[samaraavto]

Влияние условий эксплуатации на работоспособность аккумуляторных батарей

Наибольшее влияние на работоспособность и срок службы аккумуляторных батарей оказывают:

температурные условия;
степень разряженности батарей на машинах;
уровень зарядных напряжений в бортовой сети.

Низкие температуры снижают работоспособность и надежность батарей. Ухудшение работоспособности аккумуляторных батарей происходит потому, что при низких температурах возрастает вязкость электролита и увеличивается его электрическое сопротивление прохождению электрического тока, а также затрудняется перемешивание, необходимое для проникновения свежего электролита в поры активной массы электродов.

Систематические недозаряды, происходящие из-за снижения зарядного тока и эффективности зарядного процесса при низких температурах, могут привести к снижению емкости батарей, размораживанию и осыпанию активной массы электродов и резкому сокращению сроков их службы. Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных АКБ может замерзнуть, что приведет к разрушению корпуса батареи и полному выходу ее из строя.

При высоких температурах из-за повышенного испарения воды быстро понижается уровень электролита в аккумуляторах, происходит повышенная коррозия токоотводов положительных электродов и увеличивается саморазряд батарей при их хранении, а также происходит перезаряд батарей на машинах, что может привести к коррозии и сокращению срока службы батарей.
Таблица 1. Температура замерзания электролита Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С Плотность электролита при 25°C, г/см³ Температура замерзания, °С
1,09 -7 1,22 -40
1,10 -8 1,23 -42
1,11 -9 1,24 -50
1,12 -10 1,25 -54
1,13 -12 1,26 -58
1,14 -14 1,27 -68
1,15 -16 1,28 -74
1,16 -18 1,29 -68
1,17 -20 1,30 -66
1,18 -22 1,31 -64
1,19 -25 1,32 -57
1,20 -28 1,33 -54
1,21 -34 1,40 -37

Степень разряженности батарей при эксплуатации зимой допускается не более 25%, а летом не более чем на 50%. Зимой нельзя разряжать батареи, чтобы не снижать запаса энергии и предотвратить возможное замерзание электролита (таблица 1).

Уровень и колебания зарядных напряжений в электрической сети автомобиля влияют на работоспособность и срок службы батарей. При большом зарядном напряжении летом батареи будут перезаряжаться. При перезаряде происходит электролиз – разложение воды на водород и кислород. Выделяющийся на положительных электродах кислород вызывает усиленную коррозию токоотводов электродов, из-за чего батарея преждевременно может выйти из строя.

Перезаряд происходит при эксплуатации батарей на автомобилях, уровень зарядного напряжения которых превышает 14,5 В. Перезаряд является следствием неисправностей в работе регулятора напряжения. Эксплуатация батареи на автомобиле, у которого уровень зарядного напряжения меньше 13,8 В, приводит к прогрессирующему недозаряду. При этом работоспособность батареи постепенно ухудшается, так как степень ее заряженности снижается пропорционально времени эксплуатации. Снижение степени заряженности батареи может происходить также вследствие установки дополнительного электрооборудования, не предусмотренного при разработке автомобиля. Ведь выбор мощности генератора и его рабочих характеристик производится по мощности штатных потребителей электрической энергии с учетом запаса энергии, необходимого для нормального заряда батареи. Установка дополнительных потребителей, таких, как противотуманные фары, обогреватели сидений и зеркал, мощные акустические системы с большим количеством динамиков и т.п., а также замена штатных приборов, например, ламп фар, на более мощные, приводят к увеличенному потреблению энергии в системе электрооборудования.
Таблица 2. Плотность электролита в г/см³ (приведенная к 25°С) в зависимости от степени разряженности батарей Плотность электролита полностью заряженной батареи Плотность электролита батареи, разряженной Плотность электролита полностью заряженной батареи Плотность электролита батареи, разряженной
на 25% на 50% на 25% на 50%
1,30 1,26 1,22 1,25 1,21 1,17
1,29 1,25 1,21 1,24 1,20 1,16
1,28 1,24 1,20 1,23 1,19 1,15
1,27 1,23 1,19 1,22 1,18 1,14
1,26 1,22 1,18 1,20 1,16 1,12

При низких температурах и малом зарядном напряжении батарея почти не принимает заряда, из-за чего зимой может происходить постепенное увеличение разряженности, превышающее допустимые 25%. Длительная эксплуатация батарей при степени заряженности 50-60% приводит к быстрой потере работоспособности.

