3. Обслуживание свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Современные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются надёжными устройствами и обладают значительными сроками эксплуатации. Батареи хорошего качества имеют срок службы не менее пяти лет при условии тщательного и своевременного ухода. Поэтому мы рассмотрим правила эксплуатации аккумуляторов и методы регулярного технического обслуживания, которые позволят существенно повысить их ресурс при минимальных затратах времени и финансов.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Аккумуляторную батарею в процессе эксплуатации необходимо периодически осматривать на наличие трещин корпуса, содержать в чистоте и в заряженном состоянии.
Загрязнение поверхности аккумулятора, наличие окислов или грязи на штырях, а также неплотная затяжка зажимов проводов вызывают быстрый разряд аккумуляторной батареи и препятствуют нормальному её заряду. Во избежание этого следует:

• Содержать в чистоте поверхность аккумулятора и следить за степенью затяжки контактных клемм. Электролит, попавший на поверхность батареи, вытирать сухой ветошью или ветошью, смоченной в нашатырном спирте или растворе кальцинированной соды (10%-ный раствор). Окислившиеся контактные штыри аккумуляторной батареи и клеммы проводов очистить, неконтактные поверхности смазать техническим вазелином или солидолом.
• Следить за чистотой дренажных отверстий аккумулятора. В процессе работы электролит выделяет пары, и при забивании дренажных отверстий эти пары выделяются в других всевозможных местах. Как правило, это происходит около контактных штырей аккумуляторной батареи, что приводит к усиленному их окислению. При необходимости очистить их.
• Периодически проверять напряжение на контактных штырях аккумуляторной батареи при работающем двигателе. Эта процедура позволит вам оценить уровень заряда, который обеспечивает генератор. Если напряжение, в зависимости от оборотов коленчатого вала, находится в пределах 12,5 -14,5 В для легковых машин и 24,5 - 26.5 В для грузовых машин, то это означает что агрегат исправен. Отклонения от указанных параметров говорит об образовании различных окислов на контактах проводки на линии подключения генератора, его износе и необходимости произвести диагностику и устранение неисправностей. После ремонта повторить контрольные мероприятия в разных режимах работы двигателя, в том числе при включенных фарах и иных потребителях электрического питания.
• При длительном простое автомобиля отключать от "массы" аккумуляторную батарею, а при длительном хранении - периодически подзаряжать её. Если аккумуляторная батарея часто и длительное время находятся в разряженном или даже полузаряженном состоянии, возникает эффект сульфатации пластин (покрытие пластин аккумулятора крупнокристаллическим сернокислым свинцом). Это приводит к снижению ёмкости аккумуляторной батареи, к увеличению её внутреннего сопротивления и постепенной полной неработоспособности. Для подзарядки используются специальные устройства, которые понижают напряжение до необходимого уровня и после этого переходят в режим зарядки аккумулятора. Современные зарядные устройства по большей части автоматические и в процессе их применения не требуют контроля со стороны человека.
• Избегать длительного пуска двигателя, особенно , в холодное время года. При запуске холодного двигателя стартер потребляет большой пусковой ток, который может вызвать "коробление" пластин аккумуляторной батареи и выпадание активной массы из них. Что в конечном итоге приведёт к полной неработоспособности аккумулятора.

Исправность аккумуляторной батареи проверяется специальным прибором - нагрузочной вилкой. Аккумулятор считается рабочим в том случае, если его напряжение не падает в течение минимум 5 секунд.

УХОД ЗА НЕОБСЛУЖИВАЕМОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

Аккумуляторы данного типа получают всё большее распространение и пользуются всё большей популярностью. Уход за необслуживаемым аккумулятором сводится к стандартным действиям, требующимся для всех типов аккумуляторных батарей, описанный выше.

Необслуживаемые аккумуляторные батареи не имеют технологических отверстий с пробками для контроля уровня и доливки электролита до нужного уровня и плотности. В некоторые аккумуляторы этого типа встроены ареометры. В случае критического падения уровня электролита или снижения его плотности, аккумулятор подлежит замене.

