Конструкция необслуживаемого аккумулятора автомобиля
Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля
Аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля представляет собой особо значимый элемент устройства машины. Он является источником тока, имеющего способность запасать энергию, нужную для работы электрических элементов транспортного средства.
Его функции отвечают за:
Характеристика необслуживаемого аккумулятора
Сегодняшний уровень технического развития дал возможность фирмам автопроизводителям использовать наиболее совершенные и качественные аккумуляторы — необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля имеет характерные особенности, дающие приятную возможность потребителям уделять данной батарее минимум внимания.
Стоит обозначить, что необслуживаемый аккумулятор – это современный источник энергии, который в своем устройстве не предполагает и не имеет специальных отверстий для доливания воды или электролита, корпус данных батарей полностью герметичен.
С момента разработки автомобильного аккумулятора прошло более 150 лет и его базовое устройство остается без изменений для любого типа АКБ по настоящее время. Главными элементами АКБ являются: кислота и свинцовые пластины.
Конструкция аккумуляторной батареи
Современные АКБ состоят из следующих основных элементов:
Пластины аккумулятора
В техническое устройство аккумуляторных батарей включены гальванические элементы (пластины) – химические источники электроэнергии. Их количество составляет 6 штук, они соединены друг с другом последовательно, при помощи перемычек. Один отрицательно заряженный вывод блока крепится к положительному выводу другого.
Гальванические элементы располагаются в отдельном корпусе, при этом они разделены перегородками. В своей совокупности аккумуляторы образуют батарею.
Гальванический элемент автомобильного аккумулятора относится к обратимым источникам химического тока – это означает, что цикл «заряд-разряд» можно повторять несколько раз. Он состоит из двух электродов (полублоков) разной полярности – свинцовых решетчатых пластин. Электроды располагаются в растворе серной кислоты (38 %) и дистиллированной воды. Их смесь является электролитом – веществом, способным проводить ток.
Сепараторы — прослойки
Между электродами, во избежание короткого замыкания, находится сепаратор – диэлектрическая прослойка. Сепаратор выполняет функцию изолятора, и не допускает соприкосновения электродов разной полярности, но при этом не нарушает электролитическую проводимость батареи.
Сепаратор изготовлен из пластмассы микропористой структуры, в виде конверта, надетого на гальванические элементы положительного заряда. Такой прием помогает активной массе с положительно заряженных пластин не оседать на дне моноблока и не соприкасаться с пластинами отрицательного заряда.
Разработка устройства сепаратора в форме конверта позволила фирмам производителям АКБ прийти к малообслуживаемым и необслуживаемым аккумуляторам.
Полюсные выводы
Полюсные выводы АКБ изготовлены из свинца. Их размер различается в зависимости от полярности вывода, так положительный является большим по отношению к отрицательному. Данная особенность не случайна и служит защитой от неправильного подключения элементов аккумуляторной батареи, что в свою очередь исключает потерю активных масс и помогает избежать сокращения работоспособности АКБ.
Герметичный корпус АКБ
Корпус аккумулятора (моноблок) прошел свою эволюцию от деревянного, покрытого изнутри листовым свинцом, далее – эбонита.
В 40-х гг. XX века появились первые корпуса из синтетических материалов. Современные АКБ состоят из синтетического полипропилена. К материалам моноблоков предъявляются большие требования относительно его долговечности и безопасности. Корпус рассчитан выдерживать постоянное соприкосновение химических составляющих, вибрацию и изменение температуры.
Крышка корпуса
Назначение крышки корпуса – плотное закрытие межэлементных соединений АКБ. У прежних аккумуляторов ячейками были резьбовые пробки, предназначенные для доливки электролита и отвода газа при эксплуатации аккумулятора. В конструкции необслуживаемого АКБ пробки не установлены вообще, либо плотно закрыты. Вывод газов предусмотрен при помощи центральной системы вентиляции.
