Przedmioty:
- Zarys ogólny
- Operacja
- Budowa baterii
- Tablice plus i minus
- Ogniwa akumulatorowe
- Załadunek/rozładunek
- pojemność
- Prąd zimnego rozruchu
- Odłącz zaciski akumulatora
- Zacznij od kabli rozruchowych
Ogólne:
Zadaniem akumulatora jest dostarczanie energii do odbiorców w momentach, gdy alternator dostarcza niewiele energii lub nie dostarcza jej wcale, np. podczas uruchamiania silnika. Bateria jest buforem przechowującym energię. Energia dostarczana przez alternator jest magazynowana w akumulatorze i musi zostać ponownie uwolniona, gdy zajdzie taka potrzeba. Ponieważ energię elektryczną trudno jest magazynować, energia elektryczna dostarczana przez alternator jest przekształcana w energię chemiczną. Jeśli akumulator ma następnie dostarczać energię elektryczną do odbiorców, energia chemiczna jest przekształcana z powrotem w energię elektryczną.
Jeśli akumulator samochodowy jest w dobrym stanie, ale po kilku godzinach postoju ponownie się rozładowuje, może to oznaczać problem. tajny konsument.
Operacja:
Bateria zawiera kilka cienkich płytek ołowianych w pojemniku z kwasem siarkowym. Ołów łączy się z siarką. Następnie następuje reakcja chemiczna. Ołów przekształca się w siarczan ołowiu (PbSO4).
Rozcieńczony kwas siarkowy jest mieszaniną kwasu siarkowego i wody zdemineralizowanej (oczyszczonej). Rozcieńczony kwas siarkowy jest często nazywany elektrolitem. Kiedy płyty ołowiane zostaną podłączone do urządzenia ładującego, płyty ołowiane ulegną zmianie. Płytka połączona z minusem uwalnia siarkę do elektrolitu. Siarczan ołowiu przekształca się w porowaty ołów. Płytka podłączona do plusa pochłania tlen z elektrolitu i uwalnia siarkę do elektrolitu. Ta płyta zawiera dicyd ołowiu (PbO2) po naładowaniu. Powyższy proces powoduje wytworzenie różnicy napięcia pomiędzy płytkami dodatnimi i ujemnymi.
Jeśli odbiornik zostanie podłączony do płytek ołowianych, które zostały naładowane w wyżej wymieniony sposób, będzie płynął prąd. Dwutlenek ołowiu z płyty dodatniej jest ponownie przekształcany w siarczan ołowiu. Porowaty ołów płyty ujemnej również przekształca się w siarczan ołowiu. Podczas ładowania i rozładowywania akumulatorów następuje zmiana na płytkach dodatnich i ujemnych (efekt chemiczny). Elektrolit również ulega zmianom podczas ładowania i rozładowywania. Kiedy akumulator jest rozładowany, płyty dodatnia i ujemna składają się z siarczanu ołowiu. Siarka użyta do wytworzenia siarczanu ołowiu została ekstrahowana z elektrolitu. Dlatego elektrolit w rozładowanym akumulatorze ma niską zawartość siarki. W naładowanym akumulatorze siarczan ołowiu z płytek zostaje przeniesiony do elektrolitu. Elektrolit ma wówczas wysoką zawartość siarki. Ponieważ cząstki siarki są cięższymi cząsteczkami w elektrolicie, masa właściwa elektrolitu wzrasta wraz ze wzrostem poziomu naładowania akumulatora. Elektrolit w pełni naładowanym akumulatorze ma podobną masę 1280 kg/m3. gdy akumulator jest całkowicie rozładowany, elektrolit ma masę właściwą 1140 kg/m3. Dla porównania: woda ma masę właściwą 1000 kg/m3.
Budowa akumulatora:
Baterie składają się z pewnej liczby ogniw, z których każde zawiera pewną liczbę płytek dodatnich i ujemnych. Każde ogniwo ma napięcie około 2 V. Akumulator 12 V składa się z 6 ogniw połączonych szeregowo. Płyty plus i minus są oddzielone od siebie separatorami.
Tablice plus i minus:
Płyty dodatnie są połączone z biegunem dodatnim, płytki ujemne z biegunem ujemnym. Aby zapobiec błędom w podłączeniu, zaznaczono oba bieguny, a biegun dodatni ma zawsze większą średnicę niż biegun ujemny. Płytki plus i minus są połączone ze sobą mostkiem. Płyty składają się z siatki struktur ołowianych. Siatki wypełnione są pastą (mieszaniną proszku ołowiu, kwasu siarkowego o różnym zastosowaniu). Separatory wykonane są z tworzywa sztucznego i celulozy. Podczas konwersji energii w akumulatorze na płycie dodatniej wydziela się więcej ciepła niż na płycie ujemnej. Aby zapobiec wypaczeniu płytki dodatniej, płytkę dodatnią zawsze umieszcza się pomiędzy dwiema płytkami ujemnymi.
Ogniwa akumulatorowe:
Wszystkie ogniwa akumulatora wypełnione są tzw. elektrolitem, mieszaniną wody destylowanej i kwasu siarkowego. Woda destylowana (zwana także demineralizowaną) to woda, z której usunięto zanieczyszczenia takie jak wapno i związki chloru. W starszych akumulatorach ogniwa posiadają otwory do napełniania. Przez te otwory można uzupełnić wodę zdemineralizowaną. Otwór do napełniania można zamknąć zakrętką do napełniania. W przypadku nowszych akumulatorów napełnienie nie jest już możliwe. Są to akumulatory bezobsługowe, w których zużycie wody jest na tyle niskie, że nie ma konieczności uzupełniania.
Załadunek/rozładunek:
Stan naładowania akumulatora można zmierzyć za pomocą kwasomierza. Dobra ładowarka do akumulatorów automatycznie zmniejsza prąd, jeśli napięcie ładowania przekracza 2,35 V na ogniwo (tj. około 14 V dla akumulatora 12 V). Jeśli wartość ta zostanie przekroczona, cząsteczki wody rozkładają się na tlen i wodór, tworząc gazowy wodór. Jeżeli wydziela się dużo tego gazu, tworzy on mieszaninę wybuchową (tlen).
- Normalne ładowanie:
Podczas normalnego ładowania pojemność akumulatora zostaje przywrócona do 100%. Wielkość prądu ładowania wynosi od 5 do 10% pojemności. Akumulator o pojemności 40 Ah ładuje się podczas normalnego ładowania prądem ładowania od 2 do 4 A. - Szybkie ładowanie: Akumulatory, które szybko się rozładowują, można ponownie częściowo naładować za pomocą szybkiego ładowania. Prąd ładowania wynosi od 30 do 50% pojemności akumulatora. Dla akumulatora o pojemności 40Ah prąd ładowania wynosi od 12 do 20 A. Szybkie ładowanie nie jest stosowane zbyt często. Wiele szybkich ładowarek można również używać jako rozruszników lub zwykłych ładowarek.
- Ładowanie podtrzymujące: Jeśli akumulator nie jest używany przez dłuższy czas, następuje utrata napięcia w wyniku samorozładowania. Dzięki stałemu podłączeniu ładowarki podtrzymującej do akumulatora, akumulator jest zawsze pełny. Prąd ładowania wynosi około 0,1% pojemności akumulatora. Akumulator o pojemności 40 Ah ładuje się wówczas prądem o natężeniu 0,04 A. Istnieją ładowarki do akumulatorów, które po zakończeniu normalnego ładowania automatycznie przełączają się na ładowanie podtrzymujące.
- Ładowanie buforowe: W przypadku ładowania buforowego zarówno odbiorniki, jak i urządzenie ładujące są podłączone do akumulatora. Ładowarka dostarcza taki prąd, że akumulator pozostaje praktycznie pełny. Bateria dostarcza użytkownikom prąd szczytowy. Ładowanie buforowe następuje wtedy, gdy alternator ładuje akumulator i jednocześnie dostarcza energię do odbiorców. Alternator jest wyposażony w regulator napięcia ustawiony na 14,4 V dla instalacji 12 V. Po uruchomieniu alternator przez chwilę szybko ładuje. Podczas jazdy prąd ładowania gwałtownie spada. Kiedy akumulator jest w pełni naładowany, prąd ładowania staje się tak mały, że ładowarka utrzymuje jedynie akumulator w stanie naładowanym.
Jeśli samochód stoi w garażu, dobrze jest mieć akumulator na ładowarce podładowującej. Bateria ma wtedy mniejszą żywotność niż bateria często rozładowywana przez długi czas i szybko ładowana przez dynamo. Akumulator rozładowuje się, jeśli odbiornik pozostaje włączony po wyłączeniu silnika (np. oświetlenie). Jeżeli akumulator jest głęboko rozładowany (całkowicie rozładowany), akumulator ulegnie wewnętrznemu uszkodzeniu. To drastycznie skraca żywotność.
Pojemność:
Pojemność akumulatora to maksymalna ilość energii elektrycznej, jaką akumulator może pomieścić. Pojemność wyrażana jest w Ah (amperogodzinach). Pojemność jest określana na podstawie wyników testów. Przykład: Akumulator ma pojemność 60 Ah. Bateria ta może dostarczać prąd o natężeniu 20A przez 3 godzin. (60Ah: 20h = 3A). Napięcie na zaciskach nie spadnie poniżej 1,75 V na ogniwo.
Prąd zimnego rozruchu:
Ogólnie można założyć, że wielkość prądu zimnego rozruchu jest 4 do 5 razy większa od pojemności akumulatora. Prąd zimnego rozruchu dostarcza informacji o prędkości, z jaką akumulator może dostarczyć energię elektryczną. W przypadku akumulatorów rozruchowych stosowanych w samochodach prąd zimnego rozruchu jest jeszcze ważniejszy niż pojemność. Prąd zimnego rozruchu gwałtownie maleje wraz ze spadkiem temperatury. Dzieje się tak dlatego, że reakcje chemiczne przebiegają znacznie wolniej w niższej temperaturze. Warunki, w jakich mierzony jest prąd zimnego rozruchu, są określane z góry.
Według norm DIN: prąd zimnego rozruchu to maksymalny prąd, jaki akumulator może dostarczyć w temperaturze 255 K (-18 stopni) przez określony czas, przy wystarczającym napięciu:
- Po 30 sek. Rozładowany prądem zimnego rozruchu napięcie na zaciskach powinno nadal wynosić co najmniej 1,5 V na ogniwo.
- Po 150 sek. Po rozładowaniu prądem zimnego rozruchu napięcie na zaciskach musi nadal wynosić co najmniej 1 V na ogniwo.
Odłączanie zacisków akumulatora:
Na czas niektórych prac (np. poduszki powietrzne, rozrusznik, alternator) akumulator należy odłączyć. W przeciwnym razie może dojść do zwarcia lub niezamierzonego wyzwolenia poduszki powietrznej. W takich przypadkach wystarczy zdemontować biegun ujemny. Zacisk dodatni może wtedy pozostać na akumulatorze. Nigdy nie usuwaj samego bieguna dodatniego! Jeśli dotknie karoserii (która służy jako masa i dlatego jest podłączona do bieguna ujemnego), nastąpi zwarcie. Po wyjęciu akumulatora należy zawsze najpierw usunąć biegun ujemny, a następnie biegun dodatni.
Nigdy nie należy odłączać akumulatora podczas pracy silnika. Dzisiejsze silniki są całkowicie sterowane elektronicznie. Prądy szczytowe pochodzące z alternatora mogą poważnie uszkodzić elektronikę.
W przeszłości można było w ten sposób odłączyć (niesterowany elektronicznie) silnik wysokoprężny, ponieważ pompa paliwa napędzana była mechanicznie, a wtryskiwacze otwierały się przy określonym ciśnieniu wtrysku. Działanie mechaniczne pozwoliło silnikowi po uruchomieniu kontynuować pracę bez akumulatora.
Uruchamianie z kablami rozruchowymi:
Jeżeli akumulator jest rozładowany, przed ponownym uruchomieniem silnika należy go naładować. Istnieje możliwość zainstalowania akumulatora w innym samochodzie za pomocą kabli połączeniowych. Ważne jest, aby używać dobrych (grubych) kabli połączeniowych. Cienkie kable generują duży opór przy dużych prądach i dlatego stają się bardzo gorące. Istnieje ryzyko, że przy zbyt lekkich linkach nie uda się uruchomić cięższego/większego silnika.
Ważna jest kolejność połączeń; Nigdy nie podłączaj kabla plus (czerwony) i minus (czarny) jednocześnie do 1 akumulatora, ponieważ wtedy szybko może dojść do zwarcia w wyniku stykania się styków po drugiej stronie kabla. Dlatego postępuj zgodnie z następującą kolejnością:
- Podłącz kabel ujemny do jednego samochodu, a drugą stronę kabla ujemnego do drugiego samochodu.
- Następnie podłącz kabel dodatni do jednego samochodu, a następnie do drugiego. Nie ma znaczenia, czy najpierw zostanie podłączony kabel plus, a potem minus, czy odwrotnie.
Teraz oba akumulatory są do siebie równoległe. Jeśli akumulatory są połączone równolegle, napięcie pozostaje 12 V. Nie jest więc tak, że całkowite napięcie akumulatora wynosi teraz 24 wolty. Tak by było, gdyby akumulatory były połączone szeregowo, co ma miejsce np. w pojazdach elektrycznych/hybrydowych. Więcej informacji na temat obwodów szeregowych i równoległych (na przykładzie rezystorów) znajdziesz na stronie prąd, rezystancja napięcia.
Po podłączeniu przewodów akumulatora alternator „ładowującego” samochodu ładuje pusty akumulator. Najlepiej pozostawić to na minutę, w przeciwnym razie uruchomienie silnika może być niemożliwe. Zwłaszcza jeśli jest to ciężki silnik wysokoprężny. Po minucie (lub dłużej) można uruchomić samochód z pustym akumulatorem.
Ważne są także czynności podejmowane podczas demontażu przewodów rozruchowych; Ponieważ samochód, który wspomaga rozruch drugiego samochodu, nadal przekazuje dużą ilość prądu ładowania przez kable rozruchowe do pustego akumulatora, nie zaleca się odłączania kabli rozruchowych za jednym razem. Prąd/napięcie ładowania jest bardzo wysokie podczas ładowania, ale po odłączeniu kabla prąd nie może płynąć nigdzie poza elektroniką własnego samochodu. Występuje wtedy szczyt prądu, który może również trafić do jednostek sterujących. Problemowi temu można zapobiec włączając wszystkie ciężkie odbiorniki w ładującym się samochodzie (tj. samochodzie, który ładuje pusty akumulator). Pomyśl o ogrzewaniu tylnej szyby i oświetleniu, jeśli to konieczne. ogrzewanie siedzeń itp. Podczas demontażu kabla rozruchowego prąd szczytowy może zostać rozdzielony na te elementy, które już wymagają dużej mocy. Jednostki sterujące są wówczas oszczędzane. Demontaż kabli rozruchowych również odbywa się w tej samej kolejności, co ich podłączanie; najpierw kabel plus lub minus obu samochodów, a potem drugi. Nigdy nie wyjmuj obu jednocześnie z jednego akumulatora.
Pusty akumulator najlepiej ładować ładowarką, gdyż dynamo ładuje go maksymalnym prądem ładowania. Ładowarka akumulatorów dostosowuje prąd ładowania do stanu akumulatora. Gdy akumulator jest głęboko rozładowany (tj. gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 6 woltów), ulega on uszkodzeniu wewnętrznemu. To drastycznie skraca żywotność.
Powiązana strona:
