При низких температурах изменяются свойства активных и конструкционных материалов, поэтому возможность эксплуатации батарей затрудняется, а иногда исключается вообще.

Влияние низкой температуры заключается в следующем:

· герметизирующая мастика теряет эластичность, растрескива­ется и

отслаивается от поверхности крышек и моноблоков;

· моноблоки, крышки и пробки становятся хрупкими;

· при таянии снега на поверхности батареи обра­зуется влага. В результате

этого происходит сильный саморазряд батареи;

· лед на поверхности пробок может закрыть вентиляционные отверстия;

· при недос­таточной плотности электролита и значительной разряженности батареи воз­можно замерзание электролита. Поэтому батареи, эксплуатируемые при низких температурах, рекомендуется заполнять электролитом большей плотности и содержать в заряженном состоянии. При начальной плотности 1,30 г/см³ элект­ролит даже полностью разряженной батареи может замерзнуть при температу­ре -14°С. С уменьшением начальной плотности до 1,24 г/см³ возникает опас­ность замораживания батареи уже при температуре -(5-6)°С.

Посезонное изменение плотности электролита осуществляют два раза в год при переходе с летней на зимнюю и с зимней на летнюю эксплуатацию. Для этого при переходе на зимнюю эксплуатацию из моноблока батареи отбирают часть электролита и добавляют раствор серной кислоты плотностью 1,40 г/см³. При переходе на летнюю эксплуатацию также удаляют часть электролита, а добавляют дистиллированную воду. Благодаря сезонному изменению плотности электролита уменьшается вероятность замораживания батарей зимой даже при неполной степени их заряда и снижается интенсивность электрокоррозионных процессов на положительных электродах в летнее время.

Полный разряд аккумуляторной батареи в эксплуатации допускается редко. Если при низких температурах батарея разряжается до конечного разрядного напряжения в стартерном режиме, опасность замерзания электролита невелика. Вследствие малой степени использования активных материалов электролит в моноблоке имеет достаточно высокую плотность.

В зимнее время приходится считаться с возможностью замерзания электролита в аккумуляторных батареях во время стоянки машин. Вследствие замерзания электролита в батареях могут разрушаться банки элементов и высыпаться активная масса из решеток пластин, т.е. аккумуляторная батарея может выйти из строя.

Опасность замерзания электролита является тем большей, чем сильнее разряжена аккумуляторная батарея. Вследствие этого в зимнее время, даже в зонах умеренного климата, аккумуляторную батарею, работающую при отрица-тельной температуре, необходимо поддерживать полностью заряженной.

Эксплуатация батарей при высоких температурах.

При повышенной температуре электролита быстрее разрушаются электроды, ускоряется сульфатация. Для снижения химической активности электролита его плотность в жарких и теплых влажных климатических районах понижают. По­вышение температуры вызывает интенсивное испарение воды из электролита. Под воздействием солнечных лучей и высокой температуры уменьшается проч­ность моноблоков, крышек, герметизирующей мастики.

Летом в условиях жаркого климата периодичность доливки дистиллирован­ной воды в батареи традиционного исполнения уменьшается до 5-7 суток, то­гда как в районах с умеренным климатом эта периодичность составляет 12-15 суток. Необходимость более частого контроля уровня электролита и доливки дистиллированной воды возникает и при эксплуатации в районах жаркого климата необслуживаемых батарей, так как увеличение напряжения начала разложения воды на воздух и кислород за счет применения малосурьмянистых сплавов не снижает скорости испарения воды из электролита при повышен­ных температурах. При эксплуатации необслуживаемых батарей в районах жаркого климата рекомендуется измерять уровень электролита 1 раз в 2-4 месяца. Продолжительность периода между следующими друг за другом до­бавлениями дистиллированной воды зависит также от интенсивности эксплу­атации автомобиля.

Быстрее в районах с жарким климатом перегреваются батареи, выполненные в моноблоках с темной окраской и устанавливаемые снаружи, когда они не за­щищены от прямого попадания солнечных лучей. При температуре окружающе­го воздуха в тени 45-47°С температура находящихся на солнце батарей в эбо­нитовых моноблоках черного цвета очень быстро возрастает до 60-65°С.

Регулируемое напряжение генераторных установок для районов с жарким климатом должно быть снижено до значения, при котором исключается продолжительный перезаряд батарей. При одних и тех же уровнях регулируемого напряжения из-за многократного ускорения процесса снижения уровня элект­ролита батарей, эксплуатируемых при повышенных температурах, срок службы батарей резко уменьшается, в основном, в связи с ускоренным разрушением ре­шеток положительных электродов.

Уход за батареей в эксплуатации.

Внешний осмотр. Батарею необходимо периодически осматривать. Ее поверхность должна быть чистой. Обычно поверхность батареи покрыта электропро­водным слоем пыли, смоченной слабым раствором серной кислоты. Электролит, попадающий на поверхность батареи, вытирают чистой ветошью, смоченной в растворе нашатырного спирта или в 10% растворе кальцинированной соды.

Особенно внимательно рекомендуется следить за чистотой и состоянием вы­водов, наконечников проводов и вентиляционных пробок. Коррозия токоведущих деталей, а также неплотное прилегание наконечников проводов к выводам батареи увеличивают сопротивление цепи питания электростартера и вызыва­ют его искрение. Не менее двух раз в месяц необходимо проверять плотность контакта наконечников проводов с полюсными выводами, чистоту вентиляци­онных отверстий пробок и надежность крепления батареи. Полюсные выводы и наконечники проводов смазывают техническим вазелином.

Внешний осмотр, очистка поверхности батареи, проверка ее крепления, а при необходимости и измерение уровня электролита проводятся при каждом TO-1. Те же операции производятся и при ТО-2.Батарея меньше загрязняется при установке в контейнере.

Измерение уровня электролита. Вследствие испарения воды и выделения во­дорода и кислорода при электролизе воды в аккумуляторах постепенно пони­жается уровень электролита, что требует постоянного его контроля и коррек­тировки. Методы проведения этих операций различны для разных типов приме­няемых в настоящее время батарей.

В батареях с непрозрачными моноблоками уровень электролита измеряют стеклянной трубкой диаметром 6-8 мм и длиной 100-120 мм (рис. 3.8). Трубку опускают, по возможности вертикально, в заливочное отверстие до упора в предохранительный щиток. Затем верхний конец мерной трубки зажимают пальцем и вынимают ее из аккумулятора. Высота столбика электролита в труб­ке соответствует уровню электролита в аккумуляторе над предохранительным щитком. Нормальным является уровень в пределах 10-15 мм.

В батареях с прозрачными пластмассовыми моноблоками уровень электроли­та в каждом аккумуляторе контролируют через стенки моноблока, на боковых поверхностях которых могут быть нанесены две отметки, соответствующие ми­нимально и максимально допустимым уровням электролита.

Если уровень электролита выше или совпадает с верхней отметкой, то часть электролита следует из аккумулятора удалить. То же самое необходимо сде­лать, если будет выше 15 мм уровень электролита, измеренный трубкой в бата­реях с непрозрачными моноблоками. При уровне электролита ниже нормы в ак­кумуляторы доливают дистиллированную воду до максимально допустимого уровня.

Рис. 3.8. Измерение уровня электролита.

