 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Аккумуляторная батарея
|
Читайте также: |
Начальник _____________ АШ (СТК)
_____________
«__»_______________200__ г
ПЛАН-КОНСПЕКТ
ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ
Тема 3.2.Аккумуляторные батареи.
Вопросы: Назначение, устройство и работа аккумуляторной батареи. Назначение и емкость аккумулятора и батареи. Типы аккумуляторных батарей, их маркировка, электролит и меры предосторожности при обращении с ним. Гарантийные сроки эксплуатации аккумуляторных батарей. Понятие о контрольно-тренировочном цикле.
Неисправности аккумуляторной батареи, их причины, способы обнаружения и устранения.
Метод занятия: рассказ, беседа.
Время: 2 час
ХОД ЗАНЯТИЯ
1ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
-проверяю наличие личного состава
-довожу тему и учебные вопросы
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
Аккумуляторная батарея
Условия работы и требования, предъявляемые к аккумуляторным батареям. Аккумуляторная батарея служит для питания электрическим током стартера при пуске двигателя и всех потребителей электрической энергии при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если мощность, потребляемая включенными потребителями, превышает мощность, развиваемую генератором, аккумуляторная батарея, разряжаясь, обеспечивает питание потребителей одновременно с работающим генератором.
Аккумуляторная батарея является электрохимическим устройством, в котором электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки от внешнего источника постоянного тока, преобразуется в химическую, а в процессе разрядки химическая энергия преобразуется в электрическую.
Аккумуляторные батареи, установленные на автомобилях, называются стартерными, так как они обладают свойством кратковременно отдавать большой ток (300 - 800 А) при пуске двигателя стартером при малом внутреннем падении напряжения.
Аккумуляторные батареи стартерного типа бывают свинцово-кислотные и щелочные. Первые получили наибольшее распространение, а вторые отличаются высокой надежностью, но обладают большими габаритами, массой и дороги в изготовлении.
Электродвижущая сила (э.д.с.) развиваемая одним аккумулятором, не превышает 2,2 В. Поэтому для получения э.д.с. 12В отдельные аккумуляторы объединяют в батарею и соединяют их между собой последовательно. Такая батарея состоит из шести аккумуляторов, размещенных в одном общем блоке.
Условия работы аккумуляторных батарей зависят от места их установки. При выборе места установки исходят из того, чтобы она была защищена от механических повреждений, а также от атмосферных воздействий и не должна подвергаться большим вибрационным нагрузкам из-за небольшой прочности свинцовых деталей. Расстояние от батареи до стартера должно быть как можно короче, чтобы избежать большого падения напряжения на сопротивлении соединительных проводов и уменьшить расход меди на них. Крепление батареи должно быть надежным, чтобы она во время работы машины не смещалась. На машине может быть установлена одна или несколько
аккумуляторных батарей. При последовательном соединении батарей напряжение в сети равно сумме напряжений каждой батареи, а при параллельном соединении-напряжении) одной батареи, но общая емкость батарей равна сумме емкостей каждой батареи. Отрицательный вывод батареи соединяется с выключателем «массы», а через него с корпусом автомобиля. Положительный вывод батареи соединяется с положительным выводом стартера.
Основным требованием, предъявляемым к аккумуляторным батареям, является обеспечение электродвигателя стартера током достаточной силы для пуска двигателя внутреннего сгорания. В момент трогания с места коленчатого вала максимальная сила тока, потребляемая стартером, достигает 700 А, а стартерами большой мощности-до 2000 А. Такой силы ток могут отдавать источники с малым внутренним сопротивлением. Для обеспечения надежного пуска двигателей аккумуляторные батареи должны обладать способностью отдавать ток большой силы при возможно меньшем снижении напряжения в любых условиях эксплуатации.
Принцип действия свинцового аккумулятора. В общем случае формула, характеризующая протекание химических реакций в аккумуляторе, имеет следующий вид:
В заряженном аккумуляторе активная масса положительных электродов состоит из двуокиси свинца РЮ2 темно-коричневого цвета, а активная масса отрицательных электродов из губчатого свинца серого цвета. Плотность электролита зависит от района эксплуатации батарей, она колеблется в пределах 1,22-1,30 г/см3 при 25°С.
При разряде аккумулятора активная масса отрицательных электродов преобразуется из губчатого свинца РЬ в сульфат свинца PbSO4 с изменением серого цвета в светло-серый. При этом губчатый свинец отрицательных электродов окисляется, отдавая два электрона положительному электроду и образуя двухвалентный свинец РЬ2+, который, соединяясь с кислотным остатком SO42, образует PbSO4.
