книги из ГПНТБ / Белоцерковский А.Г. Автомобильные аккумуляторы

ВВЕДЕНИЕ

На автомобиле установлены два источника тока: генератор и аккумуляторная батарея.

Генератор преобразует механическую энер­ гию в электрическую при работе двигателя.

Аккумуляторная батарея электрический ток не вырабатывает. Она накапливает электриче­ скую энергию, получаемую от генератора, а в случаях, когда генератор не работает или по­ дает недостаточное количество тока, компенси­ рует эту недостачу.

На автомобилях имеются стартерные акку­ муляторные батареи, отличающиеся от бата­ рей, применяемых в других отраслях народно­ го хозяйства, способностью при относительно малых габаритах и весе, в течение короткого промежутка времени (5— 10 сек.) отдать по­ требителям большую величину тока 200— 600 а. Такая отдача необходима для питания током стартера в момент запуска двигателя. Отсюда и наименование — стартерная батарея.

Автомобильные аккумуляторные батареи должны иметь высокую механическую проч­ ность, так как им приходится работать в раз-

4

личных дорожных условиях при сильной тряске.

До сих пор эти требования обеспечивали кислотные (свинцовые) аккумуляторные бата­ реи, обладающие достаточной емкостью при небольших габаритах и весе. Однако., они имеют и существенные недостатки: невысокую механическую прочность, сложность техниче­ ского обслуживания и сравнительно неболь­ шой срок службы (2—3 года).

Эти недостатки отсутствуют в стартерных щелочных батареях. Щелочными аккумулятор­ ные батареи названы в отличие от кислотных по наименованию электролита: в кислотных батареях электролит составлен из раствора кислоты в воде, а в щелочных — из раствора щелочи в воде.

Имеется несколько типов щелочных стар­ терных аккумуляторных батарей: железонике­ левые, кадмиевоникелевые и серебряноцинко­ вые, отличающиеся друг от друга материалом пластин, способом крепления активной мас­ сы, а также техническими характеристиками.

Так, например, щелочные железоникелевые батареи обладают следующими положитель­ ными качествами:

а) большой механической прочностью; б) долговечностью в работе (гарантирован­

ный заводом срок работы железоникелевой ба­ тареи 5 лет, но фактически он может быть ра­ вен сроку службы всего автомобиля);

в) простотой обслуживания; г) железоникелевые батареи не портятся

при перезарядках, коротких замыканиях и за­ мерзании электролита;

5

д) систематические перезарядки, работа при умеренной температуре увеличивают срок службы железоникелевой батареи;

е) железоникелевые батареи удобны в сборке, разборке и при замене отдельных ак­ кумуляторов;

ж) требуют меньшего времени при заряд­ ке, в связи с большой величиной зарядного тока;

з) не оказывают такого вредного воздей­ ствия на организм человека, как кислотные; и) хорошо сохраняются как в заряженном,

так и в разряженном состоянии.

Наряду с положительными железоникеле­ вые аккумуляторные батареи имеют и отрица­ тельные качества:

а) объем железоникелевой батареи в 2—3 раза, а вес в 2,5 раза больше свинцовых ба­ тарей той же емкости, что затрудняет установ­ ку их на легковых автомобилях;

б) большая первоначальная стоимость *; в) повышенная саморазрядка;

г) при зарядке на зарядной станции и при хранении требуется тщательная изоляция ще­ лочных батарей от кислотных, так как даже пары кислоты быстро поглощаются щелочным электролитом, что приводит к его порче.

Железоникелевые батареи целесообразно устанавливать на грузовых автомобилях, где увеличение веса батареи не уменьшает грузо­ подъемности автомобиля, зато упрощает тех­ ническое обслуживание и увеличивает произ­ водительность его работы.

* Большая стоимость окупается долговечностью ра­ боты.

6

Вес кадмиевоникелевых и серебряноцинко­ вых аккумуляторных батарей, работающих при температуре от -)- 60 до — 70° в 3—4 раза меньше веса свинцовых. Кадмиевоникелевые и серебряноцинковые аккумуляторы способны питать энергией стартеры, мощность которых в 2—3 раза больше мощности стартеров, пи­ таемых энергией от свинцовых батарей.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ПРОСТЕЙШЕГО КИСЛОТНОГО АККУМУЛЯТОРА

Простейший кислотный аккумулятор со­ стоит из двух свинцовых пластин (электро­ дов), опущенных в сосуд с электролитом. Ма­ териал сосуда не должен вступать с электро­ литом в химическую реакцию. Соприкоснове­ ние пластин аккумулятора с электролитом со­ провождается химической реакцией, в резуль­ тате чего на их поверхности образуется суль­ фат (продукт химического соединения кислоты со свинцом пластин). Если к выступающим над электролитом штырям пластин присоеди­ нить вольтметр или электрическую лампочку, то стрелка вольтметра не даст отклонения, а лампочка гореть не будет. Следовательно, электрический ток по этой цепи не проходит и описанное устройство еще не является источ­ ником тока.

При подсоединении одной из пластин про­ стейшего аккумулятора к положительному по­ люсу, а второй — к отрицательному полюсу источника постоянного тока (рис. 1, а), в со­ ставе поверхности пластин и в электролите произойдут химические изменения. На пласти­

7

не, соединенной с положительным полюсом, возникнет тонкий слой перекиси свинца и она станет положительно заряженной ( + ) , а на пластине, соединенной с отрицательным полю­ сом, выделится чистый (губчатый) свинец и она станет отрицательно заряженной (—). Из­ менится и цвет пластин: положительно заря­ женная пластина приобретает темно-коричне­ вую окраску, а отрицательно заряженная — светло-серую. Одновременно, за счет выделе­ ния в его состав молекул серной кислоты уве­ личится удельный вес электролита.

Процесс поступления тока от генератора к аккумулятору, сопровождаемый химическим видоизменением пластин и электролита, назы­ вается зарядкой. Лампочка, подсоединенная к пластинам аккумулятора, после зарядки будет излучать свет. Следовательно, аккумулятор выделяет электрическую энергию (рис. 1, б).

В процессе отдачи тока аккумулятором про­ исходят новые изменения состава пластин и электролита: на пластинах выделяется суль­ фат, а удельный вес электролита уменьшается по мере использования в химической реакции серной кислоты.

Химическая реакция в аккумуляторе сопро­ вождается отдачей электрической энергии до тех пор, пока разнородные вещества двух раз­ ноименных пластин (перекись свинца на поло­ жительной пластине и губчатый свинец на от­ рицательной), взаимодействуя с кислотой электролита, не преобразуются в однородное вещество—сульфат. Этот химический процесс, сопровождаемый выделением электрического тока, называется разрядкой аккумулятора.

8

Рис. 1. Простейший аккумулятор: