Неисправности и техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Неисправности аккумуляторной батареи

Срок службы аккумуляторной батареи при правильной ее эксплуатации и своевременном уходе составляет примерно 3—4 года или 75000...100000 км пробега автомобиля, а при малых годовых пробегах может увеличиваться до 6 лет. При нарушении правил эксплуатации и хранения батарей указанные сроки могут значительно сокращаться. Особенно сильно на техническом состоянии аккумуляторных батарей сказываются загрязнение электролита, работа и хранение при повышенной температуре электролита и низком его уровне, нарушение режима заряда батареи на автомобиле, заливка электролита повышенной плотности (это особенно часто бывает, если вместо дистиллированной воды в аккумуляторы добавляют электролит). Перечисленные причины вызывают такие наиболее часто наблюдающиеся неисправности, как повышенный саморазряд, короткое замыкание разноименных пластин и сульфатация пластин. Указанные неисправности приводят к снижению емкости батареи, падению ее ЭДС и напряжения под нагрузкой. Основными признаками указанных неисправностей аккумуляторной батареи являются замедленное вращение коленчатого вала двигателя стартером при пуске (при сильном разряде батареи стартер может вообще не проворачивать коленчатый вал), а также тусклый свет ламп и ослабленный звуковой сигнал. Кроме того, в процессе эксплуатации батареи происходит окисление полюсных штырей и наконечников (клемм) проводов, которое является наиболее частой причиной нарушения нормальной работы стартера при пуске двигателя, а также возможно появление трещин в корпусе, вызывающих подтекание электролита, определяемое визуально.



Следует однако иметь ввиду, что нарушение нормальной работы стартера при пуске двигателя может быть вызвано не только неисправностью аккумуляторной батареи, но также и неисправностью самого стартера или его втягивающего реле, либо других элементов системы пуска двигателя (см. пп. «Ремонт стартера»).

Повышенный саморазряд аккумуляторной батареи при ее эксплуатации и хранении может быть вызван следующими причинами: внутреннее короткое замыкание; загрязнение поверхности батареи; применение для доливки обычной (недистиллированной) воды, содержащей щелочи и соли; попадание внутрь аккумуляторов металлических частиц и других веществ, способствующих образованию гальванических пар. Саморазряд батареи неизбежен и возникает вследствие образования в активной массе пластин местных токов. Эти токи появляются за счет возникновения ЭДС между окислами активной массы и решеткой пластин. Кроме того, при длительном хранении электролит в аккумуляторе отстаивается и плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнительных токов на поверхности пластин. Нормальный саморазряд исправной полностью заряженной необслуживаемой батареи составляет 0,2...0,3% в сутки.

Короткое замыкание разноименных пластин в отдельных аккумуляторах сопровождается «кипением» в них электролита и снижением емкости и напряжения аккумуляторной батареи. Причинами этих явлений могут быть разрушение сепараторов, коробление пластин и выпадение из них активной массы, что в свою очередь может являться следствием систематического перезаряда батареи на автомобиле и повышенной ее вибрации из-за ослабления креплений.



При коротком замыкании пластин внутри аккумуляторной батареи она подлежит замене.

Сульфатация пластин связана с образованием на них крупнокристаллического сернокислого свинца в виде белого налета. При этом увеличивается электрическое сопротивление аккумуляторов. Крупные кристаллы сульфата свинца закрывают поры активной массы, препятствуя проникновению электролита и формированию активной массы при заряде. Вследствие этого активная поверхность пластин уменьшается, вызывая снижение емкости батареи. Признаком сульфатации пластин является то, что при заряде батареи быстро повышаются напряжение и температура электролита и происходит бурное газовыделение («кипение»), а плотность электролита при этом повышается незначительно. При последующем разряде и особенно при включении стартера батарея быстро разряжается из-за малой емкости. Основные причины, вызывающие сульфатацию: разряд батареи до величины ЭДС, меньшей 10,5 В, оголение пластин вследствие понижения уровня электролита, длительное хранение батареи без подзаряда (особенно разряженной), слишком большая плотность электролита, продолжительное пользование стартером при пуске двигателя.

Незначительная сульфатация пластин может быть устранена проведением восстановительного заряда батареи. При значительной сульфатации пластин и невозможности вследствие этого нормальной эксплуатации аккумуляторной батареи она подлежит замене.

Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи и даже к прекращению тока. Для устранения неисправности надо снять со штырей наконечники проводов (клеммы), зачистить штыри и клеммы до металлического блеска и укрепить последние на штырях. После этого штыри и клеммы снаружи смазать тонким слоем технического вазелина ВТВ-1 или другой кислотостойкой консистентной смазки.



