Статья: Аккумуляторы: Выбор и обслуживание
В статье представлены первичные (от изготовителей) и практические (по режимам работы) характеристики стартерных аккумуляторных батарей (АКБ), необходимые для понимания принципа их устройства и работы, выбора при приобретении и последующей правильной эксплуатации. Практические советы направлены на обеспечение надежной каждодневной работы стартерных аккумуляторов на автомобиле, при которой можно достичь наибольшего срока их службы. Все материалы издания написаны специалистами, посвятившими свою деятельность разработке и испытаниям различных видов АКБ. Авторы надеются на полезность опубликованной информации как для широкого круга автолюбителей, так и для специалистов, связанных с аккумуляторными батареями по роду своей деятельности.
Содержание:
1. Конструкция и назначение АКБ
1.1 Что такое АКБ?
1.2 Виды АКБ, продаваемые в России
2. Выбор АКБ
2.1 Критерии выбора АКБ
2.2 Типовая маркировка АКБ
2.3 Залитая или сухозаряженная АКБ?
2.4 Обслуживаемая или необслуживаемая АКБ?
2.5 Гарантийный срок службы АКБ
2.6 Реальный и регламентируемый срок службы АКБ
2.7 Порядок действий автолюбителя при покупке АКБ
3. Эксплуатация АКБ
3.1 Основы эксплуатации
3.2 Причины ухудшения работы и выхода из строя АКБ
3.3 За счет чего можно увеличить ресурс АКБ
3.4 Особенности зимней эксплуатации АКБ
3.5 Как определить, что АКБ пора менять?
3.6 Появление льда в ячейках АКБ
3.7 О причинах взрыва АКБ
4. Ремонт, заряд, контроль и хранение АКБ
4.1 Ремонт и восстановление АКБ
4.2 Заряд АКБ
4.3 Проверка НРЦ и плотности электролита
4.4 Проверка напряжения на батарее при работающем двигателе
4.5 Проверка наличия утечек в системе электрооборудования
4.6 Если батарея не запустила двигатель
4.7 Как правильно хранить АКБ
4.8 Дайте "прикурить"!
Конструкция и назначение АКБ
1.1. Что такое АКБ?
Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) - вторичный источник электрической энергии. Это значит, что после глубокого разряда ее работоспособность можно полностью восстановить при помощи заряда - пропускания электрического тока в направлении, обратном тому, в котором протекал ток при разряде.
Работает АКБ по принципу превращения электрической энергии в химическую (при заряде) и обратном превращении - химической энергии в электрическую (при разряде). Активные вещества заряженного свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе:
- на положительном электроде - двуокись свинца темно-коричневого цвета;
- на отрицательном электроде - губчатый свинец серого цвета;
- электролит - водный раствор серной кислоты плотностью 1,28 г/см3, который, как и активная масса электродов, принимает участие в токообразующем процессе.
В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). Поэтому теория, описывающая химические процессы, протекающие при заряде и разряде свинцового аккумулятора, называется теорией двойной сульфитации. При этом плотность электролита снижается к концу разряда до 1,08-1,10 г/см3.
Сегодня наиболее распространены автомобильные АКБ номинальным напряжением 12 В. Их емкость составляет от 36 до 225 А-ч.
1.2. Виды АКБ, продаваемые в России
У свинцовых стартерных АКБ в зависимости от исполнения свои конструктивно-технологические особенности, однако, в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом.
В зависимости от применяемых материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей, современные АКБ можно подразделить на два основных вида: классического исполнения и необслуживаемого исполнения.
Классическое (традиционное) исполнение
Основы традиционного исполнения батарей сформировались уже в начале 20-го века и постепенно трансформировались до современного состояния по мере появления новых конструкционных материалов, но их эксплуатационные недостатки при этом сохранились.
В России АКБ традиционного исполнения выпускают как в моноблоках с отдельными крышками, так и в моноблоках с общей крышкой. Первые герметизируют битумной мастикой, вторые - контактно-тепловой сваркой.
Аккумуляторные батареи с отдельными крышками (рис. 1) собирают в одном многоячеечном корпусе -моноблоке 2, выполненном из эбонита или другой кислотостойкой пластмассы, разделенном перегородками 16 на отдельные камеры-ячейки (банки), по числу аккумуляторов в батарее. В каждую из ячеек помещен блок, состоящий из чередующихся положительных 5 и отрицательных 3 электродов, разделенных сепараторами 4. Он представляет собой отдельный аккумулятор напряжением 2 В. Пространство между дном моноблока и верхними кромками фиксирующих электроды опорных призм 1 служит для накапливания шлама - осадка, образующегося в процессе эксплуатации вследствие оплывания частиц активной массы положительных электродов. Когда объем шламового пространства заполняется, происходит замыкание нижних кромок разноименных электродов и аккумулятор теряет работоспособность.
Электроды состоят из активной массы, нанесенной на токоотвод решетчатой конструкции - решетку. Сепараторы разделяют участвующие в электрохимических превращениях реагенты и обеспечивают возможность диффузии электролита от одного электрода к другому. Сторона сепаратора, обращенная к положительному электроду для облегчения доступа электролита к поверхности активной массы, выполнена ребристой.
Борн 8, который приваривают к мостику 6, параллельно соединяющему в блоке электроды одной полярности (положительные или отрицательные), служит наружным токоотводом аккумулятора.
В верхней части электродного блока ставят щиток 7, предохраняющий верхние кромки сепараторов 4 от повреждений при замерах уровня и плотности электролита.
Каждый аккумулятор после установки электродного блока в камеру-ячейку моноблока закрывают сверху отдельной пластмассовой или эбонитовой крышкой 15. В ней выполняют по два отверстия с втулками для выводных борнов электродного блока. Между ними расположено резьбовое отверстие для заливки электролита и периодического обслуживания аккумулятора в процессе эксплуатации. После заливки электролита резьбовое отверстие закрывают пробкой из полиэтилена 11, имеющей небольшое вентиляционное отверстие 13 для выхода газов, образуемых при разрядно-зарядных процессах.
Для сохранения герметичности внутренней полости каждой "банки" новой сухозаряженной батареи до ее приведения в рабочее состояние (заливки электролита) в верхней части пробки над вентиляционным отверстием выполнен глухой прилив. Для обеспечения нормальной эксплуатации этот прилив, после заливки электролита в батарею, необходимо срезать.
Для последовательного соединения аккумуляторов в батарею борн 8 одного аккумулятора, приваренный к мостику 6 положительных электродов, соединяют перемычкой 12с борном соседнего аккумулятора, приваренным к мостику отрицательных электродов, и так далее.
К выводным борнам крайних аккумуляторов батареи приваривают полюсные выводы 9 и 14, служащие для соединения батареи с внешней электрической цепью. Положительный 9 и отрицательный 14 выводы имеют разный диаметр, что позволяет исключить возможность переполюсовки при подключении АКБ к бортовой электрической сети автомобиля.
Благодаря специфическим свойствам термопластичной пластмассы появились аккумуляторные батареи с общей крышкой в моноблоке из сополимера пропилена с этиленом, устройство которых показано на рис. 2.
В моноблоке 1 установлены электродные блоки, состоящие из разноименных электродов 2 и 3, разделенных сепараторами 4. Эти блоки соединены между собой при помощи укороченных межэлементных соединений 6 через отверстия в перегородках 5 моноблока. Крышка 7 сделана единой на все шесть аккумуляторов батареи. Свойства термопластичной пластмассы позволили применить для герметизации АКБ с общей крышкой метод контактно-тепловой сварки, обеспечивающий сохранение герметичности как по периметру АКБ, так и между отдельными аккумуляторами в широком диапазоне температур (от -50°С до 70°С).
Необслуживаемое исполнение
Недостатки традиционных свинцовых батарей обусловлены тем, что содержащаяся в сплаве положительных токоотводов сурьма постепенно, по мере их коррозии, через раствор переходит на поверхность отрицательного электрода. Осаждение большого количества сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение на электродах батареи, при котором начинается разложение воды на водород и кислород. Поэтому, в конце зарядного процесса и при небольшом перезарядке во время эксплуатации, увеличивается скорость электролитического разложения воды, которое сопровождается бурным газовыделением, похожим на кипение электролита.
За последние 20-25 лет, по мере развития технологии и совершенствования оборудования, появилось несколько разновидностей батарей так называемого "необслуживаемого" исполнения. Их основная отличительная особенность - использование сплавов с пониженным содержанием сурьмы или вовсе без нее для производства токоотводов. Называя батареи "необслуживаемыми", их разработчики и производители не подразумевали, что эксплуатация таких батарей должна происходить без какого-либо контроля со стороны автовладельца. Они хотели лишь показать, что АКБ в таком исполнении не требуют ежемесячной доливки дистиллированной воды при эксплуатации или ежемесячной подзарядки при бездействии, как это имеет место у батарей с токоотводами, содержащими более 5% сурьмы.
Усовершенствование конструкции при создании необслуживаемых АКБ заключается еще и в том, что для увеличения запаса электролита без изменения высоты батареи, один из аккумуляторных электродов помещают в сепаратор-конверт, который изготовлен из микропористого полиэтиленового материала с низким электросопротивлением. В этом случае замыкание электродов различной полярности, при отсутствии сбоев в работе сборочного оборудования, практически исключено. Поэтому опорные призмы становятся ненужными, и блок электродов можно установить прямо на дно ячейки моноблока. В результате та часть электролита, которая раньше находилась в шламовом пространстве между призмами и не принимала участия в работе аккумулятора, теперь находится над электродами и пополняет его запас, расходуемый при эксплуатации батареи.
Первоначально такие батареи начали выпускать в США на базе свинцово-кальциевого сплава (0,07-0,1% Са; 0,1-0,12 % Зп; остальное - РЬ) для токоотводов, положительного и отрицательного электродов. Это снизило газовыделение, что обеспечило эксплуатацию АКБ без доливки воды в течение как минимум двух лет. При этом саморазряд батарей замедлился более чем в 6 раз. Однако, при нескольких глубоких разрядах такие АКБ быстро теряют емкость и их стартерные характеристики резко снижаются, из-за чего они не нашли широкого распространения в Европе и России.
В это же время в США появились батареи системы "кальций плюс" (гибридные) с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия в положительном токоотводе и свинцово-кальциевым отрицательным токоотводом. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмяных, но все ещё не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых.
К началу 80-х годов производство необслуживаемых батарей стало быстро развиваться в странах Европы. Но там пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0% содержанием сурьмы. В некоторых публикациях такие батареи иногда называют "малообслуживаемыми"; у них расход воды и саморазряд в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами. Позже и в Европе появились так называемые гибридные батареи.
Наконец, в конце 90-х годов и в США, и в Западной Европе началось производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов, в том числе серебра, которые не боятся глубоких разрядов. Расход воды у этих батарей так мал, что конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды.
Батареи, у которых нет пробок, в рекламных публикациях иногда называют абсолютно (полностью) необслуживаемыми. При этом подразумевается, что в продажу такие батареи поставляют только залитыми и заряженными, а также то, что они не требуют долива воды и исключена возможность контроля плотности электролита в процессе эксплуатации при исправном состоянии электрооборудования автомобиля и соблюдении условий эксплуатации, указанных производителем в инструкции по эксплуатации этих батарей. Полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи снабжают индикатором плотности электролита - "глазком", цвет которого говорит о готовности АКБ к работе или необходимости ее подзарядки. Индикатор плотности электролита устанавливают в одну из средних ячеек, обычно в третью или четвертую от положительного вывода. Их выбор обусловлен предположением, что в средних ячейках плотность электролита близка к среднему состоянию заряженности АКБ, а также тем, что в них средняя температура.
Следует отметить, что эксплуатация батарей без отверстий для доливки воды требует более надежной работы системы энергоснабжения автомобиля, а также более внимательного отношения автовладельцев к состоянию и исправной работе электрооборудования. В первую очередь это касается натяжения ремня привода генератора и исправности самого генератора, а также регулятора напряжения. Отрицательно сказывается на состоянии батарей последнего поколения и наличие утечек тока в системе электрооборудования или сигнализации.
В России выпускаются необслуживаемые батареи емкостью от 44 до 90 Ач с токоотводами из малосурьмяного сплава с содержанием сурьмы 1,7-3,0 %.
Подавляющее большинство АКБ, поступающих в Россию из стран Европы, выпускают, как правило, в гибридном исполнении, либо с токоотводами обеих полярностей из свинцово-кальциевых сплавов. При изготовлении сухозаряженных батарей многие производители применяют для электродов обеих полярностей малосурьмяные сплавы с содержанием сурьмы 1,6-1,8 %.
2. Выбор АКБ
2.1. Критерии выбора АКБ
Перед тем, как отправиться в магазин за покупкой аккумуляторной батареи, необходимо определиться с параметрами, которым она должна соответствовать, чтобы нормально функционировать в сочетании с другим электрооборудованием автомобиля. Основные из этих параметров следующие:
- электрическая (номинальная) емкость, А*ч;
- значение пускового тока (тока стартерного разряда при регламентированном напряжении на полюсных выводах в режиме пуска двигателя автомобиля), А;
- размеры корпуса АКБ;
- масса АКБ.
Разберемся с этими значениями более детально. Для режима пуска автомобильного двигателя от АКБ требуется как необходимый запас энергии - достаточная электрическая емкость, так и высокая мощность при разряде. Разработчики и основные потребители АКБ установили для различных режимов разряда нормативные величины токов и напряжений, измеряемых на полюсных клеммах. Нормативные документы на АКБ, как правило, регламентируют два наиболее важных режима разряда: режим определения емкости батареи и стартерный режим при отрицательной температуре.
Электрическая емкость
Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда. Электрическая емкость батареи определяется либо при 20-часовом разряде, либо в режиме резервной емкости.
Номинальная электрическая емкость - емкость 20-часового разряда АКБ. Именно ее пока регламентируют в большинстве нормативных документ ов европейских производителей, в российском ГОСТ 959-2002, вступающим в действие с июля 2003 года, и указывают на этикетке АКБ. Для определения номинальной емкости батарею непрерывно разряжают при температуре 25°С током, равным 0,05Сго (0,05 от величины номинальной емкости, указанной производителем при 20-часовом режиме разряда). Например, для АКБ емкостью 60 А-ч ток разряда составляет 3 А, а для АКБ, емкостью 90 А-ч - 4,5 А. При определении номинальной емкости разряд прекращается при напряжении 10,5 В на 12-вольтовой батарее.
Резервная емкость - это запас емкости АКБ, измеренный в минутах при разряде током в 25 А для батарей любой емкости при температуре 27°С. Она приблизительно соответствует времени движения автомобиля при выходе из строя его генератора. Для АКБ номинальной емкостью 55 А-ч резервная емкость составляет 85-90 мин. Это значит, что при выходе из строя генератора, автомобиль сможет двигаться еще примерно 1,5 часа за счет энергии АКБ, полностью заряженной на момент поломки.
Мощность аккумулятора
Как известно из электротехники, мощность характеризуется произведением разрядного тока на среднее напряжение в цепи за конкретный промежуток времени.
Р=I*U, где:
I - ток при разряде;
U - среднее арифметическое значение разрядного напряжения, измеренного через равные промежутки времени.
У свинцовых батарей с ростом разрядного тока при стартерном режиме разряда (режиме разряда батареи при пуске двигателя стартером) величина среднего напряжения заметно уменьшается. Поэтому, учитывая постоянство пускового тока, чем большая мощность затрачивается батареей при пуске двигателя, тем ниже будет напряжение на ее выводах, тем медленнее двигатель будет вращаться стартером. Чем выше мощность АКБ, тем быстрее стартер будет "крутить" двигатель, тем легче осуществить его запуск. Для сравнения мощностей батарей достаточно сравнить их пусковой ток (больше ток - больше мощность), приведенный к единой методике испытаний (ЕМ, ЗАЕ, 1ЕС, ГОСТ и др.).
Стартерный разряд (за рубежом - короткий разряд) заявленным производителем током, проводится с определенной продолжительностью (непрерывно или в прерывистом режиме) до установленного напряжения. При этом, в нормативных документах указывают промежуточные интервалы от начала разряда (5,10 или 30 сек.), в течение которых контролируют величину напряжения АКБ в процессе разряда. Запас энергии батареи, характеризуемый временем стартерного разряда, показывает, как долго она сможет обеспечивать попытки запуска двигателя. Попросту говоря, чем больше емкость АКБ, тем больше в запасе у автовладельца попыток запустить двигатель.
Первоначально выбор АКБ производят разработчики пусковой системы двигателя автомобиля. При этом в расчете применяют разрядные характеристики АКБ при состоянии заряженности 75% на 3-ей попытке стартерного разряда. Температурные условия пуска двигателя задает разработчик автомобиля. Как правило, температура пуска карбюраторного двигателя на товарных маслах принимается -20°С, а для дизельных двигателей до -15°..-17°С. Для последних при более низких температурах предполагается применение средств облегчения пуска (аэрозоль, подогрев топлива, масла, воздуха и т.д.). Подобные же средства облегчения в зимних условиях могут применяться и для пуска карбюраторных двигателей (легковых, грузовых) автомобилей. Выбранную разработчиком по разрядным характеристикам стартерную АКБ после лабораторных и эксплуатационных испытаний записывают в технический паспорт автомобиля. По этому документу автовладельцы, как правило, осуществляют замену вышедшей из строя старой АКБ на новую.
На современных стартерных батареях разных производителей указывают показатели в различных режимах их определения. Не каждый автолюбитель может понять, в чем различие тока разряда по 01М (Германия) или ТУ (Россия) от тока разряда по 8АЕ (США) или ЕМ (стандарт Евросоюза). Внешне очевидно, что значение тока по 5АЕ, ЕМ (Европейский союз) или по новому ГОСТ 959-2002 существенно больше, чем по ТУ (ГОСТ 959-91) или устаревшему 01М-43539 ч. 2. При разряде этими токами на полюсных выводах АКБ предполагают разные по величине напряжения. При температуре электролита -18°С разряд токами по ЗАЕ и ЕМ предполагает напряжение на полюсных выводах АКБ 7,2 В на 30-й секунде (5АЕ) или 7,5 В на 10-й секунде (ЕМ или ГОСТ 959-2002), а при токах по 01М и ТУ (ГОСТ 959-91) напряжение при разряде должно быть не менее 9,0 В на 30-й секунде. С учетом этих показателей выбор АКБ может быть успешным, если иметь в виду, что соотношение разрядного тока по SAE и ЕN к току по DIN и ТУ равно 1,7 (I EN = 1,7 * I DIN). Если на конкретной АКБ указан ток по одному из стандартов, то через этот коэффициент можно определить значение тока разряда по другому стандарту.
Пояснения к некоторым критериям выбора
Пусковой ток новой батареи должен быть не ниже, чем у старой (заменяемой). При этом не следует брать новую АКБ с меньшей электрической емкостью (А*ч). Дело в том, что при некоторых режимах работы двигателя (холостой ход) и малых дневных пробегах автомобиля, АКБ в темное время "помогает" генератору питать включенные потребители. При малой собственной электрической емкости глубина разряда при этом может быть более 40-50%, что приведет к снижению работоспособности АКБ в режиме пуска двигателя. Повторяющиеся глубокие разряды АКБ приведут к сокращению ее ресурса. Таким образом, выбирая АКБ, надо учитывать величину пускового тока, значение электрической (номинальной) емкости, расположение полюсных выводов (полярность прямая, когда клемма "минус" справа; полярность обратная, когда клемма "плюс" справа), габаритные размеры (в основном по длине) и способ крепления АКБ. Паспортные показатели АКБ характеризуют ее потенциальные возможности. Однако, выбирая АКБ, необходимо помнить, что в процессе эксплуатации ее состояние во многом зависит от режима и условий работы автомобиля.
Можно ли применять АКБ с большей емкостью, чем была? Справится ли генератор с ее зарядом? Справится, если АКБ не разряжать на автомобиле полностью, на всю емкость. На пуск двигателя от АКБ любой емкости требуется, примерно, одно и то же количество электричества (на 1 -3 попытки пуска по 5-10 сек.). Это же количество (А-ч) генератор должен вернуть в АКБ после пуска двигателя. Другое дело, что полный запас емкости (энергии) в этих АКБ будет различным. Работа щеточно-коллекторного узла стартера будет более напряженной при установке АКБ большей емкости: ускоряется износ щеток и контактной поверхности коллектора.
Выбор АКБ по габаритным размерам и полярности определяется отличительными особенностями автомобиля (площадка под АКБ, длина проводов). Не всегда можно установить АКБ с прямой полярностью на место АКБ с реверсной (обратной) полярностью из-за недостаточной длины проводов. Кроме того, выступающие над поверхностью крышки АКБ полюсные выводы могут не дать закрыть крышку капота.
2.2. Типовая маркировка АКБ
На каждой батарее в соответствии с требованиями международных стандартов должна быть маркировка, содержащая информацию о её напряжении, номинальной емкости, назначении и конструктивном исполнении. На рис. 3 показана типовая маркировка, применяемая на АКБ, выпускаемых в России и Европе.
1. Маркировка российских АКБ, наносимая в соответствии с требованиями ГОСТ 959-91 и ГОСТ 959-2002, выполняется по следующей схеме:
"б СТ-60 А1"
(1)(2)(3)(4)
(1) - Цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (6 или 3), характеризующая её номинальное напряжение (12 или 6 В соответственно).
(2) - Буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ - стартерная).
(3) - Число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах (А-ч).
(4) - Буквы или цифры, которые содержат дополнительную информацию об исполнении батареи (при необходимости^ и материалах, примененных для её изготовления, например: "А" - с общей крышкой, буква "З" - залитая и полностью заряженная (если ее нет -батарея сухозаряженная), слово "необслуживаемая" -для батарей, соответствующих требованию ГОСТ по расходу воды, "Э" - корпус-моноблок из эбонита, "Т" -моноблок из термопластичной пластмассы, "М" -сепаратор типа мипласт из поливинилхлорида, "П" -сепаратор-конверт из полиэтилена.
Например, условное обозначение батареи "6СТ-60А1" указывает, что батарея состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Таким образом, её номинальное напряжение - 12 В. По своему назначению батарея стартерная, её номинальная емкость - 60 А*ч при 20-часовом режиме разряда. Батарея изготовлена в моноблоке с общей крышкой в сухозаряженном исполнении.