УХОД ЗА ОБСЛУЖИВАЕМОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

Аккумуляторные батареи данного типа имеют технологические отверстия для заливки электролита с плотными резьбовыми пробками. Общее техническое обслуживание автомобильного аккумулятора данного типа производится в том же порядке, что и для всех, но дополнительно необходимо выполнить работы по проверке плотности и уровня электролита.

Проверка уровня электролита производят визуально или с использованием специальной мерной трубки. На обнажённых (в следствие падения уровня электролита) частях пластин происходит процесс сульфатации. Для поднятия уровня электролита, в банки аккумуляторной батареи доливают дистиллированную воду.

Плотность электролита проверяется кислотомером-ареометром и по ней оценивается уровень заряда аккумуляторной батареи.
Перед проверкой плотности, если доливали электролит в аккумуляторную батарею, нужно запустить двигатель и дать ему поработать, чтобы при подзаряде аккумулятора электролит перемешался либо воспользуйтесь зарядным устройством.

В районах с резко континентальным климатом при переходе с зимней эксплуатации на летнюю, и наоборот, аккумуляторную
батарею снять с автомобиля, подключить к зарядному устройству, выполнить заряд силой тока 7 А. В конце процесса зарядки, не отключая зарядное устройство, довести плотность электролита до значений, указанных в табл.1 и табл.2 . Процедуру нужно проводить в несколько приёмов, при помощи резиновой груши, методом отсасывания либо доливки электролита или дистиллированной воды. При переходе на летнюю эксплуатацию доливать дистиллированную воду, при переходе на зимнюю эксплуатацию доливать электролит плотностью 1,400 г/см 3 .
Разницу в плотности электролита в различных банках аккумуляторной батареи тоже выравнить доливанием дистилированной воды или электролита.
Промежуток между двумя добавками воды или электролита должен быть не менее 30 мин.

УХОД ЗА РАЗБОРНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

Техническое обслуживание разборных аккумуляторов не отличается от условий обслуживания неразборных обслуживаемых батарей, только дополнительно требуется следить за состоянием поверхности мастики. Если на поверхности мастики появились трещины, их необходимо устранить оплавлением мастики при помощи электрического паяльника или другого нагревательного прибора. Не следует допускать натяжения проводов при подключении аккумулятора к автомобилю, так как это приводит к образованию трещин в мастике.

ОСОБЕННОСТИ ЗАПУСКА СУХОЗАРЯЖЕННЫХ БАТАРЕЙ.

В случае приобретения вами не залитой сухозаряженной батареи ее необходимо заправить электролитом с плотностью в 1,27 г/см 3 до установленного уровня. Через 20 минут после заливки, но не позднее двух часов, произвести замер плотности электролита при помощи кислотомера-ареометра . Если падение плотности не превысило 0,03 г/см 3 , батарею можно устанавливать на автомобиль для эксплуатации. Если же произошло падение плотности электролита выше нормы, необходимо подключить зарядное устройство и произвести зарядку. Ток заряда не должен превышать 10 % от номинального значения и процедура проводится до появления обильного выделения газов в банках аккумулятора. После этого повторно контролируется плотность и уровень. При необходимости в банки доливается дистиллированная вода. Затем вновь подключается зарядное устройство на полчаса для равномерного распределения электролита по всему объёму банок. Теперь аккумулятор готов к применению и может быть установлен на автомобиль для эксплуатации.

Регулярный уход за аккумуляторной батареей позволит продлить срок её эксплуатации и избежать сульфатизации пластин или их механического разрушения. Правильная эксплуатация аккумулятора существенно увеличивает его ресурс, что даёт возможность снизить издержки на эксплуатацию автомобиля.

В статье рассмотрены вопросы применения и эксплуатации кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторных батарей, наиболее широко используемых для резервирования аппаратуры охранно-пожарной сигнализации (ОПС)

Появившиеся на российском рынке в начале 90-х годов кислотно-свинцовые герметичные аккумуляторные батареи (далее - аккумуляторы), предназначенные для использования в качестве источников постоянного тока для электропитания или резервирования аппаратуры ОПС, связи и видеонаблюдения, в короткий срок завоевали популярность у пользователей и разработчиков. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: «Power Sonic», «CSB», «Fiamm», «Sonnenschein», «Cobe», «Yuasa», «Panasonic», «Vision».

Аккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства:

Рисунок 1 - Зависимость времени разряда аккумулятора от тока разряда

• герметичность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
• не требуются замена электролита и доливка воды;
• возможность эксплуатации в любом положении;
• не вызывает коррозии аппаратуры ОПС;
• устойчивость без повреждений к глубокому разряду;
• малый саморазряд (менее 0,1%) от номинальной ёмкости в сутки при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• сохранение работоспособности при более чем 1000 циклов 30% разряда и свыше 200 циклов полного разряда;
• возможность складирования в заряженном состоянии без подзаряда в течение двух лет при температуре окружающей среды плюс 20 °С;
• возможность быстрого восстановления ёмкости (до 70% за два часа) при заряде полностью разряженного аккумулятора;
• простота заряда;
• при обращении с изделиями не требуется соблюдение каких-либо мер предосторожности (так как электролит находится в виде геля, отсутствует утечка кислоты при повреждении корпуса).

Рисунок 2 - Зависимость емкости аккумулятора от температуры окружающей среды

Одной из основных характеристик является ёмкость аккумулятора С (произведение тока разряда А на время разряда ч). Номинальная ёмкость (значение указано на батарее) равна ёмкости, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 1,75 В на каждой ячейке. Для 12-вольтового аккумулятора, содержащего шесть ячеек, это напряжение равно 10,5 В. Например, аккумулятор с номинальной ёмкостью 7 Ач обеспечивает работу в течение 20 ч при токе разряда 0,35 А. При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная ёмкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная ёмкость аккумулятора будет меньше номинальной (рисунок 1 ).

Ёмкость аккумулятора также зависит от температуры окружающей среды (рисунок 2 ).
Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной ёмкостью 1,2 … 65,0 А*ч.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

1. Разряд аккумулятора

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева.
Не рекомендуется подвергать аккумулятор «глубокому» разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 1 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

Таблица 1

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут «глубокому» разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его ёмкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5…10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная ёмкость батареи при ее разряде током 0,05 С до 11 В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

2. Соединение нескольких аккумуляторов

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), используемых для резервирования приемно-контрольных приборов и извещателей для открытых площадок, допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

• Необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем.
• Не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больше чем 1 месяц.
• Необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.
• Рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

3. Хранение

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающей среды от минус 20 до плюс 40 °С.

Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости (рисунок 3 ). Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в 6 месяцев.

4. Заряд аккумулятора

Рисунок 4 - Зависимость срока службы аккумулятора от температуры окружающей среды

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуре окружающей среды от 0 до плюс 40 °С.
При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде большим током).

ВЫБОР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА

Рисунок 5 - Зависимость изменения относительной емкости аккумулятора от срока службы в буферном режиме заряда

Необходимость правильного выбора зарядного устройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьшать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Это не всегда желательно, особенно при резервировании аппаратуры ОПС на объектах, где часто происходят отключения электроэнергии,
Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды (рисунки 4, 5, 6 ).

Буферный режим заряда

Рисунок 6 - Зависимость количества циклов разряда аккумулятора от глубины разряда* % показывает глубину разряда на каждый цикл номинальной емкости, взятой как 100%

При буферном режиме заряда аккумулятор всегда подключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) - начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

Циклический режим заряда

При циклическом режиме заряда производится заряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда. Характеристики заряда аккумулятора приведены в таблице 2 .

Таблица 2

Примечание - Температурный коэффициент не следует принимать во внимание, если заряд протекает при температуре окружающей среды 10…30° С.

На рисунке 6 показано количество циклов разряда, которым можно подвергнуть аккумулятор в зависимости от глубины разряда.

