Статьи

22

Ресурс стартерной аккумуляторной батареи, как химического источника тока, определяется в основном режимом ее использования, при котором происходят процессы износа находящихся в ней электродов (пластин). Понимание этих процессов позволяет обеспечить высокий срок безотказной работы АКБ на автомобиле.

 

Конкретное исполнение авто аккумуляторной батареи имеет определенный конструктивно-технологический (с учетом легирующих добавок к свинцу) ресурс, расходуя который мы получаем ее реальный срок службы. Каким же способом правильно распорядиться заложенным ресурсом электродов, чтобы авто аккумуляторная батарея работала долго?

Известно, что решетка положительных пластин подвергается окислению атомарным кислородом (электрокоррозия) при разложении воды в заключительной (после 85% заряженности) стадии заряда. Наиболее интенсивно процесс разрушения решеток положительных пластин аккумуляторной батареи происходит от зарядного тока при 100% заряженности (режим перезаряда). Этот процесс преобладает в работе авто аккумуляторной батареи в летнее время эксплуатации, а также при повышенной настройке регулятора напряжения. Интенсивное разрушение пластин при работе происходит в условиях, когда длительное время стартерная аккумуляторная батарея работает с низкой степенью заряженности (40-60%). При этом активное вещество с пластин оплывает в шлам, снижая емкость аккумулятора, мощность ее разряда и срок надежной работы. Нормальная работа аккумуляторной батареи нарушается при снижении уровня электролита ниже минимальной отметки (оголение верхних кромок пластин).
Недопустимо производить доливку электролитом или водой непроверенного качества, хранить авто аккумуляторную батарею в разряженном состоянии, допускать образование льда в зимнее время, подвергать глубоким периодическим разрядам. Таким образом, наибольшую надежность работы аккумуляторной батареи можно достичь, обеспечивая регулярный контроль ее состояния в соответствии с инструкцией по эксплуатации, разработанной производителем.

Наиболее простые и достаточно надежные методы проверки состояния авто аккумуляторной батареи — измерение плотности электролита и измерение напряжения на полюсных выводах. Если полюсные выводы практически доступны для очистки их от окислов и подключения прибора у всех аккумуляторных батарей, то возможность измерить плотность электролита в банках авто аккумуляторных батарей имеется не у всех типов.

Основные правила и требования, соблюдение которых повышает ресурс автоаккумулятора:

  • плотность электролита в ячейках авто аккумулятора (при нормальном уровне его над пластинами) должна быть не ниже 1,24 г/смі (+25°C), а напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) — не ниже 12,5 В;
  • полюсные выводы необходимо периодически очищать от окислов;
  • авто аккумуляторная батарея на автомобиле должна быть надежно закреплена на установочной площадке;
  • пуск карбюраторного двигателя должен проводиться с длительностью попыток 5-10 сек; повторяющиеся попытки пуска должны проводиться с интервалом 30-60 сек.;
  • разряженная при неудачном пуске двигателя аккумуляторная батарея должна быть как можно скорее заряжена;
  • в зимнее время авто аккумулятор полезно обогревать теплом от двигателя, чтобы эффективнее происходил его заряд от генератора. Для этого часть радиатора (со стороны АКБ) целесообразно закрывать от встречного холодного потока воздуха.

Состояние автоаккумуляторной батареи в значительной мере зависит от исправной работы электрооборудования. В первую очередь сюда необходимо отнести генератор, регулятор напряжения и стартер. При неисправной электропроводке состояние аккумуляторной батареи в любой момент может оказаться таким, что она не сможет обеспечить пуск двигателя. Изношенные контакты в замке зажигания, реле включения стартера, состояние выпрямительного блока генератора могут быть выявлены диагностированием. Их своевременная замена позволяет предохранить авто аккумуляторную батарею от возможных глубоких разрядов токами «утечек», негативно влияющих на последующий срок службы аккумулятора. Батареи на кальциевых электродах особенно негативно воспринимают глубокие периодические разряды. Эта особенность приводит иногда к недоумению, почему срок службы у аккумуляторной батареи (самой современной) оказывается очень коротким.

Таким образом, ресурс стартерной аккумуляторной батареи (как запас прочности и надежности), заложенный в ее деталях и соединениях при изготовлении в процессе работы не может быть изменен в сторону увеличения, а контроль условий, которые наихудшим образом влияют на снижение ресурса автоаккумуляторной батареи, создает возможность обеспечить достаточную продолжительность безотказной работы. Важно помнить, что показатели автоаккумулятора не остаются постоянными, а скорость их снижения может регулировать владелец автомобиля.

