Каталог радиолюбительских схем

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

В процессе эксплуатации необходимо строго выполнять все требования руководящих документов (заводские инструкции, руководства, Правила по эксплуатации и т. д.) по уходу, содержанию, эксплуатации и хранению аккумуляторных батарей. Как показывает практика, соблюдение этих требований позволяет предупредить появление ряда неисправностей и особенно трудноустраняемых (например, сульфатация) и тем самым обеспечить надежную работу батарей значительно дольше установленных сроков.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи поступают потребителям в основном (за исключением батарей, установленных на автомобилях) в сухозаряженном исполнении. Значительное влияние на состояние, работоспособность и срок службы батарей оказывают объем и качество, работ, производимых при приведении батарей в рабочее состояние. Для этого необходимо приготовить электролит требуемой плотности, залить его в аккумуляторы и после пропитки зарядить их.

Электролит приготавливают из аккумуляторной серной кислоты сортов А и Б с содержанием чистой серной кислоты 92—94% (плотность 1,83 г/см³ при +15° С) и дистиллированной воды. Он должен иметь высокую степень чистоты. Только тогда будет обеспечена надежная и долговечная работа аккумулятора. Для приготовления электролита следует применять посуду, стойкую против действия серной кислоты — керамическую, свинцовую, эбонитовую. В исключительных случаях при отсутствии дистиллированной воды для электролита можно применять дождевую или снеговую воду, не имевшую контакта с железом и предварительно профильтрованную в целях очистки от механических загрязнений.

Для удобства пользования аккумуляторную серную кислоту плотностью 1,83 г/см³ разводят в воде до получения электролита плотностью 1,40 г/см³. В дальнейшем плотность электролита понижают до требуемой величины в соответствии с климатическими условиями эксплуатации батарей.

Приготавливая электролит, всегда следует вливать кислоту в воду тонкой струей при непрерывном помешивании стеклянной или эбонитовой палочкой.

Категорически запрещается вливать воду в кислоту, так как струя воды в месте соприкосновения с крепкой серной кислотой быстро разогревается, вскипает и разбрызгивается вместе с кислотой, которая, попадая на кожу, вызывает ожоги. При вливании же кислоты в воду струя кислоты, попадая в большой объем воды, нагревает его равномерно, без разбрызгивания. Для предотвращения сильного разогревания раствора (до 80° С и выше) рекомендуется кислоту в воду вливать небольшими порциями с перерывами, чтобы дать раствору возможность остывать.

Количество воды, кислоты или электролита полностью 1,40 г/см³, необходимого для приготовления 1 л электролита требуемой плотности, указано в табл. 4,

Таблица 4

Сухозаряженная батарея подготавливается для приведения в рабочее состояние в следующем порядке: очищается поверхность батареи от пыли и грязи, снимаются защитный клеммный кожух и крышка батареи, вывертываются пробки с резиновыми шайбами и удаляются герметизирующие резиновые диски (или удаляются укупорочные стержни в штуцерах для автоматической регулировки уровня электролита).

Таблица 5

Примечания:
1.Плотность электролита указана при температуре +15°С.
2.Допускаются отклонения от указанных значений плотности на ±0,01.

Перед заливкой в аккумуляторы температура электролита не должна превышать +25° С. Допускается для южных районов заливать электролит при +30° С. Плотность электролита должна соответствовать климатическим условиям, в которых намечается эксплуатация батареи. Она изменяется с изменением температуры: при повышении — уменьшается, а при понижении — увеличивается. Измеряя плотность электролита, нужно вносить температурную поправку ±0,0007 г/см³ на. каждый 1° С отклонения его температуры от исходной, или. ±0,01 г/см³ на каждые 15° С отклонения. Исходной температурой электролита принято считать +15° С.

Заливают электролит в сухозаряженные аккумуляторы с помощью фарфоровой или эбонитовой кружки и воронки или с помощью специального приспособления. Плотность электролита, приведенная к температуре + 15°С, берется на 0,02 г/см³ меньше указанной в табл.5 плотности для полностью заряженной батареи и соответствующего климатического района. Заливают электролит до уровня на 10—15 мм выше предохранительного щитка или до верхнего среза заливочной горловины для батарей с автоматической регулировкой уровня.

