2.14 Принцип роботи акумулятора

Електродами кислотного свинцевого стартерного акумулятора служать відлиті із свинцево-сурм’яного сплаву решітчасті пластини, заповнені активною масою: позитивні – двоокисом свинцю (Рв0₂) темно-коричневого кольору, негативні – металевим губчастим свинцем (Рв) сірого кольору. Електролітом є розчин сірчаної кислоти (Н₂SO₄) в дистильованій воді густиною 1,2–1,30 гр/см³ залежно від пори року і району експлуатації.

Хімічні процеси, що відбуваються при розряджанні і заряджанні кислотного свинцевого акумулятора описуються рівнянням

Розряд

РвО₂ + Рв + 2Н₂SO₄ РвS0₄ + РвSO₄ + 2H₂O.

Заряд

При розряджанні активна маса негативних пластин перетворюється із губчастого свинцю (Рв) в сірчанокислий свинець (Рв SО₄) зі зміною кольору із сірого у світло-сірий.

Активна маса позитивних пластин акумулятора перетворюється із двоокису свинцю (Рв0₂) в сірчанокислий свинець (РвS0₄) зі зміною кольору із темно-коричневого в коричневий.

Сірчанокислий свинець називають сульфатом свинцю (РвS0₄).

У результаті перетворення активної маси пластин під час розряджання густина електроліту і напруга акумулятора зменшуються, а внутрішній опір акумулятора зростає в декілька разів.

Для заряджання акумулятор вмикають у ланцюг паралельно джерелу постійного струму (генератора), напруга якого повинна перевищувати на декілька вольт ЕРС акумулятора, що вмикається.

При заряджанні активна маса негативних пластин поступово перетворюється із сірчанокислого свинцю (РвS0₄) в губчастий свинець (Рв), а активна маса позитивних пластин – із сірчанокислого свинцю (РвS0₄) в двоокис свинцю (Рв0₂). Отже, внаслідок утворення сульфату свинцю (РвS0₄) при одночасному зменшенні води (Н₂0) густина електроліту збільшується, і напруга акумулятора підвищується.

Як тільки маса позитивних і негативних пластин перетворюється відповідно в двоокис свинцю і губчастий свинець, то при подальшому заряджанні акумулятора густина електроліту перестане зростати, це є ознакою закінчення заряджання акумулятора. При подальшому заряджанні буде відбуватися лише процес розкладання води на кисень і вуглець, що характеризується появою на поверхні електроліту бульбашок газу; його називають "кипінням" електроліту.

2.15 Основні показники свинцево-кислотного

акумулятора

Основні величини, які характеризують якість акумуляторної батареї: електрорушійна сила (ЕРС), напруга і ємність, яка віддається.

Електрорушійна сила (ЕРС) – це різниця потенціалів позитивних і негативних пластин без навантаження струмом. Залежить ЕРС в основному від густини електроліту, який знаходиться на даний момент в акумуляторі. Ця залежність описується формулою

Е = 0,85 + ρ,

де ρ – густина електроліту при 25 °С, г/см³.

Напруга (U) – це різниця потенціалів позитивних і негативних пластин при проходженні струму через акумулятор.

При розряджанні напруга акумулятора менша від ЕРС на величину внутрішнього спаду напруги, а при заряджанні – більша на таку саму величину.

Напруга на вивідних штирях справного і зарядженого акумулятора незалежно від кількості в ньому пластин та їх розмірів становить у середньому 2 В.

При обмеженому розряджанні, допустимому в умовах експлуатації, напруга акумулятора зменшується до

1,7 В.

Ємність (С) – це кількість електроенергії, яка віддається акумулятором під час розряджання до допустимої напруги. Ємність залежить від кількості і розмірів пластин акумулятора, сили розрядного струму, густини і температури електроліту, а також ступеня зарядженості, технічного стану, терміну служби акумулятора і вимірюється в ампер-годинах.

Ємність визначають множенням сили розрядного струму (в амперах) на час, впродовж якого акумулятор може розряджатися при даному струмі (в годинах).

С = Іt (ампер·год).

Оскільки ємність батареї залежить від розрядного струму, в умовному позначенні акумуляторних батарей зазначається ємність, яка відповідає відповідному розрядному (струму) режиму.

Для автомобільних і мотоциклетних акумуляторних батарей за номінальну ємність береться ємність при 10-годинному режимі розряджання.

Для танкових, базових гусеничних машин і частини автомобільних батарей за номінальну ємність береться ємність при 20-годинному режимі розряджання.

Із збільшенням розрядного струму ємність свинцево-кислотних акумуляторів зменшується. Це пояснюється тим, що при великому розрядному струмі збільшується витрата сірчаної кислоти, яка знаходиться в порах пластин, а швидкість проникнення (дифузія) її недостатня, щоб покрити цю витрату. Крім того, при розряджанні великими струмами утворюється сульфат свинцю (в основному в порах біля поверхні пластин). Цей сульфат зменшує переріз пор і погіршує дифузію сірчаної кислоти. При зниженні розрядного струму напруга акумулятора відновлюється, і акумулятор може віддати ще додаткову ємність. Наприклад, акумуляторна батарея 6СТЕН-140М, розряджена до допустимої межі струмом 420 А, а при додатковому розряджанні струмом 12,6 А може віддати ще 60–70 А. г.

Розділ 3

БУДОВА АКУМУЛЯТОРНИХ БАТАРЕЙ

ТА ЇХ ПОЗНАЧЕННЯ