Особенности зимней эксплуатации автоаккумуляторной батареи

Исполнение стартерных аккумуляторных батарей — общеклиматическое, допускающее их круглогодичную эксплуатацию в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха. Температура в подкапотном пространстве автомобиля в значительной мере дополняется теплом от двигателя, выделяющимся при его работе.

Предельные значения температуры окружающего воздуха (от −40°C до +60°C для аккумуляторных батарей, герметизированных мастикой, и от −40°C до +70°C для авто аккумуляторов с общей крышкой) определены для работы батарей по условиям сохранения их как изделий (прочность материалов). Однако длительное воздействие предельных температур способствует снижению работоспособности и ресурса стартерной батареи. Наиболее резко снижается работоспособность авто аккумуляторов в режиме пуска двигателя в зимнее (холодное) время.

Зимняя эксплуатация аккумуляторных батарей сопровождается следующими факторами:

  • понижается температура электролита (возрастает его вязкость, снижается скорость его диффузии в поры активного материала пластин, уменьшается электропроводность) и по этой причине снижается эффективность процесса заряда от генератора при тех же величинах зарядного напряжения на автомобиле;
  • запуск холодного двигателя требует большей мощности и энергии от авто аккумуляторной батареи за счет увеличения значений разрядного тока и более продолжительной работы стартера. Это приводит к более глубокому разряду авто аккумулятора, снижению его заряженности;
  • увеличивается число включенных в работу потребителей электроэнергии как для комфорта в салоне, так и для безопасного движения, питание которых происходит от генератора, а при холостых оборотах двигателя — от аккумуляторной батареи;
  • сокращение продолжительности светового дня вызывает необходимость более продолжительной работы приборов освещения, что снижает возможность генератора для эффективной подзарядки аккумуляторной батареи;
  • ухудшение дорожных условий приводит к снижению динамики движения автомобиля, что уменьшает отдачу энергии генератором. Это сокращает возможность полного заряда аккумуляторной батареи.

Влияние перечисленных факторов на снижение заряженности автоаккумулятора объективно усиливается в значительно большей мере, если генератор автомобиля по причинам износа деталей не обеспечивает отдачу номинальных показателей (ток нагрузки). Владелец автомобиля, как правило, после многолетней эксплуатации не проверяет генератор на отдачу и, в результате, в зимнее время оказывается перед фактом наполовину разряженной аккумуляторной батареи, не способной запустить холодный двигатель.

Изменения температуры и высокая влажность окружающего воздуха под капотом в зимнее время способствуют ухудшению работы изделий электрооборудования, на возникновение «утечек» по влажным проводам, способствующих повышению разряда аккумулятора. При этом снижается ее работоспособность в пусковом режиме.

Для устранения негативных последствий зимних условий на состояние заряженности аккумуляторной батареи полезно проводить следующие мероприятия:

  • контролировать натяжение ремня привода генератора, при котором, согласно инструкции на автомобиль, обеспечивается полная отдача энергии для питания включенных потребителей и подзаряд аккумулятора;
  • не допускать длительную работу включенных потребителей на автомобиле при неработающем двигателе;
  • периодически контролировать отсутствие «утечки» тока от авто аккумулятора на различные изделия электрооборудования. Если условия хранения (стоянки) автомобиля позволяют отключать аккумуляторную батарею, то это целесообразно делать при длительном бездействии (снимать один наконечник);
  • «массовый» провод от аккумуляторной батарие полезно дополнительно подсоединить к двигателю с целью уменьшения потерь напряжения на стартере при пуске двигателя, поскольку переходы напряжения от клеммы на кузов, с кузова на двигатель и стартер при пусковом токе приводят к его снижению, а также к потере мощности, потребляемой от аккумулятора;
  • периодически контролировать плотность электролита (при наличии пробок на крышке аккумуляторной батареи), а при отсутствии такой возможности — измерять напряжение на полюсных клеммах батареи через 8-10 часов после остановки двигателя. Если значение напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) будет менее 12,6 В, то аккумуляторную батарею целесообразно подзарядить.

Выполнение перечисленных мероприятий в зимних условиях позволит исключить отказы в работе стартерных АКБ, сохранить их ресурс на длительный срок работы.

Как определить, что аккумулятор пора менять? У каждой аккумуляторной батареи есть свой конструктивный ресурс. Его использование индивидуально для каждого автомобиля. Безотказность работы батареи зависит от технических показателей электрооборудования, режима и условий эксплуатации машины. Отказ авто аккумулятора в работе может наступить по причине низкой заряженности, при которой его работоспособность недостаточна для пуска двигателя. Необходимо отметить, что именно в этом режиме работы большинство водителей оценивают его пригодность. Но при наступлении отказа приговаривать аккумуляторную батарею к замене следует только после тщательной проверки ее показателей — замера плотности электролита, наличия его над пластинами, замера напряжения на полюсных выводах авто аккумуляторной батареи без нагрузки и с нагрузкой (на нагрузочную вилку-пробник, либо на стенде). Если плотность электролита во всех ячейках аккумулятора нормальная или близка к норме (1,25-1,28 г/смі), то необходимо проверить на обрыв цепи внутри аккумуляторй батареи. Если обрыва нет, значит отказ в пуске двигателя произошел по другим причинам (например, из-за стартера или проводки).

При низкой плотности электролита во всех ячейках аккумулятор следует зарядить до стабилизации плотности. Время заряда будет зависеть от величины тока, а значение плотности электролита у заряженной аккумуляторной батареи при нормальном уровне электролита должно быть 1,27±0,1 г/см. Проверку заряженной авто аккумуляторной батареи можно осуществить в режиме пуска двигателя (в техцентре ее проверяют на стенде). Если аккумуляторная батарея работоспособна (уверенно крутит стартер), менять ее рано. Когда измерение плотности электролита показало, что в одной из ячеек она очень низкая, при подзарядке в этой ячейке нет «кипения» электролита, а его плотность не повышается, авто аккумулятор следует менять. При малом сроке эксплуатации такое возможно из-за заводского дефекта, а по истечении более 2-3 лет работы — вследствие естественного износа.

Одновременно все АКБ достигают состояния низкой работоспособности (кроме глубокого разряда) при длительной работе в режиме избыточного заряда (перезаряда) — это происходит при нарушении работы регулятора напряжения, а также при высокой интенсивности использования автомобиля (режим «такси»). В этом состоянии изношенные электроды обладают повышенным сопротивлением в режиме пуска (при наличии нормальной плотности электролита), напряжение аккумуляторной батареи резко снижается за одну-две попытки пуска двигателя, после чего наступает отказ. Электролит в ячейках автоаккумулятора приобретает темный (иногда красноватый) цвет, связанный с разрушением активного вещества пластин. В этом случае АКБ также необходимо менять. Сложнее проводить диагностику аккумуляторной батарей, не имеющих пробок заливных горловин. При отказе измерение напряжения на полюсных выводах АКБ (НРЦ) не дает ответа о причинах его снижения: глубокий разряд или дефект. Поэтому аккумуляторную батарею надо сначала зарядить. Если заряд возможен в режиме инструкции по эксплуатации, а напряжение в конце заряда достигло рекомендованных величин (15,5-16,0 В), АКБ проверяют на автомобиле в режиме пуска двигателя. Возможна также проверка в техцентре или гарантийной мастерской на стенде, либо специальными приборами, например, BAT 121 фирмы "Bosch". По результатам испытания принимают решение о пригодности аккумуляторной батареи для ее дальнейшего использования.

Появление льда в ячейках АКБ

У свинцовых стартерных авто аккумуляторных батарей два жестко фиксированных состояния: разряженное и заряженное. При переходе от одного состояния в другое, показатели напряжения и плотности электролита линейно изменяются в определенных пределах. Напряжение на полюсных выводах аккумуляторной батареи (НРЦ) в заряженном состоянии составляет 12,7-12,9 В, а в разряженном — 12 В и ниже. При неисправностях электрооборудования автомобиля несанкционированный разряд может приводить к тому, что напряжение на полюсных выводах ниже 6 В.

При разряде активных материалов с участием серной кислоты на электродах образуется сульфат свинца, концентрация электролита уменьшается, вследствие чего происходит снижение его плотности. Чем глубже происходит разряд аккумуляторной батареи, тем ниже плотность электролита. В электроды конструктивно заложено такое количество активного материала, которое необходимо для обеспечения заданных электрических характеристик аккумулятора. Соответственно, в объеме электролита содержится количество серной кислоты, необходимое для полного использования в реакции активного вещества пластин.

Так что в конце полного разряда аккумулятора серной кислоты в электролите очень мало. В конце глубокого разряда плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды (1,08 г/см). Известно, что электролит плотностью 1,28 г/см замерзает при температуре −65°C, плотностью 1,20 г/см — при −28°C, а плотностью 1,1 г/см — при −7°C. Изготовители авто аккумуляторов считают недопустимым использовать в зимнее время аккумуляторов с заряженностью ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см, НРЦ −12,6 В). Это продиктовано необходимостью поддержания работоспособности аккумуляторной батареи, исключения возможности появления льда внутри нее, уменьшения вредного влияния глубокого разряда при зимней эксплуатации на ресурс аккумулятора, связанного с разрушением пластин. Получается, что если произошло замерзание авто аккумулятора (лед во всех ячейках), значит он разрядился в процессе работы ниже допустимого значения (нет контроля плотности электролита, неисправно электрооборудование, снизилась мощность генератора — причин много).

Бывают случаи, когда замерзает только одна ячейка из шести. Это возможно, когда у аккумуляторной батареи дефект (короткое замыкание) в одной ячейке, из-за которого в ней снижается плотность электролита и он застывает при низкой температуре окружающего воздуха. При этом в других ячейках аккумулятора электролит может не застыть, так как его плотность осталась нормальной. Этот случай образования льда вызван производственным дефектом и относится к гарантийным случаям, а не к режиму эксплуатации. Такую аккумуляторную батарею не следует эксплуатировать — она подлежит вскрытию для установления дефекта и замене. Зимой доливать дистиллированную воду в автоаккумулятор для восстановления уровня электролита над блоками пластин следует только перед выездом автомобиля, либо при стационарном подзаряде аккумуляторной батареи. Это исключает возможность образования льда в ячейках аккумулятора вследствие замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.

О причинах взрыва

У свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, применяемых на автомобильной и тракторной технике различных типов, есть одна малоизвестная неприятная особенность, которую обязательно необходимо учитывать при эксплуатации. Дело в том, что в процессе заряда на его заключительной стадии, в батарее начинается электролитическое разложение воды, содержащейся в электролите. При этом выделяются газы: водород и кислород. Часть выделяемого кислорода окисляет решетку положительных пластин, что приводит к ускорению ее коррозии. Это снижает электропроводность и сокращает срок службы аккумуляторной батареи. Водород и большая часть выделившегося кислорода выходят из электролита на поверхность, создавая видимость его кипения, и скапливаются под крышками в каждой ячейке аккумуляторной батареи. Если отверстия в пробках не забиты грязью и нет других препятствий, через них эта смесь газов выходит наружу и легко рассеивается в окружающую среду.

Соотношение кислорода и водорода таково, что представляет собой смесь, которая при наличии искры или открытого пламени горит во взрывном режиме. Сила взрыва и его последствия целиком зависят от количества (объема) газа, скопившегося к этому моменту. Например, при повышенном значении зарядного напряжения от генератора (нарушена работа регулятора напряжения) увеличивается интенсивность образования газа внутри аккумуляторной батареи и, следовательно, его выделение. При низком уровне электролита (нет регулярных доливок) увеличивается газовый объем под крышками ячеек. 

Скоплению газа около аккумуляторной батареи может способствовать утепление, применяемое некоторыми водителями, забывающими при этом о необходимости свободного удаления газовой смеси.

В таком состоянии (режиме работы) появление искры от неисправной электропроводки либо открытого огня (сигареты) опасно для аккумуляторной батареи — происходит взрыв и ее разрушение. Детали аккумулятора при разрушении могут причинять повреждения окружающим предметам и людям. Возникновение искры возможно также от проводов в местах их соединения с полюсными выводами аккумуляторной батареи. Если длительное время полюсные выводы авто аккумулятора и внутренняя поверхность наконечников не очищались от окислов, нарушается нормальный электрический контакт.

Образование искры возможно также между деталями внутри авто аккумуляторной батареи, когда уровень электролита ниже верхних кромок пластин.

Таким образом, нарушение техники безопасности и режима обслуживания аккумуляторной батареи, длительная эксплуатация аккумулятора на автомобилях с отклонениями технических показателей у изделий электрооборудования, служат причинами скопления выделяющегося «гремучего» газа и провоцируют возникновение взрыва, приводящего к разрушению корпуса свинцовых стартерных аккумуляторных батарей.

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru