Принцип работы автомобильного аккумулятора

Как работает аккумулятор автомобиля. Кратко об устройстве + видео

Недавно я писал статью – сколько по времени заряжать аккумулятор, вам статья понравилась много положительных отзывов (за что вам спасибо), лайков и просмотров. Как обычно это бывает, посыпалось много дополнительных вопросов и особенно много от новичков. Многие задают – а как вообще работает батарея автомобиля? Какой принцип действия и для чего она вообще нужна? Конечно, вопросов гораздо больше (я их ВСЕ постараюсь осветить немного позже), но первым отвечу новичкам, причем эта информация как я считаю ключевая – дает понимание об электропитании машины. Опять же расскажу простым и доступным языком, так что читайте …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Что и говорить, аккумулятор (иногда буду сокращать АКБ – аккумуляторная батарея) это электрическое сердце наших авто. Сейчас с компьютеризацией машин его роль становится все значимее. Однако если вспомнить основные функции, то их можно выделить всего три:

  • При выключенном состоянии питание электрических цепей нужных для авто, например бортовой компьютер, сигнализация, часы, настройки (как приборной панели, так, даже и сидений, ведь они на многих иномарках регулируются электричеством).
  • Запуск двигателя. Основная задача – без батареи вы не запустите мотор.
  • При больших нагрузках, когда генератор не справляется, подключается аккумулятор и отдает накопившуюся в нем энергию (но такое бывает крайне редко), если только генератор уже на последнем вздохе.

С функциями определились – теперь давайте вспомним устройство, как и из чего он состоит.

Устройство аккумулятора автомобиля

Знаете, первая свинцовая батарея появилась еще в 1859 году (изобрел француз Гастон Плантэ). И за свои полторы сотни лет она мало в чем изменилась. Правда, для аккумулятора машины используют несколько подключенных последовательно элементов.

ИТАК: Автомобильная батарея (АКБ) обычно состоит из 6 последовательно подключенных элементов. Каждый элемент считается независимым, то есть если его отключить он будет работать автономно – выдавая примерно 2,1 — 2,2В. Если представить одну ячейку в разрезе это будет – плоская и прямоугольная, герметичная «банка» — именно так ее называют. Как вы догадались если 2,1В умножить на «6», то получится 6 Х 2,1 = 12,6В, это нормальное общее напряжение в заряженном состоянии.

В каждую «банку» помещены свинцовые пластины и залит специальный электролит (основанной на серной кислоте). Пластины разбиты по отдельным группам – плюсовые и минусовые. Они не примыкают друг к другу, хотя и находятся рядом, между ними проложены диэлектрические элементы — обычно это пластиковые или прорезиненные листы. Если минусовые и плюсовые пластины соприкоснуться, то батарея работать не будет – банка замкнет. Делаются пластины из свинца:

Минусовые – обычно из чистого, но пористого свинца (Pb)

Плюсовые – делаются из диоксида свинца (PbO2)

Серная кислота, в которую они погружены, является очень хорошим проводником – по-научному электролитом, она способствует накоплению энергии.

Смысл прост — если подать на аккумулятор электрический ток, он начнет его накапливать. Затем через какое-то время (обязательно читаем вот эту статью), он будет его отдавать.

Есть еще такое понятие как емкость аккумулятора – она зависит от количества свинца использованного при производстве – чем больше – тем больше энергии можно накопить. Измеряется в Ампер/часах (Ам/ч) — это количество Ампер, которые отдаст аккумулятор за час. Сейчас самые распространенные варианты – это 55 – 60 Ам/ч, которые применяются на большинстве легковых машин.

Как видите устройство банальное и простое, свинец + кислота, заключенные в герметичный пластиковый корпус (пластиковый потому что не вступает в реакцию с кислотой). При большом желании, можно сделать дома – если есть свинец и кислота.

НУ что же переходим к работе на автомобиле.

Работа АКБ на машине

Чтобы запустить двигатель его нужно «раскрутить» и подать искру на сжатое топливо. Крутит двигатель такое устройство как стартер, а генерируют искру катушки зажигания, после чего она идет на свечи. И для того и для другого действия нужен электрический ток – его то и дает аккумулятор автомобиля, это его самая главная задача, запомните запуск двигателя, все остальное второстепенно.

Как это происходит – при помощи химической реакции внутри батареи вырабатывается электрический ток. Вы садитесь и поворачиваете ключ зажигания – сразу же на генератор подается энергия, бендикс входит в зацепление с маховиком двигателя и начинает вращаться – к маховику подсоединен коленвал, который в свою очередь начинает толкать поршни – далее в высшей точке (сжатие) – происходит подача искры (опять же от аккумулятора) – топливо поджигается и двигатель запускается.

После от генератора начинает идти зарядка, которая восполняет (заряжает) потерю энергии аккумулятора.

Что еще хочется отметить – при разряде батареи на пластинах начинает образовываться сульфат свинца (по сути его соль), это нормально, обычная химическая реакция, чем больше отдается энергии, тем больше этого налета. Чем больше соли, тем менее концентрированный электролит, падает выработка энергии.

