ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №13

 

Тема: Експлуатація та технічне обслуговування акумуляторних батарей

 

Теоретичні відомості

Термін і надійність у експлуатації стартерної акумуляторної батареї у значній мірі залежить від догляду за нею. Під час експлуатації батареї необхідно керуватись інструкціями заводу-виготовлювача. Несправності акумуляторних батарей  визначають за зовнішніми ознаками.

Окислення виводів батареї і наконечників стартерних прово­дів призводить до збільшення опору у колах всіх споживачів, особливо стартера. Окислені елементи зачищають абразивними шкурками, а потім змащують тонким шаром технічного вазеліну. При затягуванні наконечника привода на свинцевому виводі акумуляторної батареї в місцях дотикання поверхонь мастило видавлюється, а там, де поверхні не прилягають одна до одної, воно залишається, що потім запобігає їх окисленню. Після затягування болтів кріплення наконечники проводів біля виводів змащують технічним вазеліном.

Тріщини в мастиці і кришках акумуляторів, а також нещільне кріплення пробок заливних  отворів є причиною  випліску­вання  електроліту  на  поверхні  кришок.  Електроліт  замикає виводи, що призводить до розрядження акумуляторів.

Невеликі тріщини у мастиці усувають оплавленням, а пошкоджені кришки акумуляторів замінюють.

Прискорене саморозряджання акумуляторів виникає через замикання виводів брудом чи електролітом, замикання пластин різної полярності активною масою, що осипається, руйнування сепараторів, виникнення місцевих струмів у активній масі пластин. Саморозряджання вважається прискореним, якщо без навантаження протягом перших 14 діб втрати ємності перевищують 10 %, а далі за такий же строк - 5 %.Внаслідок утворення місцевих струмів в активній масі пластин відбувається електроліз води, з електроліту виділяються бульбашки водню і кисню, що і є ознакою прискореного самороз­ряджання акумулятора.

Саморозряджання прискорюється, якщо електроліт забруднений активною масою, що осипається з пластин, або сторонніми домішками, не дистильованою водою і хімічно нечистою сірчаною кислотою.

Поверхні батареї очищають від пилу, бруду і електроліту. Останній на поверхні кришок нейтралізують протиранням ганчіркою, змоченою 10%-ним розчином нашатирного спирту чи кальцинованої соди.

Якщо встановлено, що саморозряджання акумуляторів ви­никає через забруднення електроліту, то таку батарею розря­джають струмом, що відповідає 0,1 ємності батареї, до напруги 1,1-1,2 В на один акумулятор, щоб сторонні метали та їх окисли, що потрапили в  акумулятор,  перейшли з  активної маси від'ємних пластин в електроліт. Після цього весь електроліт виливають, заливають свіжий тієї ж щільності і повністю за­ряджають батарею.

Низький рівень електроліту є наслідком випаровування і елек­тролізу води, а також витікання через тріщини в мастиці, кришках, зовнішніх стінках бака і через нещільно закручені пробки. Ємність акумуляторів, в яких верхні частини пластин не покриті електролітом, знижується.

Виміряють рівень електроліту скляною трубкою діаметром 5-6 мм (рис.13.1), а при її відсутності пластмасовим чи дерев'яним стерж­нем.

Рівень електроліту повинен бути на 10-15 мм вище запобіжного щитка. При зниженні рівня електроліту в акумулятори доливають дистильовану воду. Для перемішування води з електролітом батарею підзаряджають протягом 15-20 хв.

У разі зменшення щільності електроліту, збільшується внутрішній опір батареї і зменшується її ємність. Внаслідок цього зменшується сила струму у ланцюгу працюючого стартера, а також частота обертання якоря і потужність стартера, що затрудняє запуск двигуна, особливо взимку. Крім того, у цей час може виникнути промерзання електроліту.

У   випадку  збільшення   щільності   електроліту   виникають процеси, що зменшують ємність та строк служби батареї.

