Строение аккумулятора автомобиля: Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

Все статьи
Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции. Основанная функция АКБ – это запуск двигателя. Также, батарея питает бортовые электрические устройства – при неработающем двигателе. Вторая важная функция – возможность аварийного питания, источником которого аккумулятор выступает в случае поломки генератора. Третья функция – это достижение баланса напряжения, которое поступает от генератора. Эта функция характерна для инжекторных двигателей.

Устройство аккумулятора автомобиля существенно не меняется уже много десятилетий. Хотя развитие технологий и появление новых материалов более высокого качества способствует более надежной конструкции и работе АКБ.

Основу работы аккумулятора составляет принцип возникновения разности потенциалов – то есть, напряжения. Оно возникает между пластинами, которые погружены в раствор электролита.

АКБ – устройство, которое, в зависимости от типа и производителя, имеет определенные конструктивно-технологические различия. Но общий принцип – одинаков: все аккумуляторные батареи содержат электроды, разделенные сепараторами, и помещенные в пространство, заполненное электролитом.

Корпус

Корпус аккумулятора состоит из двух частей: основной глубокой емкости и закрывающей крышки. Она может быть оснащена горловинами с пробками или системой, при помощи которой стабилизируется давление внутри батареи, и отводится образующийся газ. Конструкция корпуса зависит от типа АКБ.

Сам корпус изготовлен из материала, к которому предъявляются большие требования прочности и безопасности. Он должен быть устойчив к воздействию агрессивных химических реагентов, переносить колебания температуры и сильную вибрацию.

В большинстве современных аккумуляторов корпус сделан из полипропилена.

Внутренние отсеки

Стандартное устройство аккумуляторной батареи представляет собой контейнер, состоящий из шести секций (или, как их называют, «банок»). Каждая секция – это отдельный источник питания. Она вырабатывает порядка 2 – 2,1 В. Стандартная АКБ рассчитана на 12 В.

В каждой из ячеек находится набор (или пакет) из отдельных пластин с чередующейся полярностью. То есть, одна пластина положительная, другая отрицательная. Причем, пластины отделены друг от друга. Пластины сделаны из свинца и имеют решетчатую структуру в виде прямоугольных сот. Это облегчает нанесение них активной массы – основного рабочего реагента.

Пластины

Для увеличения прочности пластин в них добавляют сурьму. У этой технологии есть и свои недостатки: присутствие сурьмы способствует выкипанию воды из электролита. Это – основная причина, по которой практически во все типы АКБ необходимо доливать воду.

Но технологии не стоят на месте. Устройство автомобильных аккумуляторов совершенствуется. Количество сурьмы в свинцовых пластинах значительно уменьшилось, благодаря чему появились малообслуживаемые и гибридные аккумуляторы.

На положительный электрод наносится двуокись свинца, на отрицательный – губчатый свинец. Внутрь заливается электролит, который является водным раствором серной кислоты.

Каждая чередующаяся пластина является электродом, имеющим противоположную полярность. Таким образом, с целью предотвращения замыкания, между каждой парой пластин располагается сепаратор. Он изготовлен из пористого пластика и не создает препятствий для циркуляции электролита внутри ячейки.

Пластин с отрицательной полярностью больше на 1 единицу, так как каждая пластина с положительным зарядом помещена между двумя отрицательными (минусовыми).

Пакет с пластинами надежно фиксируется, чтобы предотвратить смещение и деформацию. Фиксация осуществляется при помощи специального бандажа. Токовыводы пластин (плюсовые и минусовые) объединены в пары. Концентрация энергии происходит при помощи токосборников – на выводные борны аккумулятора. К ним токоприемные клеммы.

Устройство АКБ обеспечивает максимальную надежность. Современные аккумуляторы – это качественные устройства, выступающие источниками питания даже для самых мощных автомобилей.

Виды современных аккумуляторов

Современные АКБ подразделяются на два основных вида: классические и необслуживаемые. Классические существуют уже больше ста лет и описаны выше. Необслуживаемые аккумуляторные батареи были созданы всего несколько десятилетий назад. Они эффективно работают в любом, даже перевернутом, положении. Вместо жидкого электролита в них применяется гелиевый, или адсорбированный сепараторами. Устройство автомобильного аккумулятора, который является необслуживаемым, подразумевает максимальную герметичность. Для отвода газов, которые выделяются при заряде и разряде, предусмотрен специальный клапан.

