10.2 Акумуляторна батарея (АКБ). Призначення, будова і типи

Призначення

Акумуляторна батарея забезпечує електричним струмом всі споживачі, поки двигун не працює або працює на дуже малих обертах, також є резервним джерелом живлення в разі виходу з ладу генератора.

Увага
Якщо генератор вийшов з ладу, не варто затягувати з його ремонтом, необхідно відразу вирішувати проблему. Тривале використання виключно АКБ може вивести її з ладу, причому в найбільш невідповідний момент.

Одним із основних функціональних призначень АКБ є пуск двигуна за допомогою стартера.

Будова

В акумуляторній батареї відбувається перетворення хімічної енергії в електричну. Хімія полягає в тому, що у розчин сірчаної кислоти помістили дві пластини зі свинцю, і на пластинах зробили виводи (малюнок 10.1). Приєднали до виводів дв а дроти від генератора, почали крутити його, щоб той виділяв електричний струм, і зарядили АКБ (поки акумулятор заряджається, він є споживачем струму). У цьому разі електрична енергія перетворилася в хімічну — акумулятор зарядився. Від’єднали від виводів генератор і приєднали, наприклад, лампочку — і вона загорілася! Тому що почався процес перетворення хімічної енергії на електричну. Принадність цієї конструкції в тому, що процеси зарядки і розрядки можна виконувати багаторазово. І якщо дотримуватися основних, досить нескладних, правил експлуатації АКБ, вона може прослужити тривалий час.

Найпростіший акумулятор складається з двох пластин, поміщених в корпус (його ще називають банкою), цей корпус заповнений розчином сірчаної кислоти (який називається електролітом) і закритий зверху кришкою. У кришці є отвори, через які виведено по два виводи від кожної з пластин (позитивної та негативної).

Малюнок 10.1 Принцип роботи акумуляторної батареї.

Будь-яка АКБ складається з декількох (найчастіше з шести) найпростіших батарей, описаних вище. Чому саме із шести? Бортова мережа автомобіля розрахована на 12 В, а отже, й акумуляторна батарея має видавати стільки ж. З огляду на свої розміри одна банка (дві пластини) забезпечує напругу приблизно 2 В. Для отримання 12 В позитивні та негативні пластини з’єднують послідовно і роблять два загальні виводи — позитивний і негативний (дивіться малюнок 10.2).

Примітка
Акумуляторна батарея повинна мати такі розміри, щоб оптимально вписатися в обмежений простір моторного відсіку автомобіля.

Малюнок 10.2 Будова акумуляторної батареї.

На багатьох сучасних автомобілях для запобігання крадіжці головного модуля аудіосистеми встановлений своєрідний захист, який блокує аудіомагнітоли після відключення негативної клеми від акумуляторної батареї. Щоб магнітола запрацювала, в неї необхідно ввести певний код — ключ. Якщо ви купуєте новий автомобіль, цей код вам вручать у салоні, якщо купуєте машину з рук, необхідно уточнити у власника наявність такого коду.

Примітка
Варто пам’ятати, що в деяких сучасних автомобілях після відключення АКБ і повторного підключення бортовий комп’ютер може вивести повідомлення про помилку, яку можна скинути за допомогою спеціалізованого обладнання на СТО.

Типи АКБ

За принципом необхідності обслуговування акумуляторні батареї поділяють на обслуговувані і необслуговувані. Одним із підтипів обслуговуваних є малообслуговувані АКБ. На сьогодні застосування обслуговуваних АКБ зведено до мінімуму. Назви типів акумуляторних батарей говорять самі за себе.

Основа свинцево-кислотних АКБ, про які йтиметься в цьому розділі, — рідкий електроліт. Однак технології виробництва батарей зробили значний крок уперед, і нині досить часто можна зустріти АКБ, виконані на базі технології AGM, в якій сам електроліт абсорбований у скляних волокнах. Також не варто забувати і про гелеві АКБ (GEL), що набирають популярності, у них електроліт загущений за допомогою силікагелю до гелеподібного стану.

Через велике різноманіття типів АКБ виникло багато суперечок щодо ефективності і стійкості кожного з них. Якщо бути відвертим, то немає одного, ідеального для всіх експлуатаційних умов акумулятора. Бо, виграючи в одному, будь-який тип АКБ обов’язково істотно програє в чомусь іншому. Так, наприклад, такі популярні необслуговувані «кальцієві» акумулятори мають украй низькі показники саморозряду і не вимагають до себе будь-якої уваги, проте вони дуже «бояться» глибоких розрядів (наприклад, при багаторазових коротких поїздках у зимовий період). З такими розрядами АКБ цього типу стане непридатним до використання за вкрай короткий період експлуатації. А ось малообслуговувані АКБ глибоких розрядів не бояться, але натомість вимагають регулярного доливання дистильованої води (в середньому раз на півроку).

Примітка
Під час зарядки АКБ відбувається закипання електроліту, але закипання не в побутовому розумінні цього слова, просто відбувається розщеплення води на кисень і водень (з’являються бульбашки). Складова частина електроліту — вода — википає, а його щільність, відповідно, зростає. Щоб привести щільність електроліту в норму, доливають дистильовану воду.

Увага
Однією з істотних небезпек при плановій зарядці АКБ є виділення водню з електроліту. І начебто мало, однак вибухнути може. Тому при обслуговуванні та експлуатації АКБ необхідно дотримуватися всіх запобіжних заходів.

Основні характеристики АКБ

Полярність вказує на розташування негативного і позитивного виводів батареї. Вона буває прямою і зворотною.

Примітка
Щоб дізнатися полярність вашої АКБ, встановіть її до себе тим боком, ближче до якого зміщені виводи. Подивіться, котрий із виводів позначений знаком «+», а котрий — знаком «–». Якщо «+» знаходиться ліворуч, значить полярність пряма, якщо праворуч — зворотна.

Номінальна ємність (позначається С20) — кількість електрики (в ампер-годинах), яку здатна віддати АКБ при 20-годинному режимі розряду струмом, що чисельно дорівнює 0,05 номінальної ємності до напруги на виводах 10,5 В при температурі електроліту 25 °С.

Увага
Потрібно завжди пам’ятати, що на автомобіль треба встановлювати АКБ тієї ємності, яка вказана заводом-виробником транспортного засобу. Загалом нічого страшного не станеться, і перший час буде радувати жвавий пуск двигуна, але не варто забувати про те, що можливості генератора не безмежні, а умови експлуатації автомобіля можуть бути украй суворі. Як наслідок, батарея більшої ємності буде постійно недоотримувати енергію для відновлення — не заряджатиметься на 100%, що незабаром призведе до виходу її з ладу.

Резервна ємність (позначається Cр) — час розряду в хвилинах повністю зарядженої батареї струмом 25 А до напруги 10,5 В при температурі електроліту 25 °С.

Примітка
Резервна ємність в 1,63 разу більша за номінальну в числовому вираженні (так, для АКБ ємністю 55 ампер-годин вона становить приблизно 90 хвилин). Це час, протягом якого повністю заряджена батарея може забезпечувати електроенергією мінімальну кількість споживачів, необхідних для безпечного руху автомобіля в разі відмови генератора.

Струм холодної прокрутки (Iх.п.) — за ДЕСТом (ДСТУ) 959-2002 це струм розряду, який здатна віддати батарея при температурі електроліту –18 °С протягом 10 секунд при напрузі не менше 7,5 В. Що вищий цей параметр, то краще двигун буде пускатися взимку, однак через збільшення навантаження на стартер може знизитися його ресурс.

Примітка
Величина струму холодної прокрутки залежить від методики її вимірювання. Приблизну відповідність значень струму холодної прокрутки, визначеного за різними стандартами, наведено в таблиці нижче.

Одним із основних показників, що характеризують робочий стан АКБ, є щільність електроліту. Вона має бути завжди в певному діапазоні. Якщо АКБ малообслуговувані, то влітку щільність трохи знижують, а ось узимку, щоб запобігти ймовірності замерзання електроліту, підвищують.

Примітка
Щільність електроліту вимірюється спеціальним приладом — ареометром.

При покупці АКБ

Припустімо, ви вирішили замінити джерело живлення. Прийшовши, наприклад, до магазину автозапчастин, визначилися з моделлю. Тепер уважніше. Запитайте спочатку: АКБ сухозаряджений (без електроліту) чи залитий електролітом і заряджений? У першому випадку термін зберігання на складі не має перевищувати 3 роки, у другому — півроку.

Подивіться на дату виготовлення АКБ і, якщо з дати виробництва мигуло вже більше року, виконайте, по можливості, такі перевірки:

• огляньте корпус на наявність пошкоджень;

Для залитих і заряджених:

• рівень електроліту має бути між помітками «Min» та «Max» (корпус із напівпрозорого пластика) або бути вищим приблизно на 15 — 20 мм від верхнього торця пластин;
• щільність електроліту має становити 1,25—1,26 г/см³ при 25 ±5 °С;

Маркування АКБ

Малюнок 10.3 Маркування АКБ за вітчизняним стандартом.

Малюнок 10.4 Маркуванн я АКБ за європейським стандартом EN 60095-1.

Малюнок 10.5 Маркування АКБ за американським стандартом SAEJ537.

Для усіх:

• колір індикатора зарядженості (якщо такий є) має бути зеленим;
• напруга на виводах без навантаження має становити не менше 12,6 В.

Увага
Так чи інакше, але в наявності має бути інструкція з експлуатації російською або українською мовою і гарантійний талон із зазначеними умовами гарантії.

Не соромтеся вимагати від продавця виконання описаних вище перевірок, адже автомобільна АКБ — це не батарейка в плеєр, і купується не на один місяць, причому від якості АКБ залежить робота всіх електричних систем автомобіля.