Устройство аккумуляторной батареи

1.2. Устройство аккумуляторной батареи

На автомобилях и автобусах применяются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Батареи служат для питания всех потребителей электрической энергии систем зажигания, пуска, освещения, сигнализации и т. д. при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором, когда потребляемая ими сила тока превышает максимальную для генератора величину.

Аккумуляторные батареи при малых габаритах, массе и стоимости должны обладать большой емкостью, малыми сопротивлением и саморазрядом, большими сроком службы и прочностью, быть надежными в эксплуатации. При пуске холодного двигателя стартером аккумуляторные батареи должны обеспечивать отдачу большой силы тока при малом падении напряжения.

На автомобилях ЗИЛ – 130 устанавливают аккумуляторные батареи 6-СТ – 78 ЭМСЗ, на ГАЗ – 53 А – 6-СТ-68-ЭМ. Марки аккумуляторных батарей расшифровываются так: первая цифра обозначает количество аккумуляторов в батарее; буквы СТ – стартерная; число после букв – ёмкость батареи в ампер-часах. Последние буквы обозначают материал бака, сепараторов и в каком состоянии батареи поступают в автотранспортное предприятие: Э – эбонит; П – пластмасса;

Д – дерево; М – мипласт; С – стекло - войлок; З – аккумуляторная батарея сухозаряженная.

Свинцовая аккумуляторная батарея состоит из бака, который изготавливают из эбонита, полиэтилена или асфальтопековой пластмассы. Внутрь бака из асфальтопековой пластмассы запрессовывают кислостойкие вставки.

На дне бака выполнены четыре ребра, на которые ножками опирается каждая положительная и отрицательная пластины. Во избежание замыкания ножки положительных и отрицательных пластин опираются на разные ребра.

В пространстве между ребрами скапливается осыпающая с течением времени активная масса пластин(шлам),что на некоторое время предупреждает замыкание разноименных пластин. В батареях типа 6СТ-60 и других в крышках баков, изготавливаемых из эбонита или полиэтилена, имеются четыре отверстия: два крайних, для полюсных выводов полубаков пластин, одно заливное, закрываемое резьбовой пробкой и вентиляционной. В два крайних отверстия для надежного уплотнения полюсных выводов при изготовлении крышек заливают свинцовые втулки. Для надежного крепления наконечников стартерных проводов плюсовой и минусовой вывод- -конусные. В зависимости от полярности выводы обозначаются знаками<+> и <->.Плюсовой вывод имеет больший диаметр. Сообщение внутренней полости бака с атмосферой осуществляется через отверстие. К выводам приваривают межаккумуляторные перемычки и верхнюю часть свинцовых втулок, установленных в крышках при изготовлении их. Выводы являются продолжением мостиков. Герметичность стыка крышек со стенками баков обеспечивается кислотоупорной мастикой, которая состоит примерно из 75% нефтяного битума№5 и 25% машинного масла.

Рис 3. Аккумуляторная батарея

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - «плюсовая» клемма; 4 - один из шести аккумуляторов; 5 - «минусовая» клемма; 6 - пробка;

7 - заливное отверстие; 8 - пластины аккумулятора

Внутрь каждого отсека бака устанавливается блок разноименных пластин с сепараторами.

Решетки пластин отливают из антикоррозионного сплава, содержащего 92-93% свинца и 7-8% сурьмы. В сплав для решеток положительных пластин, кроме сурьмы, добавляют 0,1-0,2% мышьяка. Сурьму и мышьяка добавляют для увеличения механической прочности и уменьшения коррозии решетки, а также улучшения литейных свойств сплава.

Для увеличения емкости аккумулятора в ячейки решеток вмазывают активную массу, изготовленную из свинцового порошка и раствора серной кислоты для отрицательных и положительных пластин. Активная масса пластин обладает большой пористостью, а поэтому площадь рабочей поверхности, соприкасающейся с электролитом, увеличивается, и в результате возрастает емкость аккумулятора.

Для увеличения срока службы положительных пластин активную массу упрочняют добавки в нее полипропиленового волокна. При такой технологии изготовления положительных пластин сепараторы из стекловолокна не устанавливают.

В активную массу отрицательных пластин при ее изготовлении добавляют до 2% расширителей (сернокислый барий и дубитель БНФ), предотвращающих усадку и быстрое затвердение активной массы.. Вследствие этого ограничивается уменьшение проходного сечения пор в активной массе при эксплуатации аккумуляторной батареи и связанное с этим преждевременное уменьшение емкости и снижение срока службы пластин.

Активная масса пластин вмазывается в решетки с обеих сторон, после чего пластины прессуют для получения большей пористости, подвергают специальной обработке, заряда называется формированием.

В конце формирования большая часть активной массы положительных пластин превращается в перекись свинца PbO₂ (темно-коричневого цвета),а отрицательных – в губчатый свинец Pb(серого цвета), вследствие чего емкость аккумулятора увеличивается до номинальной величины .Заводы выпускают аккумуляторные батарей с сухими заряженными пластинами.

Для увеличения срока службы аккумулятора решетки положительных пластин, прочность которых в результате окисления при заряде уменьшается, имеют большую толщину, чем отрицательные пластины.

Для уменьшения коробления крайней положительной пластины, ввиду значительного изменения объема ее активной массы при разряде аккумулятора у большинства батарей положительных пластин, в блоке устанавливают на одну меньше, чем отрицательных. Благодаря этому обе стороны подвергаются одинаковому изменению объема активной массы, и она меньше коробится.

Для увеличения емкости и уменьшения внутреннего сопротивления в каждом аккумуляторе устанавливают по несколько штук пластин. К мостикам с выводами приваривают ушки одноименных пластин. Полу блоки отрицательных и положительных пластин собирают в блок, при этом соприкосновение разноименных пластин предотвращается сепараторами.

Сепараторы изготавливают из кислотостойких материалов-микропористой пластмассы (мипласта), микропористого эбонита (мипора), стекловолокна и др.

Одна сторона сепараторов, изготовленных из мипора или мипласта, имеет ребра, которые обращены к положительным пластинам. При такой установке сепараторов обеспечивается лучший доступ электролита в поры активной массы положительных пластин, что способствует повышению емкости аккумулятора.

При установке двойных сепараторов к положительным пластинам ставят сепаратор из стекловолокна, что уменьшает о ползание активной массы, вследствие чего увеличивается срок службы пластин.

Сепаратор из стекловолокна замедляют диффузию электролита в пластины, что являются причиной снижения напряжения и емкости батарей, особенно при снижении температуры электролита.

Над сепараторами в каждом аккумуляторе устанавливают тонкий перфорированный предохранительный щиток из хлорвинила или другого кислостойкого материала для защиты кромок сепараторов от механических повреждений при измерении плотности и ли при проверке уровня электролита.

Минимальный срок службы аккумуляторной батареи с одинарными сепараторами из мипласта или мипора - не менее 18мес при пробеге автомобиля не более 60 тыс. км ; для батарей с двойными сепараторами - не менее 24мес при пробеге автомобиля не более 75 тыс. км ..

Аккумуляторные батареи имеют на перемычках обозначения, характеризующие: тип; число последовательно соединенных аккумуляторов(3 или 6),определяющее номинальное напряжение(6 или 12 В); назначение(СТ- стартерная для автомобилей и автобусов или ТСТ- стартерная для автомобилей тяжелой службы, тракторов, сельскохозяйственных