Вимірюють щільність електроліту денсиметром з піпеткою (рис.13.2). Для визначення щільності електроліту необхідно стиснути грушу рукою І занурити трубку 4 в електроліт. Потім плавно відпустити грушу, що забезпечує заповнення піпетки 2 електролітом. Денсиметр 3 спливає. Поділки шкали, що збі­гаються з рівнем електроліту, вкажуть на його щільність. Вона залежить від температури. На кожен градус зміни температури в показання денсиметра вводять поправку, що дорівнює 0,0007 г/см³. Якщо температура вище 15 °С, поправку до показань денсиметра додають, якщо нижче - віднімають. В результаті одержують щільність, приведену до температури 15⁰  (табл. 13.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 13.1 - Нормальні значення щільності електроліту

 

Допускається відхилення щільності електроліту від значень, наведення у таблиці, на ±0.01 г/см³                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Щільність електроліту в акумуляторах, що перевіряють, не повинна відрізнятись більше як на 0,01 г/см³. За щільністю електроліту роблять висновок про ступінь роз­ряджання акумуляторів, враховуючи, що її зниження на 0,01 г/см³ відповідає його розряджанню на 6 %. Батареї, роз­ряджені більше як на 25 % взимку і 50 % влітку, потрібно заряджати.

 

Таблиця 13.2. – Залежність степені зарядки акумуляторних батарей в залежності від щільності електроліту

Показники	Степінь зарядки акумуляторної батареї
	Повністю заряджена батарея	Батарея розряджена на    25 %	Батарея розряджена на    50 %
Щільність  електроліту, приведена до температури 15 0С, г/см3	1,310	1,270	1,230
	1,290	1,250	1,210
	1,270	1,230	1,190
	1,20	1,210	1,170

Якщо в кінці заряджання щільність електроліту в акумулято­рах буде менша чи більша значення, наведеного в табл.1, то її коригують доливанням в акумулятори води у випадку, якщо щільність вища норми, і додаванням електроліту щіль­ністю 1,40 г/см³ якщо нижча.

Електроліт виготовляють з акумуляторної сірчаної кислоти і дистильованої води у кислотостійкому ебонітовому, фарфо­ровому чи свинцевому посуді. Підчас його приготування треба обов'язково користуватися захисними окулярами, а також гу­мовими рукавицями, фартухом і чоботами. Склад  електроліту визначають згідно табл.13.2 

Сірчану кислоту наливають тонким струменем у воду, одно­часно перемішуючи розчин чистою скляною паличкою. Не можна лити воду у кислоту, бо при цьому виділяється велика кількість теплоти у верхніх шарах розчину і електроліт буде розбризку­ватися, що може викликати опіки. У випадку потрапляння елек­троліту на шкіру і одяг людини його нейтралізують 10%-ним роз­чином нашатирного спирту чи кальцинованої соди, а потім зми­вають сильним струменем води. У разі потрапляння електроліту в очі потрібно промити їх 10%-ним розчином двовуглецевої соди і звернутися до лікаря.

Таблиця13.3. – Склад електроліту

Сульфатація пластин - виникнення кристалів сірчано­кислого свинцю (сульфату), що погано розчиняються, на по­верхні пластин і стінках пор активної маси. Кристали сульфату закупорюють пори активної речовини пластин, що запобігає проникненню електроліту в глибину пластин. Внаслідок цього не вся активна речовина бере участь у роботі, що знижує ємність акумулятора. Дуже сульфатовані пластини набувають світлого забарвлення з'являються білі плями сульфату.

Сульфатація пластин виникає при тривалому зберіганні батареї без підзарядження, підвищеній щільності електроліту, активному саморозрядженні, стиканні пластин з повітрям при зниженому рівні електроліту, у разі систематичного недозарядження батареї і при потраплянні сторонніх домішок в електро­літ. Сульфатована батарея через малу ємність швидко розря­джається з різким спадом напруги, особливо при включенні стартера.

Сульфатовані пластини відновлюють тривалим зарядженням силою струму не більше 0,05 ємності батареї, при щільності електроліту не більше 1,12 г/см³. Дуже сульфатовані пластини не відновлюють. Пластини руйнуються внаслідок окислення решіток і роз­пушення активної маси, особливо позитивних пластин. Зміна об'єму активної маси при заряджанні і розряджанні батареї спричинює відшарування маси від решіток. Руйнування пластин призводить до зменшення ємності батареї і короткого замикання різнойменних пластин.

Короткозамкнутий акумулятор швидко розряджається, а пластини його сульфатуються. Щільність електроліту у такому акумуляторі буде дуже малою.

При повному короткому замиканні акумулятор не можна зарядити, а напруга його буде дорівнювати нулю. Коротке замикання пластин у батареях можна визначити вимірюванням ЕРС кожного акумулятора за допомогою вольт­метра. У справного акумулятора ЕРС залежить від щільності електроліту і дорівнює:

де 0,84 – постійне число; щільність електроліту, - щільність електроліту, приведена до температури 15 ⁰С.

Якщо ЕРС буде менше визначеної за формулою то в акуму­ляторі є часткове коротке замикання пластин. У випадку пов­ного короткого замикання покази вольтметра будуть дорів­нювати нулю.

При повному короткому замиканні потрібно розібрати аку­мулятор і усунути несправності, що викликають замикання. Для усунення часткового замикання пластин акумулятор про­мивають дистильованою водою.

Після цього заміряють напругу кожного акумулятора під навантаженням за допомогою навантажувальної вилки (рис.13.3). Цю операцію виконують при закручених пробках акуму­лятора, що запобігає вибуху гримучого газу. Навантажувальна вилка ЛЭ-2 дає можливість перевірити роботоздатність акумуляторних батарей ємністю 40—135 А • год. Резистори 1 (0,01 Ом) і 8 (0,02 Ом) вмикають контактними гайками 10 і 4 при перевірці акумуляторів ємністю відповідно 70-100 А • год (до 160А) і 40 - 65 А • год (100 А). При випробуванні акумуляторів ємністю 110—135 А • год гайками 4 і 10 включають обидва резистори паралельно один одному. При цьому сила струму розряджання зростає до 260 А.

Натискуванням на рукоятку 6 вістря ніжок щільно притиска­ють до затискачів акумулятора, що випробують, і через 5 с ви­значають напругу за вольтметром 5.  Повторне вимірювання напруги акумулятора не дає дійсного значення, тому що він вже буде частково розрядженим.

Якщо акумулятор справний і повністю заряджений, то напру­га становитиме 1,7—1,8 В. При 1,4—1,7 В батарею треба за­ряджати. Якщо під час перевірки батарей напруга хоча б одного акумулятора відрізняється від напруги інших більше як на 0,1 В чи зменшується до 0,9—1,4 В, то батарея несправна і потребує заряджання чи ремонту. Для визначення придатності батарей, що були в експлуата­ції, і перед встановленням на тривале зберігання виконують контрольне розряджання повністю зарядженої батареї з електролітом нормальної щільності струмом, що відповідає 0,1 її ємності (рис.13.4). Силу струму в колі регулюють реостатом 3.

Рис.13.4. Схема вмикання при­ладів при контрольному роз­ряджанні і визначенні ємності акумуляторної батареї: 1-вольтметр; 2-акумуляторна батарея; 3 - реостат;  4 - ампер­метр;  5 - вимикач

Розряджання закінчують, коли на затискувачах одного з най­гірших акумуляторів напруга знизиться до 1,7 В (чи до 10,2 В на батареї з номінальною напругою 12 В). Батарея справна, якщо тривалість розряджання буде не менше
7,5 год для бата­рей з електролітом щільністю 1,29 г/см³; 6,5 - 1,27; 5,5 год - 1,25 г/см³.

Після контрольного розряджання справні батареї заряджа­ють і направляють в експлуатацію чи на зберігання.

Якщо тривалість розряджання буде меншою наведених зна­чень, то батарею кілька разів заряджають і розряджають, контролюючи тривалість розряджання. Якщо при повторних розряджаннях вона не збільшується, то батарею ремонтують.

Зарядка акумуляторної батареї. У нові акумуляторні батареї перед їх заряджанням зали­вають електроліт щільністю на 0,02 г/см³ менше тієї, що повин­на бути в кінці заряджання для даної кліматичної зони (див. табл.1). Температура електроліту, що заливають в акуму­лятор, повинна бути не нижче +15 і не вище +25 °С. Не рані­ше як через 20 хв і не пізніше як через 2 год після доливання електроліту перевіряють його щільність. Якщо вона зменшиться не більше як на 0,03 г/см³ порівняно з щільністю залитого електроліту,   то   батарею   можна   експлуатувати   без   заряджання. У іншому випадку батарею заряджають.

