Из чего состоит аккумулятор автомобиля, Принцип работы?

Внутреннее устройство

Технический прогресс даже в автомобильной промышленности движется семимильными шагами и его не остановить! Но несмотря на это, машины питаются от привычного элемента, начало которому было положено еще в середине XIX столетия.

Первым, кто изобрел столь нужную вещь, является Гастон Планте, а ее появление пришлось на 1860 год. Конечно, внешний облик батарей тогда разительно отличался, но уже с наступлением 1878 года она приобрела уже современные очертания, которые мы видим по сей день. Эти усовершенствования были введены Камилем Форум.

С той поры кардинальных перемен не было, а если возникали, то носили чисто косметический характер либо менялось качество изготовления составляющих — не более того.

Перечислим же основные элементы источника питания:

  • корпус;
  • крышка;
  • положительная клемма;
  • отрицательная клемма;
  • плюсовые электроды (аноды);
  • минусовые электроды (катоды);
  • заливные пробки;
  • соединительные перемычки;
  • электролит.

Все это в совокупности и обеспечивает выдачу необходимой электрической энергии для запуска двигателя и поддерживания работоспособности бортовой сети. Любой владелец, кто знает, как снимать аккумулятор с машины, хотя бы вкратце знаком с его устройством. А вот новичкам будет интересно.

Характеристика необслуживаемого аккумулятора

Маркировка аккумулятора

Сегодняшний уровень технического развития дал возможность фирмам автопроизводителям использовать наиболее совершенные и качественные аккумуляторы — необслуживаемые аккумуляторные батареи.

Как работает аккумулятор 5

Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля имеет характерные особенности, дающие приятную возможность потребителям уделять данной батарее минимум внимания.

Стоит обозначить, что необслуживаемый аккумулятор – это современный источник энергии, который в своем устройстве не предполагает и не имеет специальных отверстий для доливания воды или электролита, корпус данных батарей полностью герметичен.

С момента разработки автомобильного аккумулятора прошло более 150 лет и его базовое устройство остается без изменений для любого типа АКБ по настоящее время. Главными элементами АКБ являются: кислота и свинцовые пластины.

Поступающая к батарее энергия во время заряда аккумулятора больше отдаваемой им при разряде. Превышение энергии «заряда» к энергии «разряда» основывается на необходимости покрытия затрат при протекании электрических и химических процессов.

Для полного заряда нужно 105–110 % энергии от количества расходованной ранее. Таким образом, коэффициент преобразования будет иметь значение от 1,05 до 1,10.

Емкость

Емкость АКБ пропорциональна выдаваемому ей количеству электрического тока. Единица измерения емкости—ампер-часы (А-ч).

На показатели емкости влияют разрядный ток и температура. Она имеет свойство снижаться при увеличении разрядного тока и падении температуры, в частности при значениях меньше 0 градусов.

Стандартное напряжение каждого элемента АКБ соответствует 2 В, а напряжение всей цепи батарей равно количеству гальванических элементов. Аккумулятор машины состоит из 6 батарей, что соответствует номинальной емкости в 12 В.

Данный показатель служит характеристикой пусковых возможностей аккумулятора при его эксплуатации в условиях низкой температуры. Этот параметр замеряется при –18 °С. Напряжение полностью заряженного АКБ не опускается ниже заданного в течение определенного количества времени. Уровень тока влияет на запуск двигателя автомобиля, так как чем выше величина тока в холодной прокрутке, тем легче двигатель будет запускаться в зимнее время года.

Напряжение

Напряжение, значение которого измерено между двумя полюсными выводами аккумулятора – напряжение на клеммах.

Напряжение газовыделения – параметр, при превышении которого в корпусе аккумулятора образуется вода. Это возникает при превышении напряжения всей батареи, максимально допустимое значение при этом 14,4 В.

Разложение воды приводит к образованию водорода и кислорода, которые в соединении образуют газ. Внимание — это взрывоопасно!