Ускоренный заряд аккумулятора

Допускается проведение ускоренного заряда аккумулятора (только для циклического режима заряда). Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Характеристики ускоренного заряда аккумулятора приведены в таблице 3.

Таблица 3

Примечание - следует использовать таймер, чтобы предотвратить заряд аккумулятора.

Для аккумуляторов, имеющих ёмкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 1C.
Срок службы кислотно-свинцовых герметичных аккумуляторов может составлять 4…6 лет (при соблюдении требований, предъявляемых к заряду, хранению и эксплуатации аккумуляторов). При этом в течение указанного срока их эксплуатации никакого дополнительного обслуживания не требуется.

* Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы «Fiamm», а также полностью соответствуют техническим характеристикам параметров аккумуляторов, производимых фирмами «Cobe» и «Yuasa».

Продолжить чтение

Какая емкость АБ Вам нужна? При расчете системы автономного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Специалисты компании "Ваш Солнечный Дом" помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ для вашей энергосистемы. Для предварительного расчета Вы можете руководствоваться следующими простыми…

Техническая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

В процессе эксплуатации свинцово-кислотные аккумуляторные батареи заряжают, контролируют их текущую работу, выполняют операции технического обслуживания, подготавливают батареи к длительному хранению.

Заряжают аккумуляторные батареи после пропитки пластин электролитом (3 ч для сухозаряженных и 4…6 ч для незаряженных пластин) в одну или две ступени.

Сила зарядного тока при вводе в действие новой батареи выбирается в зависимости от состояния пластин. При сухо-заряженных пластинах зарядный ток должен составлять 0,1 от номинальной емкости батареи, при разряженных - на 25% меньше.

Одноступенчатая зарядка проводится током 0,1-10 до конца. При двухступенчатой зарядке сила зарядного тока на первой ступени составляет 1,5 Q10 (до 70… 100 А), а на второй снижается в два-три раза. Сила зарядного тока практически ограничивается нагревом электролита. Его температура в любых случаях не должна превышать 45 °С.

Конец зарядки определяется по такому основному признаку: в течение последних 3 ч наблюдается постоянство напряжения и плотности электролита, интенсивный электролиз воды в электролите приводит к бурному газовыделению (кипению).

При переходе от первой ступени зарядки ко второй аккумуляторной батарее дают отдых (отключают от зарядного устройства). Как только э. д. с. покоя аккумуляторов снизится до 2,11 В, а температура электролита станет 20 °С, батарею подключают на зарядку током второй ступени.

Полная разрядка аккумулятора характеризуется снижением плотности электролита на 0,16 г/см3.

Контроль работы аккумуляторных батарей включает в себя такие операции: проверку уровня электролита, проверку плотности электролита с целью определения степени разрядки, испытание под нагрузкой более 100 А включением стартера либо нагрузочной вилкой.

В процессе эксплуатации из состава электролита вследствие электролиза теряется вода, поэтому для восстановления уровня электролита (10…15 мм выше верхнего края пластин) в аккумуляторы доливают дистиллированную воду.

Испытанием батареи под нагрузкой проверяют наличие внутренних дефектов (образование на поверхности и в порах активной массы пленки крупнокристаллического сульфата свинца - явление сульфатации, выкраивание активной массы, разрушение сепараторов, короткое замыкание пластин и др.).

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи включает в себя такие операции, как очистку от пыли и грязи, удаление разбрызганного электролита с поверхности крышек, перемычек и пленки, зачистку окислившихся клемм и наконечников проводов, прочистку вентиляционных отверстий, проверку целостности баков и т. п.

Подготовка аккумуляторных батарей к хранению заключается в создании условий, при которых максимально замедляются химические реакции в аккумуляторах. Новые сухие батареи следует хранить герметически закрытыми в неотапливаемых помещениях. При подготовке таких батарей к хранению проверяют наличие герметизирующих прокладок и шайб под пробками. Бывшие в эксплуатации батареи с залитым электролитом перед постановкой на хранение полностью заряжают и хранят в неотапливаемых помещениях при температуре ниже 0 °С. Саморазрядка батареи тем меньше, чем ниже температура окружающего воздуха. Однако хранение аккумуляторных батарей допускается при температуре не ниже минус 30 градусов С.

