Система электроснабжения автомобиля, аккумуляторы

Система электроснабжения автомобиля, аккумуляторы

Система электроснабжения автомобиля предназначена для обеспечения электроэнергией, заданных параметров, потребителей. Поэтому при её отказе машина работать не будет, а при изменении параметров высока вероятность выхода из строя одного из потребителей, что опять же приведёт к невозможности эксплуатировать автомобиль.

Поэтому рекомендуется периодически производить профилактику составным элементам системы электроснабжения, чтобы предотвратить внезапный выход их изстроя при эксплуатации машины.

В состав системы входят:

  • генератор;
  • регулятор напряжения;
  • аккумуляторная батарея.

Речь пойдёт об аккумуляторах, вернее не о самих аккумуляторных батареях (АБ), поскольку об их устройстве и ремонте написано достаточно много, а о продлении их срока службы и поддержании АБ в рабочем состоянии.

Это сейчас пожалуй более актуально, поскольку в большинстве случаев современные батареи выпускаются необслуживаемыми или малообслуживаемыми. Как правило в них уже залит электролит и их остаётся только подзарядить. В основном такие аккумуляторы не подлежат ремонту.

Поэтому больше внимания следует пожалуй уделить вводу АБ в эксплуатацию и поддержанию в рабочем состоянии аккумуляторов находящихся в эксплуатации и на хранении.

Автомобильные аккумуляторные батареи

Аккумуляторная батарея пожалуй является самым главным элементом в системе электрооборудования автомобиля. От её состояния зависит надёжный пуск двигателя (особенно в зимнее время), работа системы освещения (в ночное время) и т. д.

Поскольку несмотря на постоянное совершенствование выпускаемых аккумуляторных батарей, нет никакой гарантии, что они будут добросовестно работать если за ними не ухаживать.

На срок службы автомобильной аккумуляторной батареи значительное влияние оказывает степень её зараженности. Желательно, чтобы большую часть времени батарея была полностью заряжена, т. к. от этого зависит её надёжная работа и срок службы.

Если на Вашем автомобиле стоят хороший регулятор напряжения, генератор и ещё не старый аккумулятор, то скорее всего его состояние будет хорошим. Однако постоянная эксплуатация автомобиля в городском цикле (частое включение стартера и короткие переезды), в конце концов выведет из строя любой аккумулятор.

Вообще же в процессе эксплуатации обычно наблюдаются колебания степени заряженности АБ около некоторого среднего значения, называемого установившейся степенью заряженности. Её величина зависит от многих факторов.

Причём зимой установившаяся степень заряженности как правило значительно ниже, чем летом. Низкая степень заряженности (аккумулятор недозаряжен) в условиях холодного климата является главной причиной сульфатации пластин, а в тяжёлых случаях приводит к смене полярности отдельных элементов АБ.

Высокая же степень заряженности (аккумулятор перезаряжен) в условиях тёплого климата вызывает разрушение решётки плюсовых пластин и интенсивное осыпание активной массы с них.

Всё это приводит к отказам аккумуляторной батареи и сокращению её срока службы.

Поэтому, для того чтобы аккумуляторная батарея нормально отработала положенный срок (5 - 11 лет), необходимо выполнение определённых контрольных профилактических операций.

Во-первых, четыре - пять раз в год, в период эксплуатации, контролировать напряжение зарядки АБ на автомобиле, проверять уровень и плотность электролита, а так же содержать в чистоте сам аккумулятор и его клеммы (чтобы исключить увеличенную саморазрядку). Следует так же изредка производить контрольные циклы заряд -разряд, что позволит определить степень сульфатации рабочих пластин и задержать процесс их дальнейшей сульфатации.

Во-вторых, в период длительного бездействия или хранения АБ, особо необходима их периодическая подзарядка.

Для выполнения этих условий, необходим хотя бы минимальный инвентарь:

  • ареометр, для измерения плотности электролита;
  • нагрузочная вилка, для измерения напряжения на АБ, под нагрузкой и без неё;
  • зарядное устройство, для доведения плотности электролита и напряжения аккумулятора до нормы.

Способы зарядки аккумуляторных батарей:

  • зарядка при постоянном токе;
  • контрольно-тренировочный цикл;
  • зарядка при постоянном напряжении;
  • зарядка импульсным током:
  • зарядка пульсирующим током;
  • зарядка ассиметричным током.
  • зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов).

У каждого из способов есть свои положительные и отрицательные стороны, которые мы кратко и рассмотрим.