Перед зарядкою акумуляторна батарея із залитим електролітом повинна постояти  4-5 год. Після закінчення цього часу слід провірити рівень електроліту і при необхідності долити його. Відгвинтити всі пробки акумуляторів для виходу газів при зарядці. Значення зарядного струму взяти із характеристики акумуляторної батареї, яка приведена в її паспорті.

Максимальна напруга повинна бути такою (табл. 13.4), щоб заряджання батареї доводилося тільки до початку газо­утворення, тобто щоб не було її перезаряджання.

Таблиця 13.4. – Максимальна напруга зарядження акумуляторів

Кліматичні зони (середня температура у січні, 0С)	Пора року	Напруга генератора, В при розміщенні батареї
		зовнішньому	підкапотному
Холодна (від -50 до -15)	Зима	14,5-15,5	14,2-15,0
	Літо	13,8-14,8	13,2-14,2
Помірна  (від -15 до -4)	Весь рік	13,8-14,8	13,2-14,2
Жарка, тепла, волога (від -15 до +6)	Весь рік	13,2-14,0	13,0-14,0

При  збільшенні  напруги  вище  оптимальної  величини  на 10-12 %, строк служби батареї зменшується в 2-2,5 раза.

Існує декілька способів зарядки свинцево-кислотних акумуляторних батарей. Найбільш розповсюджений спосіб – зарядка при постійних значеннях зарядного струму, які вибирають залежно від технічного стану і ємності батареї. Нові батареї заряджають струмом, що відповідає 0,1 ємності. Заряджати батареї, що були в експлуатації, але вже зняті з трактора, можна силою струму, більшою, ніж при заряджанні нових. На зарядку можна ставити одночасно одну або декілька акумуляторних батарей (рис.13.5). При груповому способі зарядки акумуляторні  батареї краще всього підбирати з однаковою ємністю. В іншому випадку значення зарядного струму слід брати по акумуляторній батареї  з найменшою ємністю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13.5. Схема з’єднання акумуляторних    батарей      при зарядці

 

Під час зарядки через кожні 3 – 4 год. перевіряють напругу акуму­ляторів, щільність і температуру електроліту. У випадку, коли температура електроліту досягає 45 °С, силу струму заря­джання зменшують наполовину чи переривають заряджання на час, необхідний для зниження температури електроліту до 30 °С. Батареї заряджають доти, поки не настане газовиділення у всіх акумуляторах, а напруга і щільність електроліту будуть зали­шатися постійними протягом 2 год. Орієнтовна тривалість зарядки сухо заряджених акумуляторних батарей – 8-16 год, відремонтованих – 12-20 год. Якщо щільність електроліту у кінці заряджання буде відрізнятися від значень, наведених у табл.1, виконують коригування його щільності при заряджанні, яке продовжують доливанням дистильованої води у випадках, коли вона вище, чи доливанням електроліту щіль­ністю 1,40 г/см³, якщо вона нижче.

Марки акумуляторних батарей складаються з букв та цифр. Перші цифри, наприклад 3 і 6, вказують на кількість елементів у батареї, отже, і загальну напругу (кожний елемент має напругу 2В). Літери означають: СТ – стартерна батарея, ТСТ – тракторна стартерна, а число після них показує ємність батареї при 20-годинному режимі розрядження і температурі електроліту 30⁰С. До маркування входять літери, які характеризують матеріал бака (Е – ебоніт, П – пластмаса, Т – термопласт) і матеріал сепараторів (М – міпласт, МС – міпласт і скловолокно, Р – міпор, П – пластипор, ПС – пластипор і скловолокно).

 

 

Обладнання робочого місця

 

Акумуляторна батарея, денсиметр акумуляторний з піпеткою, скляна трубка із шкалою, навантажувальна вилка, пристрій для зарядки акумуляторних батарей.

 

Порядок виконання роботи

 

1.                     Відкрутити пробки та за допомогою денсиметра перевірити щільність електроліту.

2.                     За допомогою скляної трубки перевірити рівень електроліту у акумуляторах.

3.                     Перевірити навантажувальною вилкою напругу акумуляторної батареї на холостому ході та під навантаженням.

4.                     Поставити акумуляторну батарею на зарядку