Факторы, влияющие на емкость аккумуляторной батареи

Из принципа работы свинцово-кислотного аккумулятора следует, что емкость аккумулятора определяется объемом активной массы и электролита. Но реально емкость батареи зависит еще и от множества конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Емкость аккумуляторной батареи существенно снижается с увеличением силы тока (рис. 1.2), что связано с резким уменьшением концентрации электролита в порах пластин, изолируемых сульфатом свинца. Зависимость емкости от разрядного тока описывается уравнением Пейкерта:

,

где n, k– постоянные для данного типа батареи (n=1, 2...1, 7), t_кон.– время разряда.

 

Рис. 1.2. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от разрядного тока

 

Емкость аккумуляторной батареи уменьшается с понижением температуры из-за увеличения вязкости электролита и замедления поступления серной кислоты в поры активной массы (рис.1.3).

 

Рис. 1.3. Зависимость емкости аккумуляторной батареи от температуры электролита в режиме разряда

Так как емкость аккумуляторной батареи зависит от температуры, то значение емкости, полученное при температуре T, приводят к температуре 25 ⁰C:

,

где C₂₅– емкость, приведенная к температуре 25 ⁰C; C_T – емкость, полученная при средней температуре T; 0, 01 – температурный коэффициент изменения емкости при температуре 18...27 ⁰C.

 

При известной начальной плотности электролита g_з степень разряженности аккумуляторной батареи определяется по формуле:

,

где g₂₅ – плотность электролита при температуре +25 ⁰C (плотности g_з и g₂₅ измерены в г/см³).

 

Подготовка аккумуляторной батареи к эксплуатации

Приготовление электролита. Существует два способа приготовления электролита. 1 способ: концентрированная серная кислота плотностью 1, 83 г/см³ добавляется в дистиллированную воду (но не наоборот). 2 способ: электролит плотностью 1, 40 г/см³ добавляется в дистиллированную воду или в электролит с плотностью ниже необходимой. Следует учитывать, что плотность электролита для различных времен года и климатических условий должна быть различной. Например, в районах с умеренным климатом (со средней месячной температурой в январе -15...-8 ⁰С) плотность электролита должна быть равна 1, 26±0, 01 г/см³, в районах с холодным климатом (со средней месячной температурой в январе -30...-15 ⁰С) плотность электролита должна быть равна 1, 28±0, 01 г/см³.

Заливка батареи электролитом. Температура заливаемого электролита должна быть в пределах 15…30 ⁰C. Его плотность зависит от климатических условий эксплуатации батареи. Перед заливкой необходимо отвернуть вентиляционные пробки и удалить элементы, герметизирующие вентиляционные отверстия. Электролит заливают до тех пор, пока он не достигнет нижнего торца тубуса горловины крышки или определенного уровня выше предохранительного щитка (для традиционных аккумуляторных батарей уровень электролита равен 10 мм). Плотность электролита, заливаемого в новую батарею, должна быть на 0, 02 г/см³ меньше той, которая должна быть в конце заряда для данной климатической зоны. Если через два часа после заливки сухозаряженной батареи плотность электролита будет на 0, 03 г/см³ ниже плотности этого электролита через 20 минут после заливки, то батарею следует зарядить, а затем скорректировать плотность электролита. Но желательно все же заряжать батарею в любом случае.

Заряд аккумуляторных батарей. Аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение больше напряжения заряжаемой батареи. Для полного заряда батарея должна принять 150 % требуемой (недостающей) емкости. Различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

Заряд при постоянном токе. Оптимальная сила тока заряда равна: I_з=0, 1× C₂₀. При повышении температуры электролита до 45 ⁰C необходимо снизить зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30...35 ⁰C.

Методом заряда при постоянном токе можно заряжать n последовательно включенных аккумуляторов при напряжении на выходе зарядного устройства U_з> 2, 7n.

Достоинствами данного метода являются: 1) простота зарядных устройств; 2) простота расчета количества электричества, сообщаемого батарее, как произведение тока и времени заряда.

Недостатком метода при малом токе заряда является большая длительность заряда, а при большом – плохая заряжаемость к концу заряда и повышенная температура электролита.

Заряд при постоянном напряжении. Данный метод используется в частности для заряда аккумулятора, уже установленного на автомобиле. Метод имеет два недостатка, проявляющихся в начале заряда полностью разряженных батарей: 1) зарядный ток достигает 1...1, 5C₂₀; 2) из-за большого зарядного тока перегревается аккумулятор. Поэтому для предохранения генератора от перегрузки на автомобиле устанавливаются ограничители тока.

Продолжительность заряда при использовании обоих методов одинакова. Недостатки, присущие этим методам, преодолеваются комбинированными способами заряда.

Заряд ступенчатым током (ступенчатый заряд). Способ заключается в том, что сначала заряд выполняют номинальным током до заданного напряжения, затем ток снижают в 2...3 раза и доводят заряд до конца. Используются двух-, трех- и четырехступенчатые режимы заряда.

Смешанный способ заряда. При данном способе сначала осуществляется заряд при постоянном токе, а затем – при постоянном напряжении.

Уравнительный заряд. Сущность заряда заключается в заряде при постоянном токе, равном 0, 1C₂₀, до тех пор, пока плотность электролита и напряжение батареи не будут постоянными в течение 3 часов. Такой заряд необходим для выравнивания степени заряженности всех аккумуляторов батареи и устранения сульфатации электродов. Явление сульфатации заключается в образовании крупных труднорастворимых кристаллов сернокислого свинца (сульфата свинца) на поверхности электродов и на стенках пор активного вещества. В результате сульфатации не все активное вещество электродов может участвовать в работе. Поэтому емкость батареи снижается. Сульфатацию определяют по ЭДС аккумулятора. Если ЭДС аккумулятора, измеренная вольтметром, будет меньше ЭДС, подсчитанной по плотности, то электроды аккумулятора сульфатированы.

Форсированный заряд. Заряд производится током до 0, 7C₂₀.При токе, равном 0, 7C₂₀ время заряда – 30 мин., при токе 0, 5C₂₀ – 45 мин., при токе 0, 3C₂₀ – 90 мин. В процессе заряда необходимо при достижении температурой электролита 45 ⁰C дальнейший заряд прекращать. Форсированный заряд применяется в исключительных случаях.

Контрольный разряд аккумуляторной батареи. Контрольный разряд проводится для определения исправности полностью заряженной батареи. Сила разрядного тока поддерживается равной 0, 1С₂₀. Когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1, 7 В (или 10, 2 В на батарее), разряд заканчивают. Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7, 5 ч для батарей с электролитом плотностью 1, 29 г/см³, 6, 5 ч – для 1, 27 г/см³, 5, 5 ч – для1, 25 г/см³. В противном случае батарея является неисправной.

К основным причинам плохой заряжаемости батарей относятся: 1) высыпание активной массы из решеток вследствие коробления последних при заряде большими токами, замерзании электролита и т.п.; 2) наличие в аккумуляторном электролите примесей веществ, которые, осаждаясь на электродах, экранируют часть их рабочей поверхности, препятствуя протеканию на ней основной токообразующей реакции, и способствуют усиленному разложению воды и газовыделению. 3) сульфатация электродов из-за хранения батареи в теплом помещении при высокой плотности электролита. Из-за систематических недозарядов батареи, высокого саморазряда, длительного бездействия батареи в разряженном (частично или полностью) состоянии, снижения уровня электролита ниже верхней кромки электродов возникает необратимая сульфатация.

Устранение сульфатации электродов. Сульфатацию устраняют несколькими циклами разряда-заряда при малой плотности электролита (1, 11...1, 12 г/см³). Заряд производят током не более 0, 05 С₂₀ ампер, доводят плотность электролита до нормы, а затем проводят контрольный разряд батареи при силе тока 0, 1 С₂₀. Разряд заканчивают, когда на зажимах одного из аккумуляторов напряжение понизится до 1, 7 В (или 10, 2 В на батарее). Батарея считается исправной, если время разряда будет не менее 7, 5 ч для батарей с электролитом плотностью 1, 29 г/см³, 6, 5 ч – для 1, 27 г/см³, 5, 5 ч – для 1, 25 г/см³. В противном случае батарею подвергают нескольким циклам заряда-разряда. Если при повторных циклах время разряда не увеличивается, то батарея требует ремонта.

Хранение аккумуляторных батарей. Новые, не залитые электролитом батареи хранятся при температуре не ниже -50 ⁰C. Заряженные батареи с электролитом хранятся по возможности при температуре не выше 0 ⁰C. Минимальная температура их хранения: -30 ⁰C. При чрезмерно низких температурах электролит может замерзнуть. При плотности электролита g₂₅=1, 31 г/см³ электролит замерзает при температуре ниже -40 ⁰С, при g₂₅=1, 27 г/см³ электролит замерзает при температуре до -30 ⁰С. Перед постановкой на хранение несухозаряженной батареи необходимо: 1) полностью зарядить батарею; 2)скорректировать плотность электролита; 3) если потребовалась коррекция плотности, то следует подзарядить батарею в течение 30 минут для выравнивания плотности электролита по объему каждой банки; 4) удалить с батареи токопроводящий слой, используя для этого раствор питьевой соды или нашатыря.

 

ЛЕКЦИЯ 4

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: