Kasdieniame gyvenime, naudojant daugybę įkraunamų prietaisų ir važinėjant automobiliais, susiduriame su akumuliatorių krovimo iššūkiais. Internete gausu informacijos, kaip prižiūrėti, įkrauti ar naudoti akumuliatorių, tačiau ji - ne visada teisinga. Netinkamai atliekamas krovimas gali ne tik negrįžtamai sugadinti patį energijos šaltinį, bet ir pakenkti jautriai šiuolaikinių automobilių elektronikai ar net sukelti sprogimo pavojų.
Švino akumuliatoriaus istorija ir veikimo principas
Švino akumuliatorius buvo sukurtas 1859 metais prancūzų fiziko Gastono Planté. Automobiliuose jie pradėti naudoti maždaug nuo 1914 metų. Per beveik šimtą metų trunkantį eksploatacijos periodą švino akumuliatoriai daugybę kartų tobulinti, tačiau pagrindinis elektros energijos gavimo principas, paremtas cheminėmis reakcijomis, vykstančiomis tarp švino plokštelių ir švino dioksido veikiamo sieros rūgšties tirpalo, išliko nepakitęs.
Švino akumuliatoriai, dar žinomi kaip švino rūgšties akumuliatoriai, yra sudaryti iš švino dioksido, švino kempinės ir sieros rūgšties. Išleidimo metu švino dioksidas reaguoja su sieros rūgštimi, sudarydamas švino sulfatą ir vandenį, o švino kempinė reaguoja su sieros rūgštimi, taip pat sudarydama švino sulfatą ir vandenį. Šios cheminės reakcijos išskiria elektros energiją, kuri maitina prijungtą įrenginį.
Kai švino akumuliatorius įkraunamas, į jį patenka išorinė elektros srovė, dėl kurios įvyksta atvirkštinės cheminės reakcijos. Akumuliatoriuje esantis švino sulfatas suskaidomas, o švino dioksidas ir kempinės švinas atsinaujina. Įkrovimo procesas reikalauja, kad akumuliatorius būtų veikiamas tam tikros įtampos ir srovės. Per didelis įkrovimas gali sukelti akumuliatoriaus perkaitimą ir perteklinių vandenilio dujų išsiskyrimą, kas kelia pavojų saugai. Priešingai, per mažas įkrovimas gali sukelti sulfataciją - ant akumuliatoriaus plokščių susidaro švino sulfato kristalai, dėl kurių sumažėja jo talpa ir tarnavimo laikas.
Švininis akumuliatorius yra sudarytas iš 6 bankių (elementų), kurių kiekvienos įtampa visiškai įkrovus yra 2,2 V. Taigi, bendra visiškai įkrauto 12 V akumuliatoriaus įtampa yra apie 13,2 V.
Svarbiausi saugos aspektai prieš pradedant krovimą
Prieš imantis bet kokių veiksmų su elektros įranga, būtina tinkamai pasiruošti ir užtikrinti saugumą. Akumuliatoriuose vyksta cheminės reakcijos, kurių metu išsiskiria vandenilis - itin sprogios dujos, o viduje esanti sieros rūgštis yra stiprus ėsdintojas.
- Apsauginės priemonės: Visada dėvėkite apsauginius akinius ir gumines pirštines.
- Ventiliacija: Jei akumuliatorių kraunate garaže ar patalpoje, užtikrinkite gerą vėdinimą, kad išsiskiriančios dujos nesikauptų.
- Vizualinė apžiūra: Prieš jungdami kroviklį, atidžiai apžiūrėkite akumuliatoriaus korpusą. Jei matote įtrūkimų, išsipūtimų ar skysčio pratekėjimo žymių, tokio akumuliatoriaus krauti griežtai negalima, nes tai gali sukelti sprogimą ar cheminį nudegimą.
- Akumuliatoriaus tipas: Svarbu identifikuoti akumuliatoriaus tipą. Standartiniai švino-rūgštiniai (užliejami), AGM (Absorbent Glass Mat) ir GEL (geliniai) akumuliatoriai reikalauja skirtingų krovimo režimų. Šiandien kokybiški akumuliatorių įkrovikliai yra mikroprocesoriais valdomi įrenginiai, kurie naudoja sukurtus algoritmus, pritaikytus konkretiems akumuliatorių tipams.
