Bateria mașinii, cunoscută sub numele de acumulator, este responsabilă de sistemele de pornire, iluminare și aprindere ale unei mașini. De obicei, bateriile auto sunt plumb-acid, constând din celule galvanice care asigură un sistem de 12 volți. Fiecare dintre celule creează 2,1 volți când este complet încărcată. Densitatea electroliților este o proprietate controlată a unei soluții de acid apos care asigură funcționarea normală a bateriilor.
Compoziția unei baterii plumb-acid
Electrolitul bateriei cu plumb-acid este o soluție de acid sulfuric și apă distilată. Greutatea specifică a acidului sulfuric pur este de aproximativ 1,84 g/cm3, iar acest acid pur este diluat cu apă distilată până când greutatea specifică a soluției este de 1,2-1,23 g/cm 3.
Deși în unele cazuri, densitatea electrolitului din baterie este recomandată în funcție de tipul bateriei, de condițiile sezoniere și climatice. Greutatea specifică a unei baterii încărcate complet conform standardului industrial din Rusia este de 1,25-1,27 g / cm3 vara și pentru iernile severe - 1,27-1, 29 g/cm3.
Gesitatea specifică a electrolitului
Unul dintre principalii parametri ai bateriei este greutatea specifică a electrolitului. Este raportul dintre greutatea unei soluții (acid sulfuric) și greutatea unui volum egal de apă la o anumită temperatură. Se măsoară de obicei cu un hidrometru. Densitatea electrolitului este folosită ca indicator al stării de încărcare a unei celule sau baterie, dar nu poate caracteriza capacitatea bateriei. În timpul descărcarii, greutatea specifică scade liniar.
Având în vedere acest lucru, este necesar să se clarifice dimensiunea densității admisibile. Electrolitul din baterie nu trebuie să depășească 1,44 g/cm3. Densitatea poate fi de la 1,07 la 1,3 g/cm3. Temperatura amestecului va fi apoi de aproximativ +15 C.
Electrolitul cu densitate crescută în forma sa pură se caracterizează printr-o valoare destul de mare a acestui indicator. Densitatea sa este de 1,6 g/cm3.
Nivel de încărcare
La starea de echilibru complet încărcată și sub descărcare, măsurarea greutății specifice a electrolitului oferă o indicație aproximativă a stării de încărcare a celulei. Greutate specifică=Tensiune în circuit deschis - 0,845.
Exemplu: 2,13V - 0,845=1,285g/cm3.
Gesitatea specifică scade atunci când bateria este descărcată la un nivel apropiat de cel al apei pure și crește în timpul reîncărcării. Bateria este considerată complet încărcată atunci când densitatea electrolitului din baterie atinge valoarea maximă posibilă. Specificgreutatea depinde de temperatura si cantitatea de electrolit din celula. Când electrolitul este aproape de marcajul scăzut, greutatea specifică este mai mare decât cea nominală, scade și se adaugă apă în celulă pentru a aduce electrolitul la nivelul necesar.
Volumul electrolitului se extinde pe măsură ce temperatura crește și se contractă pe măsură ce temperatura scade, ceea ce afectează densitatea sau greutatea specifică. Pe măsură ce volumul electrolitului se extinde, citirea scade și, invers, greutatea specifică crește la temperaturi mai scăzute.
Înainte de a crește densitatea electrolitului din baterie, trebuie să efectuați măsurători și calcule. Greutatea specifică a bateriei este determinată de aplicația în care va fi utilizată, ținând cont de temperatura de funcționare și de durata de viață a bateriei.
| % acid sulfuric | % apă | Gravitate specifică (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Reacție chimică în baterii
De îndată ce o sarcină este conectată la bornele bateriei, un curent de descărcare începe să circule prin sarcină, iar bateria începe să se descarce. În timpul procesului de descărcare, aciditatea soluției de electrolit scade și duce la formarea depunerilor de sulfat atât pe plăcile pozitive, cât și pe cele negative. În acest proces de descărcare, cantitatea de apă din soluția de electrolit crește, ceea ce îi reduce greutatea specifică.
Celulele bateriei pot fi descărcate la o tensiune minimă specificată și o greutate specifică. O baterie cu plumb complet încărcată are o tensiune și o greutate specifică de 2,2V și respectiv 1,250g/cm3, iar această celulă poate fi descărcată în mod normal până când valorile corespunzătoare nu ating 1,8V și 1,1 g/cm3.