Для определения степени разряженности батарей по плотности электролита нужно знать, какая плотность была установлена в конце полного заряда батареи, измерить плотность электролита во всех аккумуляторах и температуру в среднем аккумуляторе батареи. Понижение плотности электролита на 0,01 г/см° соответствует потере емкости на 5…6%. Степень разряженности батарей можно определить по таблице 2. Для правильного определения степени разряженности батарей необходимо в показания ареометра вносить температурную поправку по таблице.
Основные неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения

Во время эксплуатации и хранения аккумуляторных батарей могут возникать следующие неисправности:

сульфатация электродов;
повышенный саморазряд;
отстающие аккумуляторы;
короткое замыкание внутри аккумуляторов;
нарушение электрической цепи аккумуляторной батареи;
механические повреждения – трещины моноблоков и крышек.

Сульфатация электродов. Под этим термином понимают такое состояние электродов, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течение установленного промежутка времени. Сульфат свинца имеет больший объем, чем активная масса, поэтому при сульфатации происходит закупоривание пор, выкрашивание и выдавливание активной массы, а также искривление и разрыв электродов.

Сульфатация характеризуется следующими признаками:

при заряде быстро повышается температура электролита (из-за высокого внутреннего сопротивления сульфатированных аккумуляторов);
плотность электролита при заряде почти не повышается или повышается очень медленно;
газовыделение начинается значительно раньше, чем у исправных аккумуляторов (нередко оно начинается при включении аккумулятора на заряд);
при контрольном разряде батарея отдает емкость значительно меньше номинальной.

Раннее газовыделение, незначительное возрастание плотности электролита и повышенное напряжение при заряде сульфатированных батарей иногда приводят к тому, что неправильно определяют окончание заряда батареи.

Причины сульфатации:

применение загрязненного примесями электролита;
длительное нахождение батарей в разряженном состоянии;
систематический недозаряд батарей;
снижение уровня электролита в аккумуляторах (ниже верхней кромки электродов);
эксплуатация аккумуляторных батарей при недопустимо высокой температуре и плотности электролита.

Исправление сильно сульфатированных электродов аккумуляторов невозможно. Частичную сульфатацию, не вызвавшую разрывов и коробления электродов, можно устранить путем длительного (до 24 ч и более) заряда батареи. Заряд необходимо вести до тех пор, пока плотность электролита и напряжение не будут постоянными в течение 5…6 ч.

Повышенный саморазряд. Аккумуляторная батарея, отключенная от разрядной цепи, самопроизвольно разряжается и теряет емкость. Такой разряд аккумуляторной батареи называется саморазрядом. Саморазряд бывает нормальным и повышенным. Нормальный саморазряд для свинцовой стартерной аккумуляторной батареи – явление неизбежное. Саморазряд считается повышенным, если после 14-суточного бездействия батарей среднесуточная величина его превышает 0,7% номинальной емкости.

Повышенный саморазряд вызывается следующими основными причинами:

наличием на поверхности батареи загрязнений, проводящих электрический ток;
применением дистиллированной воды или электролита, содержащих вредные примеси;
хранением аккумуляторных батарей при повышенных температурах окружающего воздуха.

Саморазряд аккумуляторных батарей в значительной степени зависит от температуры окружающего воздуха (соответственно и от температуры электролита). При повышении окружающей температуры саморазряд увеличивается, при температуре электролита 0С и ниже саморазряд практически прекращается.

Отстающие аккумуляторы. Состояние отдельных аккумуляторов батареи должно быть практически одинаковым. Если в батарее хотя бы один аккумулятор будет разряжаться раньше остальных, то работоспособность батареи определяется именно этим отстающим аккумулятором.

Наиболее характерными признаками отстающего аккумулятора являются следующие: плотность электролита при заряде повышается значительно медленнее, чем в других аккумуляторах, и не достигает необходимого значения. Температура электролита выше, чем в остальных исправных аккумуляторах.

Короткое замыкание внутри аккумулятора. Внутренние короткие замыкания в аккумуляторах происходят между разноименными электродами через токопроводящие мостики из свинцовой губки; через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве в результате оползания активной массы, а также за счет заполнения наиболее крупных по диаметру пор сепараторов разбухшей активной массой до образования сквозных мостиков через сепараторы. Характерными признаками короткозамкнутого аккумулятора являются отсутствие или очень малая величина э.д.с., непрерывное уменьшение плотности электролита несмотря на то, что батарея получает нормальный заряд; быстрая потеря емкости после полного заряда. Плотность электролита, а также напряжение на аккумуляторе в процессе заряда не повышаются, а после выключения зарядного тока напряжение быстро падает. При заряде в короткозамкнутом аккумуляторе быстро повышается температура.