Свинцовый аккумулятор для грузового автомобиля — теория и практика

Свинцовый аккумулятор— электрический источник питания, в основе работы которого лежит реакция свинца и его диоксида насерную кислоту. АКБ получили широкую популярность в автомобильной сфере. Они активно применяются на разных видах техники, в том числе грузовых автомобилях.

Отличаются надежностью в эксплуатации, простотой конструкции, отсутствием эффекта памяти и сравнительно высоким током разряда. Ниже рассмотрим особенности таких АКБ применительно к грузовым автомобилям, поговорим об условиях эксплуатации, требованиях и других особенностях работы.

История свинцово-кислотного аккумулятора

Читайте также: Пуско-зарядное устройство для грузового автомобиля, принцип работы

Разработчиком первой свинцовой аккумуляторной батареи является Гастон Планте— ученый из Франции. Именно он 1859 году первым изобрел такую АКБ. Конструктивно он представлял собой спиралеобразные свинцовые электроды, помещенные в 10-процентную серную кислоту. Первые изделия имели небольшую емкость для повышения которой использовалось увеличение числа заряда-разряда.

Дальнейшая работа была направлена на совершенствование конструкции аккумулятора. Свои предложения внесли К. Фор и Э. Фолькмар в 1880-м и 1881-м году соответственно. Первый предложил наносить на пластины окислы свинца, а второй — использовать в виде электродов намазную решетку.

Важно

Серийно производство было налажено только в 1890-м, а в 1900-м немецкая компания «Варта» впустила первые АКБ для автомобилей.

Спустя 70 лет появились необслуживаемые источники питания, в которых появился адсорбированный или гелевый электролит. Были придуманы специальные клапаны, обеспечивающие своевременный вывод газа в процессе зарядки.
В последние десятилетия были созданы новые типы пластин на базе меди / кальция, алюминия, титана или чистой меди с нанесением на поверхность свинцовой пленки

При этом создать на 100% герметичные свинцовые аккумуляторы так и не удалось из-за выделения водорода и кислорода в процессе зарядки и хранения. Но разработчики снизили риски и добились минимальных выделений.

Принцип работы, материалы

Читайте также: Перевозка аккумуляторов

Одно из главных преимуществ таких источников питания — простое устройство свинцового аккумулятора.
Он состоит из следующих компонентов:

1. Корпус в виде моноблока с размещенными внутри аккумуляторами. Изготавливается из специального материала, устойчивого к кислотному воздействию. Как правило, применяется пропилен.
2. Электрод. Представляют собой решетчатую конструкцию, покрытую свинцово-оксидной пастой.
3. Сепаратор-конверт. Изолирует решетки и пластины друг от друга внутри полости и защищает от короткого замыкания.
4. Выходное отверстия. Применяется для отвода газов.
5. Клеммы. Необходимы для подключения к бортовой сети автомобиля или соединения зарядного устройства.
6. Индикатор плотности и уровня заряда.

Принцип действияАКБ построен на преобразовании электричества в химическую энергию, а при разряде — в электрическую. Таким образом обеспечивается цикличность работы АКБ.

На процессы, протекающие внутри аккумулятора, влияет температура окружающего воздуха. При ее повышении увеличивается и мощность источника питания, а при снижении, наоборот, падает и разрядная емкость.

Процессы внутри при заряде и разряде

Для понимания принципа действия свинцово-кислотных аккумуляторов важно знать процессы, которые происходят внутри при заряде / разряде. Из уроков химии известно, что внутри АКБ происходит электролитическая диссоциация. Во время разряда ионы с «плюсовым» зарядом отправляются к «положительному» электроду, а с «минусовым» — к отрицательному.
В процессе зарядки электроны направляются к «минусовому» электроду, где нейтрализуют свинцовые ионы.

На этом же этапе происходит поглощение воды, повышается концентрация кислоты, на «минусовой» пластине выделяется металлический свинец, а на «плюсовой» — двуокись этого элемента. Также нужно учесть, что плотность электролита напрямую зависит от уровня заряда или разряда источника питания.

Главные параметры

При рассмотрении особенностей свинцовых аккумуляторов важно знать их особенности. Базовые характеристики:

• ЭДС одного аккумулятора — от 2,11 до 2,17 В;
• теоретическая энергоемкость — около 133 Вт*ч/кг;
• оптимальная температура работы — от -40 до +40 градусов Цельсия;
• ресурс — от 300 до 800 часов;
• удельная энергоемкость — 25-40 Вт*ч/кг;
• КПД— около 80-90 процентов;
• саморазряд — 1-2% в день.

Требования к аккумулятору для грузовика, зависимость от объема двигателя

При выборе свинцово-кислотного аккумулятора для грузового автомобиля предъявляются более жесткие требования. Это связано с тем, что ему приходится выдерживать большие стартовые токи и обеспечить запуск двигателей с большим объемом.
При покупке АКБ для грузовика учтите следующие параметры:

1. Стартовый ток и емкость. Низкий уровень пускового тока может привести к трудностям во время пуска. На этот фактор влияет и емкость аккумулятора. Для грузовиков с бензиновым мотором необходимо учитывать рекомендации производителей. Что касается дизельных моторов, при объеме двигателя от 2,0 до 2,3 л емкость должна быть от 74 до 80 А*ч, а для 2,4-3,0 л и выше — от 80-100 А*ч и более. Помните, чем больше объем мотора, тем выше должна быть емкость аккумулятора.
2. Долговечность. Этот фактор складывается из нескольких параметров, а именно материала изготовления и условий эксплуатации. Срок службы зависит от правильности применения, наличиях глубоких разрядов и соблюдения других правил (на них остановимся ниже).
3. Герметичность. Хорошие аккумуляторные батареи должны быть герметичными и выдерживать экстремальные нагрузки в процессе эксплуатации. Желательно, чтобы они сохраняли качества при вибрации и сильных ударах, что особенно важно при установке на грузовых автомобилях. Большой плюс — отсутствие необходимости ухода, а именно контроля уровня электролита, измерения плотности и доливки жидкости.
4. Напряжение свинцового аккумулятора. В большинстве грузовых автомобилей этот параметр должен составлять 24 Вольта. Но здесь нужно учитывать особенности транспортного средства и модели.
5. Не менее важный параметр, который нужно учесть при выборе — цена. Стоимость АКБ для грузовика формируется с учетом нескольких параметров: качество свинцового слава, способность к высоким нагрузкам и перепадам температур, производитель и т. д. 

Правила эксплуатации и хранения, обслуживание

Срок службы свинцового аккумулятора во многом зависит от правильности его эксплуатации.

Для увеличения ресурса важно держать батарею в чистоте, периодически проверять надежность ее крепления и не допускать загрязнения поверхности. При появлении грязи желательно протереть изделие влажной ветошью, смоченной в 10-процентом содовом растворе. В чистоте необходимо содержать и полюсные клеммы, которые перед подключением рекомендуется обработать нейтральной смазкой или техническим вазелином.

Дополнительные рекомендации:

• Запускайте двигатель при отключенном сцеплении. 
• Во время пуска прокручивайте стартер продолжительностью до 5-7 секунд и делайте перерыв не более 60 секунд.
• Своевременно выявляйте и устраняйте неисправности в системе пуска мотора, ведь они могут привести к перегрузке АКБ.
• Раз в квартал проверяйте падение напряжения в момент пуска мотора. Измеренный параметр не должен снижаться ниже отметки в 11 В.
• Уровень напряжения должен соответствовать требованиям производителя грузового автомобиля. Чаще всего требуется установка двух АКБ напряжением 12 В для получения 24 В.
• Запрещена эксплуатация в режиме недозаряда (напряжение меньше 13,9 В) или перезаряда (напряжение от 14,4 В и выше). При использовании необслуживаемого АКБ особенно важно исключить перезаряд.
• Проверяйте объем электролитической жидкости для обслуживаемых АКБ и используйте дистиллят для доливки.
• Контролируйте работу электрического оборудования автомобиля и своевременно устраняйте поломки. Периодических проверяйте систему на факт наличия тока утечки. Если он превышает 0,5 А, источник питания будет разряжаться при выключенном моторе.
• Поддерживайте АКБ в заряженном состоянии. Выполняйте зарядку свинцового аккумулятора раз в квартал, в первую очередь, при появлении трудностей с пуском.

Важно

Особое внимание уделите вопросу хранения. Устройство должно находиться в сухой комнате без доступа солнца. Оптимальный температурный режим от 10 до 15 градусов. При этом аккумулятор должен находиться на горизонтальной поверхности.

Для продления ресурса при хранении требуется отбросить «минус», а потом «плюс», почистить корпус АКБ от загрязнений, протереть клеммы и глянуть на уровень заряда (от 12,4 до 12,7 В) и плотность электролита (от 1,26 до 1,28 г/см3.

При обратной установке необходимо снова почистить корпус и клеммы, а также осушить контакты, после чего подключить «плюс», а потом «минус». Для поддержания АКБ в рабочем состоянии рекомендуется хотя бы раз в месяц выполнять подзарядку.

Как заряжать аккумулятор

Многие проблемы в эксплуатации возникают из-за незнания главного вопроса —как заряжать свинцовый аккумулятор. Работа выполняется при температуре от 0 до +40 градусов Цельсия.

Процесс заряда выполняется следующим образом:

1. Циклический. Аккумулятор заряжается до нужного уровня, после чего отключается от зарядного устройства. Очередной цикл происходит после разряда.
2. Ускоренный. Подразумевает повышение тока заряда до уровня от 1,0 до 1,5 А. В таком случае время заряда составляет от 1 до 3 часов. Рекомендуется применение таймера, чтобы избежать перезаряда.
3. Буферный. В таком случае АКБ всегда подключен к источнику постоянного тока. При достижении необходимого уровня напряжения срабатывает специальный ограничитель.На грузовых и легковых автомобилях зарядка АКБ осуществляется от генератора.
4. В случае разрядки ниже допустимого уровня применяется зарядное устройство. В обычном режиме необходимо выставить ток до 10% от емкости АКБ. В среднем на обычную зарядку уходит до 10-12 часов. Исключением является ускоренный цикл, о котором упоминалось выше.

Техника безопасности при эксплуатации

Свинцовые АКБ для грузовой машины требуют соблюдения техники безопасности при обслуживании.
Запрещено:

• замыкание «плюса» и «минуса» АКБ;
• курить в комнате, где ведется зарядка;
• эксплуатация батареи с плохим контактом;
• работа с электролитом без защитных очков и с грязными руками;
• присоединение к батарее при включенных потребителях;
• эксплуатация при плохом креплении АКБ на раме грузовика;
• перемещение источника питания в процессе заряда.

Правила утилизации

Закажите спецтехнику на нашем сайте: Аренда спецтехники в России

Средний срок эксплуатации свинцового аккумулятора для автомобиля составляет от двух до пяти лет или до 130-150 тысяч километров. Невыполнение правил, рассмотренных выше, приводит к быстрому выходу устройства из строя. Отработанные свинцовые аккумуляторы нельзя просто выбросить на мусорку.
Здесь доступно несколько путей:

1. Сдача в специализированные пункты приема.
2. Обмен в магазине на новый АКБ с получением скидки.
3. Передача частным лицам за определенную оплату. Но нужно учесть, что в таком случае высок риск получить меньше денег, а сами лица редко имеют лицензию на сбор опасных компонентов.

Свинцовые аккумуляторы для грузовиков требует особого внимания из-за работы в сложных условиях эксплуатации. Для продления срока службы необходимо следовать правилам обслуживания, контролировать состояние АКБ и своевременно выполнять подзарядку.