Compoziție de electroliți
Electrolitul conține un amestec de acid sulfuric și apă distilată. Datele nu vor fi exacte atunci când sunt măsurate dacă șoferul tocmai a adăugat apă. Trebuie să așteptați un timp pentru ca apa proaspătă să aibă timp să se amestece cu soluția existentă. Înainte de a crește densitatea electrolitului, trebuie să rețineți: cu cât concentrația de acid sulfuric este mai mare, cu atât electrolitul devine mai dens. Cu cât densitatea este mai mare, cu atât nivelul de încărcare este mai mare.
Pentru soluția de electrolit, apa distilată este cea mai bună alegere. Acest lucru minimizează posibilulcontaminanți în soluție. Unii contaminanți pot reacționa cu ionii electroliți. De exemplu, dacă amestecați o soluție cu săruri de NaCl, se va forma un precipitat, care va schimba calitatea soluției.
Influența temperaturii asupra capacității
Care este densitatea electrolitului - aceasta va depinde de temperatura din interiorul bateriilor. Manualul de utilizare pentru anumite baterii specifică ce corectare trebuie aplicată. De exemplu, în manualul Surrette/Rolls pentru temperaturi cuprinse între -17,8 și -54,4oC sub 21oC, scadeți 0,04 pentru fiecare 6 grade.
Multe invertoare sau controlere de încărcare au un senzor de temperatură a bateriei care se atașează la baterie. De obicei au un afișaj LCD. Arătarea termometrului cu infraroșu va oferi și informațiile necesare.
Densimetru
Hidrometrul de densitate electrolit este utilizat pentru a măsura greutatea specifică a soluției de electrolit din fiecare celulă. Bateria cu acid este complet încărcată cu o greutate specifică de 1,255 g/cm3 la 26oC. Greutatea specifică este o măsurare a unui fluid care este comparată cu o bază. Aceasta este apă căreia i se atribuie un număr de bază de 1.000 g/cm3.
Concentrația de acid sulfuric în apă într-o baterie nouă este de 1,280 g/cm3, ceea ce înseamnă că electrolitul cântărește 1,280 g/cm3 ori greutatea aceluiași volum de apă. O baterie complet încărcată va fi testată până la1,280 g/cm3, în timp ce este descărcat, va conta de la 1,100 g/cm3.
Procedura de testare cu hidrometru
Temperatura de citire a hidrometrului trebuie ajustată la o temperatură de 27oC, în special în ceea ce privește densitatea electrolitului în timpul iernii. Hidrometrele de în altă calitate au un termometru intern care va măsura temperatura electrolitului și include o scară de conversie pentru a corecta citirile flotorului. Este important să recunoaștem că temperatura este semnificativ diferită de mediul înconjurător dacă vehiculul este condus. Comanda de măsurare:
- Toarnă electrolitul în hidrometru cu un bec de cauciuc de mai multe ori, astfel încât termometrul să poată regla temperatura electrolitului și să facă citiri.
- Studiați culoarea electrolitului. O decolorare maro sau gri indică o problemă cu bateria și este un semn că bateria se apropie de sfârșitul duratei de viață.
- Dirijați cantitatea minimă de electrolit în hidrometru, astfel încât flotorul să plutească liber, fără a intra în contact cu partea superioară sau inferioară a cilindrului de măsurare.
- Țineți hidrometrul în poziție verticală la nivelul ochilor și acordați atenție citirii unde electrolitul se potrivește cu scara de pe flotor.
- Adăugați sau scădeți 0,004 unități pentru citire la fiecare 6oC, când temperatura electrolitului este peste sau sub 27oC.
- Ajustați citirea, de exemplu, dacă greutatea specifică este de 1,250 g/cm3 și temperatura electrolitului este32oC, o valoare de 1,250 g/cm3 oferă o valoare corectată de 1,254 g/cm3. În mod similar, dacă temperatura a fost de 21oC, scădeți 1,246 g/cm3. Patru puncte (0,004) de 1,250 g/cm3.
- Testați fiecare celulă și citirea notelor corectate la 27oC înainte de a verifica densitatea electroliților.
Exemple de măsurare a taxei
Exemplu 1:
- Hidrometrul indică 1,333 g/cm3.
- Temperatura este de 17 grade, recomandat cu 10 grade mai jos.
- Scădere 0,007 din 1,333 g/cm3.
- Rezultatul este de 1,263 g/cm3, deci starea de încărcare este de aproximativ 100 la sută.
Exemplu 2:
- Date de densitate - 1,178g/cm3.
- Temperatura electrolitului este de 43 de grade C, ceea ce este cu 16 grade peste normal.
- Adăugați 0,016 la 1,178 g/cm3.
- Rezultatul este de 1,194 g/cm3, 50 la sută taxat.
| STARE ÎNCĂRCARE | GREUTATE SPECIFĂ g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabel cu densitatea electroliților
Următorul tabel de corecție a temperaturiieste o modalitate de a explica modificările bruște ale valorilor densității electroliților la diferite temperaturi.