Работа с свинцово-кислотными аккумуляторами чревата отравлениями свинцовой пылью и соединениями серной кислоты и взрывами выделяющихся газов.

При обслуживании аккумуляторов необходимо пользоваться спецодеждой, защитными очками и приспособлениями для безопасной работы. Приготовление электролита связано с интенсивным выделением теплоты и возможным разбрызгиванием серной кислоты. Это учитывается при выборе материала емкостей для электролита (рекомендуется использовать нехрупкие пластмассовые сосуды) и технологии смешивания серной кислоты с дистиллированной водой (тяжелая кислота тонкой струей наливается в более легкую воду при непрерывном помешивании).

Изобретенный французским физиком Рэймондом Луи Гастоном Планте в 1859 году, свинцово-кислотный аккумулятор был первым аккумулятором для коммерческого использования. Сегодня, заливные свинцово-кислотные аккумуляторы широко используется в автомобилях, электропогрузчиках, источниках бесперебойного питания (ИБП).

Заливные свинцово-кислотные батареи состоят из свинцовых пластин, выступающих в качестве электродов, погруженных в воду и серную кислоту. Эти батареи требуют некоторого технического обслуживания за счет потери водорода с течением времени.

В середине 1970-х годов, исследователи разработали необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторы, которые могут работать в любом положении в пространстве. Жидкий электролит был заменен увлажненными сепараторами и была решена проблема изоляции. Были добавлены предохранительные клапаны, которые сделали возможным удаление воздуха во время заряда и разряда. Тем не менее, необслуживаемые батареи стоят дороже и имеют более короткий срок эксплуатации, чем заливные батареи.

Свинцово-кислотные батареи могут иметь жидкий или гелеобразный электролит.

В зависимости от областей применения, появились два обозначения свинцово-кислотно батарей. Это небольшие герметичные свинцово-кислотные (SLA , sealed lead acid ) батареи и большие клапанные регулируемые свинцово-кислотные (VRLA , valve regulated lead acid ) батареи . Конструктивно, обе батареи одинаковы. (Некоторые могут возразить, что название «герметичная свинцово-кислотная батарея » является неправильным, потому что свинцово-кислотный аккумулятор не может быть полностью герметичен. Я соглашусь — это действительно так, название не совсем корректное, но это не мешает ему быть широкораспространенным). Я сделаю акцент на портативных батареях, поэтому буду ориентироваться на SLA .

В отличие от заливной свинцово-кислотной батареи, как SLA , так и VRLA имеют низкий потенциал перенапряжения, чтобы исключить выделение газа во время зарядки. Перезаряд вызывает газообразование и обезвоживание батареи. Следовательно, эти батареи не могут быть заряжены до их полного потенциала.

Свинцово-кислотные батареи не имеют эффекта памяти. Если оставить аккумулятор на подзарядке в течение длительного времени, то это не вызывает его повреждения. Время удержания заряда свинцово-кислотным аккумулятором является лучшим среди различных типов аккумуляторных батарей. В то время, как никель-кадмиевая батарея саморазряжается примерно на 40 процентов от ее накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжается на ту же величину в течение одного года. SLA являются относительно недорогими источниками энергии.

SLA не поддается быстрой зарядке — типичный цикл заряда длится 8-16 часов.

SLA всегда должны храниться в заряженном состоянии. Оставив батарею в разряженном состоянии, вы запустите в ней процесс под названием сульфатация (по сути, это окисление и кристаллизация), что может привести к невозможности ее последующей перезарядки.

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, SLA не любит глубокого разряда. Полный разряд вызывает дополнительную деформацию, и каждый цикл лишает батарею небольшого количества мощности. Эта спадающая характеристика износа относится и к другим химическим батареям в той или иной степени. Для того, чтобы предотвратить частые глубокие разряды батареи, лучше использовать SLA несколько большей, чем требуется емкости.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры, SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов заряда/разряда. Основной причиной столь относительно короткого жизненного цикла является коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение плюсовых пластин. Эти изменения более ярко выражены при более высоких рабочих температурах.

Оптимальной рабочей температурой для батарей SLA и VRLA , является температура в 25°C . Как правило, повышение температуры на 8°C сокращает срок службы батареи в два раза. VRLA , работающая в течение 10 лет при 25°C проработает только 5 лет при 33°C, и чуть более года при температуре 42°C.

Среди современных аккумуляторных батарей, семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, которая измеряется в Ватт/кг, что делает его непригодным для портативных устройств, которым требуется компактный источник питания. Кроме того, КПД таких аккумуляторов при низких температурах оставляет желать лучшего.

Свинцово-кислотные батареи хорошо работают на высоких импульсных токах. Полная мощность может быть выдана в нагрузку за короткое время. Это делает их идеальными для использования там, где может внезапно понадобиться большое количество энергии. Именно поэтому они используются для электрического запуска двигателей внутреннего сгорания в большинстве транспортных средств.

С точки зрения утилизации, SLA является менее вредными, чем никель-кадмиевые батареи, но высокое содержание свинца делает SLA неэкологичными.

Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов

• Недорогие и простые в изготовлении — с точки зрения затрат на Вт·ч, SLA является наименее дорогими. Например, аккумулятор 12В емкостью 3.2 А·ч, имеющий размеры 134x67x60мм, стоит порядка 400 рублей.
• Зрелая, надежная и хорошо освоеная технология — при правильном использовании, SL A достаточно долговечны
• Низкий саморазряд — скорость саморазряда является одной из самой низких в аккумуляторных системах (3-20% в месяц)
• Низкие требования к обслуживанию — нет эффекта памяти, нет необходимости доливать электролит
• Способность к большой токоотдаче. Для упомянутого выше аккумулятора с C = 3.2 А·ч токоотдача составляет не менее 16А. Аккумулятор отдает большой пусковой ток в нагрузку, при этом не просаживая напряжение питания.

Недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов

• Не могут храниться в разряженном состоянии
• Высокая чувствительность к изменению температуры — влияет и на продолжительность работы и на срок жизни аккумулятора
• Низкая плотность энергии — слабая весо-энергетическая плотность аккумулятора ограничивает область применения стационарными и колесными приложениями, поэтому их целесообразно использовать только в больших и средних по размерам роботах (если уж говорить о роботах)
• Позволяет только ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для резервных приложений, в которых происходят только случайные глубокие разряды
• Экологически вредные — электролит и содержание свинца делают их небезопасными для окружающей среды
• Транспортные ограничения для заливных свинцово-кислотных батарей — в случае аварии может произойти утечка кислоты

Типичные характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Приведу типичные значения параметров, встречающиеся для необслуживаемых 6 и 12 вольтовых батарей с емкостью порядка 0.8-7 А·ч:

• Теоретическая энергоемкость: 135 Вт·ч/кг
• Удельная энергоемкость: 30-60 Вт·ч/кг
• Удельная энергоплотность: 1250 Вт·ч/дм 3
• ЭДС заряженного аккумулятора: 2.11В
• Рабочее напряжение: 2.1В (3 или 6 секций дают стандартные 6.3 или 12.6В)
• Напряжение полностью разряженного аккумулятора: 1.75-1.8В (на одну секцию). Более низкий заряд не допускается

• Рабочая температура: от -40 до +40ºС
• КПД: 80-90%

6.5.1. Устройство и принцип действия кислотного аккумуляторного элемента.

Электролитическая диссоциация – это распад молекул серной кислоты под действием молекул воды. H 2 ЅO 4 2Н + + ЅO 4 − − , в результате в воде образуются ионы независимо, есть ли в растворе пластины. В целом раствор электрически нейтральный. Если этот раствор - электролит, залить в конструкцию, состоящую из набора положительных и отрицательных пластин, разделенных секторами и помещенных в эбонитовую емкость, закрытую крышкой с выводами положительных пластин и отрицательных пластин, получим элемент положительного аккумулятора.

Образование ионов в электролите

В результате взаимодействия электролита с атомами свинца отрицательной пластины некоторое количество атомов свинца ионизируется. При этом двухзарядные положительные ионы свинца переходят в электролит, а на поверхности отрицательной пластины от каждого атома свинца остается по два электрона, поэтому отрицательная пластина заряжена отрицательно относительно электролита. В результате взаимодействия активного вещества пластины с электролитом на обеих пластинах образуются электрические заряды.

Рис.6.5. Устройство кислотного аккумулятора

На положительной - четырехзарядные ионы свинца, на отрицательной - электроны.

Такое состояние элемента может находиться теоретически сколь угодно долго, пока не будет замкнута цепь на потребитель электроэнергии. Как только замкнем цепь электроны с отрицательной пластины перемещаются к положительной пластине по внешней цепи. Каждый атом свинца отрицательной пластины отдает два электрона. Они переходят на положительную пластину и соединяются с (Pb++++), образуя ион свинца (Pb++) двухзарядный, который соединяясь с положительным остатком ЅO 4 ¯ ¯ образует молекулу сульфата свинца (PbЅO 4). Так как растворимость сульфата мала, то раствор становится перенасыщенным и сульфат выпадает на (+) пластине в виде кристаллов, одновременно около положительной пластины образуются молекулы воды PbO 2 + 4Н + ЅO 4 ¯ ¯ +2е- → PbЅO 4 +2Н 2 О

На отрицательной пластине Pb ++ + ЅO 4 ¯ ¯ −2е- → PbЅO 4

Каждый элемент обладает емкостью в АЧ. Это количество электричества, отдаваемого элементом до конечного разряда 1,8В. Емкость зависит от количества активных веществ. При прохождении количества электричества, равному одному фарадею на образование сульфата свинца у отрицательной пластины будет израсходовано 103,6 гр свинца. 1Фарадей-26,8 А.Ч. атомный и молекулярный вес свинца равен 207,21 а в реакции у отрицательных пластин участвуют два электрона, то грамм эквивалент свинца равен

а при отдаче 1 А.Ч. в 26,8 раза свинца будет меньше, т.е.3,6 г.

Таким же образом можно найти, что при отдаче 1 А.Ч. из положительной пластины на образование сульфата свинца будет израсходовано 4,46 г двуокиси свинца, а в электролите из 3,66 г образуется 0,672 г воды.

Номинальное напряжение 1 элемента составляет 2,1 В рабочее напряжение в начале разряда быстро достигает 2 В, затем постепенно снижается до конечного = 1,8 В. Если продолжать разряд, оно дойдет до 0.

6.5.2. Общие правила эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей

1. Поддерживать уровень электролита 12÷15м

2. Не допускать разряд ниже 1,75 В.

3. Заряд производить до полной емкости

4. Регулярно производить перезаряды аккумулятора.

5. Не допускать пребывание аккумулятора в полуразряженном состоянии.

6. Регулярноочищать поверхность аккумулятора от грязи и окислов.

7. Не допускать загрязнения электролита.

8. Не допускать перезарядки и не заряжать током выше нормированного.

10. Не допускать во время заряда повышение температуры аккумуляторной батареи свыше +45ºС. Необходимо прерывать заряды и давать аккумулятору остыть до +30ºС.

11. Эксплуатационная плотность электролита определяется приведенной к +15ºС и должна отличаться не более чем на ±50.

12. После заливания электролита в аккумулятор дать ему постоять 4-6 часов.

13. Зарядный ток определяется по таблицам в зависимости от емкости аккумуляторной батареи.

14. При зарядке аккумуляторной батареи в судовых условиях предварительно включается вентиляция.