Зимой при низких температурах воду рекомендуется доливать непосредст­венно перед пуском двигателя. В этом случае исключается вероятность замер­зания воды, так как она быстрее перемешивается с электролитом при стартерном разряде батареи. Электролит той же плотности, какую имеет электролит в аккумуляторе, доливают в том случае, если точно установлено выплескивание электролита из аккумулятора. Вы­брасывание электролита на поверх­ность крышки и быстрое уменьшение его уровня указывают на систематиче­ский перезаряд батареи.Уровень электролита можно опре­делять световым индикатором (рис. 3.9), в котором используется принцип изменения освещенности одной из поверхностей прозрачного тела в зави­симости от степени его погружения в электролит. Индикатор в виде стерж­ня 3 имеет призматическую светоотражательную поверхность 4. на приз­матическую поверхность свет попада­ет через плоскую поверхность 1. Ког­да уровень электролита в аккумуля­торе в пределах нормы ( между отмет­ками А и В), поверхность 4 находится в электролите и свет, поступающий по стержню 3, расплывается. Если уровень электролита ниже линии В, световой поток отражается от призматической поверхности и увеличивает освещенность поверхности 1. Конструктивно све­товой индикатор выполняют в виде резиновой или пластмассовой пробки 7, ко­торую вставляют в заливочное отверстие аккумулятора.

Рис. 3.9. Световой индикатор для измерения уровня электролита:

а - установка в аккумуляторе; б - конструкция; 1 - плоская поверхность стержня; 2 - кольцеоб­разный выступ для закрепления стержня в пробке; 3 - стержень; 4 - светоотражательная призматическая поверхность; 5,6 - вентиляци­онные отверстия; 7 - пробка; 8 - защитный пояс, предохраняющий стержень от попадания на не­го электролита.

Приборы для измерения плотности электролита и оценки технического состояния батареи.

Один раз в три месяца и при снижении надежности пуска двигателя необхо­димо проверить степень разряженности батареи по плотности электролита. Разряженность батареи по величине измеренной плотности определяют с уче­том начальной плотности электролита полностью заряженной батареи в соот­ветствующем климатическом районе по справочным таблицам. Ориентировочно состояние заряженности батареи можно определить из условия, что при изменении на 0,01 г/см³ плотности электролита происходит изменение степени заряженности примерно на 6,25% (при сроке службы до 75% от установленного для батареи).

Плотность электролита измеряют денсиметром 3 (рис. 3.10, а), помещенным в сте­клянной пипетке 2, или плотномером (рис. 3.10, б). При измерении плотности полость пипетки 2 или плотномера заполняется электролитом из аккумулятора с помощью груши 1. Плотность электролита отсчитывают по делению шкалы денсиметра, кото­рое устанавливается на уровне поверхности электролита. Цена деления шкалы денсиметра 0,01 г/см³. Денсиметр не должен касаться стенок пипетки. Точность пока­заний денсиметра повышается, если пе­ред измерением 2-3 раза наполнить пи­петку электролитом и вылить его. При использовании плотномера плотность определяют по последнему из всплыв­ших поплавков 7, против которого на прозрачном корпусе 6 находится надпись с большим значением плотности.

Рис. 3.10.Приборы для измерения плотности электролита:

а - денсиметр с пипеткой; б – плотномер; в - измерение плотности денсиметром; 1 - резиновая гру­ша, 2 - пипетка, 3 - денсиметр; 4 - резиновая пробка; 5 - пластмассовая трубка (наконечник); 6 - прозрачный корпус; 7 - пластмассовые поплавки.

Чтобы учесть температурную по­правку, одновременно с измерением плотности ρ_t измеряют температуру электролита t_ЭЛ. Для приведения плотности к температуре 25°С используют график на рис. 3.11.

Аккумуляторные батареи, степень разряженности которых больше 50% летом и 25% зимой, необходимо снять с эксплуатации и зарядить в стационарных условиях.

Оценка технического состояния. После длительной эксплуатации батареи проявляется неоднородность технического состояния отдельных аккумуляторов. Плотность электролита в них может отличаться более чем на 0,01 г/см³, т.е. значение, которое допускается инструкцией по эксплуатации батареи. Все это приводит к увеличению погрешности при определении степени заряженности батареи.

Рис. 3.11. Определение температурной поправ­ки к показаниям денсиметра при приведении плотности электролита к температуре 25°С.

Для быстрой оценки технического состояния аккумуляторов и батареи в це­лом применяют аккумуляторные пробники Э107 и Э108 (рис. 3.12). Пробником 3107 (рис. 3.12, а) проверяют работоспособность 12-вольтовых батарей с межэлементными перемычками под крышкой. При проверке батареи щуп 7 подклю­чается к отрицательному выводу, а контактная ножка 5 к положительному вы­воду батареи. Батарея исправна, если напряжение под нагрузкой в конце пятой секунды будет больше 8,9 В. Нагрузочные резисторы пробника Э107 соединены с одной контактной ножкой постоянно, а с другой соединение осуществляется с помощью гайки. Щуп 7 прикреплен к корпусу пробника с помощью гибкого изо­лированного провода. Аккумуляторный пробник Э108 (рис. 3.12, б) используют для батарей с межэ­лементными перемычками над крышкой. Пробник Э108 унифицирован с пробником Э107, имеет три нагрузочных резистора из нихрома, две контактные гайки 6 и вольтметр 1 с двухсторонней шкалой, что не требует соблюдения полярности при измерениях. Различное включение позволяет проверять отдельные акку­муляторы батарей емкостью 45-105, 105-150 и 150-190 А-ч.

При измерении напряжения острия контактных ножек плотно прижимаются к выводам проверяемого аккумулятора, чтобы контактные ножки прокололи свин­цовую окисную пленку на поверхности выводов и обеспечивали надежный элек­трический контакт. Время подключения нагрузки не должно быть больше 5 с, чтобы избежать перегрева нагрузочных резисторов. Если напряжение исправ­ного и заряженного аккумулятора отличается от напряжения других аккумуля­торов на 0,1 В или падает ниже 1,4 В, батарею требуется зарядить в стационар­ных условиях или отремонтировать. При отключенных резисторах (если отвер­нуть обе гайки) отключается нагрузка и вольтметрами пробников измеряют ЭДС аккумуляторов или батареи (пробник Э107).

После завершения работы с пробниками контактные ножки и щуп следует протереть для удаления электролита и смазать техническим вазелином. Хра­нить пробники рекомендуется в помещении, где отсутствуют пары кислоты. При длительном хранении все неокрашенные металлические поверхности деталей пробников должны быть покрыты консервационной смазкой.

Категорически запрещается проверять техническое состояние аккумуляторов и батареи коротким замыканием «на искру» проводом большого сечения или металлическим предметом. Это приводит к быстрому выходу батареи из строя из-за выпадения активной массы и деформации электродов. При сильном ис­крении может произойти взрыв водородно-кислородной смеси в аккумуляторе.

Рис. 3.12. Аккумуляторные пробники:

а - Э107: 6 - Э108; 1 - вольтметр; 2 - кронштейн; 3 - корпус; 4 - нагрузочный резистор; 5 - контакт­ная ножка; 6 - контактная гайка; 7 – щуп.

Методы заряда аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные батареи заряжают от источника постоянного тока, на выво­дах которого напряжение выше зарядного напряжения заряжаемой батареи. При подключении к источнику тока положительный и отрицательный выводы батареи подсоединяются соответственно к положительным и отрицательным выводам источника. Сила зарядного тока

,

где - напряжение источника тока;

U_З - зарядное напряжение аккумуляторной батареи;

R - суммарное сопротивление зарядной цепи.

В стационарных условиях аккумуляторную батарею можно заряжать при по­стоянной силе тока или при постоянном напряжении. Напряжение зарядного устройства уменьшается с увеличением силы тока. Для поддержания постоян­ным одного из основных параметров режима заряда необходимо применять ре­гулирующие устройства.

1) Заряд при постоянной силе тока. В этом случае заряжаемые батареи соединя­ются между собой последовательно и подключаются к зарядному устройству. Для поддержания постоянства силы тока в процессе заряда необходимо изменять напряжение источника тока или сопротивление зарядной цепи.

Основные способы регулирования силы тока заряда:

· включение в цепь заряда последовательно с аккумуляторными батареями

реостата;

· применение регуляторов тока, в частности, тиристорных, которые

поддерживают постоянным среднее значение зарядного тока за счет периодического включения в цепь заряда дополнительного резистора;

· изменение напряжения источника тока ручным или автоматиче­ским

регулирующим устройством в соответствии с показаниями амперметра.

Большинство зарядных устройств получают питание от сети переменного тока и имеют трансформатор, поэтому допускают ступенчатую или плавную регулировку выходного напряжения за счёт изменения коэффициента транс­формации.

Сила зарядного тока I_З выбирается, исходя из выбранного режима заряда. При 10-часовом режиме заряда I_З = 0,1С₂₀ А, при 20-часовом I_З = 0,05С₂₀ А.

Заряд при постоянстве силы тока отличается сравнительной простотой регу­лирующих устройств и обеспечивает полный заряд батарей. По силе тока и вре­мени заряда можно легко определить полученное батареей количество элект­ричества. Недостатком метода является большая продолжительность и обиль­ное газовыделение в конце заряда. Выделяющийся при электролизе воды газ создает видимость кипения электролита. Газовыделение и связанные с ним снижение уровня электролита, увеличение потерь энергии и температуры батареи уменьшаются при ступенчатом заряде. Чаще всего для этого используется контрольный заряд, состоящий из двух ступеней с различным уровнем зарядно­го тока. Первая ступень заряда током силой 0,1 С₂₀ А продолжается до тех пор, пока напряжение на каждом аккумуляторе не поднимется до 2,4 В (14,4 В для 12-вольтовой батареи). На второй ступени сила тока составляет 0,06С₂₀ А и поддерживается постоянной до конца заряда.

КПД заряда зависит от силы зарядного тока, степени заряженности батареи и температуры электролита. КПД заряда в комнатных условиях при силе тока заряда, меньшей 0,1С₂₀ А, для исправных батарей можно принять равным 0,85 - 0,90.

Большая продолжительность заряда, необходимость постоянного контроля и регулирования зарядного тока, повышенный расход электроэнергии на электро­лиз воды, повышение температуры в конце заряда, отрицательное влияние перезаряда и высокой температуры на состояние электродов являются недо­статками способа заряда батарей при постоянной силе тока, которых можно хотя бы частично избежать при других способах заряда.

2) Заряд при постоянном напряжении.При этом способе заряда аккумуляторные батареи подключают непо­средственно к источнику питания, на­пряжение которого поддерживается постоянным (рис. 3.13). По мере заряда ЭДС и напряжение на выводах акку­муляторов возрастают и зарядный ток уменьшается. В начальный момент си­ла тока заряда зависит от степени разряженности батареи, температуры электролита, величины выходного на­пряжения зарядного устройства и мо­жет достигать (1-1,5)С₂₀ А.

Рис. 3.13. Заряд аккумуляторных батарей при постоянном напряжении:

а - схема подключения батарей к зарядному устройству; б - характеристики заряда.

Выбор оптимального значения за­рядного напряжения зависит от темпе­ратуры электролита и технического со­стояния батареи. Чем выше зарядное напряжение, тем интенсивнее заряд, но больше газовыделение и влияние других побочных факторов. При данном способе заряда возможен перегрев батареи вследствие большой силы тока в начале заряда. Заряд при постоянном напряжении затрудняется в условиях низких температур, так как резко возрастает внутреннее сопротивление батареи.

Способ заряда при постоянном напряжении отличается простотой, так как дня поддержания необходимого режима заряда не нужны регулирующие уст­ройств. Зарядное напряжение на каждый аккумулятор должно составлять 2,4 -2,5 В, следовательно, зарядное напряжение для 6-вольтовой батареи должно быть 7,2-7,5 В, а для 12-вольтовых - 14,4-15,0 В. Сила зарядного то­ка для каждой батареи устанавливается автоматически. В процессе заряда с увеличением ЭДС батареи сила тока уменьшается и к концу заряда практиче­ски понижается почти до нуля. Батарею можно зарядить до 90 - 95% от номинальной емкости.

Частным случаем заряда при постоянном напряжении является заряд по за­кону «ампер-часов», при. котором аккумуляторная батарея заряжается током силой, численно равной 95% емкости, которую надо сообщить батарее при последующем заряде. Сила зарядного тока при таком условии снижается. Процесс заряда будет форсированным, но с наименьшими потерями энергии, без перегрева электролита и обильного газообразования. Заряд по закону «ампер-часов» позволяет обеспечить полный заряд батареи за 4-4,5 ч, а до 90% номинальной емкости батарея заряжается за 2,5 ч.

При постоянстве напряжения подзаряжаются батареи на автомобилях. Так как полный заряд батарей в этом случае невозможен, рекомендуется периодически снимать батарею с машины и проводить полный заряд при постоянной силе тока в стационарных условиях.

3) Модифицированный заряд. Целью модифицированного заряда является снижение силы тока в начальный период заряда и уменьшение влияния колебаний напряжения в зарядной сети на зарядный ток. В цепь заряда включается не­большой резистор. Напряжение зарядной сети поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на каждый аккумулятор. Оптимальное для свинцовых аккумуляторов напряжение 2,6 В обеспечивает заряд примерно за 8 ч.

4) Форсированный заряд. Для быстрого восстановления работоспособности сильно разряженной аккумуляторной батареи проводят форсированный заряд током силой численно равной 0,7C₂₀ А. Время форсированного заряда должно быть тем меньше, чем больше сила тока заряда (30 мин при силе тока 0,7С₂₀ А, 45 мин при токе 0,5С₂₀ А и 90 мин при токе 0,3С₂₀ А). При повышении температуры электролита свыше 40°С заряд прекращается. Применять форсированный заряд можно только в исключительных случаях, так как многократноепо­вторение такого способа заряда заметно сокращает срок службы аккуму­ляторной батареи.

5) Уравнительный заряд. При проведении уравнительного заряда токами меньшими 0,1C₂₀ A обеспечивается выравниваниеплотности электролита и степени заряженности отдельных аккумуляторов батареи, восстановление активных масс на электродах, нейтрализация действия глубоких разрядов на отрицатель­ный электрод. Уравнительный заряд обычно используется для устранения воз­можной сульфатации электродов и заканчивается через три часа после устано­вления постоянства плотности электролита.

6) Постоянный подзаряд малыми токами. Ток заряда силой 0,025 - 0,1 А выби­рается из условия компенсации теряемой батареей емкости при саморазряде. Подзаряд может осуществляться при постоянной силе тока или при постоянном напряжении как на транспортном средстве, так и в помещениях для хранения батарей. Непрерывный подзаряд позволяет поддерживать батарею в заряжен­ном состоянии, однако одновременно ускоряет процесс коррозии решеток поло­жительных электродов. На подзаряд малыми токами следует устанавливать только исправные и полностью заряженные батареи.

7) Контрольно-тренировочный цикл. Для батарей, залитых электролитом, конт­рольно-тренировочные циклы проводятся один раз в год и в тех случаях, когда нужно оценить пригодность батареи для дальнейшей эксплуатации. По резуль­татам контрольно-тренировочного цикла судят о техническом состоянии бата­реи, выявляют неисправные аккумуляторы в батарее, оценивают её возможно­сти по отдаче емкости.

Контрольно-тренировочный цикл включает в себя заряд батареи током силой 0,1 С₂₀ А до напряжения 2,4 В на каждом аккумуляторе, дальнейший полный за­ряд батареи током 0,05С₂₀ А, затем разряд постоянным током силой 0,05С₂₀ А до конечного разрядного напряжения на аккумуляторе 1,75 В.

Емкость, отданная при разряде батареи в контрольно-тренировочном цикле, приводится к температуре 25°С и сравнивается с номинальной. В период га­рантированного срока службы она не должна быть меньше 0,9С₂₀. Если емкость ниже 40% от номинальной, то батарея считается непригодной к эксплуатации.

Основные неисправности АКБ.