المواضيع:
- عام
- Werking
- بناء البطارية
- لوحات زائد وناقص
- خلايا البطارية
- التحميل/التفريغ
- مواسعة
- بداية الباردة الحالية
- افصل أطراف البطارية
- ابدأ باستخدام كابلات التوصيل
عموما:
تتمثل مهمة البطارية في توفير الطاقة للمستهلكين في الأوقات التي يوفر فيها المولد طاقة قليلة أو معدومة، على سبيل المثال عند تشغيل المحرك. البطارية عبارة عن مخزن مؤقت يخزن الطاقة. يتم تخزين الطاقة التي يوفرها المولد في البطارية ويجب إطلاقها مرة أخرى عند الحاجة إليها. ونظرًا لصعوبة تخزين الطاقة الكهربائية، يتم تحويل الطاقة الكهربائية التي يوفرها المولد إلى طاقة كيميائية. إذا كان على البطارية بعد ذلك توفير الطاقة الكهربائية للمستهلكين، فسيتم تحويل الطاقة الكيميائية مرة أخرى إلى طاقة كهربائية.
إذا كانت بطارية السيارة بحالة جيدة، ولكنها أصبحت فارغة مرة أخرى بعد بضع ساعات من التوقف، فقد تكون هناك مشكلة. المستهلك السري
عملية:
تحتوي البطارية على عدة ألواح رفيعة من الرصاص في حاوية تحتوي على حمض الكبريتيك. يتحد الرصاص مع الكبريت . ثم يحدث تفاعل كيميائي. يتم تحويل الرصاص إلى كبريتات الرصاص (PbSO4).
حمض الكبريتيك المخفف هو خليط من حمض الكبريتيك والمياه المنزوعة المعادن (المنقى). غالبًا ما يُطلق على حمض الكبريتيك المخفف اسم المنحل بالكهرباء. عندما يتم توصيل لوحات الرصاص بجهاز التحميل، فإن لوحات الرصاص سوف تخضع للتغيير. تطلق اللوحة المتصلة بالسالب الكبريت إلى المنحل بالكهرباء. يتم تحويل كبريتات الرصاص إلى رصاص مسامي. اللوحة المتصلة بالزائد تمتص الأكسجين من المنحل بالكهرباء وتطلق الكبريت إلى المنحل بالكهرباء. تحتوي هذه اللوحة على ثنائي الرصاص (PbO2) بعد الشحن. تخلق العملية المذكورة أعلاه فرقًا في الجهد بين اللوحتين الموجبة والسالبة.
إذا تم توصيل المستهلك بألواح الرصاص التي تم شحنها بالطريقة المذكورة أعلاه، فسوف يتدفق تيار. يتم تحويل ثاني أكسيد الرصاص من اللوحة الزائدة مرة أخرى إلى كبريتات الرصاص. يتم أيضًا تحويل الرصاص المسامي للوحة السالبة إلى كبريتات الرصاص. عند شحن وتفريغ البطاريات يحدث تغير في الصفائح الموجبة والسالبة (التأثير الكيميائي). يخضع المنحل بالكهرباء أيضًا للتغيير أثناء الشحن والتفريغ. عندما يتم تفريغ البطارية، تتكون الصفائح الموجبة والسالبة من كبريتات الرصاص. تم استخراج الكبريت المستخدم لتكوين كبريتات الرصاص من المنحل بالكهرباء. وبالتالي فإن المنحل بالكهرباء الخاص بالبطارية التي تم تفريغها يحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت. باستخدام بطارية مشحونة، يتم نقل كبريتات الرصاص من الألواح إلى المنحل بالكهرباء. ثم يحتوي المنحل بالكهرباء على نسبة عالية من الكبريت. نظرًا لأن جزيئات الكبريت هي الجزيئات الأثقل في الإلكتروليت، فإن الكتلة النوعية للإلكتروليت تزداد مع زيادة حالة شحن البطارية. تبلغ كتلة الإلكتروليت الموجود في بطارية مشحونة بالكامل 1280 كجم/م3. عندما تكون البطارية فارغة تمامًا، تكون كتلة الإلكتروليت محددة 1140 كجم/م3. للمقارنة: الماء لديه كتلة محددة تبلغ 1000 كجم / م 3.
بناء البطارية:
تتكون البطاريات من عدد من الخلايا، تحتوي كل خلية على عدد من اللوحات الموجبة والسالبة. كل خلية لديها جهد حوالي 2 فولت. تحتوي بطارية جهد 12 فولت على 6 خلايا متصلة على التوالي. يتم فصل الصفائح الزائدة والناقصة عن بعضها البعض بواسطة فواصل.
