Устройство стартерных батарей
Устройство стартерных свинцово-кислотных батарей показано на рис. 1.1. Батарея представляет совокупность из нескольких последовательно соединенных отдельных аккумуляторов. Все токоведущие детали изготавливаются из свинца или свинцовых сплавов. Электроды 1 с активными веществами конструктивно выполняются в виде пластин, представляющих собой профилированные решетки, в которые вмазана паста, образующая активную массу. Решетки отливают из свинцовых сплавов.
В полностью заряженном свинцовом аккумуляторе диоксид свинца положительного электрода имеет темно-коричневый цвет, а губчатый свинец отрицательного электрода – серый. Масса решетки составляет до 50% массы пластины. Решетки положительных пластин, более подверженные коррозии, имеют более толстое сечение. Среднее значение толщины пластин для батарей, устанавливаемых на легковых автомобилях, составляет 1,5÷2 мм. Решетки стартерных батарей изготавливают в форме, близкой к квадратной. Обычно их ширина равна 143 мм, а высота – 119 или 133,5 мм. Такая форма обеспечивает равномерное распределение тока по всей массе активных материалов.
С помощью бареток 2 собираются полублоки положительных 3 и отрицательных 4 пластин. Баретка имеет борн и мостик 5. К мостику припаиваются ушки пластин, и он определяет расстояние между ними. Борн является токоотводом полублока пластин.
Пластины в полублоке соединены параллельно. Число пластин зависит от требуемой емкости аккумуляторной батареи. Полублоки пластин объединяются в блок 6. Число отрицательных пластин в блоке обычно на одну больше, чем положительных, и они являются в блоках крайними.
Между пластинами в блоках устанавливаются сепараторы 7 – разделители из кислотостойкого материала (мипора, минпласта, поровинила). Они исключают соприкосновение разноименных электродов и исключают короткое замыкание между ними.
Блоки пластин в сборе с сепараторами устанавливаются в ячейки моноблока 8. Моноблок – это единый корпус батареи, разделенный герметичными изоляционными перегородками на три или шесть ячеек (соответственно на 6 или 12 В). Дно моноблока снабжается донными призмами 9, на которые опираются пластины блоков. Благодаря призмам в нижней части моноблока образуется шламовое пространство, в котором накапливается постепенно осыпающаяся с электродов активная масса. Корпус моноблока изготавливают из термопласта (наполненного полиэтиленом), полипропилена или полистирола. Эти материалы обеспечивают необходимую прочность, достаточно малую массу моноблока, морозоустойчивость и стойкость к воздействию кислоты.
На современных батареях применяют единые крышки, привариваемые или приклеиваемые к моноблоку. Крышки имеют отверстия для вывода борнов и заливки электролита. Заливные горловины закрываются пробками 10 с вентиляционными отверстиями. Специальные отражатели в пробках и предохранительный щиток 11 препятствуют выплескиванию электролита через вентиляционные отверстия при наклоне батарей от нормального рабочего положения на угол 45º.
Отдельные аккумуляторы соединяются в батарею с помощью перемычек 12. перемычки изготавливают из свинцово-сурмянистого сплава и, как правило, устанавливают снаружи над крышкой. В новых конструкциях моноблоков межэлементные соединения пропускаются через отверстия в перегородках.
Большая часть недостатков, присущих свинцово-кислотным аккумуляторам (снижение уровня электролита, ускоренная коррозия решетки положительного электрода, саморазряд др.), обусловлена наличием сурьмы (4,5÷7 %) в сплаве свинца, используемого для изготовления решеток электродов. Исследования, направленные на устранение недостатков, привели к созданию необслуживаемых батарей.
Появление необслуживаемых батарей стало возможным благодаря применению решеток из свинцово-кальциево-оловянистых сплавов и свинцово - сурьмянистых сплавов с уменьшенным содержанием сурьмы.
Необслуживаемые батареи со свинцово-кальциево-оловянистыми и мало - сурьмянистыми сплавами имеют малое газовыделение и саморазряд, меньшие размеры, меньшую вероятность выхода из строя, их можно устанавливать в труднодоступных местах. Срок эксплуатации таких батарей без добавления электролита достигает 400÷500 тыс. км пробега автомобиля.
Из-за технологических трудностей изготовления решеток из сплава свинца, кальция и олова применение нашли батареи с ограниченным объемом обслуживания. Решетки таких батарей имеют пониженное содержание сурьмы (до 2,5÷3 %). В отечественных необслуживаемых батареях по сравнению с обычными батареями содержание сурьмы в сплаве решеток электродов уменьшено в 2÷3 раза. Для улучшения технологических и эксплуатационных свойств малосурьмянистых сплавов в них добавляют медь (0,02÷0,05 %), серу и селен (до 0,01 %).
Необслуживаемые батареи могут выпускаться в герметичном исполнении и не иметь пробок заливных горловин. Для определения степени разряженности такие батареи снабжаются индикатором заряженности. Цвет такого индикатора изменяется при уменьшении заряженности ниже определенного уровня. В зимнее время возникает опасность замерзания электролита разряженной батареи.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.1. Какими причинами обусловлено применение аккумуляторных батарей и режим их работы на автомобилях?
1.2. Перечислите основные требования, предъявляемые к аккумуляторным батареям.
1.3. Почему в качестве электродов свинцово-кислотного аккумулятора используются губчатый свинец и двуокись свинца?
1.4. Поясните физические процессы заряда и разряда аккумулятора.
1.5. Почему плотность электролита определяет степень заряженности аккумулятора?
1.6. Какой цвет имеют решетки положительного и отрицательного электродов заряженного аккумулятора?
1.7. Каким параметром аккумулятора определяется число пластин в полублоках электродов?
1.8. Для чего моноблок аккумулятора снабжается донными призмами?
1.9. Какие конструктивные элементы препятствуют выплескиванию электролита через вентиляционные отверстия пробок?
1.10. Чем обусловлено и к каким недостаткам приводит применение сурьмы при изготовлении решеток электролитов?