Viðfangsefni:
- General
- Aðgerð
- Smíði rafhlöðunnar
- Plús og mínus plötur
- Rafhlöðu frumur
- Hleðsla/losun
- Rýmd
- Kaldstartstraumur
- Aftengdu rafhlöðuna
- Byrjaðu með jumper snúrum
Almennt:
Verkefni rafgeymisins er að afla orku til neytenda á þeim tímum þegar rafstraumurinn gefur litla sem enga orku, til dæmis þegar vélin er ræst. Rafhlaðan er biðminni sem geymir orku. Orkan sem alternatorinn veitir er geymd í rafhlöðunni og verður að losa hana aftur þegar þess er þörf. Vegna þess að erfitt er að geyma raforku er raforkan sem raforka gefur frá sér umbreytt í efnaorku. Ef rafhlaðan þarf síðan að veita raforku til neytenda er efnaorkunni breytt aftur í raforku.
Ef rafgeymir bílsins er í góðu ástandi, en er tómur aftur eftir nokkra klukkutíma kyrrstöðu, gæti verið vandamál. leynilegur neytandi.
Aðgerð:
Rafhlaðan inniheldur nokkrar þunnar blýplötur í íláti með brennisteinssýru. Blýið sameinast brennisteini. Þá eiga sér stað efnahvörf. Blýinu er breytt í blýsúlfat (PbSO4).
Þynnt brennisteinssýra er blanda af brennisteinssýru og afsteinuðu (hreinsuðu) vatni. Þynnt brennisteinssýra er oft kölluð raflausn. Þegar blýplöturnar eru tengdar við hleðslutæki munu blýplöturnar breytast. Platan sem tengd er mínus losar brennisteinn í raflausnina. Blýsúlfatinu er breytt í gljúpt blý. Platan sem tengd er við plús gleypir súrefni úr raflausninni og losar brennisteinn í raflausnina. Þessi plata inniheldur blýdíoxíð (PbO2) eftir hleðslu. Ofangreint ferli skapar spennumun á plús- og mínusplötum.
Ef neytandi er tengdur við blýplöturnar sem hlaðnar hafa verið með fyrrgreindum hætti mun straumur renna. Blýdíoxíðið frá plúsplötunni er breytt aftur í blýsúlfat. Hinu gljúpa blýi neikvæðu plötunnar er einnig breytt í blýsúlfat. Við hleðslu og afhleðslu á rafhlöðum verður breyting á jákvæðu og neikvæðu plötunni (efnafræðileg áhrif). Raflausnin breytist einnig við hleðslu og afhleðslu. Þegar rafhlaðan er tæmd samanstanda jákvæðu og neikvæðu plöturnar af blýsúlfati. Brennisteinn sem notaður er til að mynda blýsúlfat hefur verið dreginn úr raflausninni. Raflausn rafhlöðu sem hefur verið tæmd hefur því lágt brennisteinsinnihald. Með hlaðinni rafhlöðu hefur blýsúlfatið frá plötunum verið flutt yfir í raflausnina. Raflausnin hefur þá hátt brennisteinsinnihald. Vegna þess að brennisteinsagnirnar eru þyngri agnirnar í raflausninni eykst sérstakur massi raflausnarinnar eftir því sem hleðsluástand rafhlöðunnar eykst. Raflausn fullhlaðinnar rafhlöðu hefur svipaðan massa 1280 kg/m3. þegar rafhlaðan er alveg tæmd hefur raflausnin ákveðinn massa 1140 kg/m3. Til samanburðar: vatn hefur ákveðinn massa 1000 kg/m3.
Bygging rafhlöðunnar:
Rafhlöður eru gerðar úr fjölda frumna, hver fruma inniheldur fjölda jákvæðra og neikvæðra plötu. Hver fruma hefur um það bil 2V spennu. 12 V rafhlaða hefur 6 frumur í röð. Plús og mínus plöturnar eru aðskildar frá hvor öðrum með skiljum.
Plús og mínus plötur:
Jákvæðu plöturnar eru tengdar við jákvæða pólinn, neikvæðu plöturnar við neikvæða pólinn. Til að koma í veg fyrir tengivillur eru báðir skautarnir merktir og jákvæði stöngin hefur alltaf stærra þvermál en neikvæði pólinn. Plús og mínus plöturnar eru tengdar hver öðrum með brúarstykki. Plöturnar samanstanda af rist af blýbyggingum. Ristin eru fyllt með deigi (blanda af blýdufti, brennisteinssýru og ýmsum notkunarmöguleikum). Skiljurnar eru úr plasti og sellulósa. Við orkuskipti í rafhlöðunni myndast meiri hiti á jákvæðu plötunni en á neikvæðu plötunni. Til að koma í veg fyrir skekkju á plúsplötunni er plúsplatan alltaf sett á milli tveggja mínusplata.
Rafhlaða frumur:
Allar frumur rafhlöðunnar eru fylltar með svokölluðum raflausn, blöndu af eimuðu vatni og brennisteinssýru. Eimað (einnig kallað afsteinað) vatn er vatn sem mengunarefni eins og kalk og klórsambönd hafa verið fjarlægð úr. Í eldri rafhlöðum hafa frumurnar áfyllingarop. Hægt er að fylla á afvatnað vatn í gegnum þessi op. Hægt er að loka áfyllingaropinu með áfyllingarhettu. Með nýrri rafhlöðum er ekki lengur hægt að fylla. Þetta eru viðhaldsfríar rafhlöður þar sem vatnsnotkun er svo lítil að ekki er þörf á áfyllingu.
Hleðsla/losun:
Hleðsluástand rafhlöðu er hægt að mæla með sýrumæli. Gott hleðslutæki dregur sjálfkrafa úr straumnum ef hleðsluspennan fer yfir 2,35 V á hverja rafhlöðu (þ.e.a.s. um það bil 14 V fyrir 12 V rafhlöðu). Ef farið er yfir þetta gildi brotna vatnssameindirnar niður í súrefni og vetni og mynda vetnisgas. Ef mikið af þessu gasi myndast myndar það sprengifima blöndu (súrefni).
- Venjuleg hleðsla:
Meðan á venjulegri hleðslu stendur er rafgeymirinn aftur kominn í 100%. Stærð hleðslustraumsins er 5 til 10% af afkastagetu. Rafhlaða með 40 Ah afkastagetu er hlaðin með 2 til 4 A hleðslustraum við venjulega hleðslu. - Hraðhleðsla: Hægt er að hlaða rafhlöður sem eru fljótt alveg tæmdar að hluta aftur með hraðhleðslu. Hleðslustraumurinn er 30 til 50% af afkastagetu rafhlöðunnar. Fyrir rafhlöðu með 40Ah afkastagetu er hleðslustraumurinn 12 til 20 A. Hraðhleðsla er ekki notuð svo oft. Mörg hraðhleðslutæki er einnig hægt að nota sem ræsir og venjulega hleðslutæki.
- Hleðsluhleðsla: Ef rafhlaða er ekki notuð í lengri tíma verður spennutap vegna sjálfsafhleðslu. Með því að tengja sífellt hleðslutæki við rafhlöðuna er rafhlaðan alltaf full. Hleðslustraumurinn er um það bil 0,1% af afkastagetu rafhlöðunnar. Rafhlaða með 40 Ah afkastagetu er síðan hlaðin með 0,04 A straumi. Til eru hleðslutæki sem skipta sjálfkrafa yfir í drifhleðslu við lok venjulegrar hleðslu.
- Buffer hleðsla: Með biðminni hleðslu eru neytendur og hleðslutæki báðir tengdir við rafhlöðuna. Hleðslutækið gefur slíkan straum að rafhlaðan helst nánast full. Rafhlaðan gefur notendum hámarksstrauminn. Bufferhleðsla á sér stað þegar alternatorinn hleður rafhlöðuna og sér samtímis orku til notenda. Rafallalinn er með spennustilli sem er stilltur á 14,4 V fyrir 12 Volta uppsetningu. Eftir ræsingu er alternatorinn í hraðhleðslu um stund. Hleðslustraumurinn lækkar mikið við akstur. Þegar rafhlaðan er fullhlaðin verður hleðslustraumurinn svo lítill að hleðslutækið heldur rafhlöðunni aðeins hlaðinni.
Ef bíllinn er í bílskúr er gott að hafa rafhlöðuna á drifhleðslutækinu. Rafhlaðan hefur þá lægri endingu en rafhlaða sem oft er tæmd í langan tíma og hleðst fljótt af dynamo. Rafhlaða tæmist ef neytandi er áfram á þegar slökkt er á vélinni (eins og lýsingin). Ef rafhlaða er djúpt tæmd (rafhlaðan er alveg tóm) skemmist rafhlaðan að innan. Þetta styttir líftímann verulega.
Stærð:
Afkastageta rafhlöðunnar er hámarksmagn raforku sem rafhlaðan getur innihaldið. Afkastagetan er gefin upp í Ah (amper-klst) Afkastagetan er ákvörðuð út frá niðurstöðum prófsins. Dæmi: Rafhlaða hefur 60 Ah afkastagetu. Þessi rafhlaða getur veitt 20A straum í 3 klukkustundir. (60Ah : 20h = 3A). Tengispennan mun ekki fara niður fyrir 1,75V á hverja frumu.
Kaldstartstraumur:
Almennt má gera ráð fyrir að stærð kaldræsistraumsins sé 4 til 5 sinnum stærri en rafgeymirinn. Kaldstartstraumurinn gefur upplýsingar um hraðann sem rafhlaðan getur veitt raforku á. Fyrir ræsirafhlöður sem notaðar eru í bíla er kaldræsingarstraumurinn jafnvel mikilvægari en afkastagetan. Kaldastartstraumurinn minnkar verulega eftir því sem hitastigið lækkar. Þetta er vegna þess að efnahvörfin ganga mun hægar fyrir sig við lægra hitastig. Skilyrðin sem kaldræsistraumurinn er mældur við eru ákveðnar fyrirfram.
Samkvæmt DIN stöðlum: kaldræsistraumurinn er hámarksstraumur sem rafhlaðan getur veitt við hitastigið 255 K (-18 gráður) í ákveðinn tíma, með nægri spennu:
- Eftir 30 sek. Afhleðsla með kaldræsingarstraumnum ætti tengispennan samt að vera að minnsta kosti 1,5 V á hverja frumu.
- Eftir 150 sek. Þegar hann er afhleðdur með kaldræsingarstraumnum verður tengispennan samt að vera að minnsta kosti 1V á hverja frumu.
Að aftengja rafhlöðuna:
Rafgeymirinn verður að vera aftengdur við ákveðna vinnu (t.d. loftpúða, startmótor, alternator). Annars gæti skammhlaup átt sér stað eða loftpúði gæti ræst úr óviljandi. Í þessum tilvikum er nóg að taka neikvæða stöngina í sundur. Jákvæð skautin getur þá verið áfram á rafhlöðunni. Fjarlægðu aldrei bara jákvæðu skautið! Ef það snertir yfirbygginguna (sem þjónar sem jörð og er því tengd við neikvæða pólinn) verður skammhlaup. Þegar rafhlaðan er fjarlægð, ætti alltaf að fjarlægja neikvæða pólinn fyrst og síðan jákvæða pólinn.
Aldrei ætti að aftengja rafgeymi meðan vélin er í gangi. Vélar í dag eru algjörlega rafstýrðar. Rafeindabúnaðurinn getur skemmst alvarlega vegna hámarksstrauma sem koma frá alternatornum.
Áður fyrr var hægt að aftengja (ó rafstýrða) dísilvél með þessum hætti, því eldsneytisdælan var vélknúin og innspýtingar opnuðust við ákveðinn innspýtingarþrýsting. Vélrænni aðgerðin gerði vélinni kleift að keyra áfram án rafhlöðu eftir ræsingu.
Byrjað með jumper snúrum:
Ef rafgeymirinn er tómur þarf að hlaða rafhlöðuna áður en hægt er að ræsa vélina aftur. Þetta er hægt að setja rafhlöðuna á annan bíl með því að nota jumper snúrur. Mikilvægt er að notaðir séu góðir (þykkir) startkaplar. Þunnir kaplar mynda mikið viðnám við mikla strauma og verða því mjög heitir. Það eru líkur á að ekki sé hægt að ræsa þyngri/stærri vél með of léttum snúrum.
Röð tengingar er mikilvæg; Aldrei tengja plús (rauða) og mínus (svörtu) snúruna við 1 rafhlöðu á sama tíma, því þá geturðu fljótt orðið fyrir skammhlaupi vegna þess að snertingar hinum megin á snúrunni snerta hvor annan. Fylgdu því þessari röð:
- Tengdu neikvæða snúruna við annan bílinn og hina hliðina á neikvæðu snúrunni við hinn bílinn.
- Tengdu svo jákvæðu snúruna við annan bílinn og svo við hinn. Það skiptir ekki máli hvort plús snúran er tengdur fyrst og síðan mínus kapallinn, eða öfugt.
Nú eru báðar rafhlöðurnar samsíða hvort öðru. Ef rafhlöðurnar eru samhliða er spennan áfram 12v. Þannig að það er ekki þannig að heildarspenna rafhlöðunnar sé nú 24 volt. Það væri raunin ef rafhlöðurnar væru raðtengdar, sem er það sem gerist með td raf-/tvinnbíla. Fyrir frekari upplýsingar um rað- og samhliða hringrás (með því að nota viðnám sem dæmi), sjá síðuna straumur, spennuviðnám.
Nú þegar rafhlöðukaplarnir eru tengdir hleður rafgeymirinn í 'hleðslu' bílnum tóma rafhlöðuna. Best er að hafa þetta í eina mínútu, annars er ekki hægt að ræsa vélina. Sérstaklega ef þetta er þung dísilvél. Eftir mínútu (eða lengur) er hægt að ræsa bílinn með tóma rafhlöðuna.
Aðgerðirnar sem gripið er til við að taka í sundur stökkpíurnar eru einnig mikilvægar; Vegna þess að bíllinn sem veitir öðrum bílnum ræsingaraðstoð flytur enn mikinn hleðslustraum um tengisnúrurnar yfir á tóma rafgeyminn er ekki gott að fjarlægja startkapalana í einu lagi. Hleðslustraumurinn/spennan er mjög hár við hleðslu, en þegar þú aftengir snúru getur straumurinn ekki farið neitt, nema inn í eigin raftæki í bílnum. Það er þá straumtoppur sem getur líka endað í stýrieiningunum. Hægt er að koma í veg fyrir þetta vandamál með því að kveikja á öllum stórneytendum í hleðslubílnum (þ.e. bílnum sem hleður tóma rafhlöðuna). Hugsaðu um upphitun afturrúðunnar, lýsingu, ef þörf krefur. sætishitun o.s.frv.. Þegar tengisnúra er tekin í sundur er hægt að dreifa hámarksstraumnum í þessa íhluti sem nú þegar þurfa mikið afl. Þá er stjórneiningunum hlíft. Að taka í sundur jumper snúrurnar er einnig gert í sömu röð og að tengja þá; fyrst plús eða mínus snúru beggja bíla og svo hinn. Fjarlægðu aldrei bæði úr einni rafhlöðu á sama tíma.
Best er að hlaða tóma rafhlöðu með hleðslutæki því dínamó hleður hana með hámarks hleðslustraumi. Rafhlöðuhleðslutæki stillir hleðslustrauminn að ástandi rafhlöðunnar. Þegar rafhlaða er djúpt afhlaðin (þ.e. þegar rafhlaðaspennan er komin niður fyrir 6 volt) skemmist hún innvortis. Þetta styttir líftímann verulega.
Tengd síða:
