Експлуатація акумуляторних батарей в різних умовах.

Правилаексплуатування акумуляторних свинцевих стартерних батарей колісних транспортних засобів і спеціальних машин, виконаних на колісних шасі затверджено наказом Мінтрансу та зв’язку України від 02.07.2008 № 795. Ці Правила розроблено на виконання статті 6 Закону України " Про хімічні джерела струму".

Дія цих Правил поширюється на юридичних і фізичних осіб, діяльність яких пов'язана з виготовленням, транспортуванням, застосуванням, обслуговуванням, ремонтом, зберіганням і передачею на утилізування хімічних джерел струму, зокрема акумуляторних свинцевих стартерних батарей, які застосовуються в колісних транспортних засобах і спеціальних машинах, виконаних на їхніх шасі, зокрема для живлення спеціального устаткування.

АБ заряджають обов'язково, якщо строк зберігання сухозаряджених АБ більше одного року та/або густина залитого електроліту в акумуляторах зменшилася проти норми на величину понад 0, 03 г/куб.см.

В умовах холодного і помірного клімату АБ заряджають за початкової температури електроліту не вище плюс 30 град.С, в умовах жаркого сухого і теплого вологого - не вище плюс 35 град.С.

В умовах жаркого сухого і теплого вологого клімату для зменшення інтенсивності корозії ґраток позитивних електродів і зсуву активної маси густину електроліту зарядженої АБ знижують до 1, 23 г/куб.см, установлюють мінімальне значення напруги -0, 01 генераторної установки КТЗ, якщо таке передбачено виробником КТЗ.

При температурі повітря нижче мінус 15 град.С роботоздатність АБ підтримують покриттям відсіку АБ теплоізолювальним матеріалом (пінопластом або іншим матеріалом, передбаченим виробником) без перешкоджання вентилюванню відсіку.

У разі зберігання КТЗ при температурі повітря нижче мінус 15 град.С на відкритих площадках більше однієї доби чи в неопалюваних приміщеннях для забезпечення роботоздатності АБ знімають з КТЗ і зберігають, як визначено в розділі VI Правил.

Більшість сучасних акумуляторів є малообслуговуваними або майже не обслуговуються. Влітку акумулятор " прощає" недостатню щільність і низький рівень електроліту в банках, але варто вдарити справжнім морозам, як виявляється, що батарея вже фізично не здатна віддати стартеру струм, достатній для розвитку необхідної для зимового пуску потужності, і забезпечити свічки запалювання енергією.

Робота акумулятора заснована на принципі, відкритому ще в середні століття: між двома різними металами, вкладеними в кислий розчин, виникає електрична напруга. Якщо виводи металів за допомогою провідника з'єднати зі споживачем, то по провіднику потече електричний струм, всередині ж акумулятора починається хімічна реакція.

Одним металом в автомобільних акумуляторах є губчастий свинець, він становить активну масу негативних пластин, іншим - перекис свинцю, якою заповнені " соти" решіток позитивних пластин, а електролітом - водний розчин сірчаної кислоти.

Рецептура і технологія виготовлення активної маси весь час вдосконалюється в напрямку підвищення міцності, довговічності і ємності і є ноу-хау виробників. Навіть формула електроліту та спосіб його отримання можуть бути фірмовим секретом.

При розряді акумулятора відбувається хімічне перетворення активної маси негативних і позитивних пластин в один і той же речовина - сірчанокислий свинець (інша назва - сульфат свинцю). Сірчана кислота при цьому розкладається з виділенням води, щільність електроліту зменшується, а рівень його знижується. Зміна щільності електроліту є одним з основних показників ступеня розрядки батареї.

При заряді батареї процес йде в інший бік: з сірчанокислого свинцю на негативних пластинах " відроджується" губчастий свинець, а активна маса позитивних пластин знову перетворюється на перекис свинцю. Знову утворюється сірчана кислота, пов'язуючи якусь дещицю води в електроліті, від чого щільність його знову збільшується, а рівень підвищується.

Таким чином, " життя" в акумуляторі не завмирає ні на мить. Під час запуску двигуна, на малих обертах і при дуже великому числі включених споживачів йде розряд, набрав мотор достатньо обертів, щоб генератор міг забезпечити всіх " бажаючих" - пішла зарядка, а під час бездіяльності включається процес саморозряду, який за певних умов здатний повністю виснажити батарею.

Що приводить акумулятор до передчасної " смерті" 1. Сульфатація пластин.

Дрібні кристали сульфату свинцю під час зарядки нормально розрядженого акумулятора без проблем знову перетворюються на метали, що складають активну масу пластин.

Однак якщо залишити батарею у розрядженому стані, сульфат свинцю починає розчинятися в електроліті до його повного насичення, а потім випадає тому на поверхню пластин, але вже у вигляді великих і практично нерозчинних кристалів. Вони відкладаються на поверхні пластин і в порах активної маси, утворюючи суцільний шар, який ізолює пластини від електроліту, перешкоджаючи його проникненню всередину.

У результаті великі обсяги активної маси виявляються " вимкненими", а загальна ємність батареї значно зменшується.

Механізм сульфатаціі при контакті поверхні пластин з повітрям через занадто низький рівень електроліту в банку дещо іншою, але результат той самий - нерозчинні сульфати виводять з " гри" активну масу верхньої частини пластин.

Свого часу сульфатація була для акумуляторів ворогом номер один, але зусиллями конструкторів її вплив на ресурс батарей зараз значно знизилася, проте це не означає, що можна " злодійку" зовсім скинути з рахунку.

Сульфатаціі сприяє підвищена щільність електроліту, висока температура навколишнього середовища, тривале зберігання АКБ без підзарядки.

2. Саморозряд.

Зниження ємності батареї при тривалому зберіганні називається саморозрядом.

Процес цей природний і обумовлений місцевими (паразитними) струмами між оксидами свинцю і металевими домішками в гратках пластин або домішками, що потрапили в акумулятор з електролітом або з водою.

Наприклад, ще недавно зниження ємності обслуговуються і малообслуговуваних батарей на 10% після бездіяльності протягом 14 діб, а необслуговуваних - протягом 90 діб за стандартами не було ознакою браку.

Якщо ємність втрачається швидше - саморозряд прискорений і для акумулятора надзвичайно шкідливий, оскільки сприяє утворенню великих кристалів сульфату свинцю.

Саморозряд збільшується через замикання вивідних штирів акумулятора брудом та електролітом, розлитим по поверхні кришки батареї. Крім того, на швидкість саморозряду сильно впливає температура навколишнього повітря: при низьких температурах саморозряд значно сповільнюється.

Цікаво, що причиною виникнення паразитних струмів може стати неоднакова щільність електроліту в різних шарах, наприклад після доливання води в акумулятор, що знаходиться у спокої.

3. Ущільнення активної маси пластин.

Цією " хворобою" страждають негативні пластини, активна маса яких під час експлуатації поступово ущільнюється, а її пористість зменшується. Доступ електроліту всередину негативних пластин утруднюється, що знижує ємність батареї. До того ж ущільнення активної маси може супроводжуватися утворенням тріщин і відшаровуванням від решіток пластин.

Однією з причин ущільнення активної маси є контакт з киснем повітря, коли з якоїсь причини (наприклад, через випаровування) рівень електроліту став нижче норми.

4. Викривлення пластин.

Пластини коробляться при:

- збільшенні сили зарядного струму,

- короткому замиканні,

- зниження рівня електроліту,

- частому і тривалому включення стартера, коли батарея навантажується розрядним струмом великої сили.

Найчастіше до викривлення схильні позитивні пластини, при цьому в їхній активній масі утворюються тріщини, і вона починає випадати з решіток.

5. Сповзання і випадіння активної маси з решіток пластин.

На сьогодні ця " хвороба" головним чином визначає довговічність акумуляторів.

Крім розглянутих вище причин, сповзання і випадіння активної маси відбувається при:

- тривалому ПЕРЕЗАРЯДУ, коли повністю заряджена батарея залишається під зарядним напругою і через неї проходить струм,

- підвищення щільності і температури електроліту,

- замерзанні води в електроліті, при порушенні в кріпленні акумулятора, коли вона починає відчувати удари і вібрації,

- внаслідок корозії решіток пластин (особливо позитивних) через забруднення електроліту.

У старих акумулятор випадання великої кількості активної речовини із граток на дно банки призводило до короткого замикання різнойменних пластин. На сучасних акумуляторах, де пластини поміщені в конверти-сепаратори, коротке замикання практично виключено, але від значного зниження ємності через висипання активної маси не застраховані і вони.

Умови експлуатації

Таким чином, на тривалість життя акумулятора впливають:

- щільність електроліту,

- температура електроліту,

- сила струмів і тривалість розряду та заряду,

- рівень вібрацій і трясіння,

- тривалість перерв в експлуатації

- своєчасність і якість технічного обслуговування.

Щільність електроліту вибирають залежно від умов, у яких буде експлуатуватися автомобіль. Треба враховувати, що взимку при зниженій початкової щільності електроліту і великий розрядженого акумулятора можливе замерзання електроліту. Наприклад, при початковій щільності 1, 30 г/см3 в повністю розрядженій батареї електроліт може замерзнути при -14 ° С, якщо ж початкова щільність електроліту 1, 24 г/см3, то розрядження батарея замерзне вже при -5 ° С.

У той же час підвищена щільність електроліту приводить до збільшення його хімічної активності, в результаті чого, як розглядалося вище, прискорюється сульфатація і руйнування електродів, а значить, зменшується термін служби акумулятора.

В умовах помірного клімату України оптимальною вважається щільність від 1, 26 до 1, 28 г/см3.

Як впливає температура на термін служби акумулятора, в принципі, зрозуміло. На більшості автомобілів акумулятори мають у своєму розпорядженні в підкапотному просторі моторного відділення. Логіка конструкторів тут така: акумулятор повинен бути ближче до стартеру, щоб зменшити довжину стартерного дроту і падіння напруги в ньому. У той же час можна уявити, яка температура буває під капотом жарким літом, та ще при працюючому двигуні, та якщо моторне відділення якісно шумоізольовано. По суті, акумулятор не завадило б перенести в якесь інше місце, але так поки роблять лише на деяких моделях, оснащених кондиціонером і, до речі, робилося на старих " Запорожцях":)

Добре, коли технічне обслуговування полягає лише в перевірці рівня і щільності електроліту та періодичного очищення кришки і клем від бруду та окислення. Це вірна ознака того, що електрообладнання автомобіля працює справно і надійно.

Погано, якщо акумулятор працює з постійною недозарядкою, при цьому щільність електроліту тримається нижче норми, ще гірше, якщо акумулятор вимагає постійної доливання електроліту, але не внаслідок природного випаровування жарким літом, а через " википання". Явно, що негайного втручання вимагає регулятор напруги генераторної установки. Тривала робота з такими дефектами значно скорочує термін служби батареї.