Главное различие необслуживаемых АКБ от классических – в более низких разрядных и зарядных токах. Причина – в конструкции необслуживаемых батарей. При больших токах классическая АКБ активно выделяет газ и «закипает». У необслуживаемых и герметизированных батарей этого нет.

Google

Аккумуляторная батарея автомобиля — назначение, устройство и типы

Главная / Учебник по устройству автомобиля / Глава 10. Электрооборудование и электросистемы » Подраздел 10.2 Аккумуляторная батарея (АКБ). Назначение, устройство и типы

Назначение аккумуляторной батареи

Аккумуляторная батарея обеспечивает электрическим током все потребители, пока двигатель не работает или работает на очень малых оборотах, также является резервным источником питания в случае выхода из строя генератора.

Внимание
В случае выхода из строя генератора не стоит затягивать с его ремонтом, необходимо сразу решать возникшую проблему. Длительное использование исключительно АКБ может вывести ее из строя, причем в самый неподходящий момент.

Одним из основных функциональных назначений АКБ является пуск двигателя с помощью стартера.

Устройство аккумуляторной батареи

В аккумуляторной батарее происходит преобразование химической энергии в электрическую. Химия в том, что взяли и поместили в раствор серной кислоты две пластины, состоящие из свинца, и на пластинах сделали выводы (рисунок 10.1). Подсоединили к выводам два провода от генератора, начали вращать его, чтобы тот выделял электрический ток и зарядили АКБ (пока аккумулятор заряжается, он является потребителем тока). В данном случае электрическая энергия преобразовалась в химическую – аккумулятор зарядился. Отсоединили от выводов генератор и подсоединили, например, лампочку, и она загорелась! Потому что начался процесс преобразования химической энергии в электрическую. Прелесть данной конструкции в том, что процессы зарядки и разрядки можно производить многократно.

И если соблюдать основные, довольно несложные, правила эксплуатации АКБ, она может прослужить долгое время.

Простейший аккумулятор состоит из двух пластин, помещенных в корпус (его еще называют банкой), этот корпус заполнен раствором серной кислоты (который называется электролитом) и закрыт сверху крышкой. В крышке имеются отверстия, через которые выведены по два вывода от каждой из пластин (положительный и отрицательный).

Рисунок 10.1 Принцип работы аккумуляторной батареи.

Любая АКБ состоит из нескольких (чаще шести) простейших батарей, описанных выше. Почему именно шести? Бортовая сеть автомобиля рассчитана на 12 вольт, а значит и аккумуляторная батарея должна выдавать столько же. Ввиду своих габаритных размеров одна банка (две пластины) обеспечивает напряжение приблизительно в 2 вольта. Для получения 12 вольт положительные и отрицательные пластины соединяют последовательно и делают два общих вывода – положительный и отрицательный (смотрите рисунок 10.2).

Примечание
Аккумуляторная батарея должна иметь такие габаритные размеры, чтобы оптимально вписаться в ограниченное пространство моторного отсека автомобиля.

Рисунок 10.2 Устройство аккумуляторной батареи.

На многих современных автомобилях для предотвращения кражи головного модуля аудиосистемы существует своеобразная защита, которая блокирует аудиомагнитолу после отключения отрицательной клеммы от аккумуляторной батареи. Чтобы магнитола заработала, в нее необходимо ввести определенный код – ключ. Если вы приобретаете новый автомобиль, данный код вам вручат в салоне, если покупаете машину с рук, необходимо уточнить у владельца наличие такого кода.

Примечание
Стоит помнить, что в некоторых современных автомобилях после отключения АКБ и повторного подключения бортовой компьютер может вывести сообщение об ошибке, которое можно сбросить с помощью специализированного оборудования на СТО.

Типы АКБ

По принципу необходимости обслуживания аккумуляторные батареи разделяют на: обслуживаемые и необслуживаемые.

Одним из подтипов обслуживаемых стали малообслуживаемые АКБ. На данный момент применение обслуживаемых АКБ сведено к минимуму. Названия типов аккумуляторных батарей говорят сами за себя.

Основа свинцово-кислотных АКБ, о которых идет речь в данной главе, — жидкий электролит. Однако технологии производства батарей шагнули далеко вперед и сейчас довольно часто можно встретить АКБ, выполненные на базе технологии AGM, в которой сам электролит абсорбирован в стеклянных волокнах. Также не стоит забывать и о набирающих популярность гелевых АКБ (GEL), в них электролит загущен с помощью силикагеля до гелеобразного состояния.

Из-за большого многообразия типов АКБ возникло много споров относительно эффективности и стойкости каждого из них. Если по существу, то нет одного, идеального для всех эксплуатационных условий аккумулятора. Ибо, выигрывая в чем-то одном, любой тип АКБ обязательно существенно проигрывает в чем-нибудь другом. Так, например, столь популярные необслуживаемые «кальциевые» аккумуляторы имеют очень низкие показатели саморазряда и не требуют к себе какого-либо внимания, однако они очень сильно «боятся» глубоких разрядов (как пример, при многократных коротких поездках в зимний период).

С такими разрядами АКБ такого типа придет в непригодность за очень короткий период эксплуатации. А вот малообслуживаемые АКБ глубоких разрядов не боятся, но взамен требуют регулярной доливки дистиллированной воды (в среднем, раз в полгода).

Примечание
Во время зарядки АКБ происходит закипание электролита, но закипание не в бытовом понимании этого слова, просто происходит расщепление воды на кислород и водород (появляются пузырьки). Составная часть электролита – вода – выкипает, а плотность электролита, соответственно, растет. Чтобы привести плотность электролита в норму, доливают дистиллированную воду.

Внимание
Одной из существенных опасностей при плановой зарядке АКБ является выделение водорода из электролита. И вроде мало, но и взорваться может. Поэтому при обслуживании и эксплуатации АКБ необходимо соблюдать все меры предосторожности.

Основные характеристики АКБ

Полярность указывает на расположение отрицательного и положительного выводов батареи. Полярность бывает прямой и обратной.

Примечание
Чтобы узнать, какая полярность на вашей АКБ, установите ее к себе той стороной, ближе к которой смещены выводы. Посмотрите, какой из выводов обозначен знаком «+», а какой — знаком «-». Если «+» находится слева, значит полярность прямая, если справа – обратная.

Номинальная емкость (обозначается С20) — количество электричества (в А·ч), которое способна отдать АКБ при 20-часовом режиме разряда током, численно равным 0,05 номинальной емкости до напряжения на выводах 10,5 В при температуре электролита 25 °С.

Внимание
Следует всегда помнить о том, что на автомобиль следует устанавливать АКБ той емкости, которая указана заводом-изготовителем транспортного средства. В принципе, ничего страшного не случится, и первое время будет радовать резвый пуск двигателя, но не стоит забывать о том, что возможности генератора не безграничны, а условия эксплуатации автомобиля могут быть очень суровы. Как следствие, батарея большей емкости будет постоянно недополучать энергию для восстановления — не будет заряжаться на 100%, что в скором времени приведет к выходу ее из строя.

Резервная емкость (обозначается Cр) – время разряда в минутах полностью заряженной батареи током 25 А до напряжения 10,5 В при температуре электролита 25 °С.

Примечание
Резервная емкость в 1,63 раза больше номинальной в числовом выражении (так, для АКБ емкостью 55 А·ч она составляет приблизительно 90 минут). Это время, в течение которого полностью заряженная батарея может обеспечивать электроэнергией минимальное количество потребителей, необходимых для безопасного движения автомобиля в случае отказа генератора.

Ток холодной прокрутки (Iх.п.) – по ГОСТу (ДСТУ) 959-2002 – это ток разряда, который способна отдать батарея при температуре электролита минус 18 °С в течение 10 секунд при напряжении не менее 7,5 В. Чем выше данный параметр, тем лучше двигатель будет пускаться зимой, однако по причине увеличения нагрузки на стартер может снизиться его ресурс.

Примечание
Величина тока холодной прокрутки зависит от методики ее измерения. Примерное соответствие значений тока холодной прокрутки, определенного по разным стандартам, приведено в таблице ниже.

DIN 43559, ГОСТ 959-91	170	200	225	255	280	310	335	365	395	420
EN 60095-1, ГОСТ 959-2002 (Россия)	280	330	360	420	480	520	540	600	640	680
SAE J537	300	350	400	450	500	550	600	650	700	750

Одним из основных показателей, характеризующих рабочее состояние АКБ, является плотность электролита. Она должна быть всегда в определенном диапазоне. Если АКБ малообслуживаемая, то летом плотность немного понижают, а вот зимой, чтобы исключить вероятность замерзания электролита, повышают.

Примечание
Плотность электролита измеряется специальным прибором – ареометром.

При покупке АКБ

Допустим, вы решили заменить источник питания. Придя, например, в магазин автозапчастей, определились с моделью. Теперь внимательнее. Спросите сначала АКБ сухозаряженный (без электролита) или залитый электролитом и заряженный. В первом случае срок хранения на складе не должен превышать трех лет, во втором – полугода.

Посмотрите на дату изготовления АКБ и если с даты производства прошло более одного года, выполните, по возможности, следующие проверки:

осмотрите корпус на наличие повреждений;

Для залитых и заряженных

уровень электролита должен находиться между метками «min» и «max» (корпус из полупрозрачного пластика) или быть выше примерно на 15 – 20 мм от верхнего торца пластин;
плотность электролита должна составлять 1,25–1,26 г/см3 при 25±5 °С;

Маркировка АКБ

Рисунок 10.3 Маркировка АКБ по отечественному стандарту.

Рисунок 10.4 Маркировка АКБ по европейскому стандарту EN 60095-1.

Рисунок 10.5 Маркировка АКБ по американскому стандарту SAE J537.

Для всех

цвет индикатора заряженности (если такой есть в наличии) должен быть зеленым;
напряжение на выводах без нагрузки должно быть не менее 12,6 В.

Внимание
Так или иначе, но в наличии должна быть инструкция по эксплуатации на русском или украинском языке и гарантийный талон с указанными условиями гарантии.

Не стесняйтесь требовать от продавца выполнения описанных выше проверок, ведь автомобильная АКБ это не батарейка в плеер, и приобретается не на один месяц, причем от качества АКБ зависит работа всех электрических систем автомобиля.

Подраздел 10.1 Общие сведения

Система пуска. Стартер, его устройство и работа
График технического обслуживания автомобиля

Подраздел 10.3 Обслуживание АКБ. Техника безопасности при обслуживании АКБ

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

comments powered by Disqus

Как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен?

Этот артикул содержит:

Традиционная функция аккумуляторной батареи в моторном отсеке хорошо известна: без аккумуляторной батареи невозможно запустить автомобиль. Помимо стартера, свечи зажигания, свечи накаливания, фары и электронные устройства требуют электроэнергии. Но как устроена батарея и как она работает?

Свинцово-кислотные аккумуляторы: компоненты и конструкция

Многие водители узнают о большом весе автомобильных аккумуляторов, когда покупают новый. Возможен вес от 10,5 кг до 30 кг. Причиной этого являются свинцовые пластины в элементах аккумулятора.

Компоненты и структура элемента батареи

Положительный электрод:

Положительная пластина: В свинцово-кислотной батарее положительно заряженная пластина (активный материал) состоит из оксида свинца (PbO ₂ ), который погружается в электролит.
Положительная сетка: Положительная сетка состоит из свинцового сплава и используется для удержания активного материала и в качестве токосъемника.

Отрицательный электрод:

Отрицательная пластина: Отрицательно заряженная пластина (активный материал) состоит из чистого свинца (Pb), который также погружен в электролит.
Отрицательная пластина: Как и положительная пластина, она также состоит из свинцового сплава и служит той же цели.

Электроды с разным зарядом разделены разделительным мешком.

Электролит представляет собой смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ) и дистиллированной воды. Этот электролит может быть в жидкой форме (как в обычных жидкостных батареях или в усовершенствованной технологии EFB), в форме геля или в стеклянном мате (как в технологии AGM для новых систем старт-стоп).

Несколько положительных электродов образуют набор положительных пластин, а несколько отрицательных электродов образуют набор отрицательных пластин. Вместе набор негативных и позитивных пластин образуют блок пластин. Пластинчатый блок представляет собой аккумуляторную ячейку.

Обычная стартерная батарея состоит из 6 последовательно соединенных ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В, что дает напряжение ровно 12,72 В, когда батарея полностью заряжена. Емкость и возможность холодного пуска батареи зависят от количества пластин на элемент.

Эмпирическое правило: Чем больше пластин содержит элемент и, следовательно, образует большую поверхность, тем большую мощность холодного пуска (CCA) может обеспечить батарея. Однако, если пространство в ячейке используется для меньшего количества, но более толстых пластин, стабильность цикла повышается. Это означает, что батарея рассчитана на более высокую производительность заряда (непрерывный процесс зарядки и разрядки).

Ячейки заключены в корпус из кислотостойкой пластмассы (полипропилен). В обычной батарее SLI она закрыта крышкой с лабиринтной системой, которая предотвращает утечку жидкости из батареи и отделяет жидкость от газа.

Ранние аккумуляторы имели резьбовые пробки, которые позволяли доливать в них дистиллированную воду. Современные батареи совершенно не требуют обслуживания. Воду не нужно, и нельзя доливать. Хотя аккумуляторы AGM по-прежнему имеют «односторонние заглушки», их нельзя открывать ни при каких обстоятельствах.

