Свинцовый аккумулятор для грузового автомобиля

Техника безопасности и меры предосторожности

Установить АКБ требуется на ровную поверхность перед зарядкой, чтобы не допустить утечки электролита. Необслуживаемые батареи можно заряжать в любом положении, потому что в них используется гелеобразный электролит.

Перед зарядкой требуется открыть все окна и двери в помещении, чтобы не допустить отравления парами, которые могут образовываться во время процесса. Содержать заряжаемый объект как можно дальше от огня и любых других искр, которые могут привести к взрыву или воспламенению объекта.

Если автовладелец не может снять АКБ с машины, то рекомендуется отключить минус или лучше оба провода.

Устройство

Конструктивно кислотный аккумулятор состоит из следующих элементов:

• Корпус. Представляет собой моноблок. В него помещаются аккумуляторы. Изготовлен из изолирующего материала, стойкого к кислоте. Как правило, это пропилен.
• Электрод (решётка, покрытая пастой из свинцово-оксидного порошка). Положительные электроды покрыты диоксидом свинца. Отрицательно заряжённые решётки покрыты массой губчатого свинца. Для того чтобы увеличить антикоррозийную стойкость электродов, ряд производителей в свинцово-кальциевый сплав добавляет пассиваторы
• Сепаратор-конверт. Устанавливается для изоляции решёток, пластин противоположной полярности в батарейных элементах. В случае соприкосновения пластин разной полярности произойдёт короткое замыкание. Главная сложность при изготовлении сепараторов: их материал должен уберечь от такого замыкания, при этом ток должен беспрепятственно проходить через электролит. Компромиссное решение и достойный вариант материала – микропористая пластмасса. Большинство свинцово-кислотных батарей используют активное вещество электродов из свинцово-кальциевого сплава. У них минимальный уровень саморазряда.
• Шина
• Крышка
• Выходное отверстие.
• Клеммы. Обеспечивают непосредственную связь батареи со стартером, генератором, позволяют быстро монтировать или демонтировать батарею.
• Индикаторы плотности электролита и заряженности батареи.

Каждая современная батарея состоит из шести кислотных аккумуляторов. Используется последовательное соединение. Шесть 2-х вольтовых элементов обеспечивают на выходе 12 вольт.

Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Квалифицировать АКБ можно по двум признакам по функциональному назначению и установленному электролиту. По функциональному назначению устройства бывают двух типов:

1. Стартерные.Обеспечивают запуск двигателя автомобиля, подают ток на стартер. Требуют обслуживания и вентиляции.
2. Тяговые. Устройства для цикличных режимов. Используются в ситуациях, когда нужно обеспечить механизмы непрерывной энергией (питания в постоянном режиме). Чаще всего устанавливаются на электрокарах, тягачах, погрузчиках.

Что касается второго классификационного признака — тип электролита, то он может быть абсорбируемым, жидким, гелеообразным. В большинстве случаев мы имеем дело с жидкой средой. Электроды находятся в электролите из раствора серной кислоты.

Плотность электролита в зависимости от степени заряженности постоянно изменяется. Чем заряжённость элемента ниже, тем ниже плотность электролита. При полном заряде плотность достигает 1.29 г/см3. У ряда же современных АКБ электролит удерживается в специальном микропористом материале. В этом случае речь и идёт об абсорбируемом электролите. Объём электролита, заливаемый в АКБ добавляются в том объёме, который может впитать микропористый материал. Лучшее поглощение кислоты влечет за собой повышение эффективности активной массы. Это очень ценно, если АКБ работает на систему рекуперативного торможения или систему стоп-старта. Но из-за высокой стоимости батарей такого типа массового перехода на них пока нет. Большинство использует традиционные свинцово-кислотные батареи.

Наиболее хорошо известны решения, которые ориентированы на абсорбированные электролиты. Это батареи, изготовленные по технологии AGM. Обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторов такого типа не требуется. Для установки не нужно заботиться о том, чтобы помещение было вентилируемым. Работа не требует обслуживания. При этом в режиме подзарядки (буферном режиме) батареи способны служить 12-18 лет, в цикличном режиме — меньше.

Определяем тип и режим работы аккумулятора

1. Во-первых, чтобы понять, какой алгоритм зарядки подойдет конкретной АКБ, требуется определиться с классом батареи, чей принцип работы базируется на реакциях свинца в растворе серной кислоты. Она может быть либо обслуживаемой (то есть легко заряжаемой вручную), либо необслуживаемой (требующей для подзарядки подключения специальных зарядных приспособлений).
2. Во-вторых, аккумулятор может эксплуатироваться в 2-х режимах: буферном (будучи постоянно подключенным к сети и периодически активируемым для самостоятельной) и циклическом (использование такого АКБ состоит из постоянной смены циклов «разрядка-подзарядка»).