Типы АКБ
Все автомобильные аккумуляторы как упоминалось ранее одинаковы по конструкции и наполнены электролитом, лишь незначительно отличаются друг от друга. Каждая модификация предназначена для достижения определённой цели в ущерб другим характеристикам.
АКБ с жидким электролитом
Представляют собой открытые системы, т.е. газ, выделяющийся при зарядке может выделяться в атмосферу. У него отличные эксплуатационные характеристики, большой срок хранения до 15 месяцев, но отсутствует защита от вытекания электролита.
АКБ Economy
Этот тип аккумулятора оптимален по стоимости и сроку службы, в нём применяется меньшее количество свинца. У него пониженная мощность холодного пуска двигателя и незначительно уменьшен срок службы (4 года или 80000 км). При этом более выгодная цена, меньшая масса и низкий ток саморазряда, который не увеличивается по мере старения батареи. Могут применяться в автомобилях с системой старт-стоп.
Усовершенствованная АКБ
Они имеют аббревиатуру EFB (Enhanced Flooded Battery) – усиленная АКБ с жидким электролитом. Конструктивно отличаются более толстой решёткой отрицательного электрода, обеспечивающей высокую стойкость к коррозии при нагрузке большим током, а также добавлением углерода в активную массу отрицательного электрода, что приводит к улучшенной способности к зарядке.
Обладает защитой от глубокого разряда и отличными эксплуатационными характеристиками, но отсутствует защита от вытекания электролита.
В его конструкции применяется пассивный перемешивающий элемент, он уменьшает расслоение электролита, т.е. образование слоёв с различной концентрацией серной кислоты, которая концентрируется в нижней части гальванических элементов, что приводит к недостаточной плотности электролита в верхней части. Это происходит при частом повторении процессов зарядки и разрядки.
АКБ AGM
Absorbent Glass Mat – стекловолокно, обладающее очень высокой впитывающей способностью. Ещё их называют рекомбинационными, применяются на автомобилях с системой старт-стоп и функцией рекуперации энергии. В таких аккумуляторах электролит адсорбирован стекловолоконным ковриком. Они представляют собой закрытую систему, т.е. все гальванические элементы изолированы от атмосферы клапанами.
Обладает защитой от вытекания, даже при повреждении корпуса батареи вероятность незначительна и составляет не более нескольких миллилитров. У них большой срок службы, отличные эксплуатационные характеристики и высокая надежность. Но, с другой стороны, обладает высокой стоимостью и более высокой чувствительностью к повышенной температуре.
Гелевые АКБ
Также существуют батареи с гелеобразным электролитом, он образуется путём добавления в него кремниевой кислоты. Представляют собой обычные свинцовые батареи. Они имеют очень малую вероятность потери электролита, высокую циклическую стойкость и сниженное газообразование. Их массовое распространение ограничивает ряд серьезных недостатков, таких как: ухудшенные пусковые свойства при низких температурах, высокая стоимость, непереносимость повышенных температур и связанная с нею непригодность к установке в подкапотном пространстве.
Устройства отключения АКБ
В схеме подключения аккумуляторной батареи для безопасности могут применяться пиропатроны или реле отключения, особенно если она располагается в салоне или в багажнике. Задача этих элементов отсоединить от батареи провод стартера и генератора в момент аварии, т.к. замыкание этих проводов может вызвать возгорание. Но электропитание бортовой сети сохраняется для обеспечения функций безопасности (аварийная сигнализация, освещение и др.)
Процессы заряда и разряда
Процесс заряда АКБ означает накопление аккумулятором электрической энергии. В исходе данного процесса электрическая энергия проходит преобразование в химическую.
Аккумуляторная батарея питается от генератора при заведенном двигателе автомобиля. Напряжение, которое вырабатывает стандартный заряженный аккумулятор во время работы, равно 12,65 В.
Процесс заряда можно описать, как переход сульфата свинца и воды, образованных при разряде АКБ в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. При этом количество серной кислоты становится больше, плотность вещества электролита повышается.
В результате накапливается и восстанавливается химическая энергия, которая необходима в дальнейшем для выработки электроэнергии.
Процесс разряда АКБ характеризуется отдачей потребителям батареи электрической энергии. Идет обратный химический процесс – химическая энергия проходит преобразование в электрическую.
Аккумулятор подвергается процедуре разряда при наличии подключенного к нему потребителя электрического тока. В данном случае серная кислота распадается, соответственно, ее содержание в веществе электролита падает.
Протекающие химические реакции способствуют к образованию воды (Н2О). При повышенном уровне воды снижается плотность электролита.
Разряд аккумуляторной батареи приводит к появлению сульфата свинца. Такой эффект одинаков для положительного и отрицательного электродов.
Основные характеристики АКБ
Коэффициент преобразования энергии
Поступающая к батарее энергия во время заряда аккумулятора больше отдаваемой им при разряде. Превышение энергии «заряда» к энергии «разряда» основывается на необходимости покрытия затрат при протекании электрических и химических процессов.
Для полного заряда нужно 105–110 % энергии от количества расходованной ранее. Таким образом, коэффициент преобразования будет иметь значение от 1,05 до 1,10.
Емкость
Емкость АКБ пропорциональна выдаваемому ей количеству электрического тока. Единица измерения емкости—ампер-часы (А-ч).
На показатели емкости влияют разрядный ток и температура. Она имеет свойство снижаться при увеличении разрядного тока и падении температуры, в частности при значениях меньше 0 градусов.
Номинальное напряжение
Стандартное напряжение каждого элемента АКБ соответствует 2 В, а напряжение всей цепи батарей равно количеству гальванических элементов. Аккумулятор машины состоит из 6 батарей, что соответствует номинальной емкости в 12 В.
Ток холодной прокрутки
Данный показатель служит характеристикой пусковых возможностей аккумулятора при его эксплуатации в условиях низкой температуры. Этот параметр замеряется при –18 °С. Напряжение полностью заряженного АКБ не опускается ниже заданного в течение определенного количества времени. Уровень тока влияет на запуск двигателя автомобиля, так как чем выше величина тока в холодной прокрутке, тем легче двигатель будет запускаться в зимнее время года.
Напряжение
Напряжение, значение которого измерено между двумя полюсными выводами аккумулятора – напряжение на клеммах.
Напряжение газовыделения – параметр, при превышении которого в корпусе аккумулятора образуется вода. Это возникает при превышении напряжения всей батареи, максимально допустимое значение при этом 14,4 В.
Напряжение покоя или напряжение холостого хода – состояние, когда нагрузки на выходах АКБ нет. Циклы заряда и разряда изменяют напряжение холостого хода. При восстановлении количества серной кислоты между гальваническими элементами напряжение холостого хода приходит к окончательному значению – напряжению покоя.
Что означает необслуживаемый АКБ и чем он хорош?
Выбирая АКБ для авто, вы можете столкнуться с тем, что они бывают двух основных видов. Какой аккумулятор выбрать: обслуживаемый или нет? Как пользоваться необслуживаемым и в чём его преимущества? На эти и другие вопросы мы дадим ответы в нашей статье.
Что такое необслуживаемый аккумулятор
Необслуживаемая АКБ — это аккумулятор закрытого типа, его корпус полностью герметичен и у владельца нет доступа к внутренностям батареи. Это означает, что вы не можете выкрутить какие-то элементы и посмотреть, что внутри. Если вы перевернёте АКБ этого типа, то из неё не выльется кислотный раствор.
Как узнать, обслуживаемый аккумулятор или нет
При выборе новой батареи для автомобиля обратите внимание на конструкцию корпуса. Как узнать обслуживаемый источник питания? Если поверхность гладкая, характеризуется наличием индикатора и нескольких отверстий для отвода газов, значит, перед вами необслуживаемый вариант. Если же кроме названых элементов присутствуют пробки, которые можно выкрутить и увидеть внутренность АКБ — электролит, пластины, то это обслуживаемый аккумулятор.
Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля
Как видно на рисунке, необслуживаемая аккумуляторная батарея имеет такое же строение, как и обслуживаемая — пластины и кислотный раствор (электролит). Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля таково:
Решётчатая структура пластин пропитывается электролитом и гарантирует качественную химическую реакцию. Чтобы разнозаряженные электроды не соприкасались, они разделены сепаратором. Он не мешает движению кислотного раствора, но предотвращает замыкание.
Корпус АКБ изготавливается из прочного материала, так как основная его функция — обеспечение целостности конструкции. Он характеризуется устойчивостью к внешним и химическим воздействиям.
Пробки на аккумуляторах говорят об их обслуживаемости — при необходимости вы можете их выкрутить и провести профилактику источника питания, долить воду, определить уровень электролита и пр. Отличие необслуживаемых АКБ в отсутствии пробок на корпусе.
Срок службы необслуживаемого аккумулятора автомобиля
Одним из параметров выбора батареи является продолжительность её использования. Сколько служит аккумулятор автомобиля необслуживаемого типа? Гарантированная эксплуатация этого вида батареи — 5—6 лет. Грамотное пользование необслуживаемого автомобильного аккумулятора подразумевает под собой следующее:
Стоит учитывать, что на продолжительность срока эксплуатации батареи влияют и другие факторы:
Многие тесты и проверки показали, что аккумулятор от известных производителей отличается более продолжительным сроком пользования, чем ноунеймы. Это связано с технологическими процессами изготовления.
Виды и характеристики необслуживаемых АКБ
Сейчас на рынке можно найти обслуживаемые и необслуживаемые источники питания. Развитие технологий позволило выпускать продукцию, в которой электродные решётки изготавливаются с добавлением кальция. Такой подход дал возможность уменьшить количество выкипаемой воды, а следовательно, избавил владельца автомобиля от необходимости контролировать уровень электролита. Аккумулятор герметичный свинцово-кислотный является основным видом этих батарей.
Так как потери воды всё равно оставались, в состав пластин стали добавлять сурьму (в положительные) и кальций (в отрицательные). Появилась технология гибридных источников питания для автомобиля с маркировкой Ca+ или Hybrid. Они стали золотой серединой в плане потребления воды. Обращаем ваше внимание, что гибридные аккумуляторы выпускаются также и в обслуживаемых корпусах.
Новым витком технологий стали гелевые и AGM-аккумуляторы, в которых электролит находится не в жидком виде. В AGM-батареях электролит располагается в пористом заполнителе, что исключает испарение воды. Гелевая структура кислотного раствора также минимизировала потери воды и позволила создать полностью необслуживаемый аккумулятор.
Плюсы и минусы необслуживаемых аккумуляторов
Обслуживаемый и необслуживаемый источник питания — каждый славится своими преимуществами. На первый взгляд кажется, что у необслуживаемых батарей одни лишь плюсы. Для тех, кто недавно купил машину или не хочет заниматься её обслуживанием самостоятельно — да. Однако тем, кто привык следить за важными составляющими машины, такие источники питания непривычны — внутрь не залезть, доливать ничего не надо. Давайте подробнее рассмотрим плюсы и минусы необслуживаемых аккумуляторов.
Преимущества необслуживаемых АКБ
Стоит отметить, что большинство современных машин с завода укомплектовано АКБ закрытого типа, но это не значит, что они не требуют внимания. Мы настоятельно рекомендуем периодически подзаряжать источник питания, чтобы продлить срок эксплуатации. Не устанавливайте напряжение на зарядном устройстве более 14, 5 вольт. Не всегда герметизированный аккумулятор оснащён клапанами сброса газов, поэтому мы рекомендуем заряжать автоматическим устройством, которое не даст излишнего напряжения.
Помните, что неисправная электросистема автомобиля приводит к “голоданию” аккумулятора и его более быстрому выходу из строя.
Недостатки необслуживаемых АКБ
Несмотря на довольно внушительное количество преимуществ, стоит отметить и некоторые минусы АКБ закрытого типа.
Лучшие необслуживаемые аккумуляторы
Споры вокруг источников питания для автомобилей не утихают. Мы представляем вашему вниманию лучшие необслуживаемые аккумуляторы по версиям различных тестов.
Свинцово-кислотные АКБ
AGM аккумуляторы
Одни из лучших показателей у батареи Bosch 5951 (стоимость — примерно 6 тысяч рублей). Устойчива к длительным разрядам и быстро восполняет ёмкость. Обращаем ваше внимание, что эта модель не имеет контрольного индикатора на корпусе.
С минимальной стоимостью (около 5, 5 тысяч рублей) в рейтинг попал аккумулятор казахстанского производства Кайнар Bars Premium.
Один из самых дорогих в линейке AMG-батарей — Tudor AGM. Вместе с тем он отличился высокими пусковыми токами — 680 ампер при ёмкости 60А/ч.
Бессменным лидером среди гелевых источников питания для автомобиля много лет подряд остаётся АКБ Optima Yellow Top. Они выдают уникальные характеристики пускового тока — 765 ампер при ёмкости 55А/ч. Единственным минусом этой батареи можно считать стоимость — около 20 тысяч рублей.
В заключение хотелось бы отметить, что обслуживаемый и необслуживаемый аккумуляторы не имеют существенных различий. Надеемся, наша статья помогла понять, что такое необслуживаемый аккумулятор и теперь вы сможете отличить АКБ закрытого типа.
На вопрос, какой аккумулятор лучше: обслуживаемый или необслуживаемый, можно найти много ответов. Мы рекомендуем приобретать тот, который для вас удобней.
ОБСЛУЖИВАЕМЫЙ И НЕОБСЛУЖИВАЕМЫЙ АККУМУЛЯТОР. ЧТО ВЫБРАТЬ?
Аккумулятор накапливает и хранит энергию, которую можно использовать как электричество. Завезти автомобиль без него – невозможно. Если данный элемент выходит из строя, чаще всего необходима его замена. Зарядка помогает лишь ненадолго отсрочить покупку нового устройства, и здесь у автовладельцев возникает вопрос – какой тип АКБ выбрать?
ОБСЛУЖИВАЕМЫЙ АККУМУЛЯТОР
Такое название АКБ носит потому, что можно фактически выкрутить с банок пробки и посмотреть, что находится внутри, а также проверить уровень и состояние электролита, плотность, состояние свинцовых пластин, наличие кристаллов сульфатов, кипение при заряде. Это достаточно весомый плюс – вы сможете контролировать батарею и своевременно принять нужное решение.
НЕОБСЛУЖИВАЕМЫЙ АККУМУЛЯТОР
Данная АКБ не нуждается в обслуживании. Устройство не имеет откручиваемых пробок – рассмотреть его «внутренности» не получится. Это герметичная конструкция с шестью банками, в каждую из которых помещена пластина и залит электролит – все они находятся в полностью герметичном пространстве. При нагревании и последующем закипании электрохимическая жидкость идет вверх в виде пара. Однако она не выходит из герметичного корпуса, а конденсируется на стенках и падает назад, вниз.
Существует несколько различных по технологии аккумуляторов данного типа, например:
1) С жидким электролитом – имеют запаянные отверстия, в которые доливается дистиллированная вода;
2) Гелевые – с загущенным, подсушенным силикагелем, пронизанным микротрещинами, которые не позволяют испарениям электролита улетучиваться;
3) AGM – с абсорбированным электролитом, почти не выделяющие газов в процессе работы, развивающие высокие разрядные токи и не требующие обслуживания в течение всего срока эксплуатации;
4) EFB – улучшенные кислотные батареи с нанесенным на положительную пластину тонким слоем гигроскопичного волокна, которое препятствует осыпанию активной массы.
