Устройство автомобильного аккумулятора

Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) — устройство для накопления энергии с целью её последующего использования, энергоноситель.

 

На протяжении вот уже более чем 145 лет, начиная с того момента, когда первый аккумулятор был подарен Гастоном Планте Французской Академии наук, конструкция данного устройства так и не изменилась. До сих пор автомобилисты всех стран мира пользуются своего рода бочонком с кислотой, внутри которого расположены свинцовые пластины. Остановимся, пожалуй, на конструкции аккумуляторов немного подробней.
Классическая схема аккумулятора выглядит примерно вот так:


Собранные и соединенные в батареи такие элементы и служат автомобилистам верой и правдой уже много лет. Естественно, и конструкция и материал изготовления аккумуляторов претерпели значительные изменения. Например, если раньше в производстве накопительных элементов питания использовался чистый свинец, то на сегодняшний день для современной поточной технологии такой вариант уже не подходит. 

В настоящее время все аккумуляторы можно разделить на четыре основных типа: "классические" обслуживаемые (сурьмянистый свинец), малосурьмянистые, кальциевые и гибридные (комбинированные). А теперь подробнее о каждом из типов.

В производстве классических аккумуляторов, для изготовления решетчатой структуры и последующего нанесения поверх пасты, используется свинец с добавлением сурьмы. В процентном соотношении легирование свинца сурьмой составляет от 6 до 12 процентов. Однако, в случае использования такого сплава гидролиз воды (электролитическое разложение на водород и кислород) происходит уже при 12 В. А это значит ни что иное, как постоянное разложение и улетучивание воды в воздух, даже в процессе стабильной работы электрической системы. Такой химический процесс хорошо знаком закаленным советским автомобилистам, когда приходилось постоянно поглядывать в бачки с электролитом. А в случае появления верхней части пластины над уровнем жидкости в одном из бачков, все судорожно начинали искать дистиллированную воду и спрашивать у знакомых  денсиметр, странный предмет, напоминающий клизму с поплавком внутри. Потом начинались домашние опыты, появлялась первая прожженная кислотой одежда, ведь уроки химии, на которых рассказывали, что следует добавлять кислоту в воду, а никак не наоборот, прошли где-то мимо. В общем, не очень удобный вариант для ленивых. Поэтому многие производители задумались над тем, как можно упростить систему обслуживания аккумулятора и сделать его практически автономным. В результате появились малосурьмянистые, кальциевые и гибридные (комбинированные) аккумуляторы.
Суть изобретения заключалась в том, что стоило лишь свести уровень сурьмы к минимуму либо заменить ее другим элементом, как проблема испарения воды решилась сама собой, аккумулятор стал практически необслуживаемым. Американцы из фирм Delco Remy и GNB в 50-е годы реализовали так называемый кальциевый свинец,  в результате чего на свет появились кальциевые аккумуляторы. Европейцы определились на малосурьмянистом свинце (Baren, Varta, Bosch). Как первый, так и второй вариант обеспечивали стойкость к процессу гидролиза при напряжении до 16 В, чего при нормальной работе электроники вполне достаточно для того, чтобы делать герметичную конструкцию аккумуляторной батареи на период всей эксплуатации, так как вода практически не испарялась. По сути, малосурьмянистые и кальциевые типы аккумуляторов различаются лишь по виду используемых материалов, когда как основные достоинства, такие как неприхотливость и большая надежность по сравнению с классическими моделями, остаются одинаковыми. Поэтому большой разницы для покупателя между ними нет.
Что же касается гибридных моделей, то они являются своеобразной комбинацией малосурьмянистого и кальциевого аккумуляторов.  Отличие в том, что отрицательные пластины делают из кальциевого свинца, а положительные из малосурьмянистого. Это связано с тем, что у кальциевых аккумуляторов при длительной глубокой разрядке положительные пластины начинают покрываться сульфатом кальция, который блокирует электрохимические реакции. В отличие от образования сульфата свинца, данный процесс является необратимым, что приводит к порче батареи.
Но, каким бы ни был ваш аккумулятор, рано или поздно он выходит из строя. Почему это происходит и как можно отсрочить его гибель, мы расскажем чуть ниже.
Главной причиной смерти аккумуляторов является физика электрохимического процесса зарядки и разрядки. Получая и отдавая ток, пластины с нанесенной на них пастой расширяются и сжимаются, что приводит к разрушению их структуры. Паста начинает опадать и скапливается на дне, что приводит к замыканию положительных и отрицательных пластин еще до того, как они полностью оголяются и перестают накапливать заряд. Как выход – оборудование на дне аккумуляторов дополнительных емкостей, перегороженных ребрами, в которые и должен собираться так называемый шлам. Также, внутри корпуса, между пластинами начали устанавливать специальные конвертеры-сепараторы, которые представляют собой пористую структуру, легко пропускающую электролит и в тоже время играющую роль хорошей защиты от норовящего все замкнуть шлама.  Данные усовершенствования конструкции привели к уменьшению размеров аккумуляторов, а также к повышению стойкости к механическим нагрузкам.
Вторым фактором, который приводит к преждевременной смерти аккумулятора, является его перезарядка. В этом случае начинается процесс, разрушения и осыпания материала положительных пластин. Перезаряд может наступить как в случае неисправной электросистемы на автомобиле, так и при стационарном заряде. К слову, кальциевые и гибридные аккумуляторы в меньшей степени подвержены этой угрозе потому, как своеобразный состав свинца обеспечивает окончание подзарядки батареи в случае ее 95-97 % заряда.
Глубокая разрядка происходит в случае так называемого длительного  электрического голодания, когда по причине неисправного генератора, окисления контактов, а также замыканий на корпус, ток идет не к батарее, а на нагревание окружающего воздуха всей массой автомобиля. В таких случаях очень легко загнать свой аккумулятор в такое состояние, из которого восстановить его будет уже невозможно.
Ну, а что касается выбора, то самым главным критерием в любом случае является емкость аккумулятора. Многие наивно полагают, что чем больше этот параметр, тем лучше. Отнюдь. На автомобильных заводах все компоненты электрической системы тщательно подбирают, чтобы создать так называемый баланс. В противном случае, может получиться так, что мощности аккумулятора не будет хватать на всю электронику в автомобиле, или наоборот, если аккумулятор будет слишком большим, генератор не будет справляться с тем, чтобы выработать нужное количество электроэнергии для зарядки, и, как результат, аккумулятор будет находиться в состоянии недостаточной заряженности. Пагубные действия перезаряда и разряда описаны чуть выше. Поэтому емкость вашей будущей покупки стоит подбирать как можно ближе к номинальной заводской цифре в технической документации на ваш автомобиль.
Стоит еще упомянуть, что для автомобилей разного рынка существуют некоторые различия в конструкции аккумуляторов. К примеру, для американской машины предусмотрены аккумуляторы, тоководы которых расположены не привычным вертикальным образом на крышке, а сбоку батареи. Поэтому возможен тот факт, что в случае замены придется искать оригинальный продукт. В случае с японскими автомобилями, аккумуляторы просто достаточно маленького размера, поэтому привычный европейский вполне может не встать на штатное место для восточной детали.
В любом случае, при правильном выборе и соблюдении всех правил использования аккумулятора, ваша покупка сможет прослужить вам достаточно долго.   

24 Июнь 2013

Ваш отзыв