После условного обозначения батарей, предназначенных для внутреннего рынка, указывают обозначение технических условий на батарею конкретного типа, а батарей, предназначенных на экспорт - обозначение ГОСТ 959-91. Сплав, из которого изготовлены токоотводы и электроды, иногда указывают в рекламных целях. Условное обозначение батарей, применяемое большинством европейских производителей, представляет собой пятизначный код по немецкому стандарту ШМ (например 560 19) или девятизначный код по международному стандарту ЕТМ (например 560 059 042).
В структуре кодов как по 01М, так и по ЕТМ, значение первых трех цифр одинаково. Они показывают номинальное напряжение и емкость батареи. Для 6-вольтовых батарей первые три цифры (от 001 до 499) представляют собой номинальную емкость в ампер-часах. Для наиболее распространенных 12-вольтовых АКБ номинальную емкость можно получить, вычитая 500 из трехзначного числа (от 501 до 799). Таким образом, если первая цифра обозначения равна 5, то емкость батареи от 1 до 99 А*ч, если 6 - от 100 до 199 А*ч, а если 7 - от 200 до 299 А*ч.
Например, емкость батареи типа 560 19 (по DIN) или 560 059 042 (по ЕТN) - 60 А*ч. Последние две цифры в обозначении по DIN и вторая тройка цифр в обозначении по ЕТN характеризуют размеры и тип полюсных выводов, конструкцию крепежных элементов, тип газоотвода, тип крышки, наличие ручек и вибропрочность данного варианта конструктивного исполнения АКБ.
Число из трех последних цифр в обозначении по ЕТN составляет 0,1 от величины тока холодной прокрутки по ЕN. Для приведенного выше примера ток холодной прокрутки равен:
I=042х10=420 А.
Для сопоставительного пересчета величины тока по ЕМ в 01М применяют коэффициент 1,7:
I EN = 1,7 * I DIN
Американские производители формируют условное обозначение в соответствии с требованиями стандарта SAE (США). Обозначение состоит из номера типоразмерной группы и тока холодной прокрутки при -18°С. Например, батарея типа А24410 относится к типоразмерной группе 24 (260х173х225 мм), а ее ток холодной прокрутки по методике SAE равен 410 А при -18°С.
Кроме вышеуказанных обозначений маркировка батареи должна содержать следующие данные:
2 - товарный знак завода-изготовителя;
3 - 60 Аh - номинальная емкость в Ампер-часах (А*ч или Аh);
4 - 420 А - пусковой ток - ток холодной прокрутки при -18°С в Амперах (А). Действующий ГОСТ 959-91 содержит требования по параметрам стартерного разряда по аналогии с 01М 43539 ч. 2. В новом стандарте ГОСТ 959-2002, вступающим в силу с июля 2003 года, предусмотрено изменение параметров стартерного разряда в соответствии с ЕМ 60095-1, Поэтому, начиная с указанной даты, в маркировке всех российских АКБ величина тока холодной прокрутки вырастет примерно в 1,7 раза лишь за счет изменения метода его определения;
5 - 12V - номинальное напряжение в Вольтах (В или в V);
6 - 0901 - дата изготовления (две цифры - месяц, две цифры - год изготовления);
7 - 20 кg - масса батареи в состоянии поставки с завода;
8 - "+" и "-" - знаки полярности;
9 - предупреждающие знаки, например: опасно-едкое вещество, не курить, не кантовать, не давать детям и т.п.;
10 - уровень залитого электролита (min, max или другие обозначения предельных уровней).
Вся маркировка, предусмотренная требованиями стандартов, наносится на корпус или крышку батареи одним из двух методов:
- шелкография, то есть нанесение краски по специальному трафарету;
- самоклеющиеся этикетки.
В обоих случаях маркировка должна быть четкой, устойчивой к воздействию влаги и электролита, сохраняться в течение всего срока эксплуатации АКБ.
2.3. Залитая или сухозаряженная АКБ?
При покупке залитых аккумуляторных батарей положительным является то, что такая батарея продается в состоянии, пригодном к немедленному использованию. Покупателю не требуется покупать электролит и заливать его в батарею. Надо учесть, что изготовитель при заливке аккумуляторных батарей использует электролит высшего сорта, содержащий минимально допустимые количества примесей, в то время как качество продаваемого электролита нередко бывает весьма
сомнительным.
Кроме того, качество залитой и заряженной батареи при ее покупке можно и нужно тщательно проверить, а качество сухозаряженной батареи можно будет определить только после приведения ее в действие по приложенной инструкции.
Единственное преимущество сухозаряженных аккумуляторных батарей - возможность длительного хранения (3-5 лет) без изменения их основных свойств, кроме потери сухозаряженности после первого года
хранения.
Сухозаряженная аккумуляторная батарея не готова к немедленному применению. Она требует заливки электролита и пропитки (от 0,3 до 1 часа), с последующим зарядом (можно на автомобиле) до выравнивания плотности электролита по всем ячейкам со значением плотности залитого электролита. После хранения более одного года время заряда после заливки и пропитки электролита составит не 3-4 часа, как в первый год хранения, а вырастет до 6-10 часов.
При покупке необходимо внимательно осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями.
2.4. Обслуживаемая или необслуживаемая АКБ?
В настоящее время производят несколько исполнений стартерных аккумуляторных батарей, которые можно характеризовать термином необслуживаемые (об их особенностях рассказано в разделе 1.2).
За последние 20-25 лет АКБ стали легче, мощнее в режиме пуска двигателя; значительно увеличено время полного снижения уровня резервного объема электролита над блоками пластин при нормальной эксплуатации. В результате появились конструкции АКБ, исключающие возможность доливки дистиллированной воды для поддержания уровня электролита над пластинами в ячейках. Однако, во всех типах стартерных свинцово-кислотных АКБ основные электрохимические реакции при заряде, разряде и бездействии сохранились. Хотя интенсивность разложения воды из электролита в газ при зарядно-разрядных процессах в стартерных аккумуляторных батареях значительно уменьшилась, интенсивность снижения в эксплуатации уровня электролита над пластинами как зависела, так и зависит от режима работы (суточного пробега) автомобиля и технических показателей его зарядной системы. Следовательно, с первого дня работы плотность электролита в АКБ может повышаться от первоначального значения с интенсивностью, значительно зависящей от условий работы. Стационарный заряд аккумуляторной батареи приводит к более быстрому снижению уровня электролита. У АКБ без доливочных отверстий не указаны ограничительные режимы подзаряда самими владельцами. Отсутствие возможности доливать дистиллированную воду для поддержания уровня резервного электролита объективно сокращает возможный ресурс аккумуляторной батареи в широком диапазоне отклонения эксплуатационных факторов от штатных режимов. Поэтому своевременная доливка дистиллированной воды в батарею с пробками позволяет снизить негативное влияние высокой плотности электролита на ее последующий ресурс.
Только АКБ, которая работает при минимальном воздействии негативных факторов, может достигать расчетных значений по продолжительности ресурса. Определенное количество батарей (без пробок для доливки) в эксплуатации после устранения дефекта в электрооборудовании оказывается непригодным к дальнейшей работе из-за низкого уровня и высокой концентрации электролита. По этой причине резко снижается отдача энергии. В более выгодных условиях после устранения дефекта в электрооборудовании оказываются АКБ, имеющие отверстия с пробками для доливки дистиллированной воды. В случае отказа аккумуляторной батареи в работе, измерение плотности электролита по ячейкам позволяет быстро и с высокой объективностью установить его причину: дефект в какой-либо ячейке, глубокий разряд или обрыв цепи внутри АКБ. Низкая плотность электролита в одной из ячеек указывает на наличие дефекта в ней (короткое замыкание между пластинами в блоке). Одинаково низкая плотность электролита во всех ячейках связана с глубоким разрядом всей батареи. При обрыве цепи разряда внутри АКБ плотность электролита по ячейкам, практически, одинаковая. Доступность замера плотности электролита в ячейках аккумуляторной батареи позволяет получить объем информации о ее состоянии простейшим способом, без проведения заряда и последующего тестирования.