Pentru a utiliza acest tabel, trebuie să cunoașteți temperatura electrolitului. Dacă măsurarea nu este posibilă dintr-un motiv oarecare, este mai bine să utilizați temperatura ambiantă.
Tabelul cu densitatea electroliților este prezentat mai jos. Aceste date se bazează pe temperatură:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
După cum puteți vedea din acest tabel, densitatea electroliților din baterie în timpul iernii este mult mai mare decât în sezonul cald.
Întreținerea bateriei
Aceste baterii conțin acid sulfuric. Ochelarii de protecție și mănușile de cauciuc ar trebui să fie întotdeauna folosiți atunci când le manipulați.
Dacă celulele sunt supraîncărcate, proprietățile fizice ale sulfatului de plumb se schimbă treptat și sunt distruse, ceea ce perturbă procesul de încărcare. Prin urmare, densitatea electrolitului scade din cauza vitezei lente a reacției chimice.
Calitatea acidului sulfuric trebuie să fie ridicată. În caz contrar, bateria poate deveni rapid inoperabilă. Nivelurile scăzute de electroliți ajută la uscarea plăcilor interne ale dispozitivului, făcând imposibilă restabilirea bateriei.
Bateriile sulfatate pot fi recunoscute cu ușurință uitându-se la culoarea schimbată a plăcilor. Culoarea plăcii sulfatate devine mai deschisă și suprafața ei devine galbenă. Astfel de celule prezintă o scădere a puterii. Dacă sulfonarea are loc pentru o perioadă lungă de timp, ireversibilăprocese.
Pentru a evita această situație, se recomandă încărcarea bateriilor cu plumb-acid pentru o perioadă lungă de timp la un curent de încărcare scăzut.
Există întotdeauna o posibilitate mare de deteriorare a blocurilor de borne ale celulelor bateriei. Coroziunea afectează în principal conexiunile cu șuruburi între celule. Acest lucru poate fi evitat cu ușurință, asigurându-vă că fiecare șurub este etanșat cu un strat subțire de unsoare specială.
Când bateria se încarcă, există o mare posibilitate de pulverizare cu acid și gaze. Pot polua atmosfera din jurul bateriei. Prin urmare, este necesară o bună ventilație în apropierea compartimentului bateriei.
Aceste gaze sunt explozive, prin urmare, flăcările deschise nu ar trebui să intre în spațiul în care sunt încărcate bateriile cu plumb.
Pentru a preveni explozia bateriei, care ar putea cauza răni grave sau deces, nu introduceți un termometru metalic în baterie. Trebuie să utilizați un hidrometru cu un termometru încorporat, care este conceput pentru testarea bateriilor.
Durata de viață a sursei de alimentare
Performanța bateriei se degradează în timp, indiferent dacă este folosită sau nu, se degradează și cu cicluri frecvente de încărcare-descărcare. Durata de viață este perioada de timp pe care o baterie inactivă poate fi stocată înainte de a deveni inutilizabilă. În general, se crede că aceasta reprezintă aproximativ 80% din capacitatea sa inițială.
Există mai mulți factori care afectează în mod semnificativ durata de viață a bateriei:
- Viață ciclică. Timpdurata de viață a bateriei este determinată în principal de ciclurile de utilizare ale bateriei. De obicei, 300 până la 700 de cicluri în utilizare normală.
- Efectul adâncimii de descărcare (DOD). Renunțarea la performanțe mai mari va duce la un ciclu de viață mai scurt.
- Efect de temperatură. Acesta este un factor major în performanța bateriei, durata de viață, încărcarea și controlul tensiunii. La temperaturi mai ridicate, în baterie are loc mai multă activitate chimică decât la temperaturi mai scăzute. Pentru majoritatea bateriilor, intervalul de temperatură recomandat este de la -17 la 35oC.
- Tensiune și viteza de reîncărcare. Toate bateriile plumb-acid eliberează hidrogen din placa negativă și oxigen din placa pozitivă în timpul încărcării. O baterie poate stoca doar o anumită cantitate de energie electrică. De regulă, bateria este încărcată la 90% în 60% din timp. Și 10% din bateria rămasă este încărcată aproximativ 40% din timpul total.
Durata bună a bateriei este de 500 până la 1200 de cicluri. Procesul propriu-zis de îmbătrânire duce la o scădere treptată a capacității. Când o celulă ajunge la o anumită viață, nu încetează brusc să funcționeze, acest proces se prelungește în timp, trebuie monitorizată pentru a se pregăti la timp pentru înlocuirea bateriei.