Напряжение покоя или напряжение холостого хода – состояние, когда нагрузки на выходах АКБ нет. Циклы заряда и разряда изменяют напряжение холостого хода. При восстановлении количества серной кислоты между гальваническими элементами напряжение холостого хода приходит к окончательному значению – напряжению покоя.

Единство

Вся подобного рода станция представлена шестью отдельными банками, подключенными последовательно. Они помещены в общий корпус, образуя тем самым единую конструкцию. Каждая из этих банок содержит внутри набор положительных и отрицательных пластин. Теперь рассмотрим каждый из элементов АКБ по отдельности.

Из чего состоит аккумулятор автомобиля, Принцип работы?

Большая часть — это свинцово-кислотные изделия, которые можно встретить под капотом практически любого транспортного средства. Каждому владельцу железного коня желательно знать, как устроен этот важный элемент электрической бортовой сети, что позволит бережнее к нему относиться.

Читать далее:  Сцепление ваз 2106 устройство замена корзины и диска регулировка и ремонт инструкции с фото и видео

Вдобавок изучение этого вопроса способствует предотвращению его проблем в будущем. И если водитель — человек ответственный и заботливый, то и поводов для беспокойства не будет.

Конструкция аккумуляторной батареи

Современные АКБ состоят из следующих основных элементов:

  1. Пластины (гальванические элементы)
  2. Сепараторы – прослойки
  3. Полюсные выводы
  4. Герметичный корпус (моноблок)
  5. Крышка корпуса

Элементы аккумулятора

В техническое устройство аккумуляторных батарей включены гальванические элементы (пластины) – химические источники электроэнергии. Их количество составляет 6 штук, они соединены друг с другом последовательно, при помощи перемычек. Один отрицательно заряженный вывод блока крепится к положительному выводу другого.

Гальванические элементы располагаются в отдельном корпусе, при этом они разделены перегородками. В своей совокупности аккумуляторы образуют батарею.

Гальванический элемент автомобильного аккумулятора относится к обратимым источникам химического тока – это означает, что цикл «заряд-разряд» можно повторять несколько раз. Он состоит из двух электродов (полублоков) разной полярности – свинцовых решетчатых пластин. Электроды располагаются в растворе серной кислоты (38 %) и дистиллированной воды. Их смесь является электролитом – веществом, способным проводить ток.

Между электродами, во избежание короткого замыкания, находится сепаратор – диэлектрическая прослойка. Сепаратор выполняет функцию изолятора, и не допускает соприкосновения электродов разной полярности, но при этом не нарушает электролитическую проводимость батареи.

Сепаратор изготовлен из пластмассы микропористой структуры, в виде конверта, надетого на гальванические элементы положительного заряда. Такой прием помогает активной массе с положительно заряженных пластин не оседать на дне моноблока и не соприкасаться с пластинами отрицательного заряда.

Разработка устройства сепаратора в форме конверта позволила фирмам производителям АКБ прийти к малообслуживаемым и необслуживаемым аккумуляторам.

Полюсные выводы

Полюсные выводы АКБ изготовлены из свинца. Их размер различается в зависимости от полярности вывода, так положительный является большим по отношению к отрицательному. Данная особенность не случайна и служит защитой от неправильного подключения элементов аккумуляторной батареи, что в свою очередь исключает потерю активных масс и помогает избежать сокращения работоспособности АКБ.

Корпус аккумулятора (моноблок) прошел свою эволюцию от деревянного, покрытого изнутри листовым свинцом, далее – эбонита.

В 40-х гг. XX века появились первые корпуса из синтетических материалов. Современные АКБ состоят из синтетического полипропилена. К материалам моноблоков предъявляются большие требования относительно его долговечности и безопасности. Корпус рассчитан выдерживать постоянное соприкосновение химических составляющих, вибрацию и изменение температуры.

Крышка корпуса

Назначение крышки корпуса – плотное закрытие межэлементных соединений АКБ. У прежних аккумуляторов ячейками были резьбовые пробки, предназначенные для доливки электролита и отвода газа при эксплуатации аккумулятора. В конструкции необслуживаемого АКБ пробки не установлены вообще, либо плотно закрыты. Вывод газов предусмотрен при помощи центральной системы вентиляции.

