- 1. Сульфатация пластин;
- 2. Повышенный саморазряд;
- 3. Короткое замыкание;
- 4. Разрушение активной массы;
- 5. Уплотнение активной массы отрицательных пластин;
- 6. Отрыв пластин;
- 7. Повреждение сепараторов;
- 8. Окисление клемм;
- 9. Повреждение сосудов.
Сульфатация пластин заключается в том, что на пластинах образуется сернокислый свинец в виде белого налета. При этом увеличивается внутреннее сопротивление аккумуляторов. Естественный разряд аккумулятора сопровождается выделением мелких кристаллов сульфата, вкрапленных в активную массу пластин. Такие кристаллы при заряде быстро преобразовываются в активную массу и не представляют собой опасности разрушения аккумулятора. Частый разряд аккумулятора стартерным током, длительное хранение аккумулятора без подзарядки, понижение уровня электролита с оголением пластин, изменение температуры электролита и повышение его плотности выше рекомендованной величины сопровождаются выделением крупных кристаллов сульфата. В процессе заряда кристаллы сульфата плохо вступают в химическую реакцию с электролитом. Они закрывают поры и изолируют расположенную под ними активную массу от участия в химической реакции с электролитом. Объем кристаллов сульфата в 1,5-1,7 раза больше объема заменяемой им активной массы. Образование большого количества сульфата в парах пластин создает повышенное давление на активную массу, расположенную в ячейках решетки, и приводит к ее осыпанию. Таким образом, уменьшается количество активной массы, способной вступить в химическую реакцию с электролитом, и уменьшается емкость аккумулятора. Крупные кристаллы сульфата плохо проводят электрический ток, в результате этого увеличивается внутреннее сопротивление аккумулятора, уменьшается его напряжение на клеммах, особенно при разряде стартерным током.
Систематический недозаряд способствует выделению большого количества сульфата на пластинах аккумулятора.
Наличие сульфата в аккумуляторной батарее определяется по таким признакам:
- резкое падение напряжения при включении стартера;
- при замере напряжения нагрузочной вилкой стрелка вольтметра не удерживается в течение 5 с на первоначальных показаниях и отклоняется в сторону меньших показаний;
- при заряде быстро повышается напряжение и начинается "кипение", хотя плотность электролита повышается незначительно.
Небольшая сульфатация пластин может быть устранена проведением одного или нескольких циклов "заряд-разряд". Для этого аккумуляторную батарею необходимо полностью зарядить и довести плотность электролита в ней до нормальной величины (1,285 г/см³) путем доливания электролита с плотностью 1,4 г/см³ или дистиллированной воды. Затем разрядить батарею через лампу током силой 4-5 А до напряжения 1,7 В на один аккумулятор и определить разрядную емкость. После этого привести емкость к температуре плюс 30°С по формуле
Qдейств = Q/[1+0,01(t-30)]
- где Qдейств - емкость батареи, приведенная к +30°С;
- Q - разрядная емкость, полученная умножением силы разрядного тока на время разряда батареи в часах;
- t - средняя температура электролита (полусумма температур, замеренных в начале и в конце разряда) в аккумуляторах во время разряда,
- 0,01 - температурный коэффициент емкости.
Если подсчитанная таким образом действительная емкость будет не менее 80% номинальной, батарею снова заряжают и устанавливают на автомобиль; если емкость окажется ниже, весь цикл повторяют снова. Приведенный цикл рекомендуется применять также после хранения батареи более 6 месяцев и перед длительным хранением.
В последнее время получили распространение еще два способа заряда аккумуляторных батарей. Первый - заряд асимметричным током и второй -током, численно равным 5% номинальной емкости. Оба способа позволяют уменьшить сульфатацию пластин и продлить срок службы аккумуляторной батареи. Идея первого способа заключается в том, что используется зарядное устройство с однополупериодным выпрямлением сетевого напряжения. Параллельно выходу зарядного устройства подключается сопротивление, величина которого позволяет разряжаться на нем аккумуляторной батареи током в 10% от зарядного тока. Так, для заряда аккумуляторной батареи 6СТ-55 необходим ток 5,5 А, следовательно, разрядный ток, протекающий через сопротивление, будет 0,55 А. На рис. 7.3 приведены временные диаграммы, поясняющие идею первого способа.
Рис. 7.3.
В момент прохождения положительной полуволны аккумуляторная батарея заряжается, а в промежутках между полуволнами разряжается на сопротивлении.
На рис. 7.4 приведена принципиальная схема зарядного устройства, реализующего первый способ.
Рис. 7.4.
Зарядное устройство довольно просто в исполнении. Необходимо, чтобы на вторичной обмотке трансформатора Т1 было не менее 25 В при токе в 10А. Транзистор VT2 должен иметь теплоотводящий радиатор. С помощью потенциометра R2 можно в больших пределах регулировать зарядный ток.
При заряде аккумуляторной батареи током существенно меньшим оптимального увеличивается срок службы батареи, тж. при этом предполагается ее постоянно подзаряжать, и она все время находится в заряженном состоянии. Принципиальная схема устройства, реализующего второй способ, приведена на рис. 7.5. Его можно использовать для дозарядки автомобильных аккумуляторных батарей емкостью до 100 А·ч.
Рис. 7.5.
Зарядное устройство (см. рис. 7.5) выполнено на основе транзисторного двухтактного преобразователя напряжения с автотрансформаторной связью и может работать в двух режимах - источника тока и источника напряжения. При выходном токе, меньшем некоторого предельного значения, они работают как обычно - в режиме источника напряжения. Если попытаться увеличить ток нагрузки сверх этого значения, выходное напряжение будет резко уменьшаться - устройство перейдет в режим источника тока. Режим источника тока обеспечен включением балластного конденсатора С1 в первичную цепь преобразователя. Сетевое напряжение через С1 поступает на выпрямительный мост VD1. Конденсатор С2 сглаживает пульсации, а стабилитрон VD2 стабилизирует выпрямленное напряжение. Преобразователь напряжения собран на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1, диодный мост VD3 выпрямляет напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора. Конденсатор С3 - сглаживающий.
Преобразователь работает на частоте 5...10 кГц. Стабилитрон VD2 одновременно защищает от перегрузки по напряжению транзисторы преобразователя на холостом ходе, а также при замыкании выхода устройства, когда напряжение на выходе моста VD1 повышается.
Экспериментально снятая нагрузочная характеристика зарядного устройства изображена на рис.7.6. При увеличении тока нагрузки от 0,35 до 0,4 А выходное напряжение изменяется незначительно, а при дальнейшем увеличении тока резко уменьшается. Если к выходу устройства подключить не-дозаряженную батарею аккумуляторов, напряжение на выходе моста VD1 уменьшается, стабилитрон VD2 выходит из режима стабилизации, и, поскольку во входной цепи включен конденсатор С1 с большим реактивным сопротивлением, устройство работает в режиме источника тока. По мере увеличения заряда напряжение на зажимах батареи увеличивается и зарядный ток уменьшается.
Рис. 7.6.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера K40x25x11 из феррита 1500 НМ1. Первичная обмотка содержит 2x160 витков провода ПЭВ-2 0,49, вторичная - 72 витка провода ПЭВ-2 0,8. Обмотки изолированы друг от друга двумя слоями лакоткани.
Стабилитрон VD2 установлен на теплоотводе с полезной площадью 25см². Транзисторы преобразователя в дополнительных теплоотводах не нуждаются, так как работают в ключевом режиме, конденсатор С1 - бумажный, рассчитанный на номинальное напряжение не менее 400 В.
При работающем устройстве ток замыкания должен быть не менее 0,45...0,46 А. В противном случае следует подобрать резисторы RI, R2 с целью обеспечения надежного насыщения транзисторов VT1, VT2. Больший ток замыкания соответствует меньшему сопротивлению резисторов.
Саморазрядом называется разряд аккумуляторной батареи в том случае, когда к ней не подсоединены потребители. В нормальных условиях, когда заряженный и вполне исправный аккумулятор находится на хранении, даже ГОСТ предусматривает его саморазряд от 0,5 до 1 % емкости в сутки в зависимости от материала сепараторов. В работающем аккумуляторе величина саморазряда значительно больше и достигает 3% емкости в сутки. В этом случае разряд аккумуляторной батареи может наступить в течение одного месяца.
Саморазряд возникает вследствие следующих причин:
- загрязнение материала пластин вредными примесями;
- замыкание пластин осыпавшейся активной массой;
- замыкание клемм аккумулятора через пленку влаги, покрывающую поверхность аккумулятора;
- расслоение электролита в результате длительного пребывания без подзаряда.
Загрязнение пластин аккумулятора даже незначительным количеством примесей платины, серебра, меди, железа, олова и других приводит к образованию внутри пластин токов, замкнутых на их поверхности и разряжающих аккумулятор. Примеси хлора, уксусно-щавелевой кислоты и марганца также способствуют разряду аккумуляторов. Поэтому посуда и все приспособления для приготовления электролита и заполнения им аккумуляторов должны быть чистыми, исключающими возможность загрязнения вредными примесями. Признаком загрязнения электролита является "кипение" его в нерабочем состоянии.
Замыкание пластин происходит и в тех случаях, когда слой осыпавшейся активной массы пластин превышает высоту опорных призм камеры и соединяет разнополюсные пластины.
Основные причины осыпания активной массы - частые и обильные перезаряды, глубокая сульфатация пластин и длительный срок службы аккумулятора. Перезаряд батареи при этом сопровождается "кипением" электролита.
При поступлении в аккумулятор большой величины тока только часть его участвует в реакции преобразования сульфата, а остальная часть разлагает воду на водород и кислород, пузырьки которых всплывают на поверхность электролита и создают видимость "кипения", при котором разложение дистиллированной воды и образование газов происходит не только в электролите, расположенном между пластинами, но и в парах активной массы. Обильное выделение газов создает давление в парах пластин, способствует разрыхлению активной массы и уменьшает прочность ее крепления в решетках пластин, вследствие чего она осыпается. Короткое замыкание возможно и при глубокой сульфатации пластин, когда рост кристаллов сульфата повышает давление на активную массу пластин и приводит к ее вытеснению и осыпанию. Длительная работа аккумуляторной батареи также приводит к осыпанию активной массы вследствие уменьшения ее связи с решеткой.
