при разных режимах работы ДВС
Для оперативного контроля состояния аккумуляторной батареи в автомобиле оптимальным считается замер напряжения в бортовой сети при различных режимах. Есть и иные способы, но они более затратны по времени и неудобны на практике.
Содержание статьи:
- 1 Какое напряжение на АКБ автомобиля считается нормальным
- 2 Какое должно быть напряжение АКБ после зарядки
- 3 Нормы напряжения аккумулятора
- 3.1 Под нагрузкой
- 3.2 При работающем двигателе
- 3.3 Минимальное напряжение
- 3.4 В зимнее время
- 4 Что если напряжение аккумулятора менее 12 В
- 5 Как узнать уровень заряда АКБ по его напряжению
Использование вольтметра может многое рассказать о степени заряженности, состоянии генератора и остаточной ёмкости аккумулятора.
Какое напряжение на АКБ автомобиля считается нормальным
Формально автомобильная сеть в большинстве случаев считается 12-вольтовой.
Это связано с конструкцией типичного свинцово-кислотного стартерного аккумулятора, где имеется шесть последовательно соединённых элементов (банок), каждый из которых с некоторым округлением выдаёт около 2 Вольт.
Прочитай: Как сделать 220 Вольт в автомобиле
На самом деле несколько больше, что после умножения на шесть, а именно так и следует поступать при вычислении выхода последовательной цепи, даёт величину, заметно отличающуюся от номинальной.
Типичное напряжение заряженного аккумулятора составляет приблизительно 12,8 Вольта. При этом оно зависит от температуры, поэтому может быть на сотню-другую милливольт меньше или больше.
Легирующие добавки в материал электродов и активной массы могут добавить примерно столько же. То есть нормальным значением можно считать диапазон от 12,6 до 13,2 Вольта.
Поскольку замер происходит после некоторой выдержки батареи без зарядного тока, а нагрузка отсутствует, то это соответствует электродвижущей силе (ЭДС) последовательной цепи.
Она принципиально отличается от понятия напряжения тем, что в ней не учитывается неизбежное падение из-за прохождения тока через внутреннее сопротивление АКБ.
У находящейся в хорошем состоянии батареи сопротивление мало, но когда речь идёт о десятых и сотых долях вольта, его следует учитывать. Пренебрегая током, проходящим через измерительный прибор, поскольку он исчезающе мал на фоне прочих параметров силовой цепи.
Какое должно быть напряжение АКБ после зарядки
Во время процесса зарядки напряжение на батарее определяется источником поступающей энергии. Чтобы ток шёл в нужном направлении, то есть запас пополнялся, выход зарядника, будь это штатный генератор автомобиля или внешнее сетевое устройство, должен превышать собственную ЭДС АКБ.
При точном равенстве ток будет строго нулевым, это так называемый буферный режим, когда аккумулятор поддерживает свой уровень заряженности.
Как только ЭДС источника превысит суммарный электрохимический потенциал последовательно соединённых элементов батареи, ток станет положительным, начнётся заряд аккумулятора.
Так будет продолжаться до тех пор, пока АКБ не достигнет своего максимального уровня. ЭДС начнёт резко возрастать за счёт так называемого конденсаторного эффекта, ток упадёт, а напряжение на выводах повысится, если источник не обладает свойством стабилизации своего выходного уровня.
Это интересно: Что делать если значок аккумулятора на приборной панели горит красным
Повышенное значение вызовет продолжение насыщения батареи входящим током, что уже не будет воспринято как заряд. Элементы начнут перегреваться, начнётся интенсивное газовыделение из-за электролиза воды в электролите.
Это крайне вредный процесс перезаряда, вызывающий деградацию всех составных частей аккумулятора, снижение ёмкости и срока службы.
Если зарядка проведена по правильной технологии, батарея заряжена полностью, а плотность электролита не повысилась больше нормы из-за потери части воды, то первое время за счёт конденсаторного эффекта на клеммах будет напряжение, приблизительно равное значению источника в момент отключения.
Затем оно быстро упадёт и стабилизируется на уровне примерно 12,8 Вольта. Это произойдёт ориентировочно через полчаса после отсоединения источника.
Нормы напряжения аккумулятора
При помощи вольтметра, который может быть встроенным в штатное оборудование автомобиля или сервисным, например, в составе цифрового или стрелочного мультиметра, периодически контролируют состояние батареи в различных режимах.
Под нагрузкой
Точное значение напряжения АКБ в режиме питания внешних потребителей указать невозможно, поскольку оно зависит от тока нагрузки.
Его величина составит ЭДС цепи из шести банок, из которой вычитается падение на внутреннем сопротивлении. Оно также зависит от ряда факторов:
- температуры, при понижении которой все процессы замедляются, параметры ухудшаются;
- степени разряженности, по мере расходования энергии падает не только ЭДС, но и внутренняя проводимость аккумулятора, соответственно, сопротивление увеличивается;
- долговременной деградации электродов, активной масс и электролита, всё это также увеличивает внутреннее сопротивление;
- окисление подсоединительной арматуры, выводов и кабельных клемм, переходные сопротивления складываются с внутренним.
Округлённо можно считать предельным падение уровня сети под нагрузкой без поступления энергии от генератора до 10,5 Вольта.
Ниже не гарантируется нормальная работа электронных приборов, что может помешать пуску двигателя, хотя достаточно простые потребители, такие как стартер или лампы, могут работать и ниже, соответственно снижая эффективность.
При работающем двигателе
Во время работы генератора напряжение в сети определяется совместным действием источника энергии и аккумулятора.
Мощность генератора указывается при максимальных оборотах его ротора, которым соответствует номинальный ток отдачи при напряжении порядка 13,5-14,5 Вольт.
Иногда в этих приборах имеется температурная компенсация, тогда нижнее значение соответствует лету, а верхнее – зиме. Так сделано для обеспечения нормальной зарядки АКБ, которая тем хуже принимает ток, чем ниже температура.
Но если мощности не хватает, например, из-за низких оборотов двигателя или большого количества потребителей, в том числе и при глубоко разряженной батарее, напряжение снижается.
Компенсация потерь происходит за счёт уменьшения зарядного тока, а если уровень упадёт ниже ЭДС аккумулятора, то он перейдёт в режим разряда на внешнюю нагрузку, что соответствует описанному выше режиму.
Минимальное напряжение
Критическим пределом при работе двигателя можно считать уровень порядка 13 Вольт в установившемся режиме. Это будет означать, что генератор перегружен потребителями или частично неисправен.
Необходимо принимать меры, иначе баланс энергопотребления будет нарушен, батарея разрядится и откажет, может и выйти из строя по причине хронического глубокого разряда.
В зимнее время
Зимой аккумулятор должен заряжаться напряжением не менее 14 Вольт в буферном режиме или порядка 15 Вольт от внешнего источника с отсечкой по наступлению перезаряда.
Желательно чтобы генератор был настроен на зимний режим с выходом около 14,5-14,7 Вольта, особенно для современных батарей с кальциевой технологией.
Это позволит поддерживать баланс даже при коротких городских поездках с постоянно холодным электролитом.
Что если напряжение аккумулятора менее 12 В
Не рекомендуется при таких падениях ЭДС производить заряд естественным способом, то есть от генератора при работающем двигателе.
Аккумулятор глубоко разряжен, следовательно, надо использовать внешнее зарядное устройство с регулировкой выходного тока.
Он устанавливается на уровне 10% от численного значения ёмкости АКБ, далее заряд производится по указанной в инструкции к данному типу аккумуляторов технологии.
Она может отличаться в зависимости от типа батареи. В настоящее время применяются разные по устройству АКБ обслуживаемого и необслуживаемого типов, а также технологии AGM и Gel.
Как узнать уровень заряда АКБ по его напряжению
Уровень заряженности однозначно связан с плотностью электролита, если она при введении в эксплуатацию и последующих технических обслуживаниях была нормализована.
Однако измерять её необходимости нет, поскольку в свою очередь плотность определяет ЭДС элемента батареи.
Соответствие между этими параметрами можно вычислить по формуле, но проще определить по таблицам, которые несложно найти в сети.
Они приводят соотношения между плотностью, степенью заряженности и выходным напряжением в состоянии покоя (ЭДС) для разных температур электролита.
Эту процедуру быстро проделает специализированный тестер АКБ по встроенной программе, такие приборы сейчас имеются в широком доступе.
Какое должно быть напряжение автомобильного аккумулятора?
Наряду с емкостью и пусковым током, напряжение является одним из ключевых параметров автомобильного АКБ, который необходимо контролировать.
Как само напряжение, так и динамика его изменения говорят о текущем состоянии аккумулятора. Любой водитель должен уметь замерять напряжение, чтобы определять, находится ли оно в пределах допустимых значений. Ниже мы расскажем о том, каким должно быть напряжение АКБ, как замерять его значение, что делать в случае отклонений от нормы.
Нормальное напряжение АКБ
Полностью заряженный автомобильный аккумулятор должен иметь напряжение 12,7 В. Производители устанавливают допустимые отклонения от номинального значения. Крайне важно, чтобы вы не выходили за эти установленные рамки. В некоторых случаях допускает отклонение в большую сторону на 0,3-05 В, если АКБ был приобретен сравнительно недавно. Более того, некоторые производители заявляют напряжение в 13-13,2 В нормальным значением.
Совет: чтобы узнать реальное значение напряжения, никогда не замеряйте этот параметр сразу после зарядки. Измерительный прибор покажет реальное значение только спустя 1-2 часа.
