3.2. Кислотные аккумуляторы

Маркировка батарей

В странах СНГ маркировка наносится на батарею и должна содержать:

1. товарный знак предприятия-изготовителя;

2. условное обозначение батареи;

3. знаки полярности: плюс «+» и минус «-«;

4. дату изготовления ( месяц, год );

5. обозначение технических условий батарей конкретного типа;

6. номинальную емкость в ампер-часах на батареях с общей крышкой;

7. номинальное напряжение в вольтах на батареях с общей крышкой;

8. клеймо технического контроля;

9. максимальная масса батареи ( без электролита ) по техническим условиям.

Условное обозначение батарей

Батареей называют группу отдельных аккумуляторов ( банок ), соединенных опре-

деленным образом – последовательно, параллельно или по смешанной схеме.

В приведенных ниже таблицах условное обозначение батарей состоит из типа и

исполнения.

Обозначение типа состоит из цифр и букв, которые означают следующее:

1. 3 или 6 – число последовательно соединенных аккумуляторов;

2. СТ – стартерная;

3. цифры после букв – номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда, А*ч

( ампер-часы ).

После обозначения типа батареи указываются буквы, обозначающие:

материал моноблока ( корпуса ): Э – эбонит; Т – термопласт;

материал сепараторов: М – мипласт; Р – мипор;

Обозначение исполнения батарей состоит из букв А или Н, которые означают сле-

дующее: А – с общей крышкой; Н – несухозаряженная.

Пример. В батарее типа 6СТ – 50А цифры и буквы обозначают следующее:

6 – число последовательно соединенных аккумуляторов с общим напряжением 6 х х 2 = 12В; СТ – стартерная; 50 – емкость в Ач; А – с общей крышкой.

Устройство кислотных аккумуляторов

Кислотный аккумулятор изображен на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Кислотный аккумулятор: а – пластины; б – общий вид

Кислотный аккумулятор (рис. 5.8 ) состоит из эбонито­вого или пластмассового корпуса 5, отрицательных 1 и положительных 4 пластин, собранных с помощью соедини

тельных мостиков (бареток) 3 в полублоки, и электролита, в который погружены пласти-

ны.

С по­мощью борнов 2 (полюсных выводов) и межэлементных соединений (перемы-

чек) 6 блоки пластин соединяют в электрическую цепь. Для изоляции разноименных пла-

стин в аккумуляторе применяют сепара­торы из различных пластмасс, на крышках аккуму-

лятора устанавли­вают вывинчивающиеся пробки 7, в нижней части пластины опираются на изоляционные призмы 8.

Положительные и отрицательные пластины отливают в виде реше­ток из химически чистого свинца с 5-10 %-ной присадкой сурьмы. Решетки пластин заполняют активными массами: активная масса положительных пластин состоит из свинцового сурика Рb0₂ и сульфата аммония, отрицательных - из свинцового глета (губчатый свинец) с добавлением сернокислого бария. Отрицательные пластины механи­чески более прочны, поэтому в бло-

ке их на одну больше, они распола­гаются с обеих сторон.

Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллирован

ной воде.

Когда серную кислоту вливают в воду, в результате химической диссоциации часть молекул кислоты распада­ется на положительные и отрицательные ионы Н и SO .

Таким образом в электролите присутствуют ионы-носители электрического заряда и целые молекулы кислоты Н SO .

Во время разряда аккумулятора в нем протекают следующие реакции:

у отрицательных пластин Рb + SO = Рb SO ,

у положительных пластин РbО + Н + Н SO = Рb SO + 2 Н О. Положительные и отрицательные ионы электролита вступают в реакцию с активны

ми массами пластин, изменяя их состав и отдавая электрический заряд на пластину. На всех пластинах образуется сульфат свинца Рb SO .

Количество ионов SO в электролите уменьша­ется; поэтому его плотность в про-

цессе разряда заметно снижается.

Аккумулятор будет источником электроэнергии до тех пор, пока текут реакции разряда, а они возможны, если еще не вся активная масса пластин РbО и Рb превращены в Рb SO , т. е. пока в растворе есть ионы. Полный разряд не рекомендуется.

При подключении аккумулятора к источнику постоянного тока под действием за

рядного тока протекают обратные реакции заряда:

у отрицательных пластин Рb SO + Н = Рb + Н SO ;

у положительных пластин Рb SO + 2 Н О + SO = РbО + 2 Н SO .

В результате Рb SO распа­дается на исходные материалы пластин, и в раствор выделяется кисло­та, поэтому плотность увеличивается до исходного значения (1,24-1,31 г/см ) в зависимости от климатических условий), причем ЭДС заряженного аккумулятора составляет 2,1 В.

Опытным путем установ­лена зависимость между ЭДС и плотностью электро

лита для кислотно­го аккумулятора:

Е = 0,84 + d,

где d : плотность электролита, г/см³.

Напряжение аккумулятора в режимах разряда и заряда:

U_р = 0,84 + d – I_р R_вн ,

U_з = 0,84 + d + I_з R_вн ,

где: I_р – ток разряда, А;

I_з – ток заряда, А;

R_вн – внутреннее сопротивление аккумулятора.

Обычно принимают R_вн = 0,005 Ом.

Эксплуатация кислотных аккумуляторов

При нормальном обслуживании кислотных аккумуляторов сульфат свинца Рb SO образующийся на пластинах, полностью распа­дается в конце заряда, и аккумулятор восстанавливает свою емкость.

Если в течение нескольких суток полностью или частично разряжен­ный аккумуля-

тор не зарядить, то Рb SO может перекристаллизировать­ся в крупнозернистую соль того же химического состава. Такой суль­фат не распадается при последующем заряде.

Аккумулятор начинает "кипеть", так как реакции распада сульфата свинца не проте

кают и энергия источника расходуется на нагрев электролита. Возникает так называемый процесс сульфатации пластин, в результате аккумулятор теряет часть емкости.

Во избежание сульфатации кислотные АБ нужно держать всегда заряженны­ми, что требует постоянного ухода за ними.

По сравнению с щелочными аккумуляторами кислотные имеют и преимущество: низкое (примерно в 10-15 раз меньше, чем у щелочных) внутреннее сопротивление R_вн .

Поэтому только кислотные аккумуляторы могут использоваться в качестве стартер

ных, так как большие разрядные токи I_р создают сравнительно малое падение напряжения на аккумуляторе: ΔU = I_р R_вн. В результате аккумулятор при разряде практически сохраня

ет напряжение: U_р= Е- ΔU .

Нормальным током разряда кислотной АБ считается ток, состав­ляющий около

10 % емкости АБ, т.е. I_р = С / 10.

Например, для батареи 6СТЭ-128 нормальный ток разряда I_р = С / 10 = 128 / 10 =

12,8 А.

Полную емкость АБ отдает за 10 ч: С = 12,8*10 = 128 А-ч.

При работе со стартером эта АБ разряжается током 300-400 А за короткое время. Для аккумулятора такой режим неблагоприятен, так как при обильном выделении Рb SO может воз­никнуть деформация пластин и возможно выпадение активной массы.

Стартерный режим при температуре 30ºС может длиться не более 5,5 мин, а при температуре -18ºС - всего 2 мин. Полную емкость аккумулятор, конечно, не отдает, но его напряжение понижается до 1,5В.

При эксплуатации кислотных АБ необходимо обеспечить нормаль­ные режимы раз

ряда и заряда, наблюдать за плотностью электролита, поддерживать чистоту батарей, так как загрязнение увеличивает степень саморазряда.

Приготовление электролита и заряд кислотных АБ

Электролит приготовляют в чистой стеклянной, фарфоровой, эбонитовой или эма

лированной посуде. В воду осторожно вливают кислоту, размешивая раствор стеклянной или эбонитовой палочкой.

Раствору нужно дать остыть до температуры 25ºС. Обычно плотность электролита предварительно устанавливают 1,4 г/см , затем перед заливкой в аккумулятор плотность доводят до нормы.

При вводе в эксплуатацию новых АБ после заливки электролита в течение 3-6 ч да

ют возможность активной массе пластин хорошо про­питаться, проверяют уровень электролита в банках и заряжают током, несколько меньшим 10 % емкости.

Через каждый час проверяют темпе­ратуру и плотность. В случае нагрева выше 45º С прекращают заряд и охлаждают АБ до 35ºС.

Конец заряда определяют по обильному ­выделению газа ("кипению"), а также по постоянству напряжения и плот­ности электролита в течение последних 2 ч заряда.

В конце заряда напряжение достигает 2,75-2,80 В на каждой банке.

Разряд кислотных АБ

В режиме разряда по напряжению аккумулятора можно ориенти­ровочно опреде-

лить степень его заряженности: при напряжении 2,0-1,9 В аккумулятор полностью заряжен; при 1,9-1,8 В заряжен на 75 %; при 1,8-1,7 В заряжен на 50 %; при 1,7-1,6 В заряжен на 25 %; при 1,6-1,5 В полностью разряжен.

Для повышения надежности кислотных АБ, а также с целью предотвращения замер

зания электролита (когда плотность понижена) их рекомендуют разряжать не более чем на 50 %.

Систематический перезаряд АБ, во время которого в аккумуля­торах действуют по-

вышенные температуры, вызывает разрушение активной массы.

Постоянный недозаряд способствует возникновению процесса сульфатации, призна

ками которого являются повышение напряжения в начале заряда, преждевременное "кипе-

ние", незначи­тельное повышение плотности в процессе заряда, повышение темпера­туры и быстрое понижение напряжения в процессе разряда.

Сульфатированный аккумулятор разряжают, заменяют электролит дистиллиро­ван-

ной водой и заряжают током, составляющим 0,5 нормального тока заряда, до достижения постоянства плотности и напряжения в течение 6 ч при обильном газовыделении. Затем плотность доводят до номи­нального значения.

Загрязнение электролита посторонними примесями (например, при использовании нестандартной кислоты ) приводит к разрушению активных масс пластин, у таких АБ наблюдается повышенный самораз­ряд.

Неправильное подключение АБ или ее отдельных банок в зарядную цепь может привести к изменению полярности пластин.

Правила обслуживания аккумуляторов предусматривают еженедельный осмотр АБ

и аккумуляторных помещений.

Ежемесячно проводится протирка аккумуляторов, проверка уровня электролита, плотности, выполняется заряд.

Режимы и периодичность зарядов АБ определяются условиями их эксплуатации и соответствующими инструкциями.