Она состоит из двух частей и оборудована лабиринтом. При помощи лабиринта водяные пары образующиеся при зарядке АКБ конденсируются и стекают обратно в батарею. В крышку интегрированы центральный газоотвод и система защиты от воспламенения газов. Защита от воспламенения выполнена на выходе газоотвода из аккумулятора в виде небольшого круглого диска, она получила название — фритта.

Корпус и крышка

Основа работы любой АКБ заключена в электролите, частью которого является серная кислота, хоть и разбавленная. Стало быть, и материалы должны быть соответствующими. То есть корпус и крышка изготавливаются из того сырья, который нейтрален по отношению к воздействию электролита.

В частности для изготовления современных источников могут применяться такие материалы:

  • Пропилен — обладает стойкостью к кислоте, не проводит ток.
  • Вулканизированный каучук или эбонит — этому материалу характерны такие качества, как высокая прочность на растяжение, упругость, хрупкость (ниже стекла). Обычно из такого материала делаются переносные корпуса.
  • Кислотоупорные пластмассы — оптимальный вариант.
  • Металл — в редких случаях все выглядит как металлический бак с резиновым чехлом.
  • Термопласт — его особенность в том, что при нагревании он размягчается, а охлаждаясь, переходят в твердое состояние.

Крышка изготавливается из того же материала что и корпус. Для соединения этих деталей воедино используется мастика.

Электроды

Они выполнены из свинца, причем не только положительные, но и отрицательные, хоть с небольшим отличием:

  • катод — пористый или губчатый свинец;
  • анод — диоксид свинца.

В целях повышения эффективности и срока службы свинцовые пластины легируются кальцием.

Изоляция

В пространство между токопроводящими пластинами помещены сепараторы. Для изготовления этого микропористого изоляционного слоя используется эбонит или ревертекс. Оба варианта производятся из каучука и внешне имеют сходство с резиной.

Читать далее:  Traum Meet 5 2018 фото цена комплектации нового Траум Мит

Из чего состоит аккумулятор автомобиля, Принцип работы?

Функция сепараторов заключается в том, что изолировать положительные и отрицательные пластины между собой. Тем самым исключается их короткое замыкание друг на друга. Не будь их, это бы произошло, в результате вибраций силового агрегата. А без них просто не обойтись, так как это обусловлено спецификой работы двигателя.

Исходом короткого замыкания является выход из строя бортового компьютера, а также прочего электрооборудования и то в лучше случае. Нельзя исключать риска возгорания машины. К тому же огонь по автомобилю распространяется очень быстро.

Клеммы

Сами контакты изготовлены тоже из свинца. Именно они обеспечивают связь с электрической бортовой сетью транспортного средства. При этом существуют самые разные вариации (в скобках указан стандарт):

  • Исходя из размеров:
    • Тип A: диаметр положительной клеммы — 19,5 мм, отрицательной — 17,8 мм. (европейский).
    • Тип B: размеры плюсового контакта — 12,7 мм, минусового — 11,1 мм (азиатский).
  • По конструкции:
    • Винтовые — тип E — европейский стандарт, F — американский стандарт.
    • Под болт — тип G — американский стандарт, T — российский стандарт.

Также можно встретить другие типы — C, D, H, которые отличаются друг от друга формой исполнения. Клеммы типа A и B имеют коническую форму, причем у АКБ для отечественных автомобилей плюсовой контакт заметно больше минусового. Это не позволит сбиться в случае чего, надо только запомнить. Тип «под болт» рассчитан на грузовой транспорт.

Перемычки

Соединительные перемычки тоже свинцовые, поскольку их задача кроется в объединении банок в один блок. В итоге получается общая конструкция, которые выдает необходимые 12 вольт.

Заливная пробка

Из чего состоит аккумулятор автомобиля, Принцип работы?

Здесь уже несложно догадаться, для чего нужна эта деталь. Чтобы заливать электролит в каждую банку.