Но стоит вам подключить АКБ на зарядку, то процесс идет в обратном направлении – соли начинают растворяться в электролите, концентрация восстанавливается, что способствует накоплению энергии. После зарядки выработка электрического тока восстанавливается.

Почему батарея автомобиля может выйти из строя?

Как не прискорбно — нет ничего вечного, вот и АКБ со временем изнашивается. Конечно, если вы его используете правильно, то он прослужит достаточно долго, но уже через 4 – 5 лет (иногда 6), нужна замена. Так почему же умирает батарея?

Все просто – основная причина это глубокий разряд, если разрядить – совсем, да еще и долго не заряжать то пластины покрываются солями гораздо плотнее. Их рабочая поверхность падает, а соответственно будет падать и емкость аккумулятора, он уже не сможет выдерживать большие нагрузки.

Вторая причина это банально износ. Со временем от множества циклов заряда – разряда, пластины начинают медленно осыпаться. Что также ведет к деградации батареи. Особенно сильно страдают, если испарился электролит и пластина осталась «сухой» (часто это происходит летом при высоких температурах), если будет идти зарядка, то это очень быстро «убьет» аккумулятор. Вот почему в случае с обслуживаемым аккумулятором нужно всегда проверять уровень электролита.

Для того чтобы АКБ работал долго, нужно держаться двух правил – всегда держать его заряженным, а также не давать электролиту испариться из банок. Справедливости ради стоит отметить, что сейчас большинство аккумуляторов являются герметичными (запаянными), то есть электролит не может испариться, это немного облегчает задачу. Но за зарядом глаз да глаз.

Вот такая вот статья получилась, сейчас видео, для тех, кто не хочет читать — смотрим.

Думаю статья была вам полезна и вы теперь понимаете как работает АКБ в машине. НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

Автомобильный аккумулятор

Неотъемлемой частью каждого автомобиля является аккумуляторная батарея , которая предназначена для питания электрических цепей управления и сервиса бортовой сети, когда двигатель автомобиля не работает. Но самое главное,- приводить в действие стартер, во время заводки авто. Аккумуляторная батарея включается в буфер с автомобильным генератором и во время движения, или просто работы двигателя, является нагрузкой для генератора. Но как только вся совокупная электрическая нагрузка превысит мощность выдаваемую генератором, в действие «вступает» аккумулятор и поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 12 вольт.

Обычно для автомобилей применяются кислотно-свинцовые аккумуляторы , которые имеют напряжение 12 вольт и различаются только по емкости заряда. Автомобильный аккумулятор должен обладать несколькими важными параметрами.

  1. Иметь малое внутренне падение напряжения
  2. Иметь небольшой саморазряд во время эксплуатации
  3. Иметь способность выдавать большие токи
  4. Иметь небольшие габариты и минимальное обслуживание.

Всем этим параметрам и соответствует кислотно-свинцовый аккумулятор, об устройстве которого поговорим ниже.

Устройство аккумулятора автомобиля

Аккумулятор, с номинальным напряжением в 12 вольт состоит из (обычно 6) независимых друг от друга аккумуляторов (банок) меньшего напряжения (2 вольта), собранных в одном корпусе и соединенных последовательно между собой.

  1. Банка аккумулятора представляет собой набор разно полюсных пластин, которые изолированы друг от друга кислотоупорными сепараторами.
  2. Корпус аккумулятора изготавливается из кислотоупорных пластмасс или эбонита. В корпусе имеется отсеки для установки банок аккумулятора.
  3. Полюсная пластина изготавливается из свинца и имеет вид решетки, в ячейки решетки впрессовывается специальный состав (активное вещество) пористой структуры, для увеличения площади соприкосновения с электролитом. Активное вещество изготавливается из свинцового порошка, с добавлением серной кислоты. В отрицательные пластины добавляется еще сернокислый барий. Во время формирования аккумулятора пластины заряжаются, и активное вещество в плюсовых пластинах превращается в диоксид свинца, а в отрицательных – в губчатый свинец.
  4. Электролит заливается в банки аккумулятора и служит для движения заряженных частиц от полюса к полюсу. Изготавливается из серной кислоты и очищенной воды (дистиллированной).

Принцип работы аккумуляторной батареи

Физика процесса работы аккумулятора очень проста, при подключении нагрузки, в аккумуляторе начинается движение заряженных частиц , что приводит к появлению тока. В условиях заряда от генератора или зарядного устройства, напряжение заряда превышает номинальное значение напряжения аккумулятора, и движение частиц происходит в обратном направлении.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Свинцовый кислотный автомобильный аккумулятор, аккумуляторная батарея. Принцип работы. Восстановление. Преимущества. Недостатки.

Автомобильный аккумулятор. Теория, устройство, обслуживание, ремонт (10+)

Автомобильный кислотный аккумулятор. Устройство. Обслуживание. Ремонт

Кислотный свинцовый аккумулятор называется автомобильным условно, так как чаще всего мы встречаем его в автомобиле. Производятся они тоже в подавляющем большинстве случаев в автомобильном варианте. Однако эти устройства находят применение везде, где необходимо резервное электропитание, начиная от катеров, заканчивая крупными наземными объектами, критическими к отключению электричества (серверные, АТС и т. д.) Во многих устройствах бесперебойного питания используются именно такие аккумуляторы.

Сейчас наука и технологии шагнули далеко вперед. Разработаны другие, более совершенные, аккумуляторы. Но кислотный свинцовый аккумулятор остается наиболее дешевым и наименее прихотливым устройством резервного электропитания.

Основная причина популярности свинцовых аккумуляторов в их вибростойкости, устойчивости к перезаряду, относительной дешевизне и доступности.

Внимание! При выполнении любых работ с аккумулятором наденьте защитные очки, а лучше маску, защищающую все лицо. Попадание электролита в глаза чревато полной потерей зрения. Попадание на кожу не так опасно, если немедленно смыть электролит водой. Будет небольшой химический ожог. Помните, серная кислота не летуча. В результате из небольшой капли очень слабого электролита постепенно, по мере испарения воды, образуется точка концентрированной серной кислоты, которая прожигает все. Опасно мочить в электролите ткань. На ней тоже высыхает вода, а кислота остается. Ткань расползается, а если схватиться за такую ткань рукой, будет серьезный ожог.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Такой аккумулятор представляет из себя соединенные последовательно элементы (банки). Банки идентичны между собой. В каждую банку помещены свинцовые пластины, между которыми установлен специальный пористый инертный материал, служащий для взаимной фиксации пластин и обеспечения устойчивости к вибрациям. Пластины залиты электролитом — раствором серной кислоты в воде. Каждая банка выдает напряжение 2 — 2.5 вольта, в зависимости от степени зарядки. Таким образом, весь аккумулятор выдает 12 — 15 вольт.

Изначально пластины химически идентичны, состоят из свинца с некоторыми добавками, разными для разных производителей. Разница возникает при зарядке. В результате электрохимической реакции пластины разных полярностей покрываются разными химическими соединениями. Так накапливается электрическая энергия. При разрядке (отдаче энергии) пластины опять переходя в первоначальное состояние.

Сейчас кислотные аккумуляторы производятся в сухозаряженном виде. То есть на пластинах уже сформированы нужные слои химических соединений. Остается только залить электролит, подождать, и заряженный аккумулятор готов эксплуатации. Однако в любом случае рекомендуется новый аккумулятор подзарядить, так как сухой заряд не обеспечивает полной емкости.

Характеристики аккумулятора. Емкость. Напряжение. Пусковой ток. Полярность

Основными характеристиками аккумулятора, определяющими возможность его использования в тех или иных устройствах, являются:

Емкость. Емкость определяет, сколько энергии может накопить аккумулятор. Зависит она от площади пластин / объема электролита в банке. Есть определенное жесткое соотношение между площадью пластин и объемом электролита. Емкость аккумулятора измеряют в ампер-часах. Фактически это время, за которое аккумулятор разрядится током в 1А. Если ток будет в Х раз больше, то время в Х раз меньше. Надо понимать, что большинство аккумуляторов не выносят глубокого разряда. Если Вы полностью разрядите аккумулятор, то зарядить его снова Вам не удастся, его можно будет сдать как вторцветмет. Есть аккумуляторы с разной допустимой степенью разряда. Типично считается допустимым разряд на 60%-70% емкости, то есть в аккумуляторе должно сохраниться 30%-40% энергии. Но точно эту величину необходимо уточнять в инструкции к конкретному типу батареи.

Напряжение. Большинство аккумуляторов выпускаются на 12 вольт. Но для мотоциклов бывает 6 вольт, для некоторых грузовиков — 24 вольта, для разных стационарных приложений самый разный спектр напряжений. Напряжение зависит от числа банок, так как напряжение одной банки для свинцового аккумулятора фиксировано.

Пусковой ток. Аккумулятор имеет некоторое внутреннее сопротивление, так что при коротком замыкании выводов ток будет не бесконечным, а большим, но вполне определенным. Знать этот ток очень важно, если в системе бывают резкие пиковые нагрузки, например, включение стартера в автомобиле. Этот ток определяет, с какой максимальной скоростью аккумулятор может отдавать энергию. Вообще этот ток зависит от степени зарядки аккумулятора. Хорошо заряженный аккумулятор может отдавать, как правило, намного больший пусковой (пиковый) ток. На аккумуляторе обычно указывают его напряжение, емкость и пиковый ток. Пиковый ток указывается для полностью заряженного аккумулятора.

Полярность. Обычно аккумуляторы выполняются внешне несимметричными. Что требует внимания при их выборе. Клеммы аккумулятора должны быть расположены так, чтобы до них доставали соответствующие провода. Корпус автомобиля соединен с минусом аккумулятора, бортовая сеть — с плюсом.

Категория GMC