Akumuliatoriaus paruošimas krovimui ir automobilio elektros sistemos tikrinimas
Naujo akumuliatoriaus paruošimas
Prieš pradedant eksploatuoti naują akumuliatorių, būtina patikrinti jo įtampą (nesant apkrovos). Nors apatinė leistina riba pardavimo metu yra 12,20 V, rekomenduojama akumuliatorių įkrauti, jei jo įtampa yra mažesnė nei 12,50 V.
Automobilio elektros tinklo būklės tikrinimas
Verta atkreipti dėmesį į automobilio generatoriaus darbą, nes kartais vairuotojai keičia akumuliatorius ar nuolat juos krauna, kai tikroji problema slypi automobilio krovimo sistemoje. Tikrinama automobilio tinklo įtampa esant minimalioms, o po to didesnėms nei vidutinės variklio apsukoms (apie 3000 apsukų per minutę), įtampa paleidžiant variklį, nuotėkio srovė bei variklio paleidimo trukmė. Automobilio tinklo įtampa esant visiems variklio darbo režimams neturi viršyti 13,9-14,5 V tiek įjungus pagrindinius energijos vartotojus (žibintus, ventiliatorių, langų šildymą ir pan.), tiek juos išjungus. Jei įtampa žemesnė, akumuliatorius niekada nebus pilnai įkrautas važiuojant, o jei aukštesnė - jis bus „verdamas“. Todėl, prieš kaltinant akumuliatorių ar kroviklį, visada pravartu pasitikrinti bendrą automobilio elektros sistemos būklę.
Eksploatuojant akumuliatorius būtina kontroliuoti automobilio elektros tinklo įtampą, kuri turi svyruoti tarp 13,9-14,4 V, esant visiems variklio darbo režimams ir įjungtiems visiems elektros prietaisams. Reikia įvertinti tai, kad tuoj pat po to, kai variklis išjungiamas, akumuliatoriaus įtampa bus aukštesnė. Tikėtina, kad teisingiausi rodmenys bus po 10-12 valandų nuo įkrovimo pabaigos ir kitos dienos ryte. Jei akumuliatoriaus įtampa be apkrovos mažesnė nei 12,5 V, būtina jį patikrinti techninės priežiūros stotyje.
Akumuliatoriaus nuėmimas ir paruošimas
- Išėmimas iš automobilio: Jei įmanoma, rekomenduojama akumuliatorių išimti iš automobilio. Jei kraunate neišėmę, įsitikinkite, kad degimas išjungtas, o rakteliai ištraukti iš spynelės.
- Elektrolito lygis (užliejamiems akumuliatoriams): Jei turite senesnį užliejamą švino akumuliatorių, atsukite celių dangtelius ir papildykite, jei reikia, distiliuotu vandeniu. Plokštelių viršus visada turi būti padengtas elektrolitu. Tačiau atminkite, kad esant per dideliai srovei akumuliatorius gali greitai pradėti „virti“.
Akumuliatoriaus prijungimas ir krovimo procesas
Viena dažniausių klaidų, kurią daro vairuotojai, yra neteisinga laidų prijungimo ir atjungimo seka.
Kroviklio prijungimas
- Prijunkite teigiamą gnybtą: Pirmiausia prijunkite raudoną (teigiamą +) laidą prie teigiamo akumuliatoriaus poliaus.
- Prijunkite neigiamą gnybtą: Tuomet junkite juodą (neigiamą -) laidą prie neigiamo akumuliatoriaus poliaus arba prie automobilio kėbulo (toliau nuo akumuliatoriaus), jei akumuliatorius yra automobilyje.
- Nustatykite kroviklio parametrus: Jei naudojate išmanųjį kroviklį, pasirinkite atitinkamą režimą (pvz., „AGM“, „Žiema“ ar „Standartinis“). Jei kroviklis mechaninis, nustatykite srovę. Rekomenduojama krovimo srovė paprastai yra akumuliatoriaus talpa (Ah) padalinta iš 10 (Ipak = Ah/10). Pavyzdžiui, 70 Ah akumuliatoriui rekomenduojama 7 A krovimo srovė. Kai kuriuose šaltiniuose AGM akumuliatoriams siūloma ir ~20% nuo talpos (pvz., 100 Ah akumuliatoriui iki 20 A srovė).
- Įjunkite kroviklį į tinklą: Įjunkite kroviklį į elektros tinklą tik po to, kai laidai yra tinkamai prijungti prie akumuliatoriaus.
Krovimo stebėjimas ir pabaiga
Stebėkite procesą. Jei kroviklis automatinis, jis pats sustos pasiekęs reikiamą įkrovimo lygį. Akumuliatoriaus įkrovimas užtrunka. Paprastai pakanka 12-24 valandų įkrovimo laiko. Pavyzdžiui, įprastai 70 Ah baterijai reikia apytiksliai 15 valandų pilnai įkrauti naudojant 5 A įkroviklį. Trumpas dviejų valandų įkrovimas leis įkrauti tik apie 15% talpos. To pakaks greitam talpos atstatymui, bet visiškai neįkraus akumuliatoriaus. Norėdami apskaičiuoti apytikslį bendrą akumuliatoriaus įkrovimo laiką, paimkite akumuliatoriaus Ah talpą ir padalinkite iš kroviklio nominalo (A).
Kai įkroviklis rodo, kad baterija visiškai įkrauta, prieš atjungdami nuo akumuliatoriaus laidus, pirmiausia atjunkite kroviklį nuo elektros tinklo. Tuomet atjunkite neigiamą (-) laidą, o po to - teigiamą (+) laidą. Taip išvengsite trumpojo jungimo.
Dažnos klaidos ir pavojai kraunant švino akumuliatorius
Net ir turint gerą įrangą, galima padaryti kritinių klaidų, kurios gali nepataisomai sugadinti akumuliatorių ar sukelti pavojų.
1. Visiškas akumuliatoriaus iškrovimas (gilus iškrovimas)
Visiškas akumuliatoriaus iškrovimas yra nerekomenduojamas. Rūgštiniams švino akumuliatoriams nebūdinga „atmintis“, tačiau pilnai iškrautoje akumuliatorių plokštelių aktyvioje masėje prasideda negrįžtami procesai, trumpinantys akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Esant giliam akumuliatoriaus iškrovimui, jo viduje vyksta negrįžtamas procesas - sulfatacija - stambių švino sulfato kristalų susidarymas, kurie blokuoja aktyvųjį paviršių ir mažina talpą. Kaip rodo praktika, pagrindinė skundų dėl akumuliatorių priežastis - tai nevisiškas jų įkrovimas arba gilus iškrovimas.
2. Krovimas šaltyje arba užšalusio akumuliatoriaus krovimas
Tai yra viena pavojingiausių klaidų žiemą. Jei 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. Sušalusio ir dėl to išsikrovusio akumuliatoriaus atveju geriau jį išsiimti ir, nusinešus į šiltą patalpą, leisti jam sušilti iki teigiamos temperatūros, o tik tada šiek tiek įkrauti. Akumuliatorių įkrovimas prasideda tik įkaitinus juos iki teigiamos temperatūros. Siekiant sušildyti ar suaktyvinti akumuliatoriuje vykstančias chemines reakcijas pilti karšto vandens ant akumuliatoriaus baterijos negalima - tai nėra efektyvu, nes plastikas yra prastas šilumos laidininkas.
Akumuliatorių Priežiūra - Kaip Prižiūrėti Akumuliatorių? | Akumai.lt
3. Skubėjimas ir didelės srovės naudojimas
Skubėjimas yra akumuliatoriaus priešas. Nors daugelis senesnių kroviklių turi „Boost“ funkciją greitam užvedimui, nuolatinis didelės srovės naudojimas sukelia plokštelių deformaciją ir aktyviosios masės nubyrėjimą. Tai negrįžtamai sumažina akumuliatoriaus talpą. Manoma, kad švininiai akumuliatoriai atsigauna, kai juos įkrovimo metu silpnai iškraunama (pvz., per vieną laiko tarpelį įkraunama 1A srove, per sekantį iškraunama 0.1A srove ir t.t.), tačiau tam reikalingi specialūs krovikliai.
4. Akumuliatoriaus perkrovimas
Akumuliatoriaus perkrovimas neigiamai veikia jo eksploatacijos laikotarpį. Palikus seną, neautomatinį kroviklį prijungtą per ilgai, arba esant automobilio elektros tinklo įtampai, viršijančiai 14,5 V, elektrolitas pradeda „virti“. Tai reiškia, kad vanduo skyla į vandenilį ir deguonį ir išgaruoja, o rūgšties koncentracija pavojingai padidėja. Dėl šios priežasties didėja elektrolito koncentracija, o jo lygis mažėja. Tai sukelia grotelių koroziją bei sumažina teigiamų plokštelių aktyviąją masę, t. y. mažina akumuliatoriaus eksploatavimo laikotarpį. Vykstant intensyviam „virimui“, galimas elektrolito pašalinimas pro akumuliatoriaus ventiliacijos kanalus, korpuso išsipūtimas ir net jo sprogimas. Šiuolaikiniai „Start-Stop“ sistemų akumuliatoriai (ypač AGM) yra itin jautrūs perkrovimui.