لوحات زائد وناقص:
تتصل الصفائح الموجبة بالقطب الموجب، والصفائح السالبة بالقطب السالب. لمنع أخطاء الاتصال، يتم وضع علامة على كلا القطبين ويكون قطر القطب الموجب دائمًا أكبر من القطب السالب. ترتبط الصفائح الموجبة والسالبة ببعضها البعض بواسطة قطعة جسر. تتكون اللوحات من شبكة من الهياكل الرصاصية. تمتلئ الشبكات بالمعجون (خليط من مسحوق الرصاص وحمض الكبريتيك وتطبيقات مختلفة). الفواصل مصنوعة من البلاستيك والسليلوز. أثناء تحويل الطاقة في البطارية، يتم توليد المزيد من الحرارة على اللوحة الموجبة مقارنة باللوحة السالبة. لمنع اعوجاج اللوحة الزائدة، يتم دائمًا وضع اللوحة الزائدة بين لوحتين ناقصتين.
خلايا البطارية:
تمتلئ جميع خلايا البطارية بما يسمى بالكهرباء، وهو خليط من الماء المقطر وحمض الكبريتيك. الماء المقطر (ويسمى أيضًا منزوع المعادن) هو الماء الذي تمت إزالة الملوثات منه مثل مركبات الجير والكلور. في البطاريات القديمة، تحتوي الخلايا على فتحات تعبئة. يمكن إعادة تعبئة المياه المنزوعة المعادن من خلال هذه الفتحات. يمكن إغلاق فتحة التعبئة بغطاء تعبئة. مع البطاريات الأحدث، لم تعد التعبئة ممكنة. إنها بطاريات لا تحتاج إلى صيانة حيث يكون استهلاك المياه منخفضًا جدًا بحيث لا تكون إعادة تعبئتها ضرورية.
التحميل/التفريغ:
يمكن قياس حالة شحن البطارية باستخدام مقياس الحمض. يعمل شاحن البطارية الجيد تلقائيًا على تقليل التيار إذا تجاوز جهد الشحن 2,35 فولت لكل خلية (أي حوالي 14 فولت لبطارية 12 فولت). إذا تم تجاوز هذه القيمة، تتحلل جزيئات الماء إلى أكسجين وهيدروجين، مما يؤدي إلى تكوين غاز الهيدروجين. وإذا تم إنتاج الكثير من هذا الغاز فإنه يشكل خليطا متفجرا (الأكسجين).
- الشحن العادي:
أثناء الشحن العادي، يتم استعادة سعة البطارية إلى 100%. حجم تيار الشحن من 5 إلى 10% من السعة. يتم شحن بطارية بسعة 40 أمبير بتيار شحن من 2 إلى 4 أمبير أثناء الشحن العادي. - الشحن السريع: يمكن شحن البطاريات التي يتم تفريغها بالكامل بسرعة جزئيًا مرة أخرى عن طريق الشحن السريع. تيار الشحن يتراوح بين 30 إلى 50% من سعة البطارية. بالنسبة للبطارية بسعة 40 أمبير، يكون تيار الشحن من 12 إلى 20 أمبير. لا يتم استخدام الشحن السريع كثيرًا. يمكن أيضًا استخدام العديد من أجهزة الشحن السريعة كجهاز تشغيل سريع وشاحن عادي.
- الشحن المتتابع: إذا لم يتم استخدام البطارية لفترة أطول من الوقت، يحدث فقدان الجهد بسبب التفريغ الذاتي. من خلال توصيل الشاحن بالبطارية باستمرار، تظل البطارية ممتلئة دائمًا. يبلغ تيار الشحن حوالي 0,1% من سعة البطارية. يتم بعد ذلك شحن بطارية بسعة 40 أمبير بتيار 0,04 أمبير. توجد أجهزة شحن للبطاريات تتحول تلقائيًا إلى الشحن المتقطع في نهاية الشحن العادي.
- الشحن المؤقت: مع الشحن المؤقت، يتم توصيل المستهلكين وجهاز الشحن بالبطارية. يوفر الشاحن تيارًا بحيث تظل البطارية ممتلئة عمليًا. توفر البطارية ذروة التيار للمستخدمين. يتم الشحن المؤقت عندما يقوم المولد بشحن البطارية وتوفير الطاقة للمستخدمين في نفس الوقت. يحتوي المولد على منظم جهد تم ضبطه على 14,4 فولت لتركيب 12 فولت. بعد البدء، يتم شحن المولد بسرعة لفترة من الوقت. ينخفض تيار الشحن بشكل حاد أثناء القيادة. عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل، يصبح تيار الشحن صغيرًا جدًا بحيث يحافظ الشاحن على شحن البطارية فقط.
إذا كانت السيارة في مرآب، فمن الجيد أن تكون البطارية على الشاحن المتقطر. يكون عمر البطارية بعد ذلك أقل من عمر البطارية التي غالبًا ما يتم تفريغها لفترة طويلة ويتم إعادة شحنها بسرعة بواسطة الدينامو. تصبح البطارية فارغة إذا ظل المستهلك قيد التشغيل عند إيقاف تشغيل المحرك (مثل الإضاءة). إذا كانت البطارية فارغة تمامًا (البطارية فارغة تمامًا)، فسوف تتضرر البطارية داخليًا. هذا يقلل بشكل كبير من العمر.
السعة:
سعة البطارية هي أقصى كمية من الطاقة الكهربائية التي يمكن أن تحتويها البطارية. يتم التعبير عن السعة بـ Ah (أمبير ساعة)، ويتم تحديد السعة بناءً على نتائج الاختبار. مثال: بطارية بسعة 60 أمبير. يمكن لهذه البطارية توفير تيار 20A لمدة 3 ساعة. (60 أمبير: 20 ساعة = 3 أمبير). لن ينخفض الجهد الطرفي عن 1,75 فولت لكل خلية.
بداية الباردة الحالية:
بشكل عام يمكن افتراض أن حجم تيار البدء البارد هو 4 إلى 5 أضعاف سعة البطارية. يوفر تيار البداية الباردة معلومات حول السرعة التي يمكن للبطارية من خلالها توفير الطاقة الكهربائية. بالنسبة لبطاريات البدء المستخدمة في السيارات، يعد تيار البدء البارد أكثر أهمية من السعة. يتناقص تيار البداية الباردة بشكل حاد مع انخفاض درجة الحرارة. وذلك لأن التفاعلات الكيميائية تتم بشكل أبطأ بكثير عند درجة حرارة منخفضة. يتم تحديد الظروف التي يتم بموجبها قياس تيار البداية الباردة مسبقًا.
وفقًا لمعايير DIN: تيار التشغيل البارد هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن للبطارية توفيره عند درجة حرارة 255 كلفن (-18 درجة) لفترة معينة، بجهد كافي:
- بعد 30 ثانية. عند تفريغه بتيار البدء البارد، يجب أن يظل الجهد الطرفي 1,5 فولت على الأقل لكل خلية.
- بعد 150 ثانية. عند تفريغها بتيار البدء البارد، يجب أن يظل الجهد الطرفي 1 فولت على الأقل لكل خلية.
فصل أطراف البطارية:
يجب فصل البطارية أثناء أعمال معينة (على سبيل المثال، الوسائد الهوائية، محرك التشغيل، مولد التيار المتردد). وإلا فقد يحدث ماس كهربائي أو قد تنتفخ الوسادة الهوائية دون قصد. في هذه الحالات يكفي تفكيك القطب السالب. يمكن بعد ذلك أن يبقى الطرف الموجب على البطارية. لا تقم أبدًا بإزالة القطب الموجب فقط! إذا لامست جسم السيارة (الذي يعمل بمثابة الأرض وبالتالي يتم توصيله بالقطب السالب)، سيحدث ماس كهربائي. عند إزالة البطارية، يجب دائمًا إزالة القطب السالب أولاً ثم القطب الموجب.
لا ينبغي أبدا فصل البطارية أثناء تشغيل المحرك. يتم التحكم في محركات اليوم إلكترونيًا بالكامل. يمكن أن تتعرض الأجهزة الإلكترونية لأضرار جسيمة بسبب التيارات القصوى القادمة من المولد.
قديماً كان يمكن فصل محرك الديزل (غير المتحكم فيه إلكترونياً) بهذه الطريقة، لأن مضخة الوقود كانت تعمل ميكانيكياً وتفتح الحاقنات عند ضغط حقن معين. سمحت العملية الميكانيكية للمحرك بمواصلة العمل بدون بطارية بعد بدء التشغيل.
البدء باستخدام كابلات التوصيل:
إذا كانت البطارية فارغة، فيجب شحن البطارية قبل بدء تشغيل المحرك مرة أخرى. من الممكن تركيب البطارية على سيارة أخرى باستخدام كابلات التوصيل. من المهم استخدام كابلات توصيل جيدة (سميكة). تولد الكابلات الرقيقة قدرًا كبيرًا من المقاومة عند التيارات العالية، وبالتالي تصبح ساخنة جدًا. هناك احتمال ألا يمكن تشغيل محرك أثقل/أكبر بكابلات خفيفة جدًا.
ترتيب الاتصال مهم؛ لا تقم أبدًا بتوصيل الكابلات الموجبة (الحمراء) والسالبة (السوداء) ببطارية واحدة في نفس الوقت، لأنه بعد ذلك يمكن أن يكون لديك دائرة كهربائية قصيرة بسرعة بسبب نقاط الاتصال الموجودة على الجانب الآخر من الكابل التي تتلامس مع بعضها البعض. لذلك اتبع هذا الترتيب:
- قم بتوصيل الكابل السالب بإحدى السيارات والجانب الآخر من الكابل السالب بالسيارة الأخرى.
- ثم قم بتوصيل الكابل الموجب بإحدى السيارات ثم بالأخرى. لا يهم ما إذا كان الكابل الزائد متصلاً أولاً ثم الكابل الناقص، أو العكس.
الآن كلتا البطاريتين متوازيتان مع بعضهما البعض. إذا كانت البطاريات على التوازي، يبقى الجهد 12 فولت. لذلك ليس صحيحًا أن إجمالي جهد البطارية يبلغ الآن 24 فولت. سيكون هذا هو الحال إذا تم توصيل البطاريات على التوالي، وهو ما يحدث، على سبيل المثال، مع المركبات الكهربائية / الهجينة. لمزيد من المعلومات حول دوائر التوالي والتوازي (باستخدام المقاومات كمثال)، راجع الصفحة مقاومة التيار، الجهد.
الآن بعد أن تم توصيل كابلات البطارية، يقوم مولد التيار المتردد الخاص بالسيارة "الشحن" بشحن البطارية الفارغة. من الأفضل ترك ذلك لمدة دقيقة، وإلا فقد لا يتمكن المحرك من التشغيل. خاصة إذا كان هذا محرك ديزل ثقيل. وبعد دقيقة (أو أكثر) يمكن تشغيل السيارة والبطارية فارغة.
تعتبر الإجراءات المتخذة عند تفكيك كابلات التوصيل مهمة أيضًا؛ نظرًا لأن السيارة التي توفر المساعدة في بدء التشغيل للسيارة الأخرى لا تزال تنقل الكثير من تيار الشحن عبر كابلات التوصيل إلى البطارية الفارغة، فليس من الجيد إزالة كابلات التوصيل دفعة واحدة. يكون تيار / جهد الشحن مرتفعًا جدًا عند الشحن، ولكن عند فصل الكابل، لا يمكن للتيار أن يذهب إلى أي مكان، باستثناء إلكترونيات السيارة الخاصة بك. ثم هناك ذروة التيار، والتي يمكن أن تنتهي أيضًا في وحدات التحكم. يمكن الوقاية من هذه المشكلة عن طريق تشغيل جميع المستهلكين الثقيلين في سيارة الشحن (أي السيارة التي تشحن البطارية الفارغة). فكر في تدفئة النافذة الخلفية والإضاءة إذا لزم الأمر. تسخين المقعد، وما إلى ذلك. عند تفكيك كابل التوصيل، يمكن توزيع ذروة التيار في هذه المكونات التي تتطلب بالفعل قدرًا كبيرًا من الطاقة. ثم يتم إنقاذ وحدات التحكم. يتم أيضًا تفكيك كابلات التوصيل بنفس ترتيب توصيلها؛ أولاً الكابل الزائد أو الناقص لكلتا السيارتين، ثم الآخر. لا تقم أبدًا بإزالة كليهما من بطارية واحدة في نفس الوقت.
من الأفضل شحن بطارية فارغة بشاحن بطارية، لأن الدينامو يشحنها بأقصى تيار شحن. يقوم شاحن البطارية بضبط تيار الشحن حسب حالة البطارية. عندما يتم تفريغ البطارية بشدة (أي عندما ينخفض جهد البطارية إلى أقل من 6 فولت)، فإنها تصبح تالفة داخليًا. هذا يقلل بشكل كبير من العمر.
الصفحة ذات الصلة:
