Більшість сучасних акумуляторів є малообслуговуваними або майже не обслуговуються. Новий статус акумуляторних батарей може ввести в оману навіть досвідчених автовласників, а про молодь, яка бачить у своєму автомобілі тільки транспортний засіб, а не об'єкт для самостійного технічного обслуговування, і говорити не доводиться. В результаті нерідкі випадки, коли стан АКБ починає хвилювати автолюбителя занадто пізно, і нічого вже не виправиш.
Влітку акумулятор "прощає" недостатню щільність і низький рівень електроліту в банках, але варто вдарити справжнім морозам, як виявляється, що батарея вже фізично не здатна віддати стартеру струм, достатній для розвитку необхідної для зимового пуску потужності, і забезпечити свічки запалювання енергією.
ТРОХИ ХІМІЇ
Робота акумулятора заснована на принципі, відкритому ще в середні століття: між двома різними металами, вкладеними в кислий розчин, виникає електрична напруга. Якщо виводи металів за допомогою провідника з'єднати зі споживачем, то по провіднику потече електричний струм, всередині ж акумулятора починається хімічна реакція.
Одним металом в автомобільних акумуляторах є губчастий свинець, він становить активну масу негативних пластин, іншим - перекис свинцю, якою заповнені "соти" решіток позитивних пластин, а електролітом - водний розчин сірчаної кислоти.
Рецептура і технологія виготовлення активної маси весь час вдосконалюється в напрямку підвищення міцності, довговічності і ємності і є ноу-хау виробників. Навіть формула електроліту та спосіб його отримання можуть бути фірмовим секретом.
При розряді акумулятора відбувається хімічне перетворення активної маси негативних і позитивних пластин в один і той же речовина - сірчанокислий свинець (інша назва - сульфат свинцю). Сірчана кислота при цьому розкладається з виділенням води, щільність електроліту зменшується, а рівень його знижується.
! Зміна щільності електроліту є одним з основних показників ступеня розрядки батареї.
При заряді батареї процес йде в інший бік: з сірчанокислого свинцю на негативних пластинах "відроджується" губчастий свинець, а активна маса позитивних пластин знову перетворюється на перекис свинцю. Знову утворюється сірчана кислота, пов'язуючи якусь дещицю води в електроліті, від чого щільність його знову збільшується, а рівень підвищується.
Таким чином, "життя" в акумуляторі не завмирає ні на мить. Під час запуску двигуна, на малих обертах і при дуже великому числі включених споживачів йде розряд, набрав мотор достатньо обертів, щоб генератор міг забезпечити всіх "бажаючих" - пішла зарядка, а під час бездіяльності включається процес саморозряду, який за певних умов здатний повністю виснажити батарею.
ЩО ПРИЗВОДИТЬ АКУМУЛЯТОР до передчасної "смерті"
1. Сульфатація пластин.
Дрібні кристали сульфату свинцю під час зарядки нормально розрядженого акумулятора без проблем знову перетворюються на метали, що складають активну масу пластин.
Однак якщо залишити батарею у розрядженому стані, сульфат свинцю починає розчинятися в електроліті до його повного насичення, а потім випадає тому на поверхню пластин, але вже у вигляді великих і практично нерозчинних кристалів. Вони відкладаються на поверхні пластин і в порах активної маси, утворюючи суцільний шар, який ізолює пластини від електроліту, перешкоджаючи його проникненню всередину.
У результаті великі обсяги активної маси виявляються "вимкненими", а загальна ємність батареї значно зменшується.
Механізм сульфатаціі при контакті поверхні пластин з повітрям через занадто низький рівень електроліту в банку дещо іншою, але результат той самий - нерозчинні сульфати виводять з "гри" активну масу верхньої частини пластин.
Свого часу сульфатація була для акумуляторів ворогом номер один, але зусиллями конструкторів її вплив на ресурс батарей зараз значно знизилася, проте це не означає, що можна "злодійку" зовсім скинути з рахунку.
! Сульфатаціі сприяє підвищена щільність електроліту, висока температура навколишнього середовища, тривале зберігання АКБ без підзарядки.
2. Саморозряд.
Зниження ємності батареї при тривалому зберіганні називається саморозрядом.
Процес цей природний і обумовлений місцевими (паразитними) струмами між оксидами свинцю і металевими домішками в гратках пластин або домішками, що потрапили в акумулятор з електролітом або з водою.
Наприклад, ще недавно зниження ємності обслуговуються і малообслуговуваних батарей на 10% після бездіяльності протягом 14 діб, а необслуговуваних - протягом 90 діб за стандартами не було ознакою браку.
