Akumulator, znan kot akumulator, je odgovoren za sisteme za zagon, osvetlitev in vžig v avtomobilu. Običajno so avtomobilske baterije svinčene, sestavljene iz galvanskih celic, ki zagotavljajo 12-voltni sistem. Vsaka od celic ustvari 2,1 volta, ko je popolnoma napolnjena. Gostota elektrolita je nadzorovana lastnost vodne raztopine kisline, ki zagotavlja normalno delovanje baterij.
Sestava svinčeve baterije
Svinčeni akumulatorski elektrolit je raztopina žveplove kisline in destilirane vode. Specifična teža čiste žveplove kisline je približno 1,84 g/cm3 in to čisto kislino razredčimo z destilirano vodo, dokler specifična teža raztopine ni 1,2-1,23 g/cm 3.
Čeprav je v nekaterih primerih priporočljiva gostota elektrolita v bateriji glede na vrsto baterije, sezonske in podnebne razmere. Specifična teža popolnoma napolnjene baterije po industrijskem standardu v Rusiji je 1,25-1,27 g / cm3 poleti in za hude zime - 1,27-1, 29 g/cm3.
Specifična teža elektrolita
Eden od glavnih parametrov baterije je specifična teža elektrolita. To je razmerje med maso raztopine (žveplove kisline) in maso enakega volumna vode pri določeni temperaturi. Običajno se meri s hidrometrom. Gostota elektrolita se uporablja kot indikator stanja napolnjenosti celice ali baterije, vendar ne more opisati zmogljivosti baterije. Med razkladanjem se specifična teža linearno zmanjšuje.
Glede na to je treba razjasniti velikost dovoljene gostote. Količina elektrolita v bateriji ne sme presegati 1,44 g/cm3. Gostota je lahko od 1,07 do 1,3 g/cm3. Temperatura mešanice bo takrat približno +15 C.
Za elektrolit povečane gostote v čisti obliki je značilna precej visoka vrednost tega kazalnika. Njegova gostota je 1,6 g/cm3.
Raven bremenitve
V popolnoma napolnjenem stanju dinamičnega ravnovesja in pod praznjenjem, merjenje specifične teže elektrolita daje grob prikaz stanja napolnjenosti celice. Specifična teža=napetost odprtega tokokroga - 0,845.
Primer: 2,13V - 0,845=1,285g/cm3.
Specifična teža se zmanjša, ko se baterija izprazni na raven, ki je blizu ravni čiste vode, in se poveča med ponovnim polnjenjem. Šteje se, da je baterija popolnoma napolnjena, ko gostota elektrolita v akumulatorju doseže največjo možno vrednost. Specifičnoteža je odvisna od temperature in količine elektrolita v celici. Ko je elektrolit blizu nizke vrednosti, je specifična teža višja od nazivne, pade in celici se doda voda, da se elektrolit dvigne na zahtevano raven.
Prostornina elektrolita se širi, ko se temperatura dvigne, in skrči, ko temperatura pada, kar vpliva na gostoto ali specifično težo. Ko se prostornina elektrolita poveča, se odčitavanje zmanjša in obratno se pri nižjih temperaturah poveča specifična teža.
Preden povečate gostoto elektrolita v bateriji, morate opraviti meritve in izračune. Specifična teža baterije je določena glede na aplikacijo, v kateri se bo uporabljala, ob upoštevanju delovne temperature in življenjske dobe baterije.
| % žveplova kislina | % vode | Specifična teža (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Kemična reakcija v baterijah
Takoj, ko je obremenitev priključena na sponke akumulatorja, začne tok praznjenja teči skozi obremenitev in baterija se začne prazniti. Med postopkom praznjenja se kislost raztopine elektrolita zmanjša in vodi do tvorbe sulfatnih usedlin tako na pozitivnih kot negativnih ploščah. V tem procesu praznjenja se količina vode v raztopini elektrolita poveča, kar zmanjša njeno specifično težo.
Akumulatorske celice se lahko izpraznijo do določene minimalne napetosti in specifične teže. Popolnoma napolnjena svinčena baterija ima napetost in specifično težo 2,2 V oziroma 1,250 g/cm3 in to celico je običajno mogoče izprazniti, dokler ustrezni vrednosti ne dosežejo 1,8V in 1,1 g/cm3.