Среди обслуживаемых SLA числятся, преимущественно, классические автомобильные аккумуляторы. Основная масса свинцово-кислотных источников тока, используемых в индивидуальном электротранспорте (вроде велобайков) принадлежит к герметичным, необслуживаемым, буферным и гелевым.

Зарядное устройство для герметичных свинцовых гелевых аккумуляторов

Заряжать гелевые АКБ обычным ЗУ для свинцовых жидких аккумуляторов нельзя. Для них нужно устройство, отвечающее следующим требованиям:

• Первый этап зарядки ведется при постоянном токе силой 0,1 С20, где С20 – цифровое значение емкости аккумулятора. При этом напряжение поднимается до номинального для батареи.
• При постоянном напряжении продолжается зарядка с убывающей силой тока до 0,02 С20.
• Одновременно контролируется температура в банках с выводом показаний на корпус прибора.

То есть ЗУ должно иметь регулируемые параметры тока и напряжения и электронную плату слежения за процессом, для того чтобы не перегреть батарею и вовремя остановить зарядку.

Если нет специального зарядного устройства, можно воспользоваться обычным. Но при этом собирается схема их двух аккумуляторов, соединенных параллельно. Первый выступает в роли трансформатора, сглаживает параметры напряжения. Подключение ЗУ ведется через дополнительный прибор. Условие – на первых минутах зарядки нужно проверить нагрев гелевого аккумулятора. Если нагрева нет, можно зарядить, систематически вручную контролируя напряжение на клеммах и температуру. Если батарея сразу начала греться, вздулась – она пришла в негодность.

Несколько исторических данных

Первым создателем свинцово-кислотной АКБ считается француз Г. Планте. Он был заинтересован в создании такой батареи, которая подавала бы нужный ток и при этом не требовала больших финансовых затрат. Ему удалось создать новую конструкцию, в которую входили свинцовые электроды, погруженные в серную кислоту.

Недостатком такой инновации считалось большое число циклов зарядки-разрядки, пока кислотная батарея не будет заряжена полностью. Надо сказать, что количество таких циклов могло достигать огромных значений. Чтобы достичь полной зарядки, требовался не один год. Причиной стали сепараторы и свинцовые электроды.

Такой срок никого не устраивал. Поэтому многие учёные стремились спроектировать и создать другую конструкцию АКБ. Это удалось в 1900 году. Была спроектирована новая модель. Вместо целых свинцовых пластин использовался только окисел свинца. Он совместно с сурьмой наносился на особые пластины. Позднее в конструкцию была добавлена металлическая решётка, покрытая сурьмой и свинцовыми окислами. В результате:

• Ёмкость АКБ стала больше.
• Появился коммерческий интерес.
• Произошёл эволюционный скачок.

В конце XX века аккумуляторные батареи стали герметизировать. Это стало возможным благодаря замене электролита на специальные гели и усовершенствованные газы. Но добиться полной герметичности не удалось. Во время зарядки начинали образовываться газы, которые должны были покинуть внутреннюю часть батареи.

Что будет, если не соблюдать правила зарядки свинцового аккумулятора?

Описанные выше способы зарядки свинцового аккумулятора позволяют
зарядить аккумулятор быстро и безопасно. Они ориентированы на максимальное сохранение ресурса
свинцового аккумулятора и замедление старения аккумулятора.

Возможна ли зарядка аккумулятора током, большим, чем максимально
допустимый? Да, аккумулятор зарядится, даже если ток зарядки будет превышать установленный
производителем максимум. Но, во-первых, если не уменьшить ток хотя бы в конце зарядки, то аккумулятор зарядится
не полностью. А во-вторых, во время зарядки большим током перестанет быть эффективным механизм рекомбинации
газов внутри герметичного свинцового аккумулятора, и электролит аккумулятора
потеряет воду, даже, если потом, в конце зарядки, зарядный ток будет уменьшен. В результате превышения тока
даже во время одной зарядки, аккумулятор не проработает весь расчетный ресурс и выйдет из строя раньше.

Возможна ли зарядка аккумулятора очень маленьким током, намного меньшим, чем
максимально допустимый, скажем, током в 0.2% от емкости? Да, аккумулятор полностью зарядится даже таким током.
Но зарядка аккумулятора будет продолжаться неоправданно долго — несколько недель. Кроме того, значительную
часть этого времени аккумулятор будет находиться в разряженном состоянии, что почти эквивалентно хранению свинцового аккумулятора
в разряженном состоянии. А это ведет к сульфатации и ускоренному
старению аккумулятора. Однократная зарядка очень малым током не выведет аккумулятор из строя, но такие
зарядки не следует повторять часто.

Неправильный выбор конечного напряжения зарядки также опасен для
аккумулятора. Недостаточное конечное напряжение приведет к недозарядке аккумулятора, и он сделает шаг в
сторону сульфатации. А избыточное напряжение зарядки чревато
выделением газов из аккумулятора и потерей воды электролитом. Это еще сильнее уменьшает ресурс
аккумулятора, чем зарядка аккумулятора пониженным напряжением.

При температуре ниже -15&deg C зарядка аккумулятора не рекомендуется,
поскольку при низкой температуре перестает работать механизм рекомбинации газов внутри
герметичного свинцового аккумулятора, и электролит теряет воду.

Основные рекомендации

Подсоединение дополнительного источника энергии к основному аккумулятору должно проводиться с учетом некоторых особенностей, которые позволяют повысить их эффективность и продлить срок эксплуатации. Правильное подключение позволяет после применения системы разъединить аккумуляторы и использовать их по отдельности. Основные рекомендации следующие:

1. Оба источника энергии должны находиться в хорошем состоянии. Практически все аккумуляторы после нескольких циклов полной разрядки и зарядки изнашиваются, приходят в непригодность. Разрушение применяемых пластин становится причиной возникновения короткого замыкания, которое повреждает устройство в большей степени. Если использовать новый и изношенный аккумулятор, то второй будет поглощать энергию первого. После длительного применения подобной схемы разрядятся оба источника энергии.
2. Большая часть схем предусматривает использование коммутатора для дополнительного аккумулятора. Подобный прибор позволяет использовать энергию первой батареи, но при этом сохранять емкость второго. Правильно подключенный коммутатор существенно расширяет возможности батареи.
3. Если связка нескольких источников питания создается для транспортного средства или лодки, то нужно предусмотреть установку более производительного генератора. Не стоит забывать и о возрастающей нагрузке на применяемую проводку для передачи энергии. Малая мощность генератора может привести к тому, что созданная батарея не будет заряжаться полностью. Кроме этого, возрастает нагрузка на самозарядное устройство.
4. Все применяемые батареи должны быть одинаковой мощности. Это связано с тем, что разная мощность приводит к износу одного из применяемых источников энергии.
5. Между применяемыми батареями должно быть небольшое количество пространства. За счет использования коротких шнуров существенно повышается эффективность создаваемой схемы. Применяемые провода создают дополнительное сопротивление и приводят к потере энергии.
6. Емкость используемых источников электроэнергии должна отличаться незначительно. Только в этом случае они смогут прослужить на протяжении длительного периода. Допустимое отклонение составляет всего 5 раз.

Каким может быть результат зарядки

Состояние аккумулятора в таком режиме напоминает «отдых» (разряженный аккумулятор хранится на складе при низкой температуре). Это говорит о том, что он быстро придет в негодность, потому что идет сульфатация.

После отключения от ЗУ после успешной зарядки внешний вид аккумулятора ничем не отличается от  только что купленного.

При визуальном осмотре не должно быть обнаружено никаких следов налета или выделения сероводорода. Если налет присутствует, он указывает на то, что зарядка проводилась неправильно.

В случае отсутствия явных признаков неработоспособности источника питания, его нужно проверить «в деле»: установить в машину и попробовать ее не только завести, но и проехать на какое-то расстояние при всех включенных приборах.

Если нет сбоев, значит все прошло и завершилось успешно.

Модуль «Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея»

В АКБ содержится электрическая энергия, необходимая для запуска грузового транспорта. В грузовике установлены две одинаковые 12-вольтовые батареи, которые соединены последовательно и вместе выдают напряжение равное 24 V (В-вольт). Когда вы поворачиваете ключ зажигания, аккумуляторы подают питание на стартер. Стартер начинает вращать коленчатый вал двигателя. В тот же момент запускается генератор и подзаряжает аккумуляторы.

Аккумуляторные батареи также подают электроэнергию на потребителя, если генератор не обеспечивает достаточную мощность.

На большинстве грузовиках свинцово-кислотные аккумуляторные батареи крепятся к раме , на некоторых – слева, на других–справа. Аккумуляторы могут устанавливаться и под кабиной грузовика.

Эти дополнительные устройства нужны для питания в кабине иных устройств: холодильника, медиаплеера, или зарядного устройства мобильного телефона.

Поскольку устройство содержит опасные кислоты, на его корпус приклеено несколько знаков, указывающих, как с ним безопасно обращаться.