2.5. Гарантийный срок службы АКБ
При изготовлении АКБ сбои в работе оборудования могут привести к смещению отдельных сепараторов, перекосу пластин в блоке при сварке мостика, укороченному конверт-сепаратору на уровне (либо ниже) верхней части пластин, повреждению сепаратора при сборке блока, низкому качеству сварки отдельных соединений сквозь перегородку смежных блоков пластин, а также сварке выводных борнов с втулками полюсных выводов АКБ, образованию "холодных" спаев ушек пластин и мостика. Хотя общее количество дефектных батарей - доли процента, из-за несовершенства контроля часть из них попадает в продажу, особенно при поставке батарей в сухозаряженном исполнении. Реализация АКБ, как и всякой продукции, сопровождается гарантийным обязательством продавца на безотказную работу изделия (при соблюдении правил обслуживания и технических норм на условия его работы) на определенный календарный срок, в течение которого дефект изготовления может себя обнаружить. Этот срок, обычно составляющий 1-2 года, и принято называть гарантийным.
ГОСТ 959-91 и новый ГОСТ 959-2002 гарантируют 18-месячную эксплуатацию со дня ввода сухозаряженных АКБ в работу или со дня продажи через розничную торговую сеть. Но есть ограничение по пробегу автомобиля за этот срок - не более 60 000 км. Эти показатели приняты для АКБ традиционного исполнения на сурьмяных (5,5-6,5% сурьмы) электродах. Для более совершенных, так называемых "необслуживаемых" АКБ (на малосурьмяных электродах), гарантийный срок эксплуатации - 24 месяца при пробеге автомобиля за этот срок не более 75 000 км.
Обычно дефект выявляется в течение 3-8 месяцев работы АКБ на автомобиле. Поэтому ее всегда можно успеть заменить по гарантии на новую. Отказавшую АКБ вскрывают, выявляют вид дефекта, составляют акт.
2.6. Реальный и регламентируемый срок службы АКБ
Реальный срок службы
В отличие от гарантийного срока реальный (фактический) срок службы стартерной батареи полностью зависит как от её качества, так и от условий работы автомобиля, качества техобслуживания батареи и технических показателей изделий электрооборудования.
Условия работы на автомобиле могут существенно различаться. Например, бывает летняя или круглогодичная его эксплуатация. Среднегодовой пробег колеблется от 6-10 тыс. до 80-120 тыс. километров. При этом могут резко различаться показатели работы электрооборудования, в особенности генератора и регулятора напряжения. Большое значение имеет и режим работы различных потребителей энергии, а также наличие дополнительного (нештатного) электрооборудования. Все это приводит к тому, что фактический срок службы стартерных батарей имеет значительный разброс по величине.
Наиболее короткий срок "жизни" у АКБ классического исполнения, установленных на автомобилях, работающих в режиме "такси". Интенсивный режим эксплуатации таких машин создает ускоренный, пропорциональный пробегу износ электродов батареи, который по времени может составлять лишь около 1,5 календарных лет. У автомобилей (как личных, так и служебных) с усредненным режимом эксплуатации (при пробеге 15-20 тыс. км в год) срок работоспособности АКБ может доходить до 4-х лет, но лишь при условии неукоснительного соблюдения требований по их техническому контролю и обслуживанию. На практике имели место случаи, когда отдельные батареи на легковых автомобилях успешно работали 6-8 лет. Выход батареи из строя при отсутствии производственного дефекта обусловлен износом пластин, который непрерывно (с различной интенсивностью) происходит, начиная от момента заливки электролита и первой зарядки АКБ. Следует помнить, что максимально длительный срок надежной работы аккумуляторной батареи является результатом внимательного отношения к ней и к состоянию электрооборудования со стороны водителя.
Регламентируемый срок службы
Директивные сроки службы АКБ в прежние годы устанавливались руководителями автопредприятий и таксомоторных парков на основании показателей по сроку службы в эксплуатации, установленных ГОСТ 959-91. При этом, контроль за техническими показателями системы электрооборудования автомобилей входил в обязанность водителя автомобиля и специалистов технических служб.
Средний срок службы по ГОСТ 959-91 и по ГОСТ 959-2002 составляет:
- 24 месяца при пробеге в пределах этого срока не более 90 000 км - для сурьмяных АКБ (более 5% сурьмы в сплаве токоотводов);
- 48 месяцев при пробеге в пределах этого срока не более 100 000 км - для необслуживаемых батарей.
2.7. Порядок действий автолюбителя при покупке АКБ
При покупке стартерной аккумуляторной батареи на автомобиль необходимо решить следующие вопросы:
- уточнить тип, электрические показатели и габариты старой (заменяемой) АКБ, способ ее крепления;
- узнать тип и электрические показатели новой (покупаемой) АКБ, которые должны быть не ниже, чем у старой. При одинаковом значении емкостей (новой и старой АКБ) значение пускового тока у новой АКБ может быть больше (при одинаковых режимах их определения), что должно способствовать более надежному режиму пуска двигателя в зимний период;
- выбрать аккумуляторную батарею, у которой форма исполнения полюсных выводов и их расположение (прямая и обратная полярность) как на старой батарее, поскольку у легкового автомобиля длина проводов для подключения может оказаться недостаточной, если пытаться установить АКБ другой полярности;
- определиться с необходимым исполнением батареи: в продаже имеются АКБ как сухозаряженного исполнения, так и залитые - электролитом и заряженные. При срочной замене необходимо брать залитую и заряженную АКБ. Она готова к работе в отличие от сухозаряженной АКБ, которая требует заливки, пропитки и последующего заряда до выравнивания плотности электролита по всем ячейкам до значения плотности залитого электролита (более подробная информация о заряде батареи - в главе 4.2);
- на прилавке необходимо освободить АКБ (как сухозаряженную, так и залитую электролитом) от упаковки и осмотреть целостность корпуса АКБ, наличие этикеток с обозначениями и показателями.
При покупке аккумуляторной батареи, готовой к работе, не отходя от прилавка необходимо попросить продавца сделать следующие действия:
- удалить упаковку (пленку, картон);
- в батареях, имеющих пробки заливных горловин, проверить уровень и плотность электролита;
- замерить напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) на полюсных выводах;
- проверить на разряд (нагрузку) устройством, дающим информацию о состоянии работоспособности АКБ на момент продажи.
Выполнение этих операций позволяет обнаружить механические повреждения корпуса АКБ, убедиться в необходимой ее заряженности и работоспособности.
Плотность электролита в новой батарее должна быть не ниже 1,25 г/см3, а ее НРЦ (напряжение разомкнутой цепи) - не ниже 12,5 В при положительной температуре. Напряжение при разряде на нагрузочную вилку не должно меняться в течение 3-5 секунд.
Если показатели проверяемой батареи не удовлетворяют покупателя, он вправе от нее отказаться, либо поменять на другую. Замеренные показатели АКБ должны быть занесены в гарантийный талон при его заполнении продавцом, так как он будет востребован при последующих претензиях к аккумуляторной батарее. Незаполненный гарантийный талон не дает права на предъявление претензий по гарантийным обязательствам.
Уточните, каковы особенности данной батареи, как контролировать ее состояние при последующей эксплуатации.
Так что в конце полного разряда АКБ серной кислоты в электролите очень мало. В конце глубокого разряда плотность электролита достигает значения близкого к плотности воды. Известно, что электролит плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре -65°С, плотностью 1,20 г/см3 - при -28°С, а плотностью 1,10 г/см3 - при -7°С (рис. 4).
Изготовители АКБ считают недопустимым использовать в зимнее время АКБ с заряженностью ниже 75% (плотность электролита 1,24 г/см3, НРЦ - 12,6 В). Это продиктовано необходимостью поддержания работоспособности АКБ, исключения возможности появления льда внутри нее, уменьшения вредного влияния глубокого разряда при зимней эксплуатации на ресурс АКБ, связанного с разрушением активной массы пластин. Получается, что если произошло замерзание АКБ (лед во всех ячейках), значит она разрядилась в процессе работы ниже допустимого значения (нет контроля плотности электролита, неисправно электрооборудование, снизилась мощность генератора - причин много). Бывают случаи, когда замерзает только одна ячейка из шести. Это возможно, когда у АКБ дефект (короткое замыкание) в одной ячейке, из-за которого в ней снижается плотность электролита и он застывает при низкой температуре окружающего воздуха. При этом в других ячейках АКБ электролит может не застыть, так как его плотность осталась нормальной. Этот случай образования льда вызван производственным дефектом и относится к гарантийным случаям, а не к режиму эксплуатации.
Такую АКБ не следует эксплуатировать - она подлежит вскрытию для установления дефекта и замене. Зимой доливать дистиллированную воду в АКБ для восстановления уровня электролита над блоками пластин следует только перед выездом автомобиля, либо при стационарном подзаряде АКБ. Это исключает возможность образования льда в ячейках АКБ вследствие замерзания долитой воды до того, как она успеет перемешаться с холодным электролитом.
Приложения к статье: Аккумуляторы: Выбор и обслуживание
Приложение: Эксплуатация, ремонт ...
3. Эксплуатация АКБ
3.1. Основы эксплуатации
Заботливые владельцы в процессе эксплуатации контролируют заряженность аккумуляторных батарей доступными способами.
Периодически, желательно не реже одного раза в 2-3 месяца, даже при безотказной работе, необходимо проверять напряжение на клеммах стартерной аккумуляторной батареи при неработающем и при работающем двигателе, а также наличие утечки в системе электрооборудования автомобиля (главы 4.3-4.5).
Все стартерные аккумуляторные батареи при работе теряют часть воды из электролита. В итоге снижается резервный уровень электролита над пластинами и увеличивается концентрация кислоты в электролите (повышается плотность электролита), что отрицательно влияет на ресурс батареи. Скорость потери воды решающим образом зависит как от применяемых для производства аккумуляторной батареи материалов, так и от состояния электрооборудования автомобиля. В зависимости от сочетания всех этих факторов она может отличаться в 10 и даже в 20 раз. Поэтому снижение уровня электролита в аккумуляторной батарее до критического возможно и за 1-3 месяца (при неисправном регуляторе напряжения) и за 2-4 года. При применении классических свинцовых обслуживаемых батарей приходится мириться с проверкой уровня электролита не реже 1-2 раз в месяц и доливкой дистиллированной воды, а также сравнительно высокой скоростью саморазряда - до 14% за месяц, которая прогрессирует в процессе эксплуатации и после 1,5-2 лет работы увеличивается в 3-4 раза. Поэтому при долгом бездействии таких аккумуляторных батарей их необходимо подзаряжать каждые 1-2 месяца.
Чтобы исключить разряд батареи во время длительной стоянки автомобиля, рекомендуется отключать ее от сети, поскольку, в результате утечки тока в системе электрооборудования, АКБ может разрядиться настолько, что не сможет запустить двигатель. Если же и при отключении от бортовой сети батарея быстро разряжается, это говорит о повышенном саморазряде для старой батареи или о внутреннем дефекте (коротком замыкании) для новой батареи. Причинами повышенного саморазряда могут быть как дефект изготовления, так и нарушения условий эксплуатации или естественный износ батареи (см. раздел 3.2). Надо стараться не допускать повторения глубоких разрядов аккумуляторной батареи, составляющих более 40-50% от ее емкости -после них АКБ не сможет быстро полностью зарядиться от генератора.
Возможны следующие причины глубоких разрядов аккумуляторных батарей:
- "утечка" тока в электросети (к примеру из-за некачественной проводки или неисправности выключателей);
- неисправность генератора или регулятора напряжения, слабое натяжение ремня привода генератора двигателя;
- долговременное использование потребителей сети при неработающем двигателе, например - сигнализации при долговременной стоянке автомобиля.
3.2. Причины ухудшения работы и выхода из строя АКБ
Ухудшение работы или выход из строя аккумуляторной батареи происходит, если:
- имеет место дефект производства (гарантийный случай);
- нарушены условия эксплуатации батареи (ускоренный износ);
- батарея полностью исчерпала свой естественный ресурс.
Производственные дефекты
Качество АКБ обеспечивают при ее разработке и изготовлении. На заключительном этапе производства все батареи, в зависимости от состояния поставки (залитая и заряженная или сухозаряженная), подвергают соответствующим контрольным проверкам. Дефекты, которые не удалось выявить на заключительном этапе производства аккумуляторных батарей, обнаруживаются на начальном этапе их эксплуатации - в первые 3-8 месяцев.
Снижение работоспособности в режиме пуска двигателя либо полный отказ батареи при достаточных плотности электролита и величине напряжения разомкнутой цепи (НРЦ), какПравило, связаны с наличием производственных дефектов (они перечислены в главе 2.5).
Батареи с производственными дефектами, которые выявляются в течение гарантийного срока, подлежат замене на новые в установленном порядке.
Ускоренный износ
Ускоренный износ батареи всегда происходит вследствие нарушения условий ее эксплуатации, указанных в гарантийном талоне. Наиболее вредна для АКБ эксплуатация в условиях перезаряда или недозаряда, а также частых глубоких разрядов.
Перезаряд происходит при эксплуатации батарей на автомобилях, уровень зарядного напряжения которых превышает 14,5 В. Дело в том, что по мере повышения степени заряженности выше 75-80%, наряду с основным процессом заряда электродов АКБ, начинается вторичный процесс: разложение воды на водород и кислород. Причем, его скорость быстро растет с ростом зарядного напряжения на выводах батареи выше 14,5 В. Перезаряд является следствием нарушения режима работы регулятора напряжения по причине выхода из строя отдельных его элементов. В некоторых случаях, как показала практика, величина зарядного напряжения при неисправном регуляторе достигает 17-18В. Это приводит к ускоренной потере воды и коррозии положительных токоотводов (решеток) пластин батареи.
Под действием перезаряда уровень электролита быстро уменьшается. Поэтому его необходимо своевременно довести до нормы доливкой в аккумуляторы только дистиллированной воды. Доливать в аккумуляторы электролит категорически запрещается. Затем необходимо незамедлительно найти причину повышения напряжения и устранить неисправность в системе электрооборудования автомобиля.
При длительном перезаряде или при значительном превышении зарядного напряжения (выше 15,5 В) потеря воды бывает так велика, что оголяются верхние кромки пластин и сепараторов. Это часто приводит к взрыву батареи (см. главу 3.7).