Sestava elektrolita
Elektrolit vsebuje mešanico žveplove kisline in destilirane vode. Podatki pri merjenju ne bodo točni, če je voznik pravkar dodal vodo. Počakati morate nekaj časa, da se sveža voda zmeša z obstoječo raztopino. Preden povečate gostoto elektrolita, se morate spomniti: večja kot je koncentracija žveplove kisline, bolj gost postane elektrolit. Večja kot je gostota, višja je raven napolnjenosti.
Za raztopino elektrolita je destilirana voda najboljša izbira. To minimizira možnoonesnaževalci v raztopini. Nekateri onesnaževalci lahko reagirajo z elektrolitskimi ioni. Na primer, če zmešate raztopino s solmi NaCl, bo nastala oborina, ki bo spremenila kakovost raztopine.
Vpliv temperature na kapacitivnost
Kakšna je gostota elektrolita - to bo odvisno od temperature v baterijah. Uporabniški priročnik za določene baterije določa, kateri popravek je treba uporabiti. Na primer, v priročniku Surrette/Rolls za temperature v razponu od -17,8 do -54,4oC pod 21oC, odštejte 0,04 za vsakih 6 stopinj.
Številni pretvorniki ali krmilniki polnjenja imajo senzor temperature baterije, ki se pritrdi na baterijo. Običajno imajo LCD zaslon. Če usmerite infrardeči termometer, boste dali tudi potrebne informacije.
Mernik gostote
Hrometer gostote elektrolita se uporablja za merjenje specifične teže raztopine elektrolita v vsaki celici. Kislinska baterija je popolnoma napolnjena s specifično težo 1,255 g/cm3 pri 26oC. Specifična teža je meritev tekočine, ki jo primerjamo z bazo. To je voda, ki ji je dodeljena osnovna številka 1.000 g/cm3.
Koncentracija žveplove kisline v vodi v novi bateriji je 1,280 g/cm3, kar pomeni, da elektrolit tehta 1,280 g/cm3-kratnik teže iste prostornine vode. Popolnoma napolnjena baterija bo preizkušena pri do1,280 g/cm3, medtem ko bo izpraznjen štel od 1,100 g/cm3.
Postopek preskusa hidrometra
Odčitano temperaturo hidrometra je treba prilagoditi na temperaturo 27oC, zlasti glede gostote elektrolita pozimi. Visokokakovostni hidrometri imajo notranji termometer, ki meri temperaturo elektrolita in vključuje lestvico za pretvorbo za popravljanje odčitkov plovca. Pomembno je vedeti, da se temperatura bistveno razlikuje od temperature v okolju, če se vozilo vozi. Merilni vrstni red:
- Elektrolit večkrat nalijte v hidrometer z gumijasto žarnico, da lahko termometer prilagodi temperaturo elektrolita in odčita.
- Preučite barvo elektrolita. Rjava ali siva obarvanost kaže na težavo z baterijo in je znak, da se baterija bliža koncu svoje življenjske dobe.
- Minimalno količino elektrolita usmerite v hidrometer, tako da plovec prosto plava brez stika z zgornjim ali spodnjim delom merilnega cilindra.
- Hrometer držite pokončno v višini oči in bodite pozorni na odčitek, kjer se elektrolit ujema s skalo na plovcu.
- Dodajte ali odštejte 0,004 enote za odčitavanje vsakih 6oC, ko je temperatura elektrolita nad ali pod 27oC.
- Prilagodite odčitek, na primer, če je specifična teža 1,250 g/cm3 in je temperatura elektrolita32oC, vrednost 1,250 g/cm3 daje popravljeno vrednost 1,254 g/cm3. Podobno, če je bila temperatura 21oC, odštejte 1,246 g/cm3. Štiri točke (0,004) od 1,250 g/cm3.
- Preizkusite vsako celico in zabeležite odčitek, popravljen na 27oC, preden preverite gostoto elektrolita.
Primeri merjenja obremenitve
Primer 1:
- Hidrometer kaže 1,333 g/cm3.
- Temperatura je 17 stopinj, 10 stopinj pod priporočeno.
- Odštejte 0,007 od 1,333 g/cm3.
- Rezultat je 1,263 g/cm3, tako da je stanje napolnjenosti približno 100-odstotno.
Primer 2:
- Podatki o gostoti - 1,178 g/cm3.
- Temperatura elektrolita je 43 stopinj C, kar je 16 stopinj nad normalno.
- Dodajte 0,016 do 1,178 g/cm3.
- Rezultat je 1,194 g/cm3, 50 odstotkov zaračunanih.
| STATUS POLNJENJA | SPECIFIČNA TEŽA g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabela gostote elektrolitov
Naslednja tabela korekcije temperatureje eden od načinov za razlago nenadnih sprememb vrednosti gostote elektrolitov pri različnih temperaturah.
Za uporabo te tabele morate poznati temperaturo elektrolita. Če meritev iz nekega razloga ni mogoča, je bolje uporabiti temperaturo okolice.
Tabela gostote elektrolitov je prikazana spodaj. Ti podatki temeljijo na temperaturi:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Kot lahko vidite iz te tabele, je gostota elektrolita v akumulatorju pozimi veliko večja kot v topli sezoni.
Vzdrževanje baterije
Te baterije vsebujejo žveplovo kislino. Pri rokovanju z njimi vedno uporabljajte zaščitna očala in gumijaste rokavice.
Če so celice preobremenjene, se fizikalne lastnosti svinčevega sulfata postopoma spreminjajo in se uničijo, kar moti proces polnjenja. Zato se gostota elektrolita zmanjša zaradi počasne hitrosti kemične reakcije.
Kakovost žveplove kisline mora biti visoka. V nasprotnem primeru lahko baterija hitro postane neuporabna. Nizke ravni elektrolitov pomagajo izsušiti notranje plošče naprave, zaradi česar je nemogoče obnoviti baterijo.
Sulfatne baterije je mogoče zlahka prepoznati po spremenjeni barvi plošč. Barva sulfatirane plošče postane svetlejša in njena površina postane rumena. Takšne celice kažejo zmanjšanje moči. Če se sulfonacija pojavi dlje časa, je nepopravljivaprocesi.
Da bi se izognili tej situaciji, priporočamo, da svinčeno-kislinske baterije dalj časa polnite z nizko stopnjo polnilnega toka.
Vedno obstaja velika možnost poškodbe sponk baterijskih celic. Korozija vpliva predvsem na vijačne povezave med celicami. Temu se je mogoče zlahka izogniti, če zagotovite, da je vsak vijak zatesnjen s tanko plastjo posebne masti.
Ko se baterija polni, obstaja velika možnost pršenja kisline in plinov. Lahko onesnažijo ozračje okoli baterije. Zato je potrebno dobro prezračevanje v bližini prostora za baterije.
Ti plini so eksplozivni, zato odprti ogenj ne sme priti v prostor, kjer se polnijo svinčene baterije.
Da preprečite eksplozijo baterije, ki bi lahko povzročila resne poškodbe ali smrt, v baterijo ne vstavljajte kovinskega termometra. Uporabiti morate hidrometer z vgrajenim termometrom, ki je zasnovan za testiranje baterij.
Življenjska doba napajalnika
Zmogljivost baterije se sčasoma poslabša, ne glede na to, ali se uporablja ali ne, poslabša se tudi s pogostimi cikli polnjenja in praznjenja. Življenjska doba je čas, v katerem je lahko neaktivna baterija shranjena, preden postane neuporabna. Na splošno velja, da je to približno 80 % njegove prvotne zmogljivosti.
Več dejavnikov pomembno vpliva na življenjsko dobo baterije:
- Ciklično življenje. ČasŽivljenjska doba baterije je odvisna predvsem od ciklov uporabe baterije. Običajno 300 do 700 ciklov pri normalni uporabi.
- učinek globine praznjenja (DOD). Če se odrečete višji zmogljivosti, bo to povzročilo krajši življenjski cikel.
- Temperaturni učinek. To je pomemben dejavnik pri zmogljivosti baterije, roki uporabnosti, polnjenju in nadzoru napetosti. Pri višjih temperaturah se v bateriji pojavi več kemične aktivnosti kot pri nižjih temperaturah. Za večino baterij je priporočeno temperaturno območje -17 do 35oC.
- Napetost in hitrost polnjenja. Vse svinčeno-kislinske baterije med polnjenjem sproščajo vodik iz negativne plošče in kisik iz pozitivne plošče. Baterija lahko shrani le določeno količino električne energije. Praviloma se baterija v 60% časa napolni do 90%. In 10 % preostale baterije je napolnjenih približno 40 % celotnega časa.
Dobra življenjska doba baterije je 500 do 1200 ciklov. Dejanski proces staranja vodi v postopno zmanjševanje kapacitivnosti. Ko celica doseže določeno življenjsko dobo, ne preneha nenadoma delovati, ta proces se sčasoma podaljša, spremljati ga je treba, da se pravočasno pripravimo na zamenjavo baterije.