Функция автомобильного аккумулятора: химическая энергия превращается в электрическую

Автомобильный аккумулятор хранит энергию в химической форме и преобразует ее в электрическую энергию. В этом электрохимическом процессе четыре материала реагируют друг с другом:

Водород (H)
Кислород (О ₂ )
Свинец (Pb)
Сера (S)

Подключение внешнего потребителя запускает химическую реакцию в аккумуляторе:

Электролит, смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ), а дистиллированная вода разлагается на положительно заряженные ионы водорода (H ⁺ ) и отрицательно заряженные сульфат-ионы (SO ₄ ^2- ).
В то же время электроны (2e ^– ) перемещаются от отрицательного электрода к положительному через внешнего потребителя.
Чтобы компенсировать этот поток электронов, ионы сульфата перемещаются из электролита в отрицательный электрод, где они реагируют со свинцом (Pb) с образованием сульфата свинца (PbSO ₄).
Сульфат свинца также образуется в положительном электроде: связь кислорода (O ₂ ) в оксиде свинца (PbO ₂ ) разрывается за счет переноса электронов, и кислород переходит в электролит. Оставшийся свинец (Pb) связывается с сульфатом (SO ₄) из электролита.
Там кислород соединяется с водородом, образуя воду (H ₂ O). По мере расходования серной кислоты на образование сульфата свинца концентрация раствора электролита снижается. Когда концентрация серной кислоты падает ниже определенного уровня, аккумулятор необходимо перезарядить.
При зарядке химические процессы идут в обратной последовательности. В конце можно найти исходные элементы: положительный электрод состоит из сульфата свинца (PbSO ₄), отрицательный электрод состоит из чистого свинца (Pb), а электролит состоит из разбавленной серной кислоты (H ₂ SO _{). 4}). Поскольку этот процесс преобразования связан с потерями, батарея может выдержать только ограниченное количество циклов зарядки. Следовательно, срок его полезного использования ограничен.

Проблемы со свинцово-кислотными аккумуляторами: сульфатация и кислотное наслоение

Если аккумулятор заряжается слишком низким напряжением или если он всегда работает при слишком низком напряжении (ниже 80%) кислоты происходит расслоение, также называемое стратификацией. Кислота в электролите расслаивается из-за плохого перемешивания. Различные плотности вызывают наслоение серной кислоты на дно и воды в верхней части батареи. Из-за этого для процесса разрядки и зарядки может быть использована только средняя часть электролита, т. е. только треть.

Возможная причина кислотного наслоения – в основном короткие поездки с одновременным использованием большого количества электропотребителей. В этом случае генератор не успевает зарядить аккумулятор.

Результатом кислотного расслоения является сульфатация. Если это происходит в батарее или если она не заряжается постоянно до необходимого уровня, сульфат свинца (PbSO ₄ ) кристаллизуется на электродах, образуя со временем более крупные кристаллические структуры. Этот процесс известен как «сульфатация». Кристаллизация предотвращает повторное превращение сульфата свинца в исходные компоненты свинец или оксид свинца, что приводит к предотвращению приема заряда и снижению мощности холодного пуска.

Острые кристаллы также могут повредить сепараторы или вызвать короткое замыкание в ячейках.

Чтобы противодействовать этому эффекту и предотвратить преждевременный выход батареи из строя, никогда не подвергайте батарею низкому уровню заряда в течение длительного времени. Для этого рекомендуется регулярно тестировать аккумулятор и при необходимости полностью заряжать его.

Хотите узнать больше об этой теме? Как правильно зарядить аккумулятор.

Новые аккумуляторные технологии: AGM и ионно-литиевые

До сих пор обычные свинцово-кислотные аккумуляторы занимали большую долю рынка. Однако рынок быстро меняется: инновационные аккумуляторные технологии для автомобилей с системой старт-стоп, такие как AGM, используют кислоту, связанную в мате, чтобы обеспечить большую циклическую стабильность и гарантировать надежную работу автомобилей с повышенным потреблением энергии. Еще одно преимущество AGM: кислотное расслоение больше невозможно из-за связанной кислоты.
Автомобильные аккумуляторы нового поколения для микрогибридных автомобилей работают от напряжения 48 В и используют элементы с ионно-литиевой технологией.

Как работает автомобильный аккумулятор

Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор 12 В. Эти большие и довольно тяжелые батареи используются в каждом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания на планете. Они являются неотъемлемой частью автомобиля. Так что же он делает и как он работает? Об этом мы расскажем в этой статье, спонсируемой Squarespace. Перейдите на сайт sqarespace.com, чтобы начать бесплатную пробную версию, или используйте инженерное мышление, чтобы сэкономить 10 % на веб-сайтах и доменах.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Что такое автомобильный аккумулятор?