Эксплуатация батареи на автомобиле, у которого уровень зарядного напряжения меньше 13,8 В, приводит к прогрессирующему недозаряду. При этом работоспособность батареи постепенно ухудшается, так как степень ее заряженности снижается пропорционально времени эксплуатации, пока не достигнет величины, соответствующей уровню зарядного напряжения. Например, при зарядном напряжении 13,6 В и средней интенсивности эксплуатации степень заряженности батареи при положительной температуре составит около 65%, а при отрицательной - менее 50%. Напомним, что степень заряженности батареи зимой составляет 70-75%, если напряжение на клеммах батареи равно 13,9-14,3 В при работающем двигателе и включенном дальнем свете.
Нередко причиной снижения уровня зарядного напряжения и, следовательно, степени заряженности АКБ, становится ослабление натяжения ремня привода генератора. Поэтому переодически рекомендуется проверять натяжение ремня и, при необходимости, производить регулировку согласно инструкции по эксплуатации автомобиля.
Длительная эксплуатация батарей при степени заряженности 50-60% приводит к быстрой потере работоспособности из-за ускоренного оплывания активной массы аккумуляторных электродов. Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных АКБ может замерзнуть, что приведет к разрушению корпуса батареи и полному выходу ее из
строя.
Ускоренный износ может быть настолько сильным, что батарея выходит из строя еще в период гарантийного срока, вследствие неблагоприятных условий эксплуатации (неисправностей изделий электрооборудования автомобиля, нарушения требований инструкции по эксплуатации батарей).
Выход из строя стартерных аккумуляторных батарей в период гарантийного срока вследствие ускоренного износа не относится к гарантийным отказам. Поэтому такие аккумуляторные батареи не подлежат замене на новые по гарантийным обязательствам производителей батарей.
Ухудшение свойств АКБ в результате старения
Вследствие естественного износа в процессе эксплуатации изменяются основные параметры АКБ. Под воздействием коррозии уменьшается сечение основных конструкционных элементов решетки положительного электрода. Это приводит к увеличению внутреннего сопротивления батареи, то есть к некоторому снижению разрядного напряжения даже когда она полностью заряжена.
Емкость аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации постепенно снижается. Это происходит от того, что при чередующихся зарядах и разрядах, которые имеют место во время работы батареи на автомобиле, положительная активная масса постепенно оплывает вследствие деструкции, и ее количество, участвующее в химической реакции, уменьшается. Ускоряет процесс оползания положительной активной массы частое повторение глубоких разрядов, причина которых либо в утечке тока в электросети, либо в недозаряде из-за неисправности генератора или регулятора напряжения. Особенно быстро снижается емкость при глубоких разрядах у батарей с решетками положительных электродов из свинцово-кальциевых сплавов.
Емкость отрицательных электродов также снижается, если батарея длительное время эксплуатировалась при повышенном зарядном напряжении и плотность электролита поднялась выше 1,31 г/см3. Кроме того, как уже было сказано ранее, длительная эксплуатация батареи при низкой степени заряженности (40-60%) приводит к ускоренному оплыванию активной массы на обоих электродах.
По мере износа аккумуляторной батареи увеличивается скорость ее саморазряда и расход воды при эксплуатации. Через год использования АКБ эти величины возрастают в 1,5-2 раза, а через два года - в 2-4 раза. Скорость увеличения саморазряда и расхода воды максимальная у батарей традиционного исполнения, а минимальная - у батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава. Из всего вышесказанного напрашивается очень важный вывод: по мере старения батарея требует к себе более внимательного отношения. Так, например, при нормальной эксплуатации со средней годовой интенсивностью пробега 15-20 тыс. км, достаточно проверять состояние АКБ один раз в год, лучше всего осенью перед началом зимней эксплуатации. После двух лет работы (30-40 тыс. км пробега) желательно проверять состояние аккумуляторной батареи не реже одного раза в 3-4 месяца. Если же батарея проработала более трех лет (45-60 тыс. км), контроль ее состояния в зимний период желательно проводить ежемесячно даже при отсутствии отказов.
Критерием пригодности аккумуляторной батареи, проработавшей в условиях эксплуатации в течение продолжительного времени, может служить тестовый разряд, который возможно выполнять в специализированных сервисных центрах. Полностью заряженную батарею подвергают разряду при положительной температуре током, равным половине тока холодной прокрутки по ЕN или SAE.
Если на 30-й секунде разряда напряжение на выводах больше 9,6 В, батарея пригодна для дальнейшего использования. Если же оно меньше или равно 9,6 В, значит аккумуляторная батарея исчерпала свой ресурс и подлежит замене.
Ложные неисправности АКБ
Помимо аккумуляторной батареи, непременно входящей в электрическую пусковую систему, автомобиль укомплектован и другими изделиями электрооборудования, неисправности в которых зачастую ошибочно принимают за неисправность АКБ. Для успешного пуска двигателя важно состояние соединительных контактов проводов и полюсных вводов батареи. Плотная пленка окислов, образующаяся на них и на внутренней поверхности наконечников проводов, может стать препятствием для питания стартера. При этом выводимые на приборный щиток данные, поступающие от штатного автомобильного вольтметра, показывают, что напряжение аккумуляторной батареи упало до нуля. Другими словами, происходит имитация обрыва цепи внутри батареи, или обрыва внешней цепи, или полной неработоспособности батареи. В результате неопытный автолюбитель возлагает вину за неудачный пуск не на окислившиеся контакты, а на неисправность батареи, которая в данной ситуации может быть абсолютно исправной и хорошо заряженной. Поэтому следует своевременно зачищать полюсные выводы аккумуляторной батареи от окислов.
В пусковой системе автомобиля стартер - основное изделие, потребляющее электроэнергию от аккумуляторной батареи. Его неисправности многие автолюбители незаслуженно переадресуют на АКБ. Например, в момент пуска изношенные втулки, в которые помещены опоры якоря, создают люфт при его вращении, из-за которого якорь может цепляться за статор и останавливаться. При повторных попытках пустить двигатель остановки якоря может не произойти. Специалист-электрик легко разберется, что причиной отказа стала неисправность стартера и снимет "обвинения" с аккумуляторной батареи. Еще один элемент, способный "бросить тень" на аккумуляторную батарею - "массовый" провод. Как правило, он состоит из двух частей: одна из них проходит от АКБ до кузова автомобиля, другая - от кузова к двигателю. Последняя часто находится вне поля зрения автомобилиста (под двигателем), что затрудняет оценку состояния ее соединений, которые нередко покрываются окислами и грязью. Это может привести к резкому снижению напряжения аккумуляторной батареи и к ее отказу. Естественно, вины АКБ в этом нет. В рассмотренных случаях необходимо проверить показатели состояния аккумуляторной батареи (плотность электролита, напряжение на полюсных выводах), или переставить ее на другой автомобиль и попытаться пустить его двигатель. Успешный пуск подтвердит состояние работоспособности "подозреваемой" батареи. В реальной эксплуатации заряженность аккумуляторной батареи полностью зависит от режима работы автомобиля, генератора, потребителей электроэнергии, их технических показателей, состояния электропроводки и натяжения ремня привода генератора. При нештатной работе или неисправностях указанного электрооборудования и других элементов конструкции автомобиля вполне исправная аккумуляторная батарея может полностью разрядиться. Ее успешный заряд в стационарных условиях с последующим тестированием подтвердит, что причина разряда - в неисправном электрооборудовании, которое следует проверить. Рассмотренные ситуации могут возникнуть как по отдельности, так и все вместе (на автомобилях старше 5-6 лет) и создать затруднения при пуске двигателя автомобиля как в летнее, так и в зимнее время. Предупредительный режим обслуживания изделий электрооборудования резко снижает частоту неожиданных отказов, увеличивает срок работы каждого изделия, в том числе и АКБ.
3.3. За счет чего можно увеличить ресурс АКБ
Ресурс стартерной аккумуляторной батареи, как химического источника тока, определяется в основном режимом ее использования, при котором происходят процессы износа находящихся в ней электродов (пластин). Понимание этих процессов позволяет обеспечить высокий срок безотказной работы АКБ на автомобиле.
Конкретное исполнение аккумуляторной батареи имеет определенный конструктивно-технологический (с учетом легирующих добавок к свинцу) ресурс, расходуя который мы получаем её реальный срок службы. Каким же способом правильно распорядиться заложенным ресурсом электродов, чтобы АКБ работала максимально долго?
Известно, что решетка положительных пластин подвергается окислению атомарным кислородом (электрокоррозия) при разложении воды в заключительной (после 85% заряженности) стадии заряда. Наиболее интенсивно процесс разрушения решеток положительных пластин аккумуляторной батареи происходит от зарядного тока при 100% заряженности (режим перезаряда). Этот процесс преобладает в работе АКБ в летнее время эксплуатации, а также при повышенной настройке регулятора напряжения. Интенсивное разрушение активной массы пластин происходит в условиях, когда длительное время стартерная аккумуляторная батарея работает с низкой степенью заряженности (40-60%). При этом активное вещество с пластин оплывает в шлам, снижая емкость батареи, мощность ее разряда и срок надежной работы. Нормальная работа аккумуляторной батареи нарушается при снижении уровня электролита ниже минимальной отметки (оголение верхних кромок пластин).
Недопустимо производить доливку электролитом или водой непроверенного качества, хранить АКБ в разряженном состоянии, допускать образование льда в зимнее время, подвергать глубоким периодическим разрядам. Таким образом, наибольшую надежность и долговечность работы аккумуляторной батареи можно достичь, обеспечивая регулярный контроль ее состояния в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Наиболее простые и достаточно надежные методы проверки состояния АКБ - измерение плотности электролита и измерение напряжения на полюсных выводах. Если полюсные выводы практически доступны для очистки их от окислов и подключения прибора у всех аккумуляторных батарей, то возможность измерить плотность электролита в банках АКБ имеется не у всех типов.
Ниже приведены несколько основных правил и требований, соблюдение которых повышает ресурс батареи:
- плотность электролита в ячейках АКБ (при нормальном уровне его над пластинами) должна быть не ниже 1,24 г/см3 (+25°С), а напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) - не ниже 12,5 В;
- полюсные выводы необходимо периодически очищать от окислов;
- АКБ на автомобиле должна быть надежно закреплена на установочной площадке;
- пуск карбюраторного двигателя должен проводиться с длительностью попыток 5-10 сек; повторяющиеся попытки пуска должны проводиться с интервалом 30-60 сек.;
- разряженная при неудачном пуске двигателя аккумуляторная батарея должна быть как можно скорее заряжена;
- в зимнее время АКБ полезно обогревать теплом от двигателя, чтобы эффективнее происходил ее заряд от генератора. Для этого часть радиатора (со стороны АКБ) целесообразно закрывать от встречного холодного потока воздуха.
Состояние аккумуляторной батареи в значительной мере зависит от исправной работы электрооборудования. В первую очередь сюда необходимо отнести генератор, регулятор напряжения и стартер. При неисправной электропроводке состояние батареи в любой момент может оказаться таким, что она не сможет обеспечить пуск двигателя. Изношенные контакты в замке зажигания, реле включения стартера, состояние выпрямительного блока генератора могут быть выявлены диагностированием. Их своевременная замена позволяет предохранить АКБ от возможных глубоких разрядов токами "утечек", негативно влияющих на последующий срок службы АКБ. Батареи на кальциевых электродах особенно негативно воспринимают глубокие периодические разряды. Эта особенность, неизвестная широкому кругу автовладельцев, приводит иногда к недоумению, почему срок службы у аккумуляторной батареи (самой современной) оказывается очень коротким.
Из сказанного следует, что ресурс стартерной АКБ (как запас прочности и надежности), заложенный в ее деталях и соединениях при изготовлении, в процессе работы не может быть изменен в сторону увеличения. Контроль условий, которые наихудшим образом влияют на снижение ресурса АКБ, создает возможность обеспечить достаточную продолжительность безотказной работы в конкретных условиях эксплуатации. Важно помнить, что показатели АКБ не остаются постоянными, а скорость их снижения может регулировать владелец автомобиля.
3.4. Особенности зимней эксплуатации АКБ
Исполнение стартерных батарей - общеклиматические, допускающее их круглогодичную эксплуатацию в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха. Температура в подкапотном пространстве автомобиля в значительной мере дополняется теплом от работы двигателя.
Предельные значения температуры окружающего воздуха (от -40°С до 60°С для АКБ, герметизированных мастикой, и от -40°С до 70°С для АКБ с общей крышкой) определены для работы батарей по условиям сохранения их как изделий (прочность материалов). Однако длительное воздействие предельных температур способствует снижению работоспособности и ресурса стартерной батареи. Наиболее резко снижается работоспособность АКБ в режиме пуска двигателя в зимнее (холодное) время.
Зимняя эксплуатация АКБ сопровождается следующими факторами:
1. Понижается температура электролита батареи (возрастает его вязкость, снижается скорость его диффузии в поры активного материала пластин, уменьшается электропроводность) и по этой причине снижается эффективность процесса заряда от генератора при тех же величинах зарядного напряжения на автомобиле.
2. Запуск холодного двигателя требует большей мощности и энергии от АКБ за счет увеличения значений разрядного тока и более продолжительной работы стартера. Это приводит к более глубокому разряду АКБ, снижению ее заряженности.
3. Увеличивается число включенных в работу потребителей электроэнергии как для комфорта в салоне, так и для безопасного движения, питание которых происходит от генератора, а при холостых оборотах двигателя - от АКБ.
4. Сокращение продолжительности светового дня вызывает необходимость более продолжительной работы приборов освещения, что снижает возможность генератора для эффективной подзарядки аккумуляторной батареи.
5. Ухудшение дорожных условий приводит к снижению динамики движения автомобиля, что уменьшает отдачу энергии генератором. Это, в свою очередь, сокращает возможность полного заряда аккумуляторной батареи.
Влияние перечисленных факторов на снижение заряженности АКБ объективно усиливается в значительно большей мере, если генератор автомобиля по причинам износа деталей не обеспечивает отдачу номинальных показателей (ток нагрузки). Владелец автомобиля, как правило, после многолетней эксплуатации не проверяет генератор на отдачу и, в результате, в зимнее время оказывается перед фактом наполовину разряженной АКБ, не способной запустить холодный двигатель.
Изменения температуры и высокая влажность окружающего воздуха под капотом в зимнее время приводят к ухудшению работы изделий электрооборудования, возникновению "утечек" по влажным проводам, способствующих более глубокому разряду батареи. При этом снижается ее работоспособность в пусковом режиме.
Для устранения негативных последствий зимних условий на состояние заряженности аккумуляторной батареи полезно проводить следующие мероприятия:
- контролировать натяжение ремня привода генератора, при котором, согласно инструкции на автомобиль, обеспечивается полная отдача энергии для питания включенных потребителей и подзаряд АКБ;
- не допускать длительную работу включенных потребителей на автомобиле при неработающем двигателе;
- периодически ко