Подтекание электролита через трещины в корпусе бака обнаруживается осмотром. Трещины чаще всего появляются вблизи выводов батареи из-за неаккуратного демонтажа клемм проводов, а также могут возникать при механических повреждениях корпуса (обычно при авариях). Небольшую трещину в пластмассовом корпусе батареи можно заделать, заплавив ее куском полиэтилена при помощи паяльника, или, положив на трещину несколько слоев полиэтиленовой пленки, заплавить ее через лист плотной бумаги. При значительном повреждении корпуса батарея подлежит замене. При вынужденной временной эксплуатации батареи с трещиной необходимо периодически добавлять в неисправный отсек корпуса электролит, а не дистиллированную воду.

Приведение сухозаряженной аккумуляторной батареи в рабочее состояние включает в себя следующие работы:

• удалить герметизаторы вентиляционных отверстий батареи; залить электролит необходимой плотности до требуемого уровня; дать батарее отстоятся в течение двух часов для пропитки электродов;
• проверить техническое состояние батареи: измерить плотность и температуру электролита;
• провести при необходимости подзаряд батареи с последующей проверкой ее состояния и коррекцией плотности и уровня электролита.

В качестве электролита в свинцовых аккумуляторных батареях применяется водный раствор специальной аккумуляторной или химически чистой серной кислоты марки ЧДА.

При заливке сухозаряженной батареи можно воспользоваться имеющимся в продаже готовым электролитом плотностью 1,27 или 1,28 г/см³. Однако учитывая, что оптимальная плотность электролита зависит от условий эксплуатации, возникает необходимость приготовления электролита необходимой плотности, а также коррекции его плотности. Рекомендуемая плотность электролита для различных климатических условий приведена в табл. 13.

Таблица 13. Плотность электролита при эксплуатации в различных климатических районах

Климатические районы (средняя месячная температура воздуха в январе)	Время года	Плотность электролита, приведенная к 25°C, г/см³
		Заливаемого в батарею	После полного заряда
Очень холодный (-50...-30°C)	Зима Лето	1,28 1,24	1,30 1,26
Холодный (-30...-15°C)	Круглый год	1,26	1,28
Умеренный (-15...-8°C)	То же	1,26	1,28
Жаркий сухой (-15...+4°C)	То же	1,22	1,24
Теплый влажный (0...+4°C)	То же	1,21	1,23

Примечание. Допускаются отклонения плотности электролита от значений, приведенных в таблице, на±0,01 г/см³.

Приготовление электролита и коррекция его плотности производится с использованием аккумуляторной серной кислоты плотностью 1,83 г/см³, а также электролита с повышенной плотностью 1,40 г/см5 и дистиллированной воды с учетом данных табл. 14.

Таблица 14. Количество дистиллированной воды, аккумуляторной серной кислоты или концентрированного электролита, необходимое для приготовления 1 л электролита требуемой плотности (при 25°C)

Требуемая плотность электролита при +25°C. г/см³	Температура замерзания,	Количество воды и серной кислоты плотностью 1,83 г/см³, л		Количество воды и концентрированного электролита плотностью 1,40 г/см³, л
		воды	кислоты	воды	электролита
1,20	-30	0,859	0,200	0,547	0,476
1,21	-34	0,849	0,211	0,519	0,500
1,22	-38	0,839	0,221	0,491	0,524
1,23	-42	0,829	0,231	0,465	0,549
1,24	-50	0,819	0,242	0,438	0,572
1,25	-54	0,809	0,253	0,410	0,601
1,26	-58	0,800	0,263	0,382	0,624
1,27	-60	0,791	0,274	0,357	0,652
1,27	-64	0,781	0,285	0,329	0,679
1,29	-68	0,772	0,295	0,302	0,705
1,30	-66	0,761	0,306	0,250	0,750
1,31	-60	0,750	0,316	0,225	0,775
1,40	-36	0,650	0,423	—	1,000

Поскольку работа с кислотой связана с возможностью получения ожогов при попадании ее на открытые участки тела, при приготовлении электролита необходимо принимать следующие меры предосторожности.

Для приготовления электролита использовать емкость, а также палочку или ложечку для размешивания из кислотоупорного материала (пластмасса, эбонит, керамика, фарфор). Нельзя использовать металлическую посуду ввиду ее окисления, а также стеклянную, так как она может растрескаться при нагреве электролита в процессе его приготовления. Предохраняться от попадания кислоты и электролита на открытые участки тела, одевать резиновые перчатки и защитные очки. При попадании кислоты или электролита на открытые участки тела необходимо немедленно нейтрализовать ее действие при помощи 10%-ного раствора аммиака (нашатырного спирта) или кальцинированной соды, а затем смыть ее остатки большим количеством воды.