После заливки, аккумуляторные батареи выдерживают в течение трех часов для пропитки их элементов электролитом. В это время температура электролита несколько повышается, а плотность несколько понижается в результате реакции кислоты с окислами свинца пластин. Уровень электролита понижается в результате пропитки пластин и сепараторов.

Первый заряд аккумуляторных батарей проводится Постоянным током силой I_з=0,1 С₂₀ А до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение во всех аккумуляторах, а напряжение и плотность электролита останутся постоянными в течение двух часов.

Во время заряда контролируют напряжение аккумуляторов, плотность и температуру электролита. Если температура электролита превысит +45° С, следует уменьшить силу зарядного тока наполовину или прервать заряд на время, необходимое для снижения температуры до +30° С.

Для сухозаряженных батарей, хранившихся до одного года, время первого заряда составляет от 3 до 8 часов. В конце заряда необходимо откорректировать плотность н уровень электролита.

В особых случаях, при необходимости очень быстрого ввода батареи в эксплуатацию, временно допускается устанавливать ее на автомобиль через 2—3 часа после заливки электролитом без предварительного заряда. В этих случаях плотность электролита в конце пропитки должна понизиться не более чем на 0,03 г/см³ по сравнению с плотностью при заливке. Если она понизится на большую величину, то необходимо провести кратковременный подзаряд нормальной силой тока до достижения допустимого значения плотности. В последующем при первой возможности батарею необходимо полностью зарядить и довести плотность электролита до нормальной.

Перед постановкой на автомобиль элементы батареи закрывают пробками, поверхность крышек элементов и кромки моноблока протирают ветошью, смоченной 10-процентным раствором нашатырного спирта или кальцинированной соды. После этого всю поверхность следует начисто протереть еще раз сначала влажной, затем сухой, чистой ветошью, а вентиляционные отверстия в пробках тщательно прочистить.

Устанавливая батареи на автомобиль, выводные зажимы после присоединения к ним наконечников проводов смазывают вазелином.

Исключительно важное значение для увеличения срока службы аккумуляторной батареи имеет строгое соблюдение правил пуска двигателя, при помощи электростартера. Как уже указывалось ранее, разряд во время, пуска двигателя происходит током большой силы. Чтобы уменьшить вредные последствия стартерного разряда, необходимо его делать коротким и с перерывами для «отдыха» батареи, в течение которых происходит диффузия электролита в поры пластин. Поэтому при пуске двигателя разрешается включать стартер не более чем на 5—10 с. Повторное включение следует делать не ранее чем через 15 с. Если двигатель не запускается после двух-трех повторных включений стартера, то необходимо найти причину, устранить ее и только после этого приступить к дальнейшему пуску двигателя стартером.

1.  Содержать крышки элементов, моноблок батареи всегда чистыми и сухими. Полюсные выводы и наконечники проводов должны быть очищены от окислов, вентиляционные отверстия прочищены. Пролитый или выплеснувшийся из сосуда электролит должен быть немедленно удален чистой ветошью, смоченной в 10-процентном растворе нашатырного спирта или кальцинированной соды. Своевременное удаление пыли и грязи, пролитого электролита позволяет уменьшить ток саморазряда до минимума.

2.  Поддерживать батарею в достаточно заряженном состоянии. Допускается степень разряда батареи летом не более 50%, зимой — не более 25%. Проверка степени разряда в свинцово-кислотных аккумуляторах производится по плотности электролита (денсиметром) и по напряжению при определенном токе разряда (нагрузочной вилкой). Эти проверки проводят летом один раз в три месяца, зимой — один раз в месяц. Величины, определяющие ту или иную степень разряда батареи, приведены в табл. 5. Аккумуляторные батареи, разряженные сверх допустимых величин, подлежат заряду от зарядного агрегата. Как видно из табл. 5, электролит полностью заряженной батареи замерзнуть практически не может. Однако при переходе на осенне-зимнюю эксплуатацию аккумуляторные батареи, установленные снаружи, подлежат утеплению. Если имеется обогрев, то включается и он.

3.  Поддерживать уровень электролита в нормальных пределах. В процессе работы уровень электролита в аккумуляторах снижается в результате его «кипения» (разложения воды) при заряде и постепенного испарения воды. Проверять уровень электролита следует летом один раз в две недели, зимой — один раз в месяц. При необходимости в аккумуляторы доливается дистиллированная вода. В холодное время эту операцию лучше производить непосредственно перед пуском двигателя, чтобы предотвратить замерзание воды и электролита. Доливать электролит следует только в том случае, когда точно известно, что уровень понизился в результате выплескивания или проливания электролита.
Плотность доливаемого электролита должна быть такой же, как и плотность электролита в аккумуляторе.

4.  Поддерживать нормальный режим заряда аккумуляторной батареи от генератора автомобиля. Как известно, заряд аккумуляторной батареи на автомобиле ведется главным образом при постоянном напряжении и автоматическом снижении тока. При оптимальных реЖимах сила тока к концу заряда снижается настолько, чтобы поддерживать батарею в заряженном состоянии (стрелка амперметра стоит почти у нуля). Аккумуляторные батареи в этом случае не «кипят», и срок службы их значительно увеличивается. И наоборот, при большой силе зарядного тока в конце заряда, когда батарея «кипит», активное вещество положительных пластин разрушается и аккумуляторные батареи преждевременно выходят из строя. Необходимо систематически следить за ходом зарядного режима и за состоянием аккумуляторной батареи, особенно в периоды перехода к эксплуатации батарей в неблагоприятных условиях. При обнаружении отклонений и нарушений зарядного режима необходимо производить корректировку соответствующих параметров.

5.  Обеспечить надежный контакт наконечников, проводов с полюсными выводами и прочное крепление батареи в гнезде. Соединительные провода не должны быть натянуты, так как это может привести к разрушению полюсных выводов или к появлению трещин в мастике. Батарея не должна перемещаться вдоль опорной площадки. Эту проверку следует производить один раз в две недели.

В процессе эксплуатации аккумуляторные батареи периодически снимаются с автомобиля и заряжаются на зарядных станциях. Эти заряды позволяют контролировать и улучшать техническое состояние отдельных .аккумуляторов и батареи в Делом. Если установлено, что батарея разряжена более чем на 25% зимой или более чем на 50% летом и что она не требует ремонта, то ее ставят на эксплуатационный (нормальный) заряд.

Заряжают аккумуляторные батареи от источника постоянного тока. Применяют два способа заряда батарей: при постоянной силе зарядного тока I_з=const, при постоянном значении напряжения, источника электроэнергии U_з=const (рис. 8).

Рис. 8. Схемы подключения батарей к зарядному устройству и характеристики зарядов:
а — при постоянной силе тока; б — при постоянном напряжении

Заряд при постоянной силе тока (рис. 8, а) является основным и наиболее универсальным способом, позволяющим поддерживать и контролировать выбранную силу зарядного тока. Заряжаемые батареи соединяют последовательно между собой. Последовательно с ними включают и реостат, с помощью которого регулируют силу зарядного тока. Количество одновременно поставленных на заряд батарей зависит от напряжения сети Uc, к которой подключается группа. На каждый элемент свинцово-кислотной аккумуляторной батареи для полного заряда требуется напряжение около 2,7 В. Следовательно, величина конечного напряжения составит: на 6-вольтовую батарею (3 элемента)—8,1В, на 12-вольтовую (6 элементов) — 16,2 В. Отсюда количество батарей в группе:

где n — количество батарей в группе;
U_c — напряжение сети;
U_б — напряжение батареи в конце заряда.

Количество групп батарей, которое можно подключить к зарядному источнику, определяется мощностью последнего:

где m — количество групп;
Р_н — номинальная мощность источника тока;
I_н — номинальный ток нагрузки на зарядный источник;
I_з — зарядный ток.

Сила зарядного тока для каждого типа батарей определяется из выбранного режима заряда: 20-часового I_з=0,05 С₂₀ А; 10-часового I_з=0,1 С₁₀ А; ускоренного двухступенчатого — первая ступень заряда, продолжающаяся до напряжения на элементе 2,4 В, I_з=0,15 С₂₀ А, вторая ступень заряда, продолжающаяся до полного заряда, I_з=0,1 С₂₀ А.

Заряд батареи проводится до достижения обильного газовыделения, постоянства напряжения и плотности электролита, отмечаемых в течение 2—3 часов. В каждую группу следует подключать максимально возможное количество батарей, с тем чтобы в реостате гасилось как можно меньше энергии. Все батареи одной группы должны иметь одинаковую емкость и примерно одинаковую степень разряда.

Разность плотностей электролита в полностью заряженных аккумуляторных элементах батареи не должна превышать 0,01 г/см³. Для выравнивания плотностей электролита в батареях, имеющих отдельные элементы с пониженной плотностью, эти батареи дополнительно дозаряжают в течение двух часов. Если плотности электролита в отдельных элементах после доза-рядки батарей не выравнились или плотность электролита во всех элементах батареи оказалась несколько выше или ниже нормы, то ее необходимо откорректировать до нормальной величины с точностью ±0,01 г/см³. Корректировка производится в батарее, включенной на заряд, когда обильное газовыделение обеспечивает хорошее перемешивание электролита.

Корректировку плотности электролита рекомендуется проводить в следующей последовательности.

Если плотность электролита, приведенная к +15° С, ниже требуемой, то в аккумуляторы доливают электролит плотностью 1,40 г/см³, а если она выше, доливают дистиллированную воду. Сначала из аккумулятора в зависимости от имеющейся и требуемой плотности отбирают определенный объем электролита. Затем доливают в соответствии с табл. 6 определенное количество электролита плотностью 1,40 г/см³ или дистиллированной воды. И наконец, через 30 мин проверяют плотность электролита в аккумуляторах и при нормальной ее величине устанавливают до нормы уровень электролита.

Если разница между фактической и требуемой плотностями велика, то операцию отбора-доливки повторяют три-четыре раза с интервалами между ними в 30 мин. Это необходимо для перемешивания электролита в аккумуляторе.

Основными недостатками такого способа заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей являются: большая продолжительность, необходимость постоянно контролировать и регулировать силу зарядного тока, нерациональный расход энергии на электролиз воды в конце заряда, вредное влияние перезаряда на разрушение пластин.

Таблица 6

Примечание. Для приведения указанных величин к объемам аккумуляторов надо указанные цифры умножить на объем электролита в аккумуляторе, выраженный в литрах.

Заряд при постоянном напряжении обеспечивает ускоренный ввод батарей и простоту проведения и поддержания режима заряда. Аккумуляторные батареи в этом случае подключаются непосредственно (без реостатов) к источнику энергии, зарядное напряжение которого поддерживается постоянным в течение всего процесса. Напряжение источника должно быть равно зарядному напряжению аккумуляторной батареи, т. е. на каждый аккумуляторный элемент должно приходиться 2,4—2,5 В. Следовательно, общее напряжение источника энергии составит: для 6-вольтовых батарей 7,2—7,5 В; для 12-вольтовых батарей 14,4—15,0 В. Величина зарядного тока для каждой из заряжаемых батарей устанавливается автоматически и зависит от ее технического состояния (степени разряда, температуры электролита и т. д.).

Как видно на графике рис. 8,б, в начале заряда ток достигает наибольшей величины (I_з~1,0 С₂₀ А), так как ЭДС батареи в это время имеет наименьшее значение. Однако в процессе заряда ЭДС возрастает, а зарядный ток уменьшается, достигая через 2—4 часа сравнительно малой величины (10—8 А). При данном способе батарею заряжают до 90—95% ее номинальной емкости, так как зарядный ток в конце заряда падает почти до нуля.

Как уже отмечалось, заряд аккумуляторной батареи на автомобиле является, в сущности, зарядом при постоянном напряжении. Этот способ внедряется также на стационарных и подвижных зарядных станциях, благодаря малому времени заряда и простоте обслуживания. Однако ввиду того что полный заряд батареи в этом случае невозможен, заряд при постоянном напряжении следует рассматривать как вспомогательный способ, который должен сочетаться с периодическими полными зарядами при постоянном токе и с контрольно-тренировочными циклами.

К основным недостаткам этого способа относятся: перегрузка источника энергии в начале заряда (вследствие большого зарядного тока) и недогрузка его в конце (зарядный ток значительно понижается); невозможность быстрого заряда сильно охлажденных батарей (при минусовых температурах) вследствие повышения вязкости электролита и соответственного повышения внутреннего сопротивления батареи.

Заряд аккумуляторных батарей малыми токами производится с целью компенсации потери электроэнергии в результате саморазряда, который в период бездействия аккумуляторных батарей может достигать 0,3—1% в сутки при температурах воздуха (и электролита) выше +5° С и значительно уменьшается с понижением температуры. Заряд (подзаряд) малой силой тока (0,025—0,1 А) производится при нахождении батарей непосредственно на автомобилях или в местах хранения.

Такой заряд также осуществляют двумя способами: заряд при постоянстве напряжения и заряд при постоянстве тока.

В первом случае (U_з=const) в сеть переменного тока через стабилизатор напряжения включают выпрямитель (ВСА-5А), к которому через ответвительные коробки подключают аккумуляторные батареи. Для обеспечения подзаряда напряжение должно поддерживаться в таких пределах, чтобы на каждый элемент батареи приходилось от 2,18 до 2,25 В.

Во втором случае (I_з=const) применяют выпрямитель (ВСА-5А) без стабилизатора напряжения и распределительный щит, обеспечивающий подключение нескольких (трех) различных групп батарей. Количество батарей в каждой группе зависит от емкости и технического состояния, т. е. от величины тока подзаряда. Зарядный ток стабилизируется с помощью электрических ламп или других нелинейных сопротивлений, включенных в. цепь заряда каждого автомобиля или каждой батареи. Лампы, кроме того, дают возможность по накалу контролировать исправность зарядной цепи, т. е. прохождение тока подзаряда.

На подзаряд малыми токами устанавливаются только исправные, полностью заряженные батареи, в которых тщательно откорректированы плотность и уровень электролита. Такой подзаряд проводят непрерывно, если температура воздуха выше +5° С, если же она ниже — применяют периодический подзаряд.

Непрерывный подзаряд — эффективное средство для поддержания батарей в заряженном состоянии, требующее небольшой мощности зарядных источников. Так, один выпрямитель ВСА-5А (сила тока 12 А, напряжение до 64 В) обеспечивает подзаряд 200—300 стартерных аккумуляторных батарей.

Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ) проводится для определения технического состояния аккумуляторной батареи, проверки отдаваемой ею емкости, выявления отстающих аккумуляторных элементов в батарее и других неисправностей. Для автомобильных батарей, залитых электролитом, КТЦ проводят один раз в год и в случаях, когда необходимо определить отдаваемую ими емкость и установить пригодность их к дальнейшей эксплуатации.

КТЦ проводят в таком порядке: заряд аккумуляторной батареи при постоянной силе тока I_з=0,1 С₂₀ А до напряжения не менее 2,4 В на каждом элементе батареи, а затем при I_з=0,05 С₂₀ А до полного заряда; контрольный разряд, производимый непрерывно силой тока Iр=0,05 С₂₀ А до конечного напряжения на элементе 1,75 В; определение продолжительности разряда и температуры электролита при разряде; заряд аккумуляторной батареи обычным порядком и направление годных батарей в эксплуатацию.

Полученная емкость батареи приводится к температуре +25° С.

Емкость батарей в период гарантированного срока эксплуатации должна быть не ниже 90% номинального значения. Если же она снизится до 40% номинального значения, батарея подлежит списанию.

Хранение аккумуляторных батарей в сухозаряженном исполнении, не залитых электролитом, можно производить в неотапливаемых помещениях при температуре —35е С в течение трех лет. Сухозаряженность же их гарантируется в течение одного года с момента изготовления. Батареи устанавливают на стеллажи в один ряд полюсными выводами вверх. Пробки на батареях должны быть плотно завинчены, уплотнительные детали стоять на своих местах, а полюсные выводы — смазаны техническим вазелином.

Аккумуляторные батареи, залитые электролитом, т. е. снятые с эксплуатации, следует хранить в заряженном состоянии в прохладных помещениях по возможности при температуре ниже 0°С. Перед постановкой на хранение их подвергают контрольно-тренировочному циклу: емкость их должна быть не ниже гарантированной, плотность и уровень электролита — доведены до нормы, поверхность — нейтрализована.

Устанавливать такие батареи желательно на специальные стеллажи, обеспечивающие удобство их технического обслуживания и позволяющие производить заряд непосредственно на месте хранения. Залитые электролитом и заряженные аккумуляторные батареи могут храниться и на автомобилях, как правило, при установившихся температурах не ниже —15° С. В любом случае допускается постоянный подзаряд их малыми токами. Срок хранения батарей не должен превышать (в зависимости от условий хранения) трех — двенадцати месяцев.

Конофеев Н. Т. Автомобильные аккумуляторные батареи. — М.: ДОСААФ, 1979. — 64 с, ил. 15 коп

Источник материала