Akumulator automobila, poznat kao akumulator, odgovoran je za sisteme pokretanja, osvjetljenja i paljenja u automobilu. Tipično, automobilske baterije su olovne, sastoje se od galvanskih ćelija koje obezbjeđuju sistem od 12 volti. Svaka od ćelija stvara 2,1 volti kada je potpuno napunjena. Gustina elektrolita je kontrolirano svojstvo vodene otopine kiseline koja osigurava normalan rad baterija.
Sastav olovne baterije
Elektrolit olovne baterije je rastvor sumporne kiseline i destilovane vode. Specifična težina čiste sumporne kiseline je oko 1,84 g/cm3, a ova čista kiselina se razblaži destilovanom vodom sve dok specifična težina rastvora ne bude 1,2-1,23 g/cm 3.
Iako se u nekim slučajevima preporučuje gustina elektrolita u bateriji u zavisnosti od tipa baterije, sezonskih i klimatskih uslova. Specifična težina potpuno napunjene baterije prema industrijskom standardu u Rusiji je 1,25-1,27 g / cm3 ljeti i za teške zime - 1,27-1, 29g/cm3.
Specifična težina elektrolita
Jedan od glavnih parametara baterije je specifična težina elektrolita. To je omjer težine otopine (sumporne kiseline) prema težini jednake zapremine vode na određenoj temperaturi. Obično se mjeri hidrometrom. Gustoća elektrolita se koristi kao indikator stanja napunjenosti ćelije ili baterije, ali ne može okarakterizirati kapacitet baterije. Tokom istovara, specifična težina opada linearno.
S obzirom na ovo, potrebno je razjasniti veličinu dozvoljene gustine. Količina elektrolita u bateriji ne bi trebalo da prelazi 1,44 g/cm3. Gustina može biti od 1,07 do 1,3 g/cm3. Temperatura smjese će tada biti oko +15 C.
Elektrolit povećane gustine u svom čistom obliku karakteriše prilično visoka vrijednost ovog pokazatelja. Njegova gustina je 1,6g/cm3.
Nivo naplate
Kada je potpuno napunjen u stabilnom stanju i pod pražnjenjem, mjerenje specifične težine elektrolita daje grubu indikaciju stanja napunjenosti ćelije. Specifična težina=napon otvorenog kruga - 0,845.
Primjer: 2.13V - 0.845=1.285g/cm3.
Specifična težina se smanjuje kada se baterija isprazni do nivoa koji je blizu nivoa čiste vode, a povećava se tokom ponovnog punjenja. Baterija se smatra potpuno napunjenom kada gustina elektrolita u bateriji dostigne maksimalnu moguću vrijednost. Specifičnotežina ovisi o temperaturi i količini elektrolita u ćeliji. Kada je elektrolit blizu niske oznake, specifična težina je veća od nominalne, pada i voda se dodaje u ćeliju kako bi se elektrolit doveo do potrebnog nivoa.
Zapremina elektrolita se širi kako temperatura raste i skuplja se kako temperatura pada, što utiče na gustinu ili specifičnu težinu. Kako se zapremina elektrolita širi, očitavanje se smanjuje i, obrnuto, specifična težina raste na nižim temperaturama.
Pre nego što povećate gustinu elektrolita u bateriji, morate izvršiti merenja i proračune. Specifična težina baterije određena je aplikacijom u kojoj će se koristiti, uzimajući u obzir radnu temperaturu i vijek trajanja baterije.
| % sumporna kiselina | % vode | Specifična težina (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 |
Hemijska reakcija u baterijama
Čim se opterećenje poveže preko terminala baterije, struja pražnjenja počinje da teče kroz opterećenje i baterija počinje da se prazni. Tokom procesa pražnjenja, kiselost otopine elektrolita se smanjuje i dovodi do stvaranja naslaga sulfata na pozitivnim i negativnim pločama. U ovom procesu pražnjenja povećava se količina vode u otopini elektrolita, što smanjuje njegovu specifičnu težinu.
Baterijske ćelije se mogu isprazniti do određenog minimalnog napona i specifične težine. Potpuno napunjena olovna baterija ima napon i specifičnu težinu od 2,2V i 1,250g/cm3 respektivno, i ova ćelija se normalno može prazniti sve dok odgovarajuće vrijednosti ne dostignu 1,8V i 1,1 g/cm3.
Sastav elektrolita
Elektrolit sadrži mješavinu sumporne kiseline i destilovane vode. Podaci neće biti tačni kada se mjere ako je vozač upravo dodao vodu. Morate pričekati neko vrijeme kako bi svježa voda imala vremena da se pomiješa s postojećim rastvorom. Prije nego što povećate gustoću elektrolita, morate zapamtiti: što je veća koncentracija sumporne kiseline, to je elektrolit gušći. Što je veća gustina, to je veći nivo punjenja.
Za rastvor elektrolita, destilovana voda je najbolji izbor. Ovo minimizira mogućekontaminanti u rastvoru. Neki zagađivači mogu reagirati s ionima elektrolita. Na primjer, ako pomiješate otopinu sa solima NaCl, formiraće se talog, koji će promijeniti kvalitet otopine.
Uticaj temperature na kapacitivnost
Kolika je gustina elektrolita - to će zavisiti od temperature unutar baterija. Korisnički priručnik za određene baterije navodi koju korekciju treba primijeniti. Na primjer, u priručniku Surrette/Rolls za temperature u rasponu od -17,8 do -54,4oC ispod 21oC, oduzmite 0,04 za svakih 6 stepeni.
Mnogi invertori ili kontroleri punjenja imaju senzor temperature baterije koji se spaja na bateriju. Obično imaju LCD ekran. Usmjeravanje infracrvenog termometra također će dati potrebne informacije.
Mjerač gustoće
Hidrometar gustine elektrolita se koristi za mjerenje specifične težine otopine elektrolita u svakoj ćeliji. Kiselinska baterija je potpuno napunjena sa specifičnom težinom od 1,255g/cm3 na 26oC. Specifična težina je mjerenje tekućine koja se upoređuje sa bazom. Ovo je voda kojoj je dodijeljen osnovni broj od 1.000 g/cm3.
Koncentracija sumporne kiseline u vodi u novom akumulatoru je 1.280 g/cm3, što znači da je elektrolit težak 1.280 g/cm3 puta težine iste zapremine vode. Potpuno napunjena baterija će se testirati na do1.280 g/cm3, dok će se isprazniti računati od 1.100 g/cm3.
Procedura ispitivanja hidrometra
Temperaturu očitavanja hidrometra treba podesiti na temperaturu od 27oC, posebno u pogledu gustine elektrolita zimi. Visokokvalitetni hidrometri imaju interni termometar koji će mjeriti temperaturu elektrolita i uključiti skalu konverzije za ispravljanje očitanja plovka. Važno je prepoznati da se temperatura značajno razlikuje od okoline ako se vozilo vozi. Redoslijed mjerenja:
- Ulijte elektrolit u hidrometar gumenom kruškom nekoliko puta kako bi termometar mogao podesiti temperaturu elektrolita i očitati.
- Proučite boju elektrolita. Smeđa ili siva boja ukazuje na problem s baterijom i znak je da se baterija bliži kraju svog vijeka trajanja.
- Usmjerite minimalnu količinu elektrolita u hidrometar tako da plovak slobodno pluta bez kontakta s vrhom ili dnom mjernog cilindra.
- Držite hidrometar uspravno u visini očiju i obratite pažnju na očitavanje gdje elektrolit odgovara skali na plovku.
- Dodajte ili oduzmite 0,004 jedinice za očitavanje svakih 6oC, kada je temperatura elektrolita iznad ili ispod 27oC.
- Podesite očitanje, na primjer, ako je specifična težina 1,250 g/cm3 i temperatura elektrolita je32oC, vrijednost od 1.250 g/cm3 daje ispravljenu vrijednost od 1.254 g/cm3. Slično, ako je temperatura bila 21oC, oduzmite 1,246 g/cm3. Četiri boda (0,004) od 1,250 g/cm3.
- Testirajte svaku ćeliju i očitavanje napomene ispravljeno na 27oC prije provjere gustine elektrolita.
Primjeri mjerenja naplate
Primjer 1:
- Hidrometar očitava 1.333 g/cm3.
- Temperatura je 17 stepeni, 10 stepeni ispod preporučene.
- Oduzmi 0,007 od 1,333 g/cm3.
- Rezultat je 1.263 g/cm3, tako da je stanje napunjenosti oko 100 posto.
Primjer 2:
- Podaci o gustoći - 1,178g/cm3.
- Temperatura elektrolita je 43 stepena C, što je 16 stepeni iznad normalne.
- Dodajte 0,016 do 1,178 g/cm3.
- Rezultat je 1.194g/cm3, 50 posto naplaćeno.
| STATUS NAPLATE | SPECIFIČNA TEŽINA g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabela gustine elektrolita
Sljedeća tabela korekcije temperatureje jedan od načina da se objasne nagle promjene u vrijednostima gustine elektrolita na različitim temperaturama.
Da biste koristili ovu tabelu, morate znati temperaturu elektrolita. Ako mjerenje iz nekog razloga nije moguće, bolje je koristiti temperaturu okoline.
Tabela gustine elektrolita je prikazana ispod. Ovi podaci su zasnovani na temperaturi:
| % | 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 |
Kao što možete vidjeti iz ove tabele, gustina elektrolita u akumulatoru zimi je mnogo veća nego u toploj sezoni.
Održavanje baterije
Ove baterije sadrže sumpornu kiselinu. Uvek koristite zaštitne naočare i gumene rukavice prilikom rukovanja njima.
Ako su ćelije preopterećene, fizička svojstva olovnog sulfata se postepeno mijenjaju i uništavaju se, što ometa proces punjenja. Zbog toga se gustina elektrolita smanjuje zbog spore hemijske reakcije.
Kvalitet sumporne kiseline mora biti visok. U suprotnom, baterija može brzo postati neispravna. Nizak nivo elektrolita pomaže isušivanju unutrašnjih ploča uređaja, čineći nemogućim vraćanje baterije.
Sulfatne baterije se mogu lako prepoznati gledajući promijenjenu boju ploča. Boja sulfatirane ploče postaje svjetlija, a njena površina postaje žuta. Takve ćelije pokazuju smanjenje snage. Ako se sulfonacija javlja dugo vremena, nepovratnaprocesi.
Da bi se izbjegla ova situacija, preporučuje se dugotrajno punjenje olovno-kiselinskih baterija pri maloj struji punjenja.
Uvijek postoji velika mogućnost oštećenja terminalnih blokova ćelija baterije. Korozija uglavnom utiče na vijčane veze između ćelija. Ovo se lako može izbjeći osiguravanjem da je svaki vijak zapečaćen tankim slojem posebne masti.
Kada se baterija puni, postoji velika mogućnost prskanja kiseline i plinova. Oni mogu zagaditi atmosferu oko baterije. Stoga je potrebna dobra ventilacija u blizini odjeljka za baterije.
Ovi gasovi su eksplozivni, stoga otvoreni plamen ne bi trebalo da ulazi u prostor gde se pune olovne baterije.
Da biste spriječili da baterija eksplodira, što može uzrokovati ozbiljne ozljede ili smrt, nemojte umetati metalni termometar u bateriju. Morate koristiti hidrometar sa ugrađenim termometrom, koji je dizajniran za testiranje baterija.
Vek trajanja napajanja
Performanse baterije opadaju tokom vremena, bez obzira da li se koriste ili ne, takođe se pogoršavaju čestim ciklusima punjenja-pražnjenja. Životni vijek je vrijeme u kojem se neaktivna baterija može pohraniti prije nego što postane neupotrebljiva. Općenito se vjeruje da je to oko 80% njegovog prvobitnog kapaciteta.
Postoji nekoliko faktora koji značajno utiču na trajanje baterije:
- Ciklični život. Vrijemevijek trajanja baterije određen je uglavnom ciklusima korištenja baterije. Obično 300 do 700 ciklusa u normalnoj upotrebi.
- Efekat dubine pražnjenja (DOD). Odustajanje od većih performansi će rezultirati kraćim životnim ciklusom.
- Efekat temperature. Ovo je glavni faktor u performansama baterije, vijeku trajanja, punjenju i kontroli napona. Na višim temperaturama, u bateriji se javlja više hemijske aktivnosti nego na nižim temperaturama. Za većinu baterija, preporučeni temperaturni raspon je -17 do 35oC.
- Napon i brzina punjenja. Sve olovno-kiselinske baterije ispuštaju vodonik sa negativne ploče i kiseonik iz pozitivne ploče tokom punjenja. Baterija može pohraniti samo određenu količinu električne energije. U pravilu se baterija puni do 90% u 60% vremena. I 10% preostale baterije je napunjeno oko 40% ukupnog vremena.
Dobro trajanje baterije je 500 do 1200 ciklusa. Stvarni proces starenja dovodi do postepenog smanjenja kapaciteta. Kada ćelija dostigne određeni vijek trajanja, ona ne prestaje naglo, ovaj proces se vremenom produžava, mora se pratiti kako bi se na vrijeme pripremila za zamjenu baterije.