Уменьшение плотности электролита ниже значения, рекомендованного для соответствующего климатического района, может привести к замерзанию электролита в зимнее время. В этом случае разрушаются пластины и сепараторы, возможно повреждение корпуса батареи.
Ослабление крепления батареи к автомобилю приводит к сильной вибрации, что влечет за собой осыпание активной массы пластин и как следствие короткое замыкание внутри батареи.
Замыкание клемм аккумулятора через пленку влаги на его поверхности происходит в случаях, когда батарея установлена снаружи автомобиля, при его движении по мокрой или грязной дороге, а также во время мойки автомобиля при техническом обслуживании.
Причиной увлажнения поверхности аккумулятора могут быть трещины, образовавшиеся в ее мостике, а также нарушение выводов клемм. Наличие таких дефектов требует ремонта батареи. Одной из причин увлажнения поверхности батареи может быть "кипение" аккумуляторов. При обильном "кипении" через вентиляционные отверстия вместе с газами увлекаются и мелкие капли электролита, осаждающиеся на аккумуляторной батарее. В таких случаях следует уменьшить величину зарядного тока батареи, ограничив напряжение генератора. При длительном пребывании аккумуляторной батареи без подзаряда происходит расслоение электролита на составные части: более тяжелая серная кислота опускается в нижние слои, вытесняя в верхние дистилированную воду. В результате расслоения нижняя часть пластин располагается в электролите большего удельного веса, и поэтому в ней возникает большая электродвижущая сила, а верхняя часть омывается электролитом меньшего удельного веса и имеет меньшую ЭДС. Разные величины ЭДС в верхней и нижней частях приводит к образованию в них выравнивающих токов, т.е. к саморазряду аккумулятора.
Короткое замыкание внутри аккумулятора возникает вследствие нарушения изоляции между разноименными пластинами, при разрушении его сепараторов или в результате соединения пластин осыпавшейся активной массой.
Короткое замыкание иногда возникает одновременно в двух рядом расположенных аккумуляторах одной батареи при исправности остальных. Причиной этого может быть образование трещины в перегородке, разделяющей две смежные камеры, и свободное перемещение между ними электролита и электрических зарядов, в результате чего создается замкнутая электрическая цепь.
Короткое замыкание определяется по следующим признакам.
1. В процессе заряда напряжение и плотность электролита незначительно повышаются, газовыделение слабо или совершенно отсутствует, быстро увеличивается температура электролита.
2. При кратковременных разрядах значительно снижается напряжение.
3. При отсутствии нагрузки и нормальной плотности электролита величина ЭДС мала.
Эксплуатация батареи с короткозамкнутыми элементами недопустима.
Устраняется короткое замыкание только при полной разборке аккумуляторной батареи.
В процессе эксплуатации батареи (при ее заряде и разряде) активная масса отрицательных пластин уплотняется, вследствие чего поры ее сужаются и уменьшается доступ электролита в глубину пластин. Уменьшается объем активной массы, и в ней возникают внутренние напряжения, являющиеся причиной образования трещин, что приводит к уменьшению емкости аккумулятора. Сильное уплотнение активной массы отрицательных пластин возникает при соприкосновении пластин, смоченных электролитом, с воздухом. Рекомендуется поддерживать уровень электролита выше пластин и при всякой разборке аккумулятора предварительно прополаскивать два раза аккумулятор дистиллированной водой. Продолжительность ополаскивания пластин в воде каждый раз 15-20 мин.
Обрыв пластин и выводных клемм возможен при плохом креплении батареи в гнезде автомобиля при некачественной сварке активных элементов к соединительной пластине. Он может произойти во время тряски аккумуляторной батареи при движении автомобиля. При обрыве одной или нескольких пластин снижается емкость одного аккумулятора, а следовательно, и всей батареи. При обрыве клеммы ЭДС падает до нуля.
Повышение температуры электролита выше 45°С, увеличение его плотности выше 1,29-1,31 г/см³, а также коробление пластин аккумулятора способствует быстрому разрушению сепараторов. Сульфатация пластин аккумулятора происходит одновременно с покрытием сульфатом поверхностей сепараторов, отчего уменьшается их пористость и увеличивается внутреннее сопротивление аккумулятора. Разрушение сепараторов может привести к короткому замыканию аккумулятора и к уменьшению его емкости.
Окисление выводных зажимов (клемм) аккумуляторов вызывает повышенное сопротивление в цепи, что зачастую приводит к перебоям работы системы зажигания, понижению накала нитей ламп в фарах и к резкому ухудшению работы стартера. Поверхность клемм необходимо периодически зачищать и после этого смазывать техническим вазелином.
Трещины стенок корпуса батареи создают возможность утечки электролита, отчего оголяются, сульфатируются и коробятся пластины. Просачивающийся через трещины электролит разрушает гнездо аккумуляторной батареи. Этот дефект устраняется заделкой трещин специальным клеем или заменой корпуса.
Комментарии посетителей