ЧТО ЛУЧШЕ?
Дать однозначный ответ о том, какая аккумуляторная батарея лучше достаточно сложно. От правильности выбора зависит спокойствие и сохранность не только автомобиля, но и нервной системы его владельца. Изучая ассортимент магазина, необходимо четко понимать, что вы ожидаете от нового устройства, а также знать, какие именно характеристики АКБ необходимы в вашем конкретном случае.
Из явных преимуществ необслуживаемых батарей можно отметить то, что они не требуют постоянной проверки и контроля. В таких моделях электролит выкипает существенно меньше, по сравнению с обслуживающими. Они также имеют более длительный срок эксплуатации и выдают больший пусковой ток при запуске автомобиля.
К достоинствам аккумуляторов, не требующих обслуживания, следует отнести и низкую степень их саморазряда. Любая АКБ разряжается при долгом хранении. Однако данные батареи теряют лишь до 2% заряда ежемесячно, а обслуживаемые – до 20% заряда за аналогичный период времени. Поэтому установка первых исключает вероятность того, что автомобиль вдруг окажется непригодным к использованию вследствие промерзшей или разряженной АКБ.
Процесс зарядки данной батареи имеет одну важную особенность, которую следует обязательно учитывать при ее приобретении. Это необходимость использования только специального зарядного устройства, которое исключает ручную регулировку мощности тока. Применение обычного устройства чревато выдавливанию из АКБ кипящего электролита при неправильно выставленном токе через аварийный клапан. Впоследствии это сказывается на плотности жидкости в батарее и снижает период ее службы.
При всех достоинствах необслуживаемых аккумуляторов, производство обслуживаемых батарей еще не прекращено. Достаточно высокий спрос на них во многом объясняется их низкой ценой, по сравнению с моделями без обслуживания. Также, качественная работа необслуживаемых АКБ требует хорошей автомобильной электрики, чего сложно достичь, например, в автомобилях отечественного производства. Не допускается замыкание или перезаряд, зарядка устройства должна осуществляться при постоянном ровном напряжении, без скачков, в строгом диапазоне: от 13.9 до 14.4 Вольт. При разряде нельзя использовать обычное зарядное устройство – для восполнения энергии такой батареи необходима специальная зарядка, удерживающая постоянный ток на клеммах.
Обслуживание батареи необходимо, если в результате использования снизились рабочие характеристики АКБ (слишком медленно крутит стартер, не заводится автомобиль и др.). Главной причиной является отклонение аккумулятора от рабочих параметров. Обслуживание включает:
— Долив дистиллированной воды (электролита);
— Очистку корпуса от белого налета и грязи;
— Подзарядку зарядным устройством.
— Качественное обслуживание аккумулятора уменьшает вероятность его быстрого выхода из строя и повышает надежность запуска мотора в холодное время года.
Таким образом, не существует однозначного ответа, какая АКБ лучше – каждый тип устройства имеет свои недостатки и преимущества. Для автолюбителей, владельцев новых транспортных средств с современной электроникой, оптимальным вариантом являются необслуживаемые изделия, а опытные автовладельцы могут выбирать и обслуживаемые модели.
Какой бы аппарат вы не предпочли, приобретать его следует лишь в надежных автомагазинах, которые предоставляют чеки и гарантийные талоны. Это избавит вас от больших затрат на ремонт или замену АКБ в случае ее поломки: экспертиза в сервисном центре определит заводской брак и станет основанием бесплатной замены батареи.
БУДЬТЕ ВНИМАТЕЛЬНЫ ПРИ ВЫБОРЕ АККУМУЛЯТОРА.