Автомобильный аккумулятор на 12 В выглядит примерно так.

Это свинцово-кислотный аккумулятор. Мы называем это свинцово-кислотным аккумулятором, потому что внутри устройства находятся свинцовые пластины, погруженные в кислоту. Это создает химическую реакцию, которая высвобождает энергию и обеспечивает нас напряжением и током.

Таким образом, батарея накапливает энергию в виде химической энергии. Он не хранит электричество. Эта химическая энергия преобразуется в электрическую энергию всякий раз, когда она нам нужна. Эта батарея также является перезаряжаемой, если мы снабдим батарею электричеством, мы сможем обратить химическую реакцию вспять и перезарядить батарею.

Эти типы батарей могут обеспечивать большой ток, особенно по сравнению с обычными, меньшими по размеру, бытовыми щелочными батареями.

Мы рассказали, как работают щелочные батареи, в нашей предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ.

Почему в автомобиле используется аккумулятор?

Типичный автомобильный аккумулятор находится в моторном отсеке автомобиля. Аккумулятор сначала используется для запуска двигателя, и он делает это, обеспечивая электричеством небольшой электрический двигатель, известный как стартер. Он также подает электричество в систему зажигания, чтобы начать сгорание топлива.

Стартер зацепляет небольшую шестерню на маховике двигателя. Это поворачивает коленчатый вал, который запускает двигатель внутреннего сгорания, затем маленькая шестерня отключается, и двигатель работает сам по себе. Стартер должен обеспечивать огромное усилие, чтобы иметь возможность вращать маховик, поэтому стартер потребляет чрезвычайно большой ток, возможно, сотни ампер, но только в течение нескольких секунд. Этот большой ток уменьшит энергию, хранящуюся в батарее. Так что нам нужно пополнить его обратно.

К двигателю подключен генератор переменного тока. Генератор вращается двигателем и при вращении вырабатывает электричество. Это подается обратно в аккумулятор для его перезарядки.

Во время работы двигателя генератор заряжает аккумулятор, а также обеспечивает электроэнергией такие вещи, как освещение и музыкальная система. Когда спрос на электроэнергию превышает то, что может обеспечить генератор переменного тока, батарея обеспечивает дополнительную мощность, что снова разряжает батарею.

Если двигатель выключен, генератор перестает вращаться и заряжать аккумулятор, поэтому аккумулятор будет обеспечивать полную мощность, пока не разрядится. В этот момент батарея не может обеспечить достаточное количество электроэнергии для запуска двигателя, поэтому нам нужно запустить машину от внешнего источника.

Основные части

Давайте посмотрим на основные части автомобильного аккумулятора, а затем поймем, как он работает.

Во-первых, у нас есть пластиковый корпус, в котором все внутренние компоненты находятся на своих местах. Сверху у нас есть пластиковая крышка и две клеммы, положительная и отрицательная, которые называются клеммными колодками.

Сняв крышку, мы можем заглянуть внутрь. Обратите внимание, что корпус разделен на 6 отдельных камер, каждая из которых разделена пластиковой стенкой. Каждая камера известна как ячейка. Каждая ячейка генерирует около 2,1 вольт постоянного или постоянного тока. Каждая ячейка соединена последовательно, минус одной ячейки соединен с плюсом следующей ячейки, чтобы получить общее напряжение около 12,6 В.

Это то же самое, как если бы вы соединили бытовые щелочные батареи вместе, их напряжения суммируются, чтобы обеспечить более высокое общее напряжение.

Каждая ячейка в батарее соединена с помощью пластины, сделанной из свинца. Они сварены вместе через пластиковую стенку, чтобы сформировать соединение.

Глядя на аккумулятор с этой точки зрения, мы видим, что ток течет через элементы аккумулятора от плюса к минусу, и это с использованием традиционной теории тока. На самом деле происходит то, что электроны текут в противоположном направлении от отрицательного к положительному. Но об этом чуть позже в статье.

Обратите внимание, что в каждой ячейке есть две пластины. Один положительный и один отрицательный. Их называют пластинчатыми ремнями, потому что каждый ремень соединен с рядом пластин, которые представляют собой листы свинца.