Главным правилом при смешивании кислоты и дистиллированной воды является осторожное вливание кислоты тонкой струйкой в уже налитую в нужном количестве в специально приготовленный сосуд дистиллированную воду с постоянным перемешиванием раствора пластмассовой палочкой или ложечкой.

Вливать дистиллированную воду в кислоту КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ!

При соединении кислоты с водой выделяется значительное количество тепла. Если вливать воду в кислоту, то из-за меньшей плотности воды она растечется по поверхности кислоты, закипит и будет разбрызгиваться во все стороны вместе с кислотой.

Поскольку даже при правильном смешивании кислоты с водой раствор сильно разогревается, после приготовления необходимого количества электролита его следует охладить и измерить плотность. Температура электролита, заливаемого в аккумуляторную батарею, должна быть не выше 30°C и не ниже 15°C.



Измерение плотности электролита производится ареометром (см. рис. 290, а). Для этого при помощи резиновой груши 3 внутрь стеклянной колбы 2 ареометра засасывается определенное количество электролита, достаточное для всплывания размещенного внутри колбы денсиметра 5 (поплавка со шкалой) и по уровню жидкости снимается показание плотности с его шкалы.



Еще проще измерить плотность электролита с помощью более компактного и удобного для использования плотномера (см. рис. 290, б). Для этого в его прозрачный пластмассовый корпус 8 также при помощи резиновой груши 3 засасывается небольшое количество электролита, достаточное для всплывания поплавков 6. На пластмассовом корпусе плотномера имеется шкала 7, на которой напротив каждого поплавка отмечена плотность электролита, при которой он всплывает. Плотность электролита определяется по тому из всплывших поплавков, который имеет наибольшее значение плотности всплывания. Например, если всплыли поплавки со значениями плотности 1,19, 1,21, 1,23 и 1,25, то плотность электролита составляет 1,25 г/см³. Следует однако иметь ввиду, что у плотномера более узкий диапазон измерения (обычно 1,19...1,31 г/см³), поэтому с его помощью нельзя измерить плотность электролита сильно разряженной батареи (свыше 50%).



Одновременно с измерением плотности электролита измеряется его температура. Если температура электролита отличается от 25°C более чем на 5°, то полученное при измерении значение плотности электролита следует скорректировать с учетом температурной поправки. Для этого, если температура электролита больше 25°C, то к показанию прибора прибавляется поправка 0,0007 г/см³ на каждый градус Цельсия, а если меньше — то вычитается.

Оптимальная температура электролита и батареи при ее заливке составляет 15...30°C, поэтому хранившуюся при низкой температуре батарею, а также готовый электролит имеющие более низкую температуру перед заливкой следует выдержать некоторое время в теплом месте (при температуре не выше 60°C), чтобы обеспечить их температуру в указанных пределах.

После приготовления электролита необходимой плотности и температуры его заливают в аккумуляторную батарею. После заливки сухозаряженной аккумуляторной батареи электролитом она должна отстоятся около двух часов при комнатной температуре для пропитки электродов.

После отстоя батареи производится измерение плотности электролита с учетом его температуры, как это было описано выше. Если плотность залитого в сухозаряженную батарею электролита после ее отстоя понизится более чем на 0,03 г/см³ или напряжение батареи будет менее 12,5 В, батарею следует зарядить.

При необходимости срочного ввода в эксплуатацию сухозаряженной аккумуляторной батареи как исключение допускается установка батареи на автомобиль без проверки плотности и напряжения после 20-минутной пропитки. Однако это возможно лишь при небольшом (не более 1 года) сроке хранения батареи с момента ее изготовления и при температуре заливаемого электролита и окружающего воздуха не ниже +15°C. После этого при первой возможности следует проверить плотность электролита и напряжение батареи и при необходимости произвести ее подзаряд.

Проверка технического состояния аккумуляторной батареи

Проверка технического состояния аккумуляторной батареи включает в себя:

• проверку уровня электролита в аккумуляторах батареи;
• проверку степени заряженности батареи по плотности электролита;
• определение напряжения и ЭДС батареи;
• определение фактической емкости батареи.

Проверка уровня электролита в аккумуляторных батареях с полупрозрачным пластмассовым корпусом производится визуально по имеющимся на корпусе меткам минимального и максимального уровня либо по индикаторам (тубусам) 7 (см. рис. 157). При касании индикатора поверхности электролита в процессе заполнения емкости аккумулятора образуется хорошо видимый через заливную горловину мениск овальной формы, свидетельствующий о полном заполнении аккумулятора.