Paprastai didesnę automobilio elektros tinklo įtampą lemia įtampos reguliatoriaus gedimas. Tačiau yra žinomi atvejai, kai padidėjusios įtampos priežastis buvo pridegę degimo spynelės kontaktai, dėl kurių reguliatorius gauna klaidingą informaciją apie žemą įtampą ir ją padidina.
5. Automobilio užvedimas su prijungtais krovimo laidais ir veikiančiu donoro varikliu
Šis, visiems puikiai žinomas įkrovimo būdas, iš tiesų yra nerekomenduojamas. Šiuolaikiniuose automobiliuose yra daug jautrios elektroninės įrangos, kuri tokio įkrovimo metu gali būti sugadinta. Jokiu būdu nebandykite užvesti automobilio su išsikrovusiu akumuliatoriumi neatjungus krovimo laidų ir veikiant įkraunančio automobilio varikliui! Tai pati blogiausia kombinacija. Užvedant šaltą variklį su sustingusiais tepalais akumuliatoriaus įtampa gali kristi iki 9-10 V, tuo tarpu kito automobilio generatorius bandys kompensuoti įtampos kritimą - taip galite sugadinti generatorių.
Akumuliatoriaus priežiūra ir ilgaamžiškumo užtikrinimas
Temperatūros įtaka
Kiekvienas akumuliatorius turi savo temperatūrų darbo diapazoną, kuriame gali efektyviai veikti. Akumuliatoriams rekomenduojama aplinkos temperatūra - iki +35 °С (pagal kai kuriuos šaltinius - iki +50 °С). Temperatūrai nukritus iki -40 ⁰C, akumuliatorius generuoja tik pusę savo energijos. Viršutinė AGM technologijos akumuliatorių darbo riba yra apie 50 ⁰C. Kylant temperatūrai, mažėja akumuliatoriaus varža, suteikdama didesnę tikimybę elektrolito „virimui“, suaktyvėja plokštelių nusidėvėjimo procesai.
Net visiškai atjungus apkrovą, akumuliatoriai per tam tikrą laiką praranda savo energiją - kylant aplinkos temperatūrai akumuliatorius savaime išsikrauna greičiau. Jei akumuliatoriaus nenaudojate ilgesnį laiką, prieš naudojant jį teks įkrauti. Pavyzdžiui, jei aplinkos temperatūra yra +25 °C, per 6 saugojimo mėnesius akumuliatorius praranda 20 proc. energijos.
Esant neigiamoms aplinkos temperatūroms, generatorius įkaitina elektrolitą iki teigiamos temperatūros maždaug per vieną valandą ir, jei kelionė automobiliu neviršija šio laikotarpio, tai akumuliatorius gali negauti energijos, suvartotos varikliui paleisti, kompensacijos. Stovint spūstyse arba naudojant daugybę elektros prietaisų (žibintus, galinio lango šildymą, salono ventiliatorių ir kitus, kurių suminė srovė sudaro apie 50 A ir daugiau), generatorius gali atlikti akumuliatoriaus šildymo, o ne įkrovimo funkciją, dar labiau jį iškraudamas. Tai gali lemti neįmanomą variklio paleidimą dėl gilaus akumuliatoriaus iškrovimo.
Atsižvelgiant į tai, reikia apžiūrėti akumuliatoriaus montavimo vietą automobilyje ir, esant galimybei, sumažinti jo aušinimą šaltojo oro srautu, naudojantis parankinėmis medžiagomis: kartonu, putų polistirolu ir pan.
Savaiminis išsikrovimas ir elektrolito išsisluoksniavimas
Savaiminis išsikrovimas įvyksta akumuliatoriuose, kai jie ilgai nėra eksploatuojami. Jo tikimybė didėja, didėjant viršutinio akumuliatoriaus korpuso dangtelio užterštumui, įpylus į elektrolitą nedistiliuoto vandens, patekus teršalams į akumuliatoriaus baterijas iš užteršto korpuso dangtelio.
Dar viena akumuliatorių resurso sumažėjimo priežastis - elektrolito išsisluoksniavimas, vykstantis nevisiškai įkrautuose (mažiau nei 80%) sandėliuojamuose akumuliatoriuose. Rūgštis kaupiasi akumuliatorių dugne, o viršutiniuose sluoksniuose jos tankis mažėja.