Якщо ємність втрачається швидше - саморозряд прискорений і для акумулятора надзвичайно шкідливий, оскільки сприяє утворенню великих кристалів сульфату свинцю.
Саморозряд збільшується через замикання вивідних штирів акумулятора брудом та електролітом, розлитим по поверхні кришки батареї. Крім того, на швидкість саморозряду сильно впливає температура навколишнього повітря: при низьких температурах саморозряд значно сповільнюється.
Цікаво, що причиною виникнення паразитних струмів може стати неоднакова щільність електроліту в різних шарах, наприклад після доливання води в акумулятор, що знаходиться у спокої.
3. Ущільнення активної маси пластин.
Цією "хворобою" страждають негативні пластини, активна маса яких під час експлуатації поступово ущільнюється, а її пористість зменшується. Доступ електроліту всередину негативних пластин утруднюється, що знижує ємність батареї. До того ж ущільнення активної маси може супроводжуватися утворенням тріщин і відшаровуванням від решіток пластин.
Однією з причин ущільнення активної маси є контакт з киснем повітря, коли з якоїсь причини (наприклад, через випаровування) рівень електроліту став нижче норми.
4. Викривлення пластин.
Пластини коробляться при:
* збільшенні сили зарядного струму,
* короткому замиканні,
* зниження рівня електроліту,
* частому і тривалому включення стартера, коли батарея навантажується розрядним струмом великої сили.
Найчастіше до викривлення схильні позитивні пластини, при цьому в їхній активній масі утворюються тріщини, і вона починає випадати з решіток.
5. Сповзання і випадіння активної маси з решіток пластин.
На сьогодні ця "хвороба" головним чином визначає довговічність акумуляторів.
Крім розглянутих вище причин, сповзання і випадіння активної маси відбувається при:
* тривалому ПЕРЕЗАРЯДУ, коли повністю заряджена батарея залишається під зарядним напругою і через неї проходить струм,
* підвищення щільності і температури електроліту,
* замерзанні води в електроліті, при порушенні в кріпленні акумулятора, коли вона починає відчувати удари і вібрації,
* внаслідок корозії решіток пластин (особливо позитивних) через забруднення електроліту.
*
У старих акумулятор випадання великої кількості активної речовини із граток на дно банки призводило до короткого замикання різнойменних пластин. На сучасних акумуляторах, де пластини поміщені в конверти-сепаратори, коротке замикання практично виключено, але від значного зниження ємності через висипання активної маси не застраховані і вони.
УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ
Таким чином, на тривалість життя акумулятора впливають:
* щільність електроліту,
* температура електроліту,
* сила струмів і тривалість розряду та заряду,
* рівень вібрацій і трясіння,
* тривалість перерв в експлуатації
* своєчасність і якість технічного обслуговування.
* Щільність електроліту вибирають залежно від умов, у яких буде експлуатуватися автомобіль.
*
Треба враховувати, що взимку при зниженій початкової щільності електроліту і великий розрядженого акумулятора можливе замерзання електроліту. Наприклад, при початковій щільності 1,30 г/см3 в повністю розрядженій батареї електроліт може замерзнути при -14 ° С, якщо ж початкова щільність електроліту 1,24 г/см3, то розрядження батарея замерзне вже при -5 ° С.
У той же час підвищена щільність електроліту приводить до збільшення його хімічної активності, в результаті чого, як розглядалося вище, прискорюється сульфатація і руйнування електродів, а значить, зменшується термін служби акумулятора.
В умовах помірного клімату України оптимальною вважається щільність від 1,26 до 1,28 г/см3.
Як впливає температура на термін служби акумулятора, в принципі, зрозуміло. На більшості автомобілів акумулятори мають у своєму розпорядженні в підкапотному просторі моторного відділення. Логіка конструкторів тут така: акумулятор повинен бути ближче до стартеру, щоб зменшити довжину стартерного дроту і падіння напруги в ньому. У той же час можна уявити, яка температура буває під капотом жарким літом, та ще при працюючому двигуні, та якщо моторне відділення якісно шумоізольовано. По суті, акумулятор не завадило б перенести в якесь інше місце, але так поки роблять лише на деяких моделях, оснащених кондиціонером і, до речі, робилося на старих "Запорожцях" :)
Добре, коли технічне обслуговування полягає лише в перевірці рівня і щільності електроліту та періодичного очищення кришки і клем від бруду та окислення. Це вірна ознака того, що електрообладнання автомобіля працює справно і надійно.
Погано, якщо акумулятор працює з постійною недозарядкою, при цьому щільність електроліту тримається нижче норми, ще гірше, якщо акумулятор вимагає постійної доливання електроліту, але не внаслідок природного випаровування жарким літом, а через "википання". Явно, що негайного втручання вимагає регулятор напруги генераторної установки. Тривала робота з такими дефектами значно скорочує термін служби батареї.
ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ ТА РЕМОНТ
З вищесказаного ясно, якими правилами слід керуватися, щоб забезпечити акумулятору довге життя. Залишилося зробити невеликі доповнення.
Доливати дистильовану воду в акумулятор бажано при працюючому двигуні, це забезпечить її перемішування з кислотою. В іншому випадку через різницю щільності в шарах електроліту відбувається саморозряд, а взимку вода може просто замерзнути. Воду доливають завжди, крім випадків зниження рівня внаслідок витоку електроліту.
У зимовий період, коли багато власників роблять перерву в експлуатації, зберігати батарею краще на автомобілі, провівши попередньо повну зарядку, а не забирати її в тепле приміщення.
При зимових запусках, коли з природних причин щільність електроліту зменшується, ємність значно знижується, а внутрішній опір акумулятора, навпаки, сильно зростає, особливу увагу слід приділити стану контактів в електричних ланцюгах і чистоті клем акумулятора. Цим ви зменшите опір в контактах і полегшите акумулятору життя.
У сильні морози перед запуском бажано "прогріти" електроліт, включивши на деякий час дальнє світло (на дизелях такий нагрів відбувається автоматично, оскільки спочатку в роботу включаються свічки розжарювання), але ще краще звечора забрати акумулятор додому.
Необхідно стежити, щоб заливні отвори були щільно закриті пробками, а вентиляційні отвори в них не забивалися брудом, а взимку - льодом від замерзлого конденсату.
Щодо ремонту: малообслуговувані і ті, що не обслуговуються батареї йому не підлягають, крім пошкоджень корпусу, кришки і вивідних клем.
Тріщини на корпусі та кришці батареї можна закрити, попередньо зливши електроліт, просушивши і знежирити місце пошкодження, одним зі способів:
наплавленням за допомогою паяльника такого ж матеріалу від старої батареї;
заклеювання з установкою латок (якщо пошкодження велика) декількома шарами епоксидного клею;
за допомогою густого розчину шматочків пінопласту в скипидарі або ацетоні.
ЗАРЯДКА на зарядний пристрій
Акумулятори заряджають на зарядний пристрій в наступних випадках:
* при введенні в експлуатацію, коли батарея зберігалася більше 12 місяців, номінальна напруга на клемах нижче 12,5 В, а щільність електроліту менше рекомендованої хоча б на 0,03 г/см3;
* батарея розряджена більш ніж на 25% взимку і на 50% влітку;
* батарея експлуатувалася, а потім вона перебувала в бездіяльності більше 4-х місяців;
* з метою зняття неглибокої сульфатаціі з поверхні пластин.
*
Ступінь розрядженого акумулятора визначають по щільності електроліту. Для практичних розрахунків приблизно приймають, що зменшення щільності електроліту по відношенню до початкової на 0,01 г/см3 відповідає розряду акумулятора на 6%.
Для підзарядки акумулятор знімають з автомобіля, очищають його корпус і кришку від забруднень, перевіряють рівень електроліту. Якщо верхня частина пластин оголена, то доливають дистильовану воду, щоб тільки "прикрити" пластини, а потім встановлюють акумулятор на зарядний пристрій.
Зазвичай підзарядку ведуть струмом, що не перевищує 0,1 від величини номінальної ємності. Це означає, що для акумулятора ємністю 60 Аг величина зарядного струму не повинна перевищувати 6 А. Якщо є час, то для профілактики від сульфатаціі і більш повної зарядки краще зменшити силу струму як мінімум в два рази.
З метою скорочення часу зарядки (адже ми завжди кудись поспішаємо) допускається збільшити зарядний струм в 1,5 рази, але як тільки щільність електроліту досягне 1,22-1,24 г/см3, струм необхідно знизити до нормальної величини.
Ще більше збільшення сили зарядного струму може призвести до: пластини можуть покоробитися з усіма відповідними наслідками. Не можна допускати, щоб температура електроліту під час заряду піднімалася вище 45 ° С. Якщо це відбувається, то зарядку слід на якийсь час припинити.
Ознаками повної зарядки є інтенсивне "кипіння" електроліту у всіх банках батареї і те, що щільність електроліту не змінюється протягом двох годин. Рівень електроліту під час зарядки підвищується, тому, швидше за все, додавати його після закінчення процесу не доведеться.