Зарядка при постоянном токе

Заряд батареи производится при постоянной величине зарядного тока, равной:

I = Q/10 - для кислотных аккумуляторов,

I = Q/4 - для щелочных аккумуляторов,

где Q - паспортная емкость аккумулятора, Ач, I - средний зарядный ток, А.

Кислотные аккумуляторы особенно чувствительны к отклонению параметров зарядки от номинальных. Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приводит к деформации пластин и даже к их разрушению. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в аккумуляторе и нормальную его работу в течение длительного времени.

Степень зараженности аккумулятора можно контролировать по значениям плотности электролита и напряжения (для кислотных аккумуляторов) и только напряжения (для щелочных аккумуляторов).

Окончание зарядки кислотного аккумулятора характеризуется установлением напряжения на одном элементе аккумуляторной батареи, равного 2,5 - 2,6 В.

Кислотные аккумуляторы чувствительны к недозарядкам и перезарядкам, поэтому следует своевременно заканчивать зарядку.

Щелочные АБ менее критичны к режимам. Для них окончание зарядки характеризуется установлением на одном элементе постоянного напряжения 1,6 -г 1,7 В.

Ниже мы будем рассматривать зарядку кислотных аккумуляторов, т. к. они более распространены и больше критичны к режимам эксплуатации и зарядки.

И так, для кислотных АБ рекомендуется ток заряда равный 0,1Q (0,1 от номинальной ёмкости при 20-часовом режиме разряда). Это значит, что для батареи ёмкостью 55 Ач ток заряда должен быть равен 5,5 А.

Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство.

Кроме того, надо периодически измерять плотность и температуру электролита, а также напряжение батареи, чтобы вовремя определить конец заряда. Если в течение 2 часов плотность электролита и напряжение батареи остаются постоянными, а при заряде заметно бурное газовыделение - батарея полностью заряжена.

Недостаток такого способа - необходимость постоянного (каждые 1 -ь 2 часа) контроля и регулирования зарядного тока, а также обильное газовыделение в конце заряда.

Для снижения газовыделения и повышения степени заряженности батареи целесообразно ступенчатое снижение силы тока по мере увеличения зарядного напряжения. Когда напряжение достигнет 14,4 В, зарядный ток уменьшают в два раза (2,75 ампера для батареи емкостью 55 Ач) и при таком токе продолжают заряд до начала газовыделения. При заряде батарей последнего поколения, которые не имеют отверстий для доливки воды, целесообразно при увеличении зарядного напряжения до 15 В ещё раз уменьшить ток в два раза.

Как уже писалось выше, батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1 - 2 часов.

Для современных необслуживаемых АБ такое состояние наступает при напряжении 16,3 - 16,4 В в зависимости от состава сплавов решеток и чистоты электролита.

Обычно новая, приведенная в рабочее состояние батарея заряжается от 3 до 8 ч. Чтобы не произошел взрыв выделяющихся в конце заряда газов, нельзя подносить к батарее открытое пламя или отключать зарядное устройство путем отсоединения проводов под нагрузкой, не следует в это время пользоваться нагрузочной вилкой или пробником. Если температура электролита при заряде поднимется выше + 45 °С, заряд прекратите и дайте электролиту остыть до +30 °С.

Если в конце заряда плотность электролита окажется меньше или больше требуемой, надо отобрать резиновой грушей часть электролита и столько же долить в батарею в первом случае концентрированного электролита плотностью 1,40 г/см , а во втором - дистиллированной воды. Затем продолжить заряд в течение получаса и снова проверить плотность электролита. Иногда может потребоваться несколько корректировок, прежде чем плотность электролита станет нормальной.

Как видите, при заряде способом постоянства тока все делается не спеша, заряжается батарея довольно долго и должна постоянно находится под контролем.

При заряде постоянным током в первую очередь насыщается поверхность электрода, и это мешает развитию процесса вглубь.

Впрочем, этим способом можно зарядить батарею и быстро. Для этого нужно только установить максимальный зарядный ток (ускоренный заряд), а все остальные операции делать так же, как и при обычном заряде.

Ускоренный, или форсированный заряд

Ускоренный, или форсированный, заряд служит единственной цели - в кратчайший срок привести разряженную батарею в работоспособное состояние, что

достигается применением больших зарядных токов.

Такой заряд батареи хотя и допустим, но старайтесь его избегать, потому что многократное его повторение значительно снижает срок службы батареи и поэтому в дальнейшем об ускоренном заряде мы говорить не будем.

Контрольно-тренировочный цикл

Контрольно-тренировочный цикл (сокращенно КТЦ) заключается в следующем. Батарею полностью заряжают постоянным током, затем разряжают током 10-часового режима до напряжения 10,2 В и вновь дают полный заряд. Этот цикл позволяет оценить фактическую емкость и реальные возможности «пожилой» батареи, а серия циклов в некоторых случаях несколько улучшает электрические показатели, если батарея ещё годна для дальнейшего использования.

Не следует только проводить эту операцию без нужды, поскольку каждый КТЦ отнимает частичку ресурса батареи. Принцип здесь таков: за свою жизнь аккумулятор может отдать вполне определенное количество энергии, а каждый полный разряд соответствует примерно 0,5 -И ,0 % этого количества.

Зарядка при постоянстве напряжения

При заряде этим методом степень зараженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12-вольтовая батарея зарядится на 75 - 85 %, при напряжении 15В - на 85-90% , а при напряжении 16 В - на 95-97%. Полностью зарядить батарею в течение 20 - 24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3 -16,4 В.

В первый момент включения, зарядный ток может достигать большой величины, в зависимости от внутреннего сопротивления (ёмкости) батареи. Поэтому зарядное устройство снабжают схемными решениями, ограничивающими максимальный ток заряда.

По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению зарядного устройства, а величина зарядного тока, соответственно, снижается и приближается к нулю в конце заряда (если величина зарядного напряжения выпрямителя ниже напряжения начала газовыделения). Это позволяет производить заряд без участия человека в полностью автоматическом режиме. Обычно критерием окончания заряда в подобных устройствах является достижение напряжения на выводах батареи при её заряде, равного 14,4 + 0,1 В. Однако, для удовлетворительного (на 90 - 95 %) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4 - 14,5 В, потребуется более суток.

Несомненно, этот способ очень удобен, так как регулировать зарядный ток и следить за состоянием батареи при заряде не нужно, газовыделения из батареи нет. Но зарядить батарею полностью этим способом нельзя. Поэтому, используя в основном способ заряда батареи при постоянстве напряжения, старайтесь периодически сочетать его с полным зарядом при постоянстве силы тока.

Примечание: методы зарядки при постоянном токе и при постоянном напряжении равноценны с точки зрения их влияния на долговечность батареи. С точки же зрения глубины и полноты заряда первый способ лучше. Но этот способ требует большего времени и постоянного контроля за процессом заряда.

Заряд при постоянстве напряжения хотя и не обеспечивает полного заряда батареи, позволяет поддерживать её в рабочем состоянии. Этим способом батарея заряжается и на автомобиле.

Какой способ применить - это, конечно, дело вкуса, но лучше не пожалеть времени и зарядить батарею при постоянстве силы тока или чередовать эти способы.

В процессе эксплуатации пластины автомобильных аккумуляторов постепенно сульфатируются, это всё больше снижает ёмкость батареи. Наиболее эффективные способы борьбы с сульфатацией - поочередный заряд-разряд аккумулятора или пропускание через него так называемого «асимметричного» зарядного тока.

Зарядка импульсным током

Под импульсным зарядом подразумевают применение тока, который изменяет свою величину или напряжение периодически, через определенные интервалы времени. По характеру этих показателей импульсный ток разделяют на две разновидности: пульсирующий и ассиметричный (разъяснения см. ниже).

Зарядка пульсирующим током

Пульсирующим током называют такой, у которого величина меняется в пределах от нуля до максимального значения, сохраняя неизменной свою полярность. Пример характеристики пульсирующего тока показан на рис. 1.1.

Система электроснабжения автомобиля, аккумуляторы, схема

Рис. 1.1. Заряд пульсирующим током: Сз - ёмкость, сообщённая аккумулятору за время импульса t.

Зарядка ассиметричным током

Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды (см. пример на рис. 1.2), иными словами, в каждом цикле он меняет свою полярность. Однако количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной (отношение зарядной и разрядной составляющих равно 10:1, а длительностей импульсов - 1:2), что и обеспечивает заряд аккумулятора.

Этот способ позволяет не только восстанавливать работоспособность засуль-фатированных аккумуляторных батарей, но и проводить профилактическую обработку исправных.

Система электроснабжения автомобиля, аккумуляторы, схема

Рис. 1.2. Заряд ассимитричным током:

Сз - ёмкость, сообщённая аккумулятору за время импульса tз;

Ср - ёмкость, снятая с аккумулятора за время импульса tр.

Зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов)

В 1953 году Вудбриджем был сформирован так называемый закон ампер-часа величина зарядного тока аккумулятора (в амперах) не должна превышать величины недостающего до полной ёмкости заряда (в амперчасах). Математически этот закон описывается экспонентой.

Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.

 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.