Пластины сформированы в виде решетчатых структур, которые максимально увеличивают площадь поверхности. Решетки покрыты пастой из оксида свинца. В пасте происходит химическая реакция, и мы увидим это чуть позже в статье. Паста действует как губка и впитывает часть жидкого электролита, что улучшает работу аккумулятора. Размер пластины определяет, какой ток может обеспечить батарея, но не меняет напряжение. Используемые материалы и количество пластин определяют напряжение, создаваемое каждой ячейкой. Сетка удерживает пасту на месте, обеспечивая равномерное распределение тока по пластине и помогает транспортировать электроны из батареи по электрической цепи.

Отрицательная пластина является анодом и представляет собой пластину из чистого свинца, хотя в нее добавляют небольшое количество добавок для упрочнения свинца и защиты от коррозии. Положительная пластина является катодом и сделана из оксида свинца. Пластины сделаны из разнородных материалов, чтобы образовалась химическая реакция и высвободились электроны. Мы не хотим, чтобы положительные и отрицательные пластины соприкасались друг с другом, это приведет к короткому замыканию батареи. Поэтому вместо этого мы помещаем каждую положительную пластину в разделитель конвертов. Это пористый материал, который позволяет ионам проходить без прямого контакта материалов друг с другом.

Положительная и отрицательная пластины расположены между собой с небольшим зазором между ними. Затем камера заполняется жидким электролитом из серной кислоты и воды. Поэтому батарея называется свинцово-кислотной.

Основы электричества

Мы хотим быстро повторить основы электричества, чтобы вы поняли следующую часть того, как работает батарея.

Электричество — это поток электронов в цепи. Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении по проводу, чтобы мы могли размещать предметы на пути электронов, например лампочки. Электроны должны будут пройти через него, и при этом они излучают свет. Когда много электронов течет в одном направлении, мы называем это током.

Каждый материал состоит из атомов. Атомы имеют разное количество протонов, нейтронов и электронов, что и отличает материал. Некоторые материалы, такие как медь, имеют электрон, который может свободно перемещаться к другим атомам. Если мы подключим источник питания, такой как батарея, к медному проводу, напряжение будет толкать электроны, и они устремятся к положительной клемме батареи.

Мы сказали, что электроны текут от минуса к плюсу. Это известно как поток электронов, это теория того, как работает электричество, и это то, что происходит на самом деле. Но вы, возможно, привыкли видеть обычный ток, который идет от положительного к отрицательному, это исходная теория, известная как обычный ток. Это было доказано Джозефом Томпсоном, который открыл электрон и обнаружил, что они перетекают от отрицательного к положительному.

Однако мы и по сей день используем обычную теорию тока при проектировании электрических цепей. Если мы посмотрим на эту простую схему, мы всегда должны предполагать, что ток течет от плюса к минусу, но инженеры и ученые знают, что электроны на самом деле текут в противоположном направлении. Электрические формулы, которые мы используем, по-прежнему будут давать одни и те же ответы независимо от того, в каком направлении течет электричество, поэтому это не имеет большого значения.

Есть два типа электричества: постоянный ток постоянного тока, который мы получаем от батарей. Электроны этого типа толкаются в одном направлении. Поэтому он называется постоянным током. Думайте об этом, как о воде, текущей по реке. Другой тип электричества — это переменный или переменный ток, который вы получаете от электрических розеток в своих домах. В этом типе электроны постоянно толкаются вперед и назад. Думайте об этом типе как о приливе и отливе моря.

Когда мы смешиваем определенные материалы вместе, мы можем вызывать химические реакции. Это когда атомы одного материала взаимодействуют с атомами другого материала. Во время этого взаимодействия атомы будут соединяться или распадаться. Электроны также могут быть высвобождены или захвачены атомами во время реакции.

Когда мы говорим об атомах, вы обычно слышите термин «ион». Ион – это атом, который имеет неравное количество протонов или электронов. Атом имеет нейтральное изменение, когда в нем одинаковое количество протонов и электронов, потому что протоны изменены положительно, а электроны заряжены отрицательно, поэтому они уравновешиваются. Если в атоме больше электронов, чем протонов, то это отрицательный ион. Если в атоме больше протонов, чем электронов, то это положительный ион.

Как это работает

Вместо того, чтобы пытаться понять эту сложную конструкцию, мы собираемся упростить ее до этой простой модели элемента с одним катодом и одним анодом.

В этой ячейке находится жидкий электролит, который на 1/3 состоит из серной кислоты и на 2/3 из воды.

У нас есть положительный электрод, который является катодом, он сделан из оксида свинца (PbO ₂ )

У нас есть положительный электрод, который является анодом, он сделан из чистого свинца (Pb)

Когда эти материалы объединяются, мы получаем небольшую химическую реакцию между атомами. Мы покажем атомы этих материалов с помощью этих цветных сфер.

Положительная катодная клемма оксида свинца (PbO ₂ ) будет реагировать с сульфатом (SO ₄ ^-2 ) в электролите, при этом на катоде образуется слой сульфата свинца (PbSO4) Терминал. В ходе этой реакции ион кислорода (O ₂ ^-2) выбрасывается с катода в электролит. Оказавшись в электролите, эти ионы кислорода объединятся с ионами водорода (H+) с образованием воды (H ₂ O).

В то же время атомы свинца на аноде будут реагировать с ионами сульфата (SO ₄ ^-2 ) в электролите. Эта реакция создаст слой сульфата свинца (PbSO ₄) вокруг электрода. В ходе этой реакции высвобождаются два электрона, которые собираются на отрицательном полюсе.

Теперь у нас есть скопление электронов на отрицательной клемме. Поскольку электроны заряжены отрицательно, это означает, что у нас есть разница в заряде на двух клеммах, и мы можем измерить ее с помощью вольтметра или мультиметра.

Если вы думаете о магните, противоположные концы притягиваются, а одинаковые концы отталкиваются друг от друга. Электроны заряжены отрицательно, поэтому они отталкиваются друг от друга и притягиваются к положительной клемме, на которой меньше электронов. Но они не могут достичь этого. Если мы обеспечим путь для электронов, например провод, то электроны будут проходить через него, чтобы добраться до положительной клеммы. Затем мы можем поставить на пути этих электронов такие вещи, как лампа, и использовать их для выполнения работы, например, для освещения лампы.

Пока существует путь, химическая реакция продолжается, но это не будет длиться вечно. Химические вещества, необходимые для реакции, закончатся. Кислота разбавляется и слабеет, а сульфат свинца покрывает оба электрода. Это означает, что материалы становятся более похожими, и химическую реакцию становится труднее достичь.

Но, к счастью, эту химическую реакцию можно обратить вспять, поэтому, если мы снабдим аккумулятор электричеством от генератора переменного тока, мы сможем начать обратную реакцию.

Электроны входят в отрицательную клемму и воссоединяются с сульфатом свинца, высвобождая сульфат в электролит, оставляя только свинец на отрицательной пластине. Ионы сульфата входят в электролит и объединяются с ионом водорода, высвобождая ион кислорода, поэтому кислота электролита становится сильнее. Ион кислорода соединяется со свинцом, образуя оксид свинца, который высвобождает сульфат обратно в электролит, снова делая его прочнее.

Если бы мы оставляли аккумулятор полностью разряжаться слишком долго или слишком много раз, то было бы очень трудно обратить химическую реакцию вспять. Кроме того, сульфатный слой может оторваться от электродов и акклиматизироваться на дне батареи, что означает, что он больше не участвует в химической реакции, поэтому батарею необходимо отремонтировать или заменить.

Итак, когда мы смотрим на аккумулятор, эта химическая реакция происходит между каждой пластиной в каждой ячейке, чтобы обеспечить ток в сотни ампер для запуска стартера, а также обеспечить напряжение для питания фар и т. д. Затем он перезаряжается генератор.

Проверка автомобильного аккумулятора с помощью мультиметра

Чтобы проверить напряжение автомобильного аккумулятора, мы просто переключаемся на настройку напряжения постоянного тока на нашем мультиметре, а затем подключаем красный провод к положительному, а черный провод к отрицательному. Мы должны увидеть напряжение около 12,6 В, если оно ниже 12, то батарея не работает должным образом.

Когда мы заводим автомобиль, напряжение падает, потому что стартер потребляет большой ток. Напряжение упадет примерно до 11 вольт, если оно упадет ниже 10 вольт, то батарея не работает должным образом.

Когда двигатель запущен, генератор переменного тока должен вырабатывать электричество, поэтому мы должны увидеть более высокое напряжение около 14 вольт, поскольку генератор перезаряжает аккумулятор, и напряжение должно быть выше, чтобы помочь вернуть электроны обратно. и обратить вспять химическую реакцию.

Но теперь, когда вы все заряжены, зайдите на сайт Squarespace.com, чтобы создать собственное веб-присутствие в Интернете, которое наполнено функциями, позволяющими людям запускать, делиться и продвигать свои собственные проекты.

Мощные инструменты для ведения блога, позволяющие демонстрировать фотографии, видео и обновления о ваших проектах.