Свинцево-кислотний акумулятор: принцип роботи, види

Свинцево-кислотний акумулятор – один з найпоширеніших типів батарей, що використовується в якості джерела електроенергії для автомобіля, мотоцикла, мопеда, або в разі потреби створення запасних джерел живлення.

Перша модель свинцево-кислотного акумулятора була створена в середині XIX століття вченим Гастоном Планте. Тоді його конструкція мала на увазі дві свинцевих пластини, скляну колбу з сірчаною кислотою і звичайне полотно в ролі сепаратора. Це пристрій мало малої ємністю заряду і не отримало достатнього поширення. Але ідею оцінили інші вчені і стали експериментувати зі складом електродів. В результаті найвдалішою виявилася ґратчаста конструкція зі сплаву з додаванням сурми. Винахід генераторів постійного струму вирішило проблему з відповідним джерелом енергії, і свинцево-кислотні акумуляторні батареї нарешті таки набули широкого поширення.

В кінці ХХ століття їх конструкція ускладнилася, з’явилися не обслуговуються акумулятори, в електроди яких був доданий кальцій. Це нововведення дозволило істотно скоротити витрату води. В ідеалі, батареї такого типу здатні працювати без поповнення кількості води в електроліті весь термін служби. До речі, при необхідності втратило працездатність пристрій можна спробувати відновити, використовуючи принцип дії кислотних акумуляторів.

Будова кислотного акумулятора

Кислотні акумулятори – вторинні джерела струму, який утворюється за рахунок реакцій відновлення і окислення, що проходять між матеріалом електродів і електролітом. В якості електроліту використовується водний розчин сірчаної кислоти. Зупинимося на докладніше на пристрої акумуляторів цього типу.

За конструктивними особливостями сучасні батареї діляться на три типи:

  1. З рідким електролітом. Можуть бути як обслуговуються, так і не обслуговуються. Електроліт – суміш сірчаної кислоти і води, що знаходиться в рідкому вигляді. У версії, що вимагає обслуговування, пластини виготовляються зі свинцю з додаванням сурми і миш’яку. У таких батареях високий витрата води, що робить обслуговування акумулятора не дуже простим завданням. Після заміни сурми на кальцій до складу сплаву негативної пластини з’явилися так звані гібридні акумулятори, більш зручні в експлуатації, ніж їх попередники. І, нарешті, з додаванням кальцію в обидві пластини почалася ера пристроїв, що не вимагають відновлення кількості води весь термін служби. Незважаючи на досконалість конструкції, у них є один мінус – погано переносять майже повний розряд, особливо в умовах негативної температури.
  2. Гелеві АКБ. У цих конструкціях електроліт знаходиться в згущеному стані завдяки додаванню кремнію. Плюс такої конструкції в тому, що батарея стає абсолютно герметичною. Газ, що виділяється в процесі хімічних реакцій, знаходить собі місце в порах гелю, а при зворотних реакціях знову приєднується до розчину сірчаної кислоти. Але це дуже примхливі батареї. Вони вимагають неухильного дотримання умов експлуатації, чутливі до перепадів температур, справляються з високим навантаженням гірше, ніж їх рідинні побратими. Але вони добре справляються з сильною розрядкою, дійсно не вимагають додаткового обслуговування. Гелеві АКБ частіше використовуються в якості стаціонарно резервного джерела живлення і рідко встановлюються на транспорт.
  3. AGM-акумулятори. Це найсучасніший вид батарей, що поєднує всі переваги попередніх варіантів. Електроліт залишається рідким, але циркулює в пористої конструкції з найтонших скляних волокон. Два види пір – великі і маленькі – забезпечують вільне переміщення газу до того, як запуститься зворотна реакція. Конструкція пристрою така, що акумулятор може працювати, навіть якщо його оболонка незначно пошкоджена. Чи не бояться вони і холоду, глибокої розрядки, вібрацій. Єдина вразливість такого пристрою – чутливість до перепадів напруги. Цю проблему можна вирішити, контролюючи роботу генератора і користуючись надійним ЗУ.

У будь-якого виду акумулятора є два основних параметри: ємність і напруга. Ємність визначає кількість енергії, яке акумулятор може віддати при робочій напрузі, вимірюється в Ампер-годинах. Вона залежить від площі свинцевих пластин, які беруть участь в хімічних реакціях. При зносі акумулятора його ємність зменшується через природних втрат в розмірі пластин.

Пластини кислотного акумулятора

Напруга – кількість електричного струму, що віддається батареєю. Вимірюється в вольтах, залежить від щільності електроліту. Обидва параметра необхідно контролювати, так як від них залежить працездатність пристрою.

Для вимірювання напруги використовується вольтмер, правильні показники – від 11 до 13 вольт (раніше вироблялися акумулятори з напругою вольт, тепер вони вважаються застарілими).

Щоб виміряти ємність, існує кілька методів:

  • – вимір напруги при еталонної навантаженні. Акумулятор повинен бути повністю заряджений.
  • Спеціальний індикатор, здатний посилати сигнал, що визначає площу свинцевих пластин, і перетворювати його в цифри. Не потребує особливих умов використання.
  • У домашніх умовах можна підключити потужну автомобільну галогеновую лампу і заміряти в цей час напруга. Їли протягом 2 хвилин воно тримається на рівні ~ 11 вольт, а світло лампи рівний і сильний – все в порядку.

Залежно від типу використовуваного акумулятора, умови його експлуатації будуть сильно відрізнятися. Єдина спільна риса – всіх їх необхідно вчасно заряджати. Так, яку обслуговує батарея вимагає доливання води в акумулятор, що може становити небезпеку – кислота нагріває воду, і окріп може відчутно обпекти автовласника.

Перевірка заряду акумулятора

Конструкція необслуговуваних акумуляторів не передбачає можливості поповнення запасу води в них. Але, навіть якщо зробити невеликі зміни в конструкції, обпектися окропом все одно буде проблематично. Для батарей такого типу важливо не допускати великих коливань напруги. Це справедливо і для автомобільного, і для мотоциклетного акумулятора. Але герметичний корпус зменшує варіанти відновлення пристрою.

Як відновити батарею? Часто зниження ємності або напруги акумулятора відбувається через те, що деякі ділянки електроліту занадто уплотнились. При багаторазової невеликий зарядці ці області розріджується, і потенціал пристрою відновлюється. Існує кілька рецептів відновлює розчину, який кілька покращує стан пристрою. На жаль, його використання дещо ускладнений на батареях з герметизованим корпусом, так як злити з нього цей розчин буде проблематично.

Який би акумулятор не був встановлений на транспортному засобі, важливо дотримуватися інструкції по його використанню, вчасно заряджати і, при необхідності, поповнювати запас води в електроліті.

Ссылка на основную публикацию