на корпусе и крышке можно заделать без наложения фрагмента, а только разогретым припоем. Если АКБ с поврежденным корпусом хранилась без электролита в поврежденной ячейке более недели, то после ремонта (и заливки электролита в ремонтную ячейку) такую АКБ необходимо подвергнуть двухкратному заряду-разряду для восстановления работоспособности ремонтной ячейки. Чаще всего повреждения корпуса происходят, если АКБ не закреплена на установочной площадке, острые борта которой повреждают корпус по основанию (днищу). Иногда на крутых поворотах незакрепленную батарею повреждает вентилятор двигателя. Поэтому одно из условий для обеспечения ее нормальной работы — обязательное закрепление на рабочей площадке. (4.2) Заряд АКБ Заряд свинцовых аккумуляторных батарей необходимо производить от источника постоянного (выпрямленного) тока. Можно использовать любые выпрямители, допускающие регулировку зарядного тока или напряжения. При этом зарядное устройство, предназначенное для заряда одной 12-вольтовой батареи, должно обеспечить возможность увеличения зарядного напряжения до 16,0-16,5 В, поскольку иначе не удастся зарядить современную необслуживаемую батарею полностью (до 100% ее фактической емкости). Положительный провод (клемму) зарядного устройства соединяют с положительным выводом батареи, отрицательный — с отрицательным. В практике эксплуатации пользуются, как правило, одним из двух методов заряда батареи: заряд при постоянстве тока или заряд при постоянстве напряжения. Оба эти метода равноценны с точки зрения их влияния на долговечность батареи. При выборе зарядного устройства следует руководствоваться информацией, приведенной ниже. Заряд при постоянстве тока Заряд батареи производится при постоянной величине зарядного тока, равной 0,1 С20(0,1 от номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда). Это значит, что для батареи емкостью 60 А·ч ток заряда должен быть равен 6 А. Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство. Недостаток такого способа — необходимость постоянного (каждые 1-2 часа) контроля и регулирования зарядного тока, а также обильное газовыделение в конце заряда. Для снижения газовыделения и повышения степени заряженности батареи целесообразно ступенчатое снижение силы тока по мере увеличения зарядного напряжения. Когда напряжение достигнет 14,4 В, зарядный ток уменьшают в два раза (3 Ампера для батареи емкостью 60 А·ч) и при таком токе продолжают заряд до начала газовыделения. При заряде батарей последнего поколения, которые не имеют отверстий для доливки воды, целесообразно при увеличении зарядного напряжения до 15 В еще раз уменьшить ток в два раза (1,5 А для батарей емкостью 60 А·ч). Батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1-2 часов. Для современных необслуживаемых батарей такое состояние наступает при напряжении 16,3-16,4 В в зависимости от состава сплавов решеток и чистоты электролита. Заряд при постоянстве напряжения При заряде этим методом степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75-85%, при напряжении 15 В — на 85-90%, а при напряжении 16 В — на 95-97%. Полностью зарядить батарею в течение 20-24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3-16,4 В. В первый момент включения тока его величина может достигать 40-50 А и более, в зависимости от внутреннего сопротивления (емкости) батареи. Поэтому зарядное устройство снабжают схемными решениями, ограничивающими максимальный ток заряда до 20-25 А. По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению зарядного устройства, а величина зарядного тока, соответственно, снижается и приближается к нулю в конце заряда (если величина зарядного напряжения выпрямителя ниже напряжения начала газовыделения). Это позволяет производить заряд без участия человека в полностью автоматическом режиме. бычно критерием окончания заряда в подобных устройствах является достижение напряжения на выводах батареи при ее заряде, равного 14,4±0,1 В. При этом, как правило, загорается зеленый сигнал, служащий индикатором достижения заданного конечного напряжения, то есть окончания заряда. Однако, для удовлетворительного (на 90-95%) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4-14,5 В, потребуется более суток. Заряд батареи на автомобиле При эксплуатации батареи на автомобиле ее заряд происходит при постоянном напряжении. Производители автомобилей по согласованию с разработчиками батарей устанавливают уровень зарядного напряжения 14,1±0,2 В, что ниже напряжения интенсивного газовыделения. С понижением температуры эффективность заряда при постоянном напряжении уменьшается из-за роста внутреннего сопротивления батареи. Поэтому АКБ на автомобиле не всегда восстанавливает свою емкость после разряда полностью. Обычно степень заряженности батареи зимой составляет 70-75%, если напряжение на клеммах батареи равно 13,9-14,3 В при работающем двигателе и включенном дальнем свете. Поэтому в тяжелых условиях зимы (при низких