Активная масса положительных электродов преобразуется из двуокиси свинца РЬО, в сульфат свинца PbSO4 с изменением
темно-коричневого цвета в коричневый. При этом четырехвалентный свинец РЬ4+ двуокиси свинца, присоединяя два электрона отрицательных электродов, восстанавливается до двухвалентного свинца РЬ2+, который, соединяясь с кислотным остатком SO42 образует сульфат свинца. Такое преобразование веществ электродов сопровождается выделением электрической энергии. Под действием возникающей разности потенциалов появляется ток. Практически при допустимом разряде аккумулятора в химических реакциях участвует не более 40-50% активной массы электродов, так как к глубоким слоям активной массы из-за недостаточной ее пористости электролит в необходимом количестве не поступает.
Отложение кристаллов сульфата свинца на поверхности стенок сужает и даже закупоривает поры активной массы, что затрудняет проникновение электролита к ее внутренним, более глубоким слоям. Все это уменьшает емкость аккумуляторной батареи.
Так как в процессе разряда серная кислота идет на образование сульфата свинца при одновременном выделении воды, плотность электролита при ЮО-% разряде уменьшается примерно на 0,16 г/см3. Снижение плотности электролита на 0,01г/см3 соответствует снижению емкости аккумулятора или увеличению степени разряженности на 6%. По плотности электролита можно судить о степени разряженности аккумулятора.
Для заряда аккумулятор необходимо включить в цепь параллельно источнику постоянного тока (генератору, выпрямителю), напряжение которого должно превышать э.д.с. заряжаемого аккумулятора. При заряде активная масса отрицательных электродов постепенно превращается из сернокислого свинца в губчатый свинец (серого цвета), а активная масса положительных электродов в двуокись свинца (темно-коричневого цвета). Вследствие образования серной кислоты при одновременном уменьшении воды плотность электролита постепенно повышается. Как только активная масса электродов преобразуется в двуокись свинца и губчатый свинец, плотность электролита перестает повышаться, что служит признаком конца заряда аккумулятора. При дальнейшем заряде аккумулятора будет происходить только разложение воды на кислород и водород. Обильное газовыделение создает эффект «кипения» электролита. Такое явление нежелательно, так как кроме перерасхода электрической энергии оно вызывает снижение срока службы аккумулятора. Это учитывается при заряде батарей на автомобиле.
|
Рис. 11.2. Выключатель аккумуляторной батареи ВК 318 с ручным управлением
Основные электротехнические показатели аккумуляторной батареи. К этим показателям относятся:
- электродвижущая сила аккумулятора (э.д.с.)-это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи;
- напряжение аккумулятора—это разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при замкнутой внешней цепи (разрядка и зарядка);
- плотность электролита-это показатель степени заряженности аккумуляторной батареи, которая увеличивается при зарядке и уменьшается при разрядке. Плотность измеряется ареометром или денсиметром и устанавливается в зависимости от климатических условий, в которых эксплуатируются батареи;
- емкость аккумуляторной батареи-это количество электричества в ампер-часах, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде до установленного предела. Емкость аккумулятора зависит от размера пластин, плотности и температуры электролита и величины разрядного тока.
При длительном хранении автомобиля или выполнении электротехнических работ аккумуляторная батарея должна быть отключена от массы во избежание её разряда от возможного короткого замыкания и для противопожарной безопасности. Для этой цели на автомобилях устанавливают выключатели аккумуляторной батареи, которые могут быть с ручным (ВК 318, ЗИЛ-131) и дистанционным (ВК 860, КАМАЗ-4310) управлением (рис. 11.2, 11.3).
|
Рис. 11.3. Выключатель аккумуляторной батареи ВК 860 с дистанционным управлением:
а- разрез; б- электрическая схема
Устройство свшцово-кислотной аккумуляторной батареи. Батарея (рис. 11.4) состоит из блока положительных 11 и отрицательных 9 электродов (пластин), сепараторов 10, бака 12 и крышки 1 с пробкой 3. В баке находится электролит, залитый через наливное отверстие в крышке.
Положительные 11 и отрицательные 9 пластины аккумулятора отливают в виде решетки из сплава, содержащего 92-94% свинца, 6-8% сурьмы с добавлением 0,1-0,2% мышьяка. Сурьма увеличивает механическую прочность пластин, их коррозионную стойкость и облегчает их отливку. Для увеличения емкости аккумулятора ячейки решеток отрицательных пластин заполняют активной массой, приготовленной из свинцового порошка и раствора серной кислоты, а положительных пластин-активной массой, приготовленной из свинцового сурика, свинцового глета и раствора серной кислоты. Пластины подсушиваются, затем помещаются в баки с электролитом и заряжаются постоянным током. Этот процесс называется формированием. В результате нескольких зарядов активная масса 18 становится пористой, что увеличивает её площадь в несколько раз. В конце формирования активная масса положительных пластин почти полностью превращается в перекись свинца, а отрицательных в губчатый свинец (первые приобретают темно-коричневый цвет, вторые - серый).