Для повышения уровня электролита следует доливать в аккумуляторную батарею чистую дистиллированную воду. Доливать электролит можно лишь в том случае, когда точно установлено, что уровень электролита снизился в результате выплескивания или подтекания, при этом плотность электролита должна быть такой же, что и у залитого в батарею ранее.

Не следует контролировать уровень электролита сразу после заряда батареи или длительной поездки, так как при этом уровень его может оказаться несколько повышенным в связи с бурным газовы-делением («кипением»). В этом случае следует дать батарее отстояться до полного прекращения газовыделения, а затем уже контролировать уровень электролита.

Проверка степени заряженности аккумуляторной батареи производится путем измерения плотности электролита.

По изменению первоначальной плотности залитого в аккумуляторную батарею электролита (которая должна соответствовать данным табл. 13) можно определить степень ее разряда. Уменьшение приведенной к температуре 25°C плотности электролита на 0,01 г/см³ свидетельствует о разряде аккумулятора примерно на 6%, т. е. при падении плотности на 0,04 г/см³ разряд аккумулятора составляет 25%, при падении плотности на 0,08 г/см³ — 50%, а при падении плотности на 0,16 г/см³ аккумулятор разряжен полностью. При различной величине снижения плотности электролита в отдельных аккумуляторах общую величину разряда батареи можно ориентировочно определить как среднее значение величин разряда ее аккумуляторов.

Измерение плотности электролита в аккумуляторах батареи производится в том же порядке, что и при приготовлении электролита, как это описано выше с приведением измеренного ареометром или плотномером значения плотности к температуре 25°C. Для обеспечения точности измерения плотности электролита перед измерением необходимо произвести проверку уровня электролита. После заряда батареи или длительной работы двигателя перед измерением плотности электролита и его уровня необходимо выдержать примерно 30...40 мин до прекращения газовыделения в электролите и выравнивания его плотности во всем объеме. После долива дистиллированной воды в батарею перед измерение плотности электролита также необходимо выждать некоторое время (примерно 10...15 мин), чтобы вода смешалась с электролитом и произошло выравнивание его плотности.

Батарею, разряженную летом более, чем на 50% (при средней величине снижения плотности электролита в аккумуляторах на 0,08 г/см³), а зимой более чем на 25% (при снижении плотности электролита на 0,04 г/см³), следует снять с автомобиля и зарядить. Аккумуляторную батарею, поставленную на хранение, следует ставить на подзарядку при разряде на 25...30%, что соответствует снижению плотности электролита в аккумуляторах на 0,04...0,05 г/см³.

Определение напряжения батареи под нагрузкой производится с использованием специальных пробников с вольтметром и нагрузочными сопротивлениями, имитирующими нагрузку от включения стартера (рис. 291). Для измерения батареи под нагрузкой с использованием пробника его контакты плотно прижимают к выводам батареи и в конце пятой секунды регистрируют показание вольтметра. Если напряжение не менее 9 В — батарея исправна, а если оно ниже, то батарею нужно зарядить.



Определение ЭДС батареи без нагрузки производится пробником при отключенных нагрузочных сопротивлениях либо вольтметром со шкалой на 30 В и ценой деления 0,2 В с соблюдением полярности. Для обеспечения необходимой точности измерение производится примерно через 1 ч после заряда (либо прекращения движения автомобиля) при температуре электролита 15...30°C. По величине ЭДС можно судить о заряженности батареи — уменьшение ЭДС батареи на 0,01 В соответствует снижению ее заряженности примерно на 1%.

Определение фактической емкости батареи производится с использованием так называемого контрольного цикла заряда-разряда, при котором производится сначала заряд батареи током, численно равным 0,05С₂₀ (С₂₀ — номинальная емкость батареи), а затем разряд током 0,05С₂₀ (с помощью специального прибора или реостата с амперметром) до напряжения на выводах батареи 10,5 В. Фактическая емкость С_ф батареи определяется умножением времени ее разряда t_p в часах на величину разрядного тока в амперах, численно равную 0,05С₂₀, т. е. С_ф=t_p0,05С₂₀ А·ч.

Если измеренная фактическая емкость батареи меньше 40% ее номинальной емкости, то она подлежит замене, а если больше, то после полного заряда (обычно с применением описанного выше контрольного режима заряда) ее нужно установить на автомобиль для дальнейшей эксплуатации.

При определении технического состояния аккумуляторной батареи на практике обычно ограничивают определением степени заряженности батареи по изменению плотности электролита для определения необходимости ее подзарядки, а исправность батареи и пригодность ее к дальнейшей эксплуатации определяют исходя из возможности надежного пуска двигателя и нормального заряда батареи.

Заряд аккумуляторной батареи

Заряд аккумуляторной батареи в целях обеспечения его наибольшей полноты, а также повышения срока службы батареи рекомендуется производить при постоянной величине зарядного тока, численно равной 0,05С₂₀ с применением специальных зарядных устройств. Заряд батареи считается полным, если напряжение на ее выводах остается постоянным в течение 2 ч, при этом во всех аккумуляторах должно наблюдаться бурное газовыделение («кипение»). Плотность электролита после окончания заряда во всех аккумуляторах батареи не должна различаться более чем на 0,01 г/см³. При необходимости следует произвести коррекцию плотности электролита, как описано выше.

Восстановительный цикл заряда-разряда батареи проводится для восстановления ее емкости, снизившейся в результате сульфатации ее пластин или загрязненности электролита. Для этого из разряженной током 0,1С₂₀ до 10,2В батареи нужно слить старый электролит, промыть ее дистиллированной водой и, залив в нее электролит пониженной плотности 1,1 г/см³, зарядить ее малым током, равным 0,02С₂₀ до появления признаков окончания заряда (стабилизация плотности электролита и ЭДС, «кипение» электролита). После этого слить из батареи электролит пониженной плотности, залить электролит нормальной плотности и полностью зародить батарею током 0,05 С₂₀, как описано выше. Для полного слива электролита или промывочной дистиллированной воды батарею следует выдерживать в перевернутом вниз отверстиями положении каждый раз в течение 5...10 мин.

Вышеописанный восстановительный цикл целесообразно совместить с контрольным циклом заряда-разряда (см. пп. «Проверка технического состояния аккумуляторной батареи»), измерив при разряде батареи ее фактическую емкость. Это позволит точно определить техническое состояние батареи и избежать излишней потери времени на проведение длительного восстановительного заряда в случае непригодности батареи к дальнейшему использованию (при фактической емкости менее 40%).

При заряде батареи происходит выделение вредных для здоровья и взрывоопасных газов, поэтому заряд батареи следует производить в отдельном, хорошо проветриваемом помещении, не допуская появления в непосредственной близости от батареи, открытого огня или искр (например, при сварке и т.п.).

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи

Срок службы и исправность аккумуляторной батареи во многом зависят от своевременного обслуживания и правильного ухода за ней. Батарея должна содержаться в чистоте, так как загрязнение ее поверхности приводит к повышенному саморазряду. При техническом обслуживании надо протереть поверхность батареи 10%-ным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды, после чего вытереть чистой сухой ветошью.

Во время заряда в результате химической реакции выделяются газы, значительно повышающие давление внутри аккумуляторов. Поэтому вентиляционные отверстия в пробках нужно периодически прочищать тонкой проволокой. Учитывая, что при работе батареи образуется гремучий газ (смесь водорода с кислородом), нельзя осматривать батарею при открытом огне.

Необходимо периодически проверять уровень электролита и его плотность, а при необходимости производить полную проверку батареи, как описано выше, в целях более точного определения ее состояния и пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Для длительного хранения батарею необходимо снять с автомобиля, полностью зарядить и хранить в заряженном состоянии в сухом месте при температуре не выше 0°C и не ниже минус 30°C, имея в виду, что, чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд. Каждые 3 месяца следует контролировать заряженность батареи по плотности электролита и при необходимости производить ее подзаряд.

При хранении батареи непосредственно на автомобиле следует отсоединить провода от полюсных штырей (если отсутствует специальный выключатель). Надо помнить, что температура замерзания электролита плотностью 1,1 г/см³ составляет минус 7°C, плотностью 1,22 г/см³ — минус 37°C и плотностью 1,31 г/см³ — минус 66°C. Замерзание электролита приводит к разрушению и короблению пластин, появлению трещин в баке и выходу из строя аккумуляторов батареи.

При наличии белого или зеленоватого налета на выводах батареи и клеммах проводов необходимо снять клеммы и удалить налет влажной тряпкой, зачистить контакты до металлического блеска металлической щеткой или шлифовальной шкуркой и после установки клемм нанести на их поверхности тонкий слой смазки ВТВ-1 или другой кислотостойкой консистентной смазки. При снятии клемм не следует прикладывать чрезмерных усилий или делать это при помощи ударов, так как это может привести к поломке ее выводов или появлению трещин на крышке и выходу батареи из строя. Для легкого снятия клемм с выводов следует отпустить стяжной болт крепления клеммы и раздвинуть ее щечки при помощи отвертки.