температурах, частых и длительных пусках холодного двигателя и коротких пробегах) целесообразно периодически (желательно не реже одного раза в месяц) производить заряд АКБ от стационарного зарядного устройства и при положительной температуре. (4.3) Проверка НРЦ и плотности электролита Для того, чтобы замедлить старение АКБ, необходимо выполнять несколько основных требований по контролю за состоянием батареи и электрооборудования автомобиля. Проверка напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) проводится через 6-8 часов после выключения двигателя (или зарядного тока при заряде от внешнего зарядного устройства). Напряжение на клеммах батареи измеряется с помощью вольтметра. Степень заряженности также однозначно связана и с плотностью электролита АКБ. Равновесное напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), В, Степень заряженности, % при различных температурах +20…+25°C +5…−5°C −10…−15°C 100 12,70-12,90 12,80-13,00 12,90-13,10 75 12,55-12,65 12,55-12,75 12,65-12,85 50 12,20-12,30 12,30-12,40 12,40-12,50 25 11,95-12,10 12,10-12,20 12,20-12,30 0 11,60-11,80 11,70-11,90 11,80-12,00 Таблица 1 Зависимость напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) АКБ при различных температурах электролита У полностью заряженной батареи плотность электролита составляет 1,28±0,01 г/см³. Линейно снижаясь, по мере разряда АКБ, она составляет 1,20±0,01 г/см3 у батарей, степень заряженности которых снизилась до 50%. У полностью разряженной батареи плотность электролита составляет 1,10±0,01 г/см³. Если значение плотности во всех аккумуляторах одинаково (с разбросом ±0,01 г/см³), это говорит о степени заряженности батареи и отсутствии внутренних замыканий. При наличии внутреннего короткого замыкания плотность электролита в дефектном аккумуляторе будет значительно ниже (на 0,10-0,15 г/см³), чем в остальных ячейках. Для измерения плотности жидкостей применяют ареометры со сменными денсиметрами для измерения плотности различных жидкостей, например, антифриза с плотностью от 1,0 до 1,1 г/см³ или электролита с плотностью от 1,1 до 1,3 г/см³. Универсальный ареометр показан ниже. При измерении поплавок не должен касаться стенок цилиндрической части стеклянной трубки. Одновременно необходимо замерить температуру электролита. Результат измерения плотности приводят к +25°C. Для этого к показаниям денсиметра надо прибавить или отнять поправку, полученную с помощью таблицы 2 (в соответствии со знаком указанного значения поправки). Рис. 5 Универсальный ареометр Если при измерении окажется, что НРЦ ниже 12,6 В, а плотность электролита ниже 1,24 г/см³, батарею необходимо подзарядить и проверить зарядное напряжение на ее клеммах при работающем двигателе. Температура электролита, °C Поправка, г/см³ Температура электролита, °C Поправка, г/см³ −65…−50 −0,06 −4…+10 −0,02 −49…−35 −0,05 +11…+24 −0,01 +26…+40 +0,01 +41…+55 +0,02 −34…−20 −19…−5 −0,03 Таблица 2 Температурные поправки к показаниям денсиметра при приведении плотности электролита к +25°C (4.4) Проверка напряжения на батарее при работающем двигателе Перед проверкой надо убедиться, что батарея заряжена до напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) не ниже 12,6 В или что плотность электролита не ниже 1,26 г/см³ при нормальном его уровне. Если АКБ недозаряжена, ее следует зарядить с помощью внешнего зарядного устройства. Уровень электролита надо довести до нормы, доливая дистиллированную воду. После того, как батарея приведена в нормальное состояние, надо запустить двигатель и установить его обороты на уровне 1500-2000 мин−1. Затем необходимо включить дальний свет и измерить с помощью вольтметра напряжение на клеммах батареи. Если напряжение находится в пределах 13,9-14,3 В, значит система работает в оптимальном режиме, который может обеспечить максимально возможный заряд АКБ. Отклонение в меньшую сторону может стать причиной недозаряда, а в большую сторону — перезаряда. Хотя следует учитывать, что свои поправки может внести интенсивность эксплуатации автомобиля. Последствия длительной эксплуатации с такими отклонениями описаны в предыдущих разделах. Нередко недозаряд батареи бывает следствием ослабления натяжения ремня привода генератора. (4.5) Проверка наличия утечек в системе электрооборудования Для такой проверки необходимо иметь амперметр с максимальной величиной измеряемого постоянного тока до 10 А. Клемму, соединенную с массой автомобиля (и в отечественных, и в импортных автомобилях — отрицательная), отсоединяют от полюсного вывода батареи и в разрыв цепи включают амперметр. При этом все потребители автомобиля, в том числе сигнализация, должны быть выключены. При исправном электрооборудовании и отсутствии утечек показание амперметра будет равно нулю. В зависимости от особенностей электрооборудования конкретных автомобилей возможны схемные решения, при которых может иметь место ток в пределах 1-2 мА. Такие утечки не оказывают вредного влияния при бездействии автомобиля в течение 1-3 месяцев, поскольку за это время батарея потеряет всего 0,7-4 А·ч. При включенной сигнализации потребление тока может вырасти до 20-30 мА. Это значит, что время бездействия автомобиля не должно превышать в таком состоянии 3х недель в летнее время и 10-и дней зимой. Иначе батарея разрядится от сигнализации настолько, что не сможет запустить холодный двигатель. Если ток утечки больше 30 мА, необходимо найти и устранить причину этой утечки. Для защиты батареи от утечек тока при длительном бездействии автомобиля рекомендуется отключать на это время клеммы бортовой сети от полюсных выводов аккумуляторной батареи, то есть снимать один из наконечников с полюсного вывода батареи. (4.6) Если батарея не запустила двигатель… Запуск двигателя необходимо производить кратковременными попытками по 5-10 секунд с паузами между ними не менее одной минуты. Если после 3-х попыток подряд двигатель не проявляет «признаков жизни», хотя стартер «крутит» его как обычно, необходимо прекратить бессмысленные попытки и поискать причину, из-за которой двигатель не работает. Только найдя и устранив неисправность, следует возобновить попытки пуска, иначе батарея разрядится. Если же стартер плохо, очень медленно, «с натугой» проворачивает двигатель, это говорит о потере работоспособности батареи. Первым делом надо проверить плотность электролита в каждом аккумуляторе, а если нет пробок — напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) батареи. Проверку НРЦ следует проводить через 15-20 минут после попытки пуска. Если НРЦ ниже 12,5 В, значит батарея разряжена и ее необходимо зарядить. Плотность электролита у разряженной батареи будет примерно одинаковой во всех аккумуляторах. Одновременно с зарядом АКБ необходимо устранить причину ее глубокого разряда. Если же в одном из аккумуляторов плотность электролита значительно (более чем на 0,1 г/см³) ниже, чем в остальных, это говорит о возможном внутреннем коротком замыкании (КЗ). В этом случае, если батарея еще не исчерпала гарантийный срок, следует обратиться в сервисный центр или к продавцу (см. гарантийный талон). Бывает, что, при попытке зарядить батарею, ее владелец видит отсутствие тока на зарядном устройстве. При этом НРЦ батареи не превышает 10 В. Вместе с тем плотность электролита близка к нормальной и практически одинакова (±0,01 г/см³) во всех аккумуляторах. Как правило, это говорит о наличии обрыва цепи между какими либо соседними аккумуляторами. (4.7) Как правильно хранить АКБ Хранить сухозаряженные батареи можно в любом неотапливаемом помещении. Единственное условие — они не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей. Батареи в пластмассовых моноблоках лучше хранить в закрытых помещениях с минимальной освещенностью, так как яркий свет ускоряет процесс старения полимерного материала моноблока. При хранении сухозаряженных батарей пробки должны быть плотно завернуты, а все герметизирующие выступы или специальные заглушки не должны иметь повреждений — тогда влага не попадет внутрь АКБ и после заливки электролита и пропитки она быстрее зарядится до нормального рабочего состояния. При хранении батарей необходимо руководствоваться рекомендациями производителя. Обычно рекомендуют хранить АКБ в вертикальном положении выводами вверх на поддонах в заводской упаковке или на специальных стеллажах. При хранении залитых батарей могут быть две ситуации. 1. Хранение новых батарей перед вводом в эксплуатацию. 2. Хранение в связи с временным перерывом в процессе эксплуатации. В обоих случаях перед началом хранения необходимо определить состояние заряженности батареи, измерив плотность электролита в аккумуляторах. Если пробки не предусмотрены конструкцией, следует измерить НРЦ батареи. В случае, если плотность электролита ниже 1,26 г/см³ или НРЦ ниже 12,6 В, батарею следует зарядить согласно инструкции по эксплуатации. В АКБ с пробками после заряда уровень и плотность электролита надо довести до значений, указанных в инструкции. Полностью заряженные необслуживаемые батареи можно хранить до одного года. При этом, в зависимости от их исполнения (сплав решеток, чистота электролита, вид сепараторов) и степени износа, а также температуры окружающей среды, саморазряд после года хранения может составить 25-60%. Минимальный саморазряд характерен для батарей с токоотводами из свинцовокальциевых сплавов при температуре в хранилище не выше 0°C. Средний саморазряд при реальных условиях хранения в неотапливаемом помещении составляет 25-50% за год в зависимости от исполнения батареи. Саморазряд батарей увеличивается по мере их эксплуатации. Поэтому, при хранении АКБ, работавших более 1,5-2 лет, необходимо не реже одного раза в три месяца проверять плотность электролита или НРЦ и при снижении их ниже допустимых значений, указанных ранее, заряжать хранящиеся батареи. Это позволит исключить глубокий разряд и образование льда в батарее, так как у сильно разряженных батарей электролит низкой плотности может замерзнуть. При хранении АКБ в связи с временным перерывом в процессе эксплуатации непосредственно на автомобиле следует отключать батарею от бортовой сети. Если же это невозможно, необходимо в процессе бездействия подзаряжать батарею с периодичностью, определяемой на основании данных о потреблении энергии включенной сигнализацией. За время бездействия АКБ не должна разряжаться более, чем на 30%. Сливать электролит из залитых батарей на время бездействия нельзя — иначе они не будут работать при заливке электролита после хранения. Полюсные выводы АКБ на время хранения необходимо смазать нейтральной консистентной смазкой для защиты от окисления их поверхностей. Аккумуляторы: вопросы и ответы. Как сравнить стартерные характеристики батарей при покупке (и что это такое)? Что такое резервная емкость ? Аккумулятор с какой емкостью лучше всего установить на автомобиль? Гарантийный срок и срок службы батарей – это одно и то же ? Можно ли (заменять) сливать электролит из АКБ ? По какой причине происходит взрыв батареи ? Вопрос: Как сравнить стартерные характеристики батарей при покупке (и что это такое)? Комментарий: на корпусе аккумулятора указывается ток холодной прокрутки, например, надпись «270 А (DIN)» означает, что при разряде аккумулятора 270 А током при минус 18 С, напряжение на 30-й секунде на батарее составит не менее 9,0 В, а на 150-й секунде – 6,0В. Такова методика Германского промышленного стандарта DIN 43539 и ГОСТ 959-91. В США Обществом Автомобильных Инженеров предусмотрен стандарт «SAE» – он несколько иной и ближе к стандарту стран Европейского экономического сообщества и новому ГОСТу 959-2002, использующих стандарт ЕN 60095-1. Ответ: Для сравнения пусковых характеристик батарей, на которых указаны пусковые токи, определенные по разным методикам, на практике используют переводной коэффициент I(DIN)=1,7*I(EN, SAE) или таблицу: Соответствие данных по токам стартерного разряда, определенных по разным методикам. ЕN 60095-1 (ряд Европейских стран и новый российский ГОСТ 959-2002) 280 330 360 420 480 520 540 600 640 680 DIN 43539 (Германия) и SAE (США) ГОСТ 959-91 (Россия) 170 200 225 255 280 310 335 365 395 420 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 760 790 860 900 940 1000 1040 1080 1150 1170 450 480 505 535 560 590 620 645 675 700 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 Имея под рукой эту таблицу, можно легко сравнить батареи разных производителей по стартерным характеристикам. Например, если на американской батарее указан ток 500 А (SAE), то этой АКБ по пусковым характеристикам равнозначны батареи с токами 480 А (EN) или 280 А (DIN) – см. таблицу. Напомним, что чем выше ток холодной прокрутки, тем лучше АКБ будет пускать двигатель зимой, однако чрезмерно большой ток способствует сокращению срока службы щеточно-коллекторного узла стартера. При этом стоит учесть, что для хорошего зимнего запуска важнее исправность двигателя, качество и вязкость моторного масла, чем сверхвысокие стартерные характеристики аккумуляторной батареи. Вопрос: Что такое резервная емкость ? Ответ: Резервная емкость, мин – это время аварийного электропитания потребителей при отсутствии зарядного тока для безопасного движения до ближайшей СТО. Определяется разрядом батареи током 25 А при температуре +27 С до напряжения 10,5 В. Этот параметр строго не регламентирован и не всегда указывается производителями АКБ. Например, на Подольском аккумуляторе 6СТ-55 АЗ указано: «95 мин (RC)», это означает что в случае отказа генератора, приблизительное время движения в темное время суток (с включенными фарами) за счет резервной емкости батареи составит около 95 мин. Вопрос: Аккумулятор с какой емкостью лучше всего установить на автомобиль? Комментарий: под емкостью аккумулятора понимают количество электричества (в А*ч), которое способна отдать батарея при 20-ти часовом режиме разряда током 0,05 от номинальной емкости при температуре электролита +25 С до напряжения на выводах АКБ 10,5 В. Например, если на аккумуляторе написано 55 А*ч, это означает, что вы можете разряжать батарею током, равным 55*0,05=2,75 А при температуре 25 С, в течение 20 часов и не более. При этом в конце разряда напряжение на батарее должно составить не менее 10,5 В. Ответ: Универсальный ответ прозвучит так: емкость аккумулятора должна соответствовать предписанию завода-изготовителя автомобиля, по крайней мере – не меньше. И не больше чем на 15% (желательно). Зачем автовладельцы устанавливают аккумулятор с большей емкостью? Есть несколько причин: стремятся к гарантированному зимнему запуску, хотят «запастись» большим количество энергии для дополнительно установленного оборудования (автозвук, лебедка) и – просто, «на всякий случай». Попробуем разобраться. Суть такова: при низкой интенсивности эксплуатации, особенно зимой, нет смысла ставить аккумулятор с увеличенной емкостью, поскольку он не будет успевать в достаточной степени (75-90%) подзарядиться и, однажды – не сможет запустить двигатель. Может возникнуть вопрос – почему ? Раз больше емкость, значит аккумулятор более «мощный» и ему легче «крутить» двигатель. Дело в том, что полуразряженный аккумулятор, пусть и с большей емкостью и с большими пусковыми характеристиками – значительно уступит стандартному для данного автомобиля, аккумулятору, нормально заряженному (75–90%). Вывод простой: чем больше емкость аккумулятора, тем больше потребуется зарядного тока от генератора – по величине и по продолжительности. А где его столько «взять» при небольших пробегах ? Вот в случае высокой интенсивности эксплуатации, за счет увеличения продолжительности времени подзарядки на автомобиле – можно установить АКБ (аккумуляторная батарея) с увеличенной емкостью, например, вместо 6СТ-55 установить 6СТ-60 (подходит для нормальной интенсивности эксплуатации) или 6СТ-62. При установке АКБ большей емкости в целях питания дополнительных потребителей, может потребоваться периодическая подзарядка АКБ или более мощный генератор. Вопрос: гарантийный срок и срок службы батарей – это одно и то же ? Ответ: нет, это разные вещи и вот почему: - Гарантийный срок – это срок эксплуатации, в течение которого количество отказов не превышает 1% от количества эксплуатируемых батарей. Например, ЗАО «Подольский аккумуляторный завод» устанавливает гарантийный срок для необслуживаемых залитых электролитом батарей – 24 мес. с момента изготовления и при пробеге транспортного средства не более 75 тыс.км, а для сухозаряженных необслуживаемых батарей – 24 мес. при пробеге не более 75 тыс.км – с момента приобретения. Если в течение гарантийного срока батарея выходит из строя, то в случае установления заводского дефекта (обрыв цепи, замыкание в банке, межбаночное замыкание, течь электролита из-за дефектной сборки) батарея подлежит замене. Следует учесть, что при неправильной эксплуатации, или с нарушением расчетных режимов работы (удары, вибрация, недозаряд-перезаряд, утечка тока, батарея не обслуживалась и др.) происходит ускоренный износ батареи – и возможен выход ее из строя, что не связано с качеством изготовления батареи, а значит не является гарантийным случаем. Из практики известно, что заводские дефекты у батареи выявляются в первый год ее эксплуатации, поэтому установление гарантийного срока более 12-15 мес. не увеличивает риск производителя и не прибавляет уверенности автовладельцу. - Срок службы – (технический ресурс) это календарная продолжительность надежной работы батареи. Срок службы заканчивается после исчерпания технического ресурса деталей (электродов) по физико-химическим показателям (износ решеток электродов, увеличение внутреннего сопротивления и др.). Зависит, главным образом, от условий и режима эксплуатации автомобиля. Если поддерживать состояние заряженности в пределах 75-90% (плотность электролита 1,24-1,27 г/см.куб. при нормальном уровне) можно ожидать продолжительного срока службы. Например, ЗАО «Подольский аккумуляторный завод» устанавливает средний срок службы необслуживаемых батарей – не менее 48 мес. при пробеге не более 100 тыс. км или 4000 моточасов. Может произойти и естественное исчерпание ресурса батареи – как под воздействием условий работы (например, разрушение электродов АКБ, установленной в автомобилетакси от частых запусков двигателя и больших пробегов), так и от нарушения правил обслуживания (например, не контролировался и «ушел» уровень электролита). Это не будет являться гарантийным случаем, даже если отказ произошел в период гарантийного срока. С учетом таких случаев, Щелковский аккумуляторный завод устанавливает гарантию для батарей, установленных в автомобили-такси всего 6 мес. со дня приобретения. Фактический же срок службы, при нормальных условиях, гораздо больше гарантийного срока и может составлять 5-8 лет. Вопрос: Можно ли (заменять) сливать электролит из АКБ ? Комментарий: некоторые автовладельцы путем замены электролита рассчитывают поднять плотность электролита и таким образом повысить степень заряженности батареи, или заменить мутный электролит на новый. Бытует и такой «способ» повышения заряженности АКБ – добавление в электролит кислоты. Еще одно заблуждение – слить электролит на время бездействия АКБ. Ответ: С момента заливки батареи активная масса пластин начинает участвовать в окислительных и восстановительных реакциях. Часть активной массы в процессе износа электродов осыпается в осадок, загрязняющий электролит и осаждающийся на дне моноблока. Электролит может быстро помутнеть в случае ускоренного износа – например, «езда на аккумуляторе», длительное движение при неработающем генераторе и др. Дело в том, что слив электролита чаще всего приводит к короткому замыканию между пластинами: скопившийся шлам (осадок) на дне моноблока при переворачивании оказывается на внутренней поверхности крышки (часть шлама сливается), а после возвращения батареи в нормальное положение, попадает на незащищенные сепараторами верхние кромки электродов. В результате мостики осадка-шлама замкнут электроды между собой и выведут батарею из строя. После такой «операции» восстановить АКБ уже нельзя. Повышать степень заряженности АКБ и плотность электролита нужно подзарядкой, а не заменой электролита или добавлением кислоты. Оправдано лишь повышение плотности у полностью заряженного аккумулятора добавлением корректирующего электролита плотностью 1,4 г/см.куб., если, например, требуется подготовить автомобиль для командировки на север (плотность полностью заряженного АКБ доводят с 1,27 до 1,29 г/см.куб.). Еще один момент: нельзя доливать электролит вместо дистиллированной воды, поскольку в результате может значительно возрасти плотность электролита и ускорится процесс оплывания активной массы. Электролит доливается только в случае его выплескивания из аккумулятора. Вопрос: По какой причине происходит взрыв батареи ? Ответ: Перезаряд аккумулятора способствует скоплению под крышкой батареи смеси кислорода и водорода (образуется при заряде от разложения воды). Газ легко рассеивается через вентиляционные отверстия и при наличии искры (от проводки, от замыкания гаечного ключа клеммы «плюс» на массу, от сигареты) горит во взрывном режиме. Помимо перезаряда, причиной взрыва может быть закупоривание вентиляционных отверстий АКБ вследствие загрязнения или неумелого «утепления» батареи. А также низкий уровень электролита, когда между оголившимися пластинами может появится искра. Для повышения взрывобезопасности батарей, современные АКБ выполняются по технологиям, позволяющим уменьшить газовыделение и расход воды, тем не менее необходимо соблюдать меры предосторожности (особенно после длительной поездки, или при зарядке аккумулятора от зарядного устройства беречь АКБ от искр и огня) и контролировать исправность электрооборудования и самого АКБ (в т.ч. уровень электролита). Источник: Газета «Авто-Град», №7 от 06.09.2006 г. Это нужно знать! Правильно выбрать аккумулятор – еще половина дела. Необходимо уметь грамотно его эксплуатировать, не забывать вовремя обслуживать и следить за исправностью остального электрооборудования автомобиля. Если Ваша батарея перестала выполнять свои функции, обязательно выясните и устраните причину ее отказа, очень часто АКБ (аккумуляторная батарея) выходит из строя вследствие неправильной эксплуатации или неисправности электрооборудования, о чем автовладелец зачастую даже не подозревает. Типичный случай – на время стоянки по рассеянности водителя оставлен включенным какой-либо потребитель (сигнализация – не в счет), например, лампочка в бардачке, габаритные огни, панель магнитолы – после чего традиционным способом двигатель запустить не удается. У лиц, сильно опаздывающих на работу, поиск «тарзана» или «буксира» сопровождается применением «ненормативной» лексики. Частой причиной глубокого разряда батареи является не наличие в ней «большой доли вторичного сырья в процентном соотношении», а ослабление ремня привода генератора, или поломка регулятора напряжения, генератора. Окисление (ослабление) контактов стартера или аккумуляторных клемм может даже привести к невозможности пуска двигателя и удивлению автовладельца. Таким образом, состояние работоспособности изделий электрооборудования Вашего автомобиля (генератора, регулятора напряжения, стартера, соединительных проводов и промежуточных реле, предохранителей, выключателя зажигания) и условия эксплуатации, имеют прямое отношение к степени заряженности и сроку службы батареи, не стоит забывать об этом. Газета «Авто-Град», №1 от 25.04.2006 г. Подготовка аккумуляторной батареи к эксплуатации. В продаже представлены сухозаряженные и залитые батареи, имеющие как технологические, конструктивные отличия, так и разные способы ввода в эксплуатацию. Сухозаряженная стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой «сухую», т.е. не содержащую электролита батарею, при этом пластины в такой АКБ – заряжены перед сборкой на заводе-изготовителе в процессе производства (они проходят «формовку»: зарядку, промывку и просушку в потоке горячего воздуха). Кроме того, пробки герметично закрыты и предохраняют пластины аккумулятора от разрушения (коррозии) под воздействием внешней среды – влаги и воздуха. Такие конструктивные и технологические решения позволяют обеспечить длительное хранение изделия – до 3 – 5 лет, что для залитой батареи является «непозволительной роскошью». Напомним, что хранить залитую и заряженную АКБ в режиме «бездействия» более 6 мес. не рекомендуется, максимум для малосурьмянистых залитых батарей – около 9 мес., да и то, при температуре от минус 30 до 0 С. Кроме того, транспортировка сухозаряженных батарей может быть более выгодна: они легче и не содержат «едкого» электролита. На этом преимущества сухозаряженных АКБ заканчиваются: они не готовы к немедленному использованию, их нельзя проверить на работоспособность без заливки электролитом, хотя обычно проблем не возникает. Итак, вы приобрели сухозаряженную батарею, что дальше? 1. Необходимо запастись качественным (купленным в хорошем магазине) электролитом с плотностью 1,27 – 1,29 г/см.куб. в объеме (или чуть больше), согласно табл. 1. Это гораздо проще и безопаснее, чем готовить электролит самостоятельно, смешивая серную кислоту с дистиллированной водой, т.к. возможно разбрызгивание реагентов. Помните, что запрещается вливать воду в серную кислоту. Ориентировочный объем электролита, в зависимости от типа батареи (Табл. 1) Тип батареи 6СТ-44 6СТ-55, 6СТ-60, 6СТ-62 6СТ-66, 6СТ-72, 6СТ-75 6СТ-90 6СТ-132 6СТ-190 3СТ-215 Количество электролита, л 3,0 3,5 4,0 5,0 8,5 12,0 7,0 2. Не пренебрегайте защитными средствами от агрессивного воздействия электролита (очки, резиновые перчатки, кислотостойкая одежда, головной убор и обувь). В случае попадания электролита на кожу промойте пораженные места водой и затем – 10-ти %-ным раствором питьевой соды для нейтрализации. Рекомендуем перед заливкой приготовить раствор питьевой соды (например, в ведре) и ветошь. 3. Понадобятся также ареометр (для контроля плотности электролита), вольтметр со шкалой до 30 В (предпочтительнее цифровой) и, возможно, зарядное устройство (ток заряда 8-10 А). 4. Перед заливкой необходимо разгерметизировать батарею, срезав приливы на вентиляционных каналах пробок, либо вынув заглушки из боковых поверхностей крышки моноблока, в зависимости от конструкции батареи. Встречаются батареи с пробками, уже имеющими отверстия для вентиляции газов. 5. Заливку электролитом необходимо производить при комнатной температуре (температура электролита должна быть от плюс 15 С до плюс 30 С) и в хорошо проветриваемом помещении. Очередность заливки банок особого значения не имеет. Заливать электролит необходимо до отметки «мах» при ее наличии на корпусе АКБ. Если нет метки или корпус не прозрачный, обеспечьте уровень 15 – 20 мм выше верхних кромок пластин (замеряется путем погружения стеклянной мерной трубки, входящей в комплект ареометра, в очередную банку до защитного щитка пластин, после чего зажимается пальцем, вынимается трубка и визуально определяется уровень электролита). 6. Не ранее, чем через 20 мин., и не позже, чем через 2 часа после заливки, необходимо проконтролировать плотность электролита с помощью ареометра, согласно рис. 1. Если плотность электролита, приведенная к 25 С, не менее 1,25 г/см.куб., то батарея готова к эксплуатации. В противном случае, а также при напряжении без нагрузки менее 12,5 В, батарею необходимо подвергнуть зарядке от стационарного зарядного устройства. В любом случае, подзарядку батареи необходимо осуществлять только после пропитки аккумулятора электролитом. Подзарядку АКБ проводите согласно инструкции на зарядное устройство; не забудьте вывернуть пробки и обеспечить хорошую вентиляцию. Внимание! 1). При определении плотности электролита с помощью ареометра, поплавок не должен касаться стенок или упираться в верхнюю часть корпуса прибора, см. рис. 1. 2). ОДНО И ТО ЖЕ значение плотности электролита ПРИ РАЗНОЙ температуре означает РАЗНУЮ степень заряженности АКБ. Поэтому результат измерения плотности электролита приводят к температуре + 25 С. Для этого к измеренной плотности прибавляют, или отнимают температурную поправку (см. рис. 2). Например, при температуре – 19 С, измеренная плотность электролита составила 1,27 г/см.куб. Температурная поправка, согласно графика, составляет -0,03 г/см.куб., тогда плотность электролита, приведенная к + 25 С составляет 1,27 – 0,03 = 1,24 г/см.куб., следовательно степень заряженности АКБ составляет не 100%, а только 50% и батарею, необходимо подзарядить от стационарного зарядного устройства. После заливки/зарядки необходимо ввернуть крышки и тщательно протереть корпус аккумулятора 10-ти %-ным раствором соды для нейтрализации электролита. Не забудьте, также, надежно закрепить батарею в гнезде. Клеммы следует очистить от окислов шлифовальной бумагой и обработать смазкой (Литол 24, WD-40). С увеличением срока хранения сухозаряженного АКБ, время подзарядки после заливки также возрастает. Например, не 3-4 часа как в первый год, а 6-10 часов при хранении более года. Стоит отметить, что качественный аккумулятор, срок хранения которого не превышает 6 – 12 мес., после заливки, вполне может быть подзаряжен на автомобиле (если после пропитки напряжение не менее 12,5 В и плотность в норме). Подготовка к эксплуатации залитой на заводе-изготовителе батареи: Напомним, что залитую батарею можно (и нужно!) проверить перед покупкой в магазине (подробнее в первом номере «Автограда»). Если кратко, проверка заключается во внешнем осмотре батареи на отсутствие потеков электролита и повреждений моноблока, проверки плотности электролита (не менее 1,25 г/см.куб., предпочтительнее 1,27 – 1,29 г/см, что соответствует 90-100% заряженности АКБ) и уровня электролита (не менее 15 – 20 мм над защитным щитком), контроле напряжения батареи без нагрузки (не менее 12,5 В) и контроля батареи под нагрузкой (не менее 10,5 В на 5-7 секунде при нагрузке 100 А для батареи 6СТ-55). Заряженную батарею (на 75% – 100%) можно установить на автомобиль, предварительно сняв защитные колпачки (при их наличии) с АКБ и подготовив клеммы, как указано выше. Источник: Газета «Авто-Град», №4 от 04.07.2006 г. Сухозяженный аккумулятор: ввод в эксплуатацию. Сухозаряженная стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой «сухую», т.е. не содержащую электролита батарею, при этом пластины в такой АКБ – заряжены перед сборкой на заводе-изготовителе в процессе производства (они проходят «формовку»: зарядку, промывку и просушку в потоке горячего воздуха). Кроме того, пробки герметично закрыты и предохраняют пластины аккумулятора от разрушения (коррозии) под воздействием внешней среды – влаги и воздуха. Такие конструктивные и технологические решения позволяют обеспечить длительное хранение изделия – до 3 – 5 лет, что для залитой батареи является «непозволительной роскошью». Напомним, что хранить залитую и заряженную АКБ в режиме «бездействия» более 6 мес. не рекомендуется, максимум для малосурьмянистых залитых батарей – около 9 мес., да и то, при температуре от минус 30 до 0 С. Кроме того, транспортировка сухозаряженных батарей может быть более выгодна: они легче и не содержат «едкого» электролита. На этом преимущества сухозаряженных АКБ заканчиваются: они не готовы к немедленному использованию, их нельзя проверить на работоспособность без заливки электролитом, хотя обычно проблем не возникает. Итак, вы приобрели сухозаряженную батарею, что дальше ? 1. Необходимо запастись качественным (купленным в хорошем магазине) электролитом с плотностью 1,27 – 1,29 г/см.куб. в объеме (или чуть больше), согласно табл. 1. Это гораздо проще и безопаснее, чем готовить электролит самостоятельно, смешивая серную кислоту с дистиллированной водой, т.к. возможно разбрызгивание реагентов. Помните, что запрещается вливать воду в серную кислоту. 2. Не пренебрегайте защитными средствами от агрессивного воздействия электролита (очки, резиновые перчатки, кислотостойкая одежда, головной убор и обувь). В случае попадания электролита на кожу промойте пораженные места водой и затем – раствором питьевой соды для нейтрализации. Рекомендуем перед заливкой приготовить раствор питьевой соды (например, в ведре) и ветошь. 3. Понадобятся также ареометр (для контроля плотности электролита), нагрузочная вилка (для контроля напряжения батареи под нагрузкой и без нагрузки) и, возможно, стационарное зарядное устройство. 4. Перед заливкой необходимо разгерметизировать батарею, срезав приливы на вентиляционных каналах пробок, либо вынув заглушки из боковых поверхностей крышки моноблока, в зависимости от конструкции батареи. Встречаются батареи с пробками, уже имеющими отверстия для вентиляции газов. 5. Заливку электролитом необходимо производить при комнатной температуре (температура электролита должна быть от плюс 15 С до плюс 30 С) и в хорошо проветриваемом помещении. Очередность заливки банок особого значения не имеет. Заливать электролит необходимо до отметки «мах» при ее наличии на корпусе АКБ. Если нет метки или корпус не прозрачный, обеспечьте уровень 15 – 20 мм выше верхних кромок пластин (замеряется путем погружения стеклянной трубки, входящей в комплект ареометра, в очередную банку до защитного щитка пластин, после чего зажимается пальцем, вынимается трубка и визуально определяется уровень электролита). 6. Не ранее, чем через 20 мин., и не позже, чем через 2 часа после заливки, необходимо проконтролировать плотность электролита. Если она не менее 1,25 г/см.куб., то батарея готова к эксплуатации. В противном случае, а также при напряжении без нагрузки менее 12,5 В, батарею необходимо подвергнуть зарядке от стационарного зарядного устройства. В любом случае, подзарядку батареи необходимо осуществлять только после пропитки аккумулятора электролитом. Подзарядку АКБ проводите согласно инструкции на зарядное устройство; не забудьте вывернуть пробки и обеспечить хорошую вентиляцию. После заливки/зарядки необходимо ввернуть крышки и тщательно протереть корпус аккумулятора раствором соды для нейтрализации электролита. Не забудьте, также, надежно закрепить батарею в гнезде. Клеммы следует очистить от окислов шлифовальной бумагой и обработать смазкой (Литол 24, WD-40). С увеличением срока хранения сухозаряженного АКБ, время подзарядки после заливки также возрастает. Например, не 3-4 часа как в первый год, а 6-10 часов при хранении более года. Стоит отметить, что качественный аккумулятор, срок хранения которого не превышает 6 – 12 мес., после заливки, вполне может быть подзаряжен на автомобиле (если после пропитки напряжение не менее 12,5 В и плотность в норме). Источник: журнал»Ты-Водитель», 3(16)/7/06 г. Источник большинства материалов (кроме тех, что указаны в тексте): http://akustart.ru