Priežiūros reikalaujantys ir nereikalaujantys akumuliatoriai
Praktiškai visi šiuolaikiniai akumuliatoriai nereikalauja priežiūros dėl savo komponentų cheminės sudėties. Tačiau akumuliatorius galime suskirstyti į dvi grupes: turintys priėjimą prie elektrolito ir jo neturintys. Kamščių buvimas leidžia atlikti diagnostiką garantiniu laikotarpiu ir turėti priežiūros galimybę ateityje. Akumuliatoriuose, kuriuose nėra priėjimo prie elektrolito, kilus problemų, nustatyti elektrolito lygį bei tankį galima tik išardžius viršutinį korpuso dangtelį, tačiau po tokių veiksmų šie matavimai tampa mažai reikalingi.
Automobiliuose, turinčiuose „nepatikimą“ elektros tinklą, gali atsirasti būtinybė tikrinti elektrolito tankį, jo lygį, įpilti distiliuoto vandens. Eksploatacinių normų vykdymas apsiriboja švaros palaikymu (bent jau viršutinio dangtelio), gnybtų apsauga nuo teršalų ir korozijos, elektros tinklo įtampos kontrole ir, esant būtinybei, įkrovimu, ypač prieš ilgesnę eksploatacijos pertrauką.
Tolygaus (Float) įkrovimo pavojai
Naudojant automatinį kroviklį, jis parodys, kada baterija visiškai įkrauta. Dauguma automatinių kroviklių taip pat turi režimą, vadinamą tolygiu įkrovimu (angl. float charging). Tolygus įkrovimas reiškia, kad akumuliatorius toliau kraunamas po to, kai jis visiškai įkrautas, siekiant kompensuoti savaiminį akumuliatoriaus išsikrovimą. Tolygus įkrovimo režimas turėtų būti naudojamas tik trumpą laiką, nes iš pradžių jis buvo skirtas kompensuoti natūralų akumuliatoriaus savaiminį išsikrovimą. Kai kurie krovikliai gali tiekti per didelę srovę tolygaus įkrovimo metu, o tai yra daugiau nei reikia savaiminiam išsikrovimui kompensuoti. Norėdami užtikrinti ilgą akumuliatoriaus veikimo laiką, venkite ilgo tolygaus įkrovimo. Jei įmanoma, apribokite nuolatinį įkrovimo laiką atitinkamais kroviklio nustatymais. Jei akumuliatorius nenaudojamas ilgesnį laiką, geriau jį visiškai įkrauti prieš padėdami į vietą ir reguliariai (bent kas 3 mėnesius) tikrinkite jo OCV (atviros grandinės įtampą).
Akumuliatoriaus talpa ir įkrovimo srovė
Akumuliatoriaus talpa - tai bendras energijos kiekis, kurį akumuliatorius gali atiduoti per tam tikrą laiką (matuojama ampervalandėmis - Ah). Švino akumuliatoriaus įkrovimo laikas skiriasi priklausomai nuo akumuliatoriaus talpos, išsikrovimo būsenos ir įkrovimo greičio.
Rekomenduojama krovimo srovė (Ipak) paprastai yra akumuliatoriaus talpa (Ah) padalinta iš 10 (Ipak = Ah/10). Pavyzdžiui, 70 Ah akumuliatoriui reikalinga 7 A srovė. Akumuliatoriui krauti reikia srovės šaltinio, o ne įtampos šaltinio. Reikėtų siekti apie 14 V įtampos krovimo metu, ir labai gerai, jei kroviklis leidžia keisti įtampą tam tikrose ribose.
Švino rūgštiniai akumuliatoriai paprastai įkraunami trimis etapais. Pirmajame įkrovimo etape naudojama pastovi srovė (CC režimas - Constant Current), kuri riboja akumuliatoriaus priimtiną įtampą. Įkrovimo metu didėjant akumuliatoriaus įtampai, akumuliatorius priima daugiau srovės.
Kada laikas keisti akumuliatorių?
Vidutinis kokybiško akumuliatoriaus tarnavimo laikas yra apie 4-6 metus. Gamintojai rekomenduoja tikrinti akumuliatorių būklę kas 6 mėnesius. Be to, patartina patikrinti akumuliatorių prieš žiemos sezoną, nes, sumažėjus elektrolito tankiui, didėja jo užšalimo rizika. Jei 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). Tokiu atveju akumuliatorių reikėtų keisti.
tags: #svino #akumuliatoriaus #krovimas