Напряжение в 12,1 В и ниже считается нежелательным для АКБ. Если оно снизилось до указанного критического значения, необходимо срочно зарядить аккумулятор. Эксплуатация АКБ с низким напряжением чревата негативными процессами, такими как сульфатация пластин. Поскольку многие модели дешевых АКБ не подлежат ремонту, придется купить новое изделие.
Как замеряют напряжение
Получить довольно точное значение напряжения можно с помощью обычного вольтметра или мультиметра, установленного в режим замера напряжения. У опытных автомобилистов есть так называемая нагрузочная вилка, с помощью которой можно контролировать этот важный параметр как без нагрузки, так и путем воссоздания условий активного использования АКБ. Перед применением необходимо внимательно прочитать инструкцию к прибору. Сильная просадка напряжения под нагрузкой может свидетельствовать о резком уменьшении реальной емкости батареи, даже если без нагрузки прибор показывает напряжение, близкое к нормальному значению (12,7 В).
Критическое значение
Если напряжение на клеммах АКБ упало ниже 11,6 В, вы вряд ли сможете запустить двигатель, так как мощности тока недостаточно для корректной работы стартера. Критическим значением для свинцово-кислотных АКБ является значение 8 В. Такое низкое напряжение свидетельствует о невозвратимом заряде, то есть, зарядить их до номинального значения не получится. Аккумуляторы с жидким электролитом также «не любят» глубоких разрядов. При этом и сильные перезаряды плохо влияют на их «здоровье».
Советы и рекомендации по обслуживанию
Чтобы обеспечить максимальный срок эксплуатации АКБ, придерживайтесь следующих рекомендаций:
- Проверяйте состояние генератора, чтобы он обеспечивал нормальную зарядку АКБ при работающем двигателе.
-
Время от времени замеряйте напряжение на клеммах аккумулятора, чтобы не допускать сильного разряда, так как при этом плотность электролита снижается, сульфат свинца, содержащийся на пластинах, опадает в токопроводящую жидкость. Как результат, эксплуатационные параметры батареи резко ухудшаются.
- Вовремя заряжайте аккумулятор. Если вы допустите чрезмерное падение напряжения, скорее всего АКБ уже не подлежит восстановлению.
- Не допускайте сильного перезаряда. Хотя при зарядке АКБ руководствуются принципом «больше – лучше», чрезмерный заряд может привести к закипанию электролита и даже взрыву изделия.
Как результат, эксплуатационные параметры батареи резко ухудшаются.Хотя аккумулятор автомобиля является деталью, подлежащей периодической замене, лучше приложить максимум усилий, чтобы продлить его эксплуатационный период, поскольку действительно хорошая АКБ – дорогостоящее изделие.
Контроль напряжения под нагрузкой
Чтобы получить полное представление о текущем состоянии аккумулятора, рекомендуют замерить напряжение под нагрузкой. Проверку выполняют следующим методом:
- Необходимо аккуратно извлечь аккумулятор из авто, соблюдая все меры безопасности.
- Отслеживайте показатели вольтметра, подавая нагрузку на протяжении 3-5 с.
- Если напряжение не опустится ниже 9 В, значит батарея находится в исправном состоянии и заряжена нормально.
- Если напряжение упало до 5-6 В, значит нужно зарядить аккумулятор.
- При падении напряжения ниже 5 В требуется замена АКБ.
Воспользуйтесь вольтметром чтобы убедиться, что после теста с использованием нагрузочной вилки напряжение аккумулятора восстановилось до номинального значения (12,7 В).
Напряжение АКБ в холодное время года
Низкая температура окружающей среды зимой негативно влияет на плотность токопроводящей жидкости внутри АКБ.
Заряженная батарея «отреагирует» на снижение температуры повышением напряжения. Если аккумулятор разряжен, плотность электролита снизится. Как результат, у вас будут сложности с запуском двигателя автомобиля. Из-за низкой температуры зимой скорость химических процессов замедляется, поэтому контролировать основные параметры, такие как напряжение, следует чаще.
Если вы упустили момент и допустили сильный разряд АКБ, можно заказать новую батарею на сайте AkbMagaz.ru. Специалисты АкбМагаз подберут оптимальный аккумулятор по соотношению «цена/качество» для вашей модели автомобиля, проконсультируют вас по любым вопросам, касающимся подбора и эксплуатации АКБ.
Что такое напряжение в батарее?
Обновлено 24 апреля 2017 г.
Автор: Wolfram Donat
Существует множество различных типов аккумуляторов, и большинство из них имеют разное напряжение: от 1,5-вольтовых батарей типа АА до обычных 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов. Однако многие люди не знают точно, что означает термин «напряжение».
Физика и терминология
Термин «напряжение» в батарее относится к разности электрических потенциалов между положительной и отрицательной клеммами батареи. Большая разность потенциалов приводит к большему напряжению.
Электрический потенциал означает разницу заряда между двумя точками — в данном случае двумя клеммами батареи. Один заряжен положительно, а другой отрицательно. Отрицательный заряд просто означает, что на терминале имеется избыток отрицательно заряженных частиц или электронов, в то время как на положительно заряженном терминале этих электронов не хватает. Физическое разделение двух терминалов предотвращает перемещение электронов от отрицательно заряженного терминала к положительно заряженному. Как только два вывода соединены, например, через цепь, электроны могут свободно перемещаться по пути цепи, перемещаясь от отрицательного электрода к положительному. Это движение электронов называется электрическим током, который измеряется в амперах или амперах.
История
Единица электрического потенциала, вольт, названа в честь Алессандро Вольта, физика, которому приписывают изобретение первой электрохимической ячейки в 1800 году. Его ячейка состояла из цинкового и медного электродов, погруженных в электролитический раствор соль и вода. Он также популяризировал электрофорус, машину, которая могла производить большое количество статического заряда. Однако он не изобрел его, хотя ему часто приписывают это. Вольта был введен в счет Наполеоном Бонапартом в 1810 году, а в 1881 году его именем была названа одна из единиц измерения электричества в системе СИ, вольт.0003
Заблуждения
Поскольку речь идет о разнице в электрическом потенциале, а не о величине электрического тока, высокое напряжение не обязательно опасно, в то время как высокий ток может быть опасным. При обсуждении электричества часто используется аналогия с водяным шлангом. В этой аналогии напряжение уподобляется разнице давлений воды — большая разница давлений приводит к более быстрому потоку электронов.
Ток, измеряемый в амперах, описывает, как быстро данный объем электронов проходит через определенную точку цепи. Большинство аккумуляторов, доступных на рынке, могут иметь высокое напряжение, но доступная сила тока зависит от схемы, в которой используется аккумулятор, а не от самого аккумулятора.
Использование
По мере развития аккумуляторных технологий устройства, работающие от аккумуляторов, становятся меньше и мощнее. Широкое использование литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, например, позволило сотовым телефонам стать экспоненциально меньше, чем их предшественники, в основном из-за их низкого отношения мощности к весу. В этих батареях ион лития перемещается между анодом и катодом в одну сторону во время разряда и в другую сторону во время перезарядки.
Популярный гибридный автомобиль Toyota Prius дебютировал на рынке с никель-металлогидридными (Ni-MH) батареями. Аккумуляторы следующего поколения, доступные в конце 2009 г., также будут литий-ионными из-за их преимуществ перед аккумулятором Ni-MH.
Заключение
Напряжение батарей варьируется от нескольких сотых долей вольта до многих сотен вольт, в зависимости как от размера батареи, так и от материалов, из которых она изготовлена. Они являются отличным способом питания различных форм устройств, независимо от требований к напряжению этих устройств.
Напряжение батареи | PVEducation
Напряжение батареи является фундаментальной характеристикой батареи, которая определяется химическими реакциями в батарее, концентрациями компонентов батареи и поляризацией батареи. Напряжение, рассчитанное из условий равновесия, обычно называют номинальным напряжением батареи. На практике номинальное напряжение батареи не может быть легко измерено, но для практических систем батарей (в которых перенапряжения и неидеальные эффекты невелики) напряжение холостого хода является хорошим приближением к номинальному напряжению батареи.
Поскольку электрический потенциал (напряжение) большинства химических реакций составляет порядка 2 В, а напряжение, требуемое нагрузками, обычно выше, в большинстве аккумуляторов многочисленные отдельные аккумуляторные элементы соединены последовательно.
Например, в свинцово-кислотных батареях каждая ячейка имеет напряжение около 2В. Шесть ячеек соединены в типичную свинцово-кислотную батарею на 12 В.
Изменение напряжения при разрядке
Из-за эффектов поляризации напряжение батареи при протекании тока может существенно отличаться от равновесного напряжения или напряжения холостого хода. Ключевой характеристикой аккумуляторной технологии является то, как напряжение батареи изменяется в условиях разрядки, как из-за эффектов равновесной концентрации, так и из-за поляризации. Кривые разрядки и зарядки аккумулятора показаны ниже для нескольких различных аккумуляторных систем. Кривые разряда и заряда не обязательно симметричны из-за наличия дополнительных реакций, которые могут иметь место при более высоких напряжениях, возникающих при зарядке.
Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от уровня заряда для нескольких различных типов батарей.
Напряжение отсечки
Во многих типах аккумуляторов, включая свинцово-кислотные, аккумулятор нельзя разряжать ниже определенного уровня, иначе аккумулятору может быть нанесен необратимый ущерб.