Электролит

Это раствор, состоящий следующих компонентов:

  • серная кислота — 35%;
  • дистиллированная вода — 65%.

В этой жидкости электрический ток свободной перетекает от отрицательных пластин к положительным. На рынке можно найти более дорогие изделия, где электролит выглядит как гель, что исключает его испарение и растекание. В связи с этим, такой вариант считается необслуживаемыми.

Полезное дополнение

Внутри работающего источника электрической энергии протекают химические процессы с образованием газа. В целях снижения его пагубного влияния ряд производителей делает в корпусах газоотвод. При этом отвод выполняется в определенную сторону, исходя из конкретного типа изделия, и его расположения.

Важный параметр

О такой важной характеристике просто грех не упомянуть! Самим термином определяется следующее — то количество энергии, которое элемент отдает при определенном напряжении и в течение заданного промежутка времени (обычно час).

А в чем измеряется эта характеристика? Точнее, какие единицы для этого используются? Емкость измеряется в ампер-часах или сокращено — А·ч. Именно по этой характеристике опытные водители делают свой выбор. В этом их полностью поддерживают многие производители. На многих изделиях можно заметить такие надписи — 55, 60, 75 Ah.

  • 15 ампер — 4 часа;
  • 7,5 ампер 8 часов;
  • 3,75 ампер — 16 часов;
  • Порядка 2 ампера — 32 часа и т. д.

Только это все следует понимать условно, ведь чем большая нагрузка ложится на АКБ, тем быстрее она будет разряжаться. Но как узнать оптимальный параметр батареи для своего автомобиля. Этот параметр всегда указывается в инструкции по эксплуатации к транспортному средству.

Процессы заряда и разряда

Процесс заряда АКБ означает накопление аккумулятором электрической энергии. В исходе данного процесса электрическая энергия проходит преобразование в химическую.

Аккумуляторная батарея питается от генератора при заведенном двигателе автомобиля. Напряжение, которое вырабатывает стандартный заряженный аккумулятор во время работы, равно 12,65 В.

Процесс заряда можно описать, как переход сульфата свинца и воды, образованных при разряде АКБ в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. При этом количество серной кислоты становится больше, плотность вещества электролита повышается.

В результате накапливается и восстанавливается химическая энергия, которая необходима в дальнейшем для выработки электроэнергии.

Из чего состоит аккумулятор автомобиля, Принцип работы?

Процесс разряда АКБ характеризуется отдачей потребителям батареи электрической энергии. Идет обратный химический процесс – химическая энергия проходит преобразование в электрическую.

Аккумулятор подвергается процедуре разряда при наличии подключенного к нему потребителя электрического тока. В данном случае серная кислота распадается, соответственно, ее содержание в веществе электролита падает.

Протекающие химические реакции способствуют к образованию воды (Н2О). При повышенном уровне воды снижается плотность электролита.

Разряд аккумуляторной батареи приводит к появлению сульфата свинца. Такой эффект одинаков для положительного и отрицательного электродов.

Большая емкость — вред или нет?!

Чем может грозить установка в машине источника с большей, чем положено емкостью? Не приведет ли это к неприятным последствиям? Подобные вопросы задают многие автолюбители, перед которым возникает необходимость покупки новой батареи. В особенности это касается новичков. К примеру, стоит ли ожидать плохого, если поставить элемент 70 А·ч вместо положенных 55 А·ч?

Читать далее:  Как выбрать тормозные колодки? Советы по самостоятельному выбору тормозных колодок

Стоит отметить, что вокруг этой темы ходит множество мифов. Один из них выглядит так: «Если допустимая емкость аккумулятора автомобиля 60 А·ч, то результаты отклонений могут быть разные и не вполне хорошие:

  • Поставь батарею с 50 А·ч и она закипит.
  • Установка АКБ на 70 А·ч обернется недозарядом.

Это один из показательных примеров. В действительности ничего страшного не произойдет. Единственное что нужно — чтобы новое более емкое изделие поместилось в посадочное место, поскольку у них чуть больше габариты.

Но чем объясняется необходимость «увеличить» эту характеристику таким способом? Главным образом это обусловлено особенностями запуска двигателя при отрицательной температуре. В особенности это касается местности с суровым климатом, где температура воздуха может опуститься ниже 30 °C.

Лучшие из лучших

Рано или поздно, но перед каждым владельцем личного транспорта возникает необходимость в приобретении новой батареи, когда старая уже отжила свое. И тут возникают определенные сложности, ведь на автомобильном рынке широкий ассортимент, что очень легко запутаться и выбрать то, что не надо.

Здесь важно обращать внимание на многие факторы, причем не только технические параметры, но и бренд, включая стоимость. Ниже будет приведен список тех брендов, которые заслуживают доверие большинства автолюбителей. И среди них могут попасться знакомые имена.

Рейтинг аккумуляторов для автомобиля составлен на основании отзывов многих владельцев и конструктивных особенностей. Список лучших из лучших:

  • Свинцово-кислотные:
    • Varta Blue Dynamic D59.
    • Тюмень Premium 6СТ-60.
    • Зверь 6СТ-60 L3У.
  • Кальциевые:
    • Topla Energy 60.
    • Mutlu Calcium Silver 60.
    • Banner Starting Bull.
  • Гибридные:
  • AGM:
    • Varta Silver Dynamic AGM D52.
    • Banner Running Bull AG.
    • Bosch AGM S5 A05.

Каждый из перечисленных брендов по состоянию на 2019 года является лучшим в своем сегменте. При этом в учет брались аккумуляторы с параметром 60А, так как именно с такой емкостью больше всего батарей сходит с продажи.

Особенности правильного демонтажа

В завершении стоит затронуть столь распространенный вопрос, которым задаются обычно новички, так как опытные водители прекрасно знают на него ответ. Однако и им стоит напомнить, ибо даже у них могут случиться ошибка по разным причинам — и основная из них, это невнимательность.

Обычно источник электроэнергии располагается в подкапотном пространстве справа или слева в зависимости от полярности, которая может быть прямой либо обратной. Далее следует простые действия:

  • Открывается капот.
  • Убирается шумоизоляция и тканевая защита, если таковая имеется.
  • Отсоединяется отрицательная клемма, для чего обычно используется ключ на 10 или в диапазоне от 8 до 10. Все опять-таки зависит от модели автомобиля.
  • Потом можно переходить к отсоединению плюсовой клеммы.
  • Далее ослабляются и убираются крепления.
  • Все готово к извлечению — достаточно ухватиться за ручки изделия и поднять со своего места.

Некоторые умельцы приноровились вытаскивать аккумулятор с автомобиля при работающем двигателе. Только стоит уяснить, что делать это лучше на короткое время. К примеру прикурить соседскую машину, когда проводов нет в наличии. После чего вернуть батарею на место. В остальных случаях проводить операцию только при неработающем моторе.

Важное пояснение

Стоит отметить важный момент касательно того, как снимать АКБ и в частности, какую клемму отсоединять первой. Как раз отрицательную, поскольку если при этом ключом задеть любую металлическую деталь, то вероятность замыкания исключается — минус на минус ничего не дает. А вот если первой откручивать плюсовой контакт, то уже есть риски.

По сути, здесь особой разницы нет, что отсоединять в первую очередь (хоть плюс, хоть минус), так как это не влияет на бортовую сеть. Важно учесть, что при откручивании положительной клеммы следует соблюдать предельную осторожность, так как есть риск задеть ключом что-нибудь металлическое.

Как работает аккумулятор 4

А поскольку за собой уследить невозможно, то многие опытные водители отсоединяют первой именно минусовой контакт, разрывая тем самым цепь. И если при снятии уже положительной клеммы все же задеть ключом металлическую деталь уже ничего не случится, так как цепь разомкнута.

А вот когда аккумулятор ставится на место, то здесь опять-таки в силу предосторожности, первой подключается именно положительный контакт и только потом отрицательный. Во избежание все того же короткого замыкания.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector