Automobilio akumuliatorius yra vienas svarbiausių transporto priemonės komponentų, ypač šiuolaikiniuose automobiliuose, kur be elektros energijos negali veikti jokios sistemos. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai, kurie sudaro daugumą automobilių pasaulyje, reikalauja tam tikro dėmesio ir priežiūros, kad tarnautų ilgai. Vienas iš pagrindinių priežiūros aspektų yra tinkamas skysčio (elektrolito) lygis.
Akumuliatoriaus sandara ir elektrolito vaidmuo
Automobilių akumuliatorių sudaro teigiamos ir neigiamos grotelės bei elektrolito tirpalas. Teigiamos grotelės gaminamos iš švino su sidabro, stibio arba kalcio priedais, o jų aktyvi masė yra švino oksidas. Neigiamos grotelės sudarytos iš švino su kalcio priedais, o jų aktyvi masė yra grynas švinas. Įprastiniai 12V akumuliatoriai sudaryti iš šešių nuosekliai sujungtų sekcijų, kurių kiekviena generuoja apie 2,12V įtampą, tad pilnai įkrauto akumuliatoriaus įtampa yra 12,72V.
Švino-rūgšties akumuliatoriaus elektrolitas yra sieros rūgšties (H₂SO₄) ir vandens (H₂O) tirpalas (mišinys). Pagrindinė elektrolito funkcija - būti terpe, leidžiančia jonams judėti tarp švino ir švino dioksido plokštelių įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu. Be elektrolito - nė iš vietos!
Laikui bėgant, dėl naudojimo ciklų, elektrolitas gali nykti, todėl jame sumažėja vandens kiekis. Šiuo atveju būtina papildyti elektrolitą distiliuotu vandeniu. Distiliuotas vanduo yra vanduo, iš kurio distiliavimo būdu pašalintos bet kokios priemaišos. Į akumuliatorių būtina pilti ne paprastą, o distiliuotą vandenį, siekiant užtikrinti, kad į akumuliatorių nepatektų jokių teršalų. Elektrolito lygis aptarnaujamuose akumuliatoriuose turi būti 10-15 mm virš švino elementų bloko.
Akumuliatoriaus plokštelių gamybos technologijos
Akumuliatoriaus darbinės savybės ir ilgaamžiškumas labai priklauso nuo grotelių kokybės. Grynas švinas grotelių gamybai netinka, nes yra minkštas, trapus ir neatsparus korozijai. Todėl šis metalas legiruojamas įvairiais priedais:
- Stibis (Sb): Anksčiau švino lydiniams buvo naudojamas 5-10% stibio. Stibis suteikia lydiniui plastiškumo ir tvirtumo. Tačiau tokius akumuliatorius reikėjo nuolat papildyti vandeniu ir reguliariai tikrinti bei įkrauti.
- Kalcis (Ca): Vėliau akumuliatoriai pradėti gaminti naudojant 0,5-1% kalcio švino grotelėms lieti. Kalcis suteikia švinui tvirtumo ir plastiškumo, o vandens sunaudojama labai mažai. Nenaudojamo akumuliatoriaus savaiminė iškrova minimali. Tačiau kalcio lydinio akumuliatorius sunku įkrauti, jei jis labai išsikrauna, todėl rekomenduojama jo neiškrauti daugiau kaip 50% talpumo. Šiuo metu dauguma akumuliatorių gamintojų naudoja kalcio lydinius.
- Hibridinė technologija: Nuo 1990 metų naudojama hibridinė technologija, kai teigiamų plokštelių grotelės liejamos su stibio priedais, o neigiamų - su kalcio. Toks akumuliatorius sunaudoja tik šiek tiek daugiau vandens nei kalcio lydinio, turi mažą savaiminę iškrovą ir gerą imlumą įkrovai.
- Sidabras (Ag): Neigiamų plokštelių lydinyje esant 0,02% kalcio, o teigiamų - 0,04% sidabro, akumuliatoriaus amžius pailgėja 20%, o eksploatacinės savybės gerokai pagerėja.
Ant švino grotelių presuojama aktyvioji medžiaga, kuri tiesiogiai dalyvauja elektrocheminiuose procesuose. Neigiamų plokštelių aktyvioji medžiaga yra švinas (Pb), o teigiamų - švino oksido pasta (PbO). Dėl to teigiamos plokštelės yra rudos spalvos, o neigiamos - pilkos.
Separatoriai ir dangčio konstrukcija
Plokštelės dedamos į vokus-separatorius, kurie sumažina aktyviosios masės eroziją ir neleidžia byrančioms dalelėms nusėsti ant akumuliatoriaus dugno. Vokai gaminami iš plonos, skysčiui laidžios sintetinės medžiagos, kurios paviršius iš vienos pusės turi rantelius. Jei vokai skirti teigiamai plokštelei, ranteliai bus voko viduje; jei neigiamai - išorėje. Tai užtikrina geresnį elektrolito priėjimą prie teigiamų plokštelių, kadangi joms reikia 1,4 karto didesnės elektrolito cirkuliacijos.
Šiuolaikinio akumuliatoriaus dangčio konstrukcija turi užtikrinti minimalų vandens garavimą iš elektrolito, vandenilio dujų išsiskyrimą bei neleisti ugniai ar kibirkštims patekti į akumuliatoriaus vidų per vėdinimo kanalus. Akumuliatoriaus vėdinimo sistemoje yra įrengti filtrai - ugnies gaudytuvai. Pavyzdžiui, „Varta Silver“ serijos akumuliatoriuose yra ugnies gaudytuvai, nors ir jie sprogimo galimybę sumažina tik apie 10%.
Elektrolito judėjimas ir akumuliatoriaus veikimas
Pagrindinė elektrolito funkcija - būti terpe, kuri leidžia jonams judėti tarp švino ir švino dioksido plokštelių įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu. Šis jonų judėjimas sukuria elektros srovę, kuri reikalinga varikliui užvesti ir elektros prietaisams maitinti.
Įtaka elektrolito judėjimui ir užšalimui
Temperatūra turi tiesioginę įtaką elektrolito užšalimui, priklausomai nuo įkrovimo lygio. Kuo mažesnis įkrovimo lygis ir žemesnė temperatūra, tuo didesnė tikimybė, kad akumuliatorius užšals. Iškrautas akumuliatorius gali užšalti net prie -10°C temperatūros. Susidarę ledo kristalai suardo švino plokštelių aktyviąją masę ir gadina separatorius. Elektrolito tankio patikrinimas yra vienas iš pagrindinių akumuliatorių patikros būdų. Teisinga visiškai įkrauto akumuliatoriaus elektrolito vertė yra 1,28 g/cm³, matuojant kambario temperatūroje.
Jeigu akumuliatorius buvo visiškai išsikrovęs ir stovėjo šaltyje, elektrolitas jame galėjo virsti ledu. Prijungus kroviklį prie tokio akumuliatoriaus, ledas gali staigiai plėstis, korpusas trūkti, o cheminės medžiagos išsitaškyti.
MOKSLO ŽIRNIAI - Kaip užvesti lengvojo automobilio variklį naudojant akumuliatoriaus įkrovimo laidus
Akumuliatoriaus priežiūra ir diagnostika
Tinkama akumuliatoriaus priežiūra yra būtina jo ilgaamžiškumui. Automobilio akumuliatorius dažniausiai paveda pačiu netinkamiausiu metu - skubant į darbą šaltą žiemos rytą arba palikus automobilį ilgesniam laikui stovėjimo aikštelėje.
Svarbiausi priežiūros aspektai
- Įkrovimo įtampa: Tinkama akumuliatoriaus įtampa lemia tinkamą akumuliatoriaus būklę. Neįkrovus akumuliatoriaus, prasideda spartus sulfatacijos procesas, kuris mažina akumuliatoriaus talpumą ir aktyvina koroziją. Akumuliatoriaus perkrovimas (per aukšta įkrovimo įtampa) labiau pažeidžia akumuliatoriaus plokšteles, nei didelis iškrovimas.
- Elektrolito lygis ir tankis: Nuolat tikrinkite elektrolito lygį akumuliatoriaus sekcijose ir, esant reikalui, papildykite distiliuotu vandeniu. Jeigu elektrolito tankis yra žemiau 1,24 kg/l, įkraukite akumuliatorių. Rūgšties tirpalas turi būti bespalvis; drumstumas gali rodyti priemaišas arba vandens iš čiaupo įpylimą. Pilkas elektrolitas reiškia sulfatizaciją, rudas atspalvis - perkrovimą.
- Temperatūra: Temperatūrai sumažėjus 1°C, akumuliatoriaus talpumas sumažėja 1% nuo likusio talpumo. Nepalikite neįkrauto akumuliatoriaus šaltyje, nes jis gali užšalti net prie -10°C.
- Iškrovimas: Akumuliatoriaus talpumas yra skirtas aprūpinti srove elektros prietaisus tais kritiniais atvejais, kai generatoriaus tiekiamos srovės neužtenka. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai nėra atsparūs gilioms iškrovoms. Nepalikite visiškai iškrauto akumuliatoriaus ilgiau kaip 2 savaites, nes per tokį laiką švinosulfato sluoksnis pasidaro tvirtas ir visiškai atskiria aktyvią medžiagą nuo elektrolito - šis reiškinys vadinamas plokštelių sulfatacija.
- Kroviklio naudojimas: Netinkamai atliekamas krovimas gali ne tik negrįžtamai sugadinti energijos šaltinį, bet ir pakenkti jautriai elektronikai ar net sukelti sprogimo pavojų. Visada dėvėkite apsauginius akinius ir gumines pirštines, užtikrinkite gerą vėdinimą. Prieš jungdami kroviklį, atidžiai apžiūrėkite akumuliatoriaus korpusą.
Akumuliatoriaus tikrinimas ir gedimų nustatymas
Nusilpęs akumuliatorius įprastai nebegali palaikyti reikiamos įkrovos ir nebesuteikia gamintojo nurodytos startinės srovės. Vienas pagrindinių ženklų, kad reikia keisti akumuliatorių, yra sunkiai užsivedantis variklis. Tačiau, nemaišykite variklio problemų su akumuliatoriaus nusilpimu. Jeigu variklis vedimo metu sukasi greitai, akumuliatorius turbūt geras ir problemos reikia ieškoti kitur.
Kaip patikrinti akumuliatoriaus būklę?
Patikrinant akumuliatoriaus įtampą. Pilnai įkrauto automobilio akumuliatoriaus įtampa be apkrovos turėtų siekti 12,4-12,9 V. Dyzeliniai varikliai gali nebeužsivesti, įtampai nukritus žemiau 12 V, o benzininiams neretai pakanka ir 11 V. Mažiausia leistina akumuliatoriaus įtampa yra 10,8 V. Jei išmatavus įtampa yra žemesnė, tai reiškia gilų akumuliatoriaus iškrovimą.
Akumuliatoriaus įtampą pamatuoti galima naudojant multimetrą arba voltmetrą. Matuoklio rankenėlę reikia nustatyti į nuolatinės įtampos matavimo padėtį, geriausia naudoti automatinį matavimo intervalą arba intervalą iki 20 V. Akumuliatoriaus laidų nuimti nereikia, matuoti su išjungtu varikliu.
Automobiliams skirti švino-rūgštiniai akumuliatoriai nėra atsparūs gilioms iškrovoms. Dėl to šie akumuliatoriai turi būti pilnai įkrauti visą eksploatavimo laikotarpį, užtikrinant nuolatinę 13,8V ~ 14,5V įkrovimo įtampą (šešių sekcijų akumuliatorių baterijoms).
Jeigu po pilno įkrovimo ciklo akumuliatorius vis tiek sunkiai suka starterį arba įtampa greitai (per kelias valandas) nukrenta žemiau 12,4 V, tikėtina, kad jis prarado savo talpą arba viena iš celių yra pažeista (trumpasis jungimas). Vidutinis kokybiško akumuliatoriaus tarnavimo laikas yra apie 4-6 metus.
Akumuliatoriaus gyvavimo trukmę trumpinantys veiksniai:
- Žemas įkrovos lygis;
- Per aukšta įkrovimo įtampa;
- Žemas elektrolitų lygis;
- Neteisingas saugojimas;
- Mechaniniai smūgiai.
Rekomendacijos renkantis akumuliatorių:
Renkantis akumuliatorių, svarbu laikytis gamintojų nurodymų ir atkreipti dėmesį į akumuliatoriaus: dydį, talpą, paleidimo srovę bei tipą, tinkančius Jūsų automobiliui. Akumuliatoriaus talpumas ir startinė srovė negali būti mažesni, nei rekomenduojami gamintojo konkrečiam automobiliui ir klimato sąlygoms. Esant šaltoms žiemoms, verta rinktis akumuliatorių su didesne nei rekomenduojama startine srove - toks akumuliatorius lengviau pasuks sustingusį variklį.
Prieš prijungiant akumuliatorių prie automobilio elektros sistemos, patartina nuo polių ir laidų nuvalyti švino oksidą ir nešvarumus, bei sutepti tepalu.
Akumuliatoriaus standartai ir talpumas
Perkant akumuliatorių, patartina pasižiūrėti, kokiu standartu žymima startinė srovė. Dažniausiai naudojami standartai yra SAE (Amerikos) ir EN (Europos). Nors abu matuoja startinę srovę prie -18°C, jų matavimo metodikos skiriasi, todėl vieno ir to paties akumuliatoriaus startinė srovė, taikant skirtingus standartus, gali skirtis iki 30%.
Rezervinis talpumas - tai laiko tarpas, per kurį akumuliatorius užtikrina 25A srovę esant +26,7°C temperatūrai, kol akumuliatoriaus įtampa nukris iki 10,5V. Tai laikas, per kurį, neveikiant generatoriui, visiškai įkrautas akumuliatorius užtikrins visų būtinų automobilio įrengimų darbą važiuojant naktį blogomis oro sąlygomis.
tags: #kas #gali #judeti #akumuliatoriuje #kaip #vanduo