Эти знаки указывают на то, что:

• Устройство следует хранить в труднодоступном месте.
• Есть риск взрыва во время зарядки.
• Аккумулятор следует хранить вдали от открытого огня.
• АКБ содержит опасную едкую кислоту.
• При обслуживании необходимо всегда носить защитные очки.
• Перед началом работы необходимо ознакомиться с руководством по эксплуатации.
• Для утилизации аккумулятор должен быть передан в специальный пункт сбора.
• Никогда не следует выбрасывать аккумулятор вместе с обычным мусором поскольку в нём содержится свинец и кислота.

Каждое устройство содержит информацию о том, с каким типом батареи вы работаете. Эта информация соответствует определённым стандартам.

Существуют различные организации, которые занимаются стандартами, например:

SAE (Американское общество автомобильных инженеров);
DN (Немецкий институт стандартизации) ;
EN (Европейский стандарт);
IEC (Международная техническая комиссия).

На наклейке указываются необходимые сведения. Например,

• 12 V (вольт): напряжение. Это аккумулятор с напряжением 12 V.
• 230 А/h (ампер-час): ёмкость. Это максимальное количество электрической энергии, которое может выдать аккумулятор при 20 часовом разряде (при конечном напряжении 10, 5 V и температуре 25 ℃). Это максимальное количество электрической энергии, которое может запасти аккумулятор. Данные указываются с учётом времени разряда 20 часов.
• 1200 А, сила тока холодной прокрутки . В соответствии со стандартом DN этот аккумулятор способен обеспечить питание 1200 А в течение 30 секунд с напряжением не ниже 9 V и температурой -18 ℃.
• Две одинаковые аккумуляторные батареи соединены последовательно. Это значит, что вместе они подают напряжение 2×12V=24 V. Емкость аккумулятора постоянна и равна в нашем примере 230 А/h.
• Обе аккумуляторные батареи должны быть одной марки и иметь одинаковую ёмкость и напряжение. Они также должны иметь одинаковую дату производства.

Получение

Для получения свинца в основном используют руды, содержащие галенит. Сначала методом флотации получают концентрат, содержащий 40—70 процентов свинца. Затем возможно несколько способов переработки концентрата в веркблей (черновой свинец): прежде широко распространённый метод шахтной восстановительной плавки, разработанные в СССР метод кислородно-взвешенной циклонной электротермической плавки свинцово-цинковых продуктов (КИВЦЭТ-ЦС), метод плавки Ванюкова (плавка в жидкой ванне). Для плавки в шахтной (ватержакетной) печи предварительно производят агломерационный обжиг концентрата, а затем его загружают в шахтную печь, где происходит восстановление свинца из оксида.

Веркблей, содержащий более 90 процентов свинца, подвергается дальнейшему очищению. Сначала для удаления меди применяют зейгерование и последующую обработку серой. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате содержание примесей падает до менее чем 0,2 %.

Производство в мире

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG):

Как заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы

Обычно в процессе эксплуатации транспортного средства осуществляется восстановление затраченной ёмкости – зарядка свинцового аккумулятора. При исправном генераторе автомобиля и регулярном использовании машины батарея будет всегда в заряженном состоянии, полностью готова к работе.

Но бывают ситуации, когда требуется вернуть мощность источнику энергии, воспользовавшись специальным зарядным устройством для свинцово-кислотных аккумуляторов, номинальное напряжение которых составляет 12 В. Такая необходимость может возникнуть в следующих случаях:

• при неисправности цепи «генератор – аккумуляторная батарея»;
• при эксплуатации авто редко и на короткие расстояния;
• при запуске мотора при слишком низких температурах воздуха.

Основные этапы зарядного процесса:

1. Устанавливаем устройство на ровную горизонтальную поверхность.
2. Подключаем «крокодильчики» зарядника к клеммам батареи, строго соблюдая полярность.
3. Выставляем зарядный ток.

Ток заряда

Основные параметры зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов во многом определяются их разновидностью. Так, классическое устройство, заполненное электролитом в жидком виде, требует установки токовой величины заряда в пределах 10 % номинальной ёмкости, указанной на маркировке.

Что же касается источников с гелеобразным наполнителем, то здесь параметр тока можно смело выставлять равным 20–30 % номинала ёмкостной характеристики.

Для AGM аккумуляторов сила тока может варьироваться в интервале от 10 % до 30 % от заявленной производителем ёмкости.

Время заряда

Как долго следует заряжать свинцово-кислотный аккумулятор? Продолжительность зарядного процесса напрямую зависит от степени разряженности батареи. В среднем на полноценную зарядку обычной АКБ, как правило, уходит от 8 до 12 часов. Сильно разряженное устройство можно привести в состояние полной готовности, используя высокие токи. Но такой способ следует использовать только в случае крайней нужды и очень редко.

Источники энергии, произведённые по AGM технологии, заряжаются намного быстрее, но для них требуется приобретение специального зарядного устройства, позволяющего осуществлять процесс поэтапно.

Ёмкость и напряжение

Желательно не допускать полной потери ёмкости. Чем больше величина остаточной ёмкости, тем меньше потребуется времени на зарядку.

Напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи без нагрузки обычно составляет 12,7–13 В. При работающем моторе этот показатель возрастает примерно на полторы единицы.

При зарядке максимальная величина напряжения в оптимальном варианте не должна превысить 14,6 В. В противном случае это может привести к перезарядке, закипанию электролитной жидкости, а также самым негативным образом сказаться на дальнейшей работе самого прибора.

Определяем тип и режим работы аккумулятора

Среди обслуживаемых SLA числятся, преимущественно, классические автомобильные аккумуляторы. Основная масса свинцово-кислотных источников тока, используемых в мото транспорте, лодках, катерах, Станциях без перебойного питания и т.д. принадлежит к герметичным, необслуживаемым, буферным и гелевым.

Разновидности и особенности свинцовых АКБ

На практике сейчас можно встретить самые разные батареи. Это позволяет решать самые разные задачи по энергообеспечению самых разных устройств. Разберем наиболее популярные виды аккумуляторов.

Lead-Acid. Требуют обслуживания. Считаются классическими автомобильными стартерными батареями. Сюда входят сурьмянистые, малосурьмянистые, гибридные и кислотно-кальциевые аккумуляторы. Обычно используют для двигателей внутреннего сгорания, но это не единственный вариант использования. Бывают варианты на 6v и 12v. Основной недостаток – высокий уровень саморазряда.

AGM VRLA. Современные необслуживаемые батареи. Могут иметь вольтаж – 2v, 4v, 6v и 12v. Основная отличительная особенность – сепараторы выполнены из стекловолокна. Также обычно используется абсорбированный электролит. Это позволяет увеличить срок эксплуатации АКБ в полтора раза. Использование технологии сепараторов из стекловолокна сделало возможным увеличивать зарядный ток, что ускоряет зарядку. Обычно AGM батареи допускается заряжать током в 25-30% от емкости. Разработано несколько разновидностей, подходящих для разных буферных и циклических режимов.

VRLA. Необслуживаемые АКБ с герметичным корпусом (необслуживаемые кальциевые и EFB). Могут иметь вольтаж – 2V, 4V, 6V и 12V. Предназначены для эксплуатации в буферном режиме. Не требуют дополнительной вентиляции при использовании в помещениях.

GEL VLRA. Одна из самых современных модификаций. Тут применяется геле образный электролит. Однообразная консистенция, позволяет добиваться наиболее эффективного контакта электролита с электродом, что увеличивает емкость. Также гель позволяет продлить срок службы батареи. Является необслуживаемой батареей. Требует периодической зарядки, для продления срока эксплуатации нужно использовать только высокоточное зарядное устройство, оно должно обеспечивать точный уровень силы тока. Существует несколько разновидностей, отличающихся особенностями электродов. Обозначение каждого из них позволяет определить возможность использования АКБ в определенных условиях. Есть батареи 2v, 4v, 6v, 12v, 24v, 36v и 48v.

OPzV . Это необслуживаемые АКБ 2V. Имеют трубчатые пластины электродов. Отличаются устойчивостью к глубокому разряду и продолжительностью службы до 22 лет.

Происхождение названия

Происхождение слова «свинец» неясно. Этот металл по-болгарски называется «оло́во», в большинстве других славянских языков (сербско-хорватском, чешском, польском свинец называется словом, близким по звучанию к «олово»: волава, olovo, ołów и т. п. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский), а также в нескольких славянских — русском, украинском (свинець), белорусском (свінец) и словенском (svinec).

Латинское plumbum дало английское слово plumber — водопроводчик (в Древнем Риме трубы водопровода были именно из этого металла, как наиболее подходящего для отливки), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомби, из которой, по некоторым данным, ухитрился бежать Казанова.

Похожие записи:

Сколько масла нужно заливать в коробку передач и где оно заливается Индекс нагрузки шин Alfa romeo stelvio 2020-2021 Kia sportage 4 Модели jeep / джип Самоклеящаяся пленка: как с ее помощью декорировать мебель и окна (29 фото)