Рис. 11.4. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (а), пластины (6) и устройство вентиляции (в)
Пластины соединены между собой с помощью бареток (перемычек) 8 в полублоки положительных и отрицательных пластин. Полублоки собираются в блоки так, чтобы каждая положительная пластина была расположена между двумя отрицательными. Чтобы предотвратить замыкание разноименных пластин, их отделяют друг от друга тонкими прокладками-сепараторами 10.
Аккумуляторные батареи выпускаются в сосудах (моноблоках), изготовленных в виде бака 12с перегородками. Материалом для моноблоков служит термопласт-Т, эбонит-Э или другая пластмасса. На дне моноблока выполнены ребра 14, на которые опираются полублоки положительных и отрицательных пластин. В пространстве между ребрами в шламовых камерах 15 скапливается осыпающаяся с течением времени активная масса пластин, что на некоторое время предупреждает замыкание шламом разноименных пластин. Верхние края пластин предохраняются от случайного короткого замыкания щитками 7 из винипласта.
Полюсные штыри (выводные клеммы) «Ш» бареток 8 пропускают через свинцовые втулки 6 и приваривают к ним. Места соединения крышки 1 и сосуда уплотняют асбестом и заливают битумной мастикой 16. Аккумуляторы соединяют между собой с помощью свинцовых перемычек 5. Полюсные штыри «Ш» отмечают метками «+» и «-». Диаметр положительного полюса 17 несколько больше диаметра отрицательного полюса, что исключает неправильное включение батареи в цепь. Для увеличения срока службы корпуса моноблока в их стенки вставляют кислотоупорные хлорвиниловые вставки 13, предотвращающие короткое замыкание пластин соседних аккумуляторов при образовании трещин в перегородках моноблока.
Наливное отверстие закрывают пробкой 3, имеющей вентиляционное отверстие для выхода газов. Выплескиванию и утечке электролита препятствует отражатель 2 и уплотняющее резиновое кольцо 4.
Пробки 3 (рис. 11.4,в) в некоторых аккумуляторах не имеют вентиляционного отверстия. Оно выполнено в крышке 1 и снабжено отражателем 21, что облегчает доливку в аккумулятор дистиллированной воды или электролита.
Уровень электролита в аккумуляторе проверяют стеклянной трубочкой. Он должен быть на 10-15 мм выше верхнего края пластин или предохранительного щитка.
Рекомендуемую плотность электролита указывают для полностью заряженных аккумуляторов при температуре электролита 20°С. В центральных районах и летом и зимой плотность электролита должна быть 1,27 г/см3.
Аккумуляторные батареи поступают с завода в сухозаряженном состоянии, без электролита. Приведению аккумуляторных батарей в рабочее состояние предшествует процесс приготовления электролита путем смешения серной кислоты и дистиллированной воды. Пропорции смешиваемых компонентов для получения необходимой плотности электролита указывают в специальной литературе.
Марки аккумуляторных батарей расшифровываются следующим образом. Например, в марке аккумуляторной батареи6СТ-90 ЭМС первая цифра означает число аккумуляторов в батарее; буквы СТ-стартерная (тип батареи); цифры 90- номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда; буква Э-материал моноблока (эбонит); МС-материал сепараторов (микропористая пластмасса-М, со стекловолокном-С).
Рис. 11.5. Размещение нагревательного элемента в аккумуляторе:
1-выводы электронагревателя; 2-крышка аккумулятора; 3-блок электродов (пластин); 4-вставная призма; 5-электронагреватель ЭНА-100
Особенностью аккумуляторных батарей 6 СТ-190 ТРН, устанавливаемых на автомобилях КАМАЗ-4310, является наличие единого моноблока и шести электронагревательных элементов аккумуляторов в батарее. Буква Н в данном случае обозначает, что батарея с элктроподогревом. Нагреватели предназначены для разогрева и поддержания температуры электролита в пределах, обеспечивающих работоспособность батареи в зимнее время при температуре окружающего воздуха от минус 25°С до минус 40°С.
Нагреватель представляет собой графитизированный вискозный шнур во второпластовой изоляции, работающий в интервале температур от минус 50°С до плюс 100°С (рис.11.5). В одном из аккумуляторов батареи установлен термовыключатель, изолированный от электролита и срабатывающий в интервале температур 10-15°С. Термовыключатель служит для включения и выключения нагревательных элементов аккумуляторов в электрическую цепь от постороннего источника тока. Нагревательные элементы и термовыключатель присоединены к электрическому соединителю. Колодка соединителя крепится к моноблоку батареи и к ней подведены выводы нагревательных элементов и термовыключателей. К вставке соединителя присоединяются провода от внешнего источника тока напряжением 24В и мощностью не менее 600Вт.
Особенности конструкции необслуживаемых аккумуляторных батарей. Эксплуатация аккумуляторных батарей сопряжена с рядом трудностей из-за следующих основных их недостатков.
Из-за саморазряда батарей необходим ежемесячный подзаряд их в течении 8-10 часов. Батареи хранят и заряжают в помещениях зарядных станций, что требует соответствующих площадей, зарядного оборудования и квалифицированного персонала.
Во время эксплуатации батарей снижается уровень электролита в результате разложения и испарения воды, поэтому через 10-15 дней необходимо доливать в аккумуляторы дистиллированную воду, что увеличивает объем технического обслуживания и требует дополнительных затрат.
Разложение воды связано с выделением атомарного кислорода, что приводит к ускоренной коррозии токоотводов положительных электродов. Срок службы стартерных аккумуляторных батарей ограничивается главным образом коррозией этих токоотводов. Скорость электролиза и соответственно коррозии возрастает при перезаряде, при повышенной температуре и старении батареи. Поэтому необходимы специальные меры для ограничения верхнего предела напряжения автомобильных генераторов с учетом указанных факторов.
Выделяющиеся из батареи газы и пары электролита вызывают коррозию металлических деталей автомобиля, расположенных вблизи батареи и ее полюсных выводов, а также обладают токсичностью.
Необходимость частых проверок и технического обслуживания ограничивает выбор места расположения батарей на автомобиле.
Сокращение же объема и нарушение периодичности технического обслуживания приводит к сокращению сроков службы аккумуляторных батарей до 30%, что недопустимо.
В настоящее время существуют три основных направления работ по созданию необслуживаемых аккумуляторных батарей -применение токоотводов электродов из свинцово-кальцие-во-оловянистых сплавов вместо свинцово-сурмянистых;
-применение токоотводов из модифицированных свинцово-сурмянистых сплавов с уменьшенным содержания сурьмы;
-применение токоотводов положительных электродов с малым содержанием сурьмы и кадмия и отрицательных из свинцово-кальциево-оловянистых сплавов.
Необслуживаемые аккумуляторные батареи не требуют доливки воды для поддержания уровня электролита в процессе эксплуатации, обладают малым саморазрядом, а также большим сроком службы. Кроме того, в этих батареях выполнен ряд конструктивных изменений, способствующих улучшению электрических и эксплуатационно-технических параметров.
Положительные (или отрицательные) электроды (пластины) помещаются в сепаратор-конверт. В результате исключена возможность замыкания между кромками электродов шламом или мостиками из губчатого свинца.
Блок электродов опускается на дно моноблока, а количество электролита увеличивается за счет ликвидации шламового пространства при сохранении внешних габаритов батареи. Соответственно допустимое снижение уровня электролита увеличивается примерно в 2,5-3 раза.
Толщина электродов не превышает 1,9мм, что позволяет увеличивать их количество и тем самым площадь рабочей поверхности, не меняя габаритов батареи.
Токоотводы электродов, изготовленные из свинцово-калъциево-оловянистых и малосурьмянистых сплавов, обладают меньшим сопротивлением, чем токоотводы из обычного свинцово-сурмянистого сплава.
Соединения между аккумуляторами (через перегородки) моноблока укорочены, что сводит к минимуму падение напряжения в них.
Изготовление полюсных выводов из нержавеющей стали с резьбой улучшает надежность контакта со специальным кабельным наконечником и практически исключает коррозию.
Отверстия малого диаметра для выхода газов, имеющиеся в пробках заливных горловин, закрываются пористой пленкой, способствующей каталитическому соединению кислорода и водорода. Образующаяся при этом вода возвращается в аккумулятор. Этот процесс возможен только при малом газовыделении, свойственному безсурмянистым батареям.
В ряде типов необслуживаемых батарей нет пробок заливных горловин, поэтому в этом случае невозможно определить фактическую заряженность батареи по плотности электролита. Это создает некоторые сложности при эксплуатации батареи, особенно в зимнее время, так как полузаряженная батарея еще может обеспечить пуск прогретого двигателя, но может быть и разморожена во время стоянки автомобиля уже при температуре ниже минус 30°С. Поэтому на некоторых типах необслуживаемых батарей установлен индикатор заряженности. При заряженности выше 60% в его окне видно зеленое пятно. При более низкой заряженности пятно становится черным, что указывает на необходимость подзаряда.
Применение необслуживаемых аккумуляторных батарей делает ненужным контроль уровня электролита и доливку воды для поддержания его уровня, а также исключает необходимость периодического подзаряда батарей на автомобилях, длительно бездействующих (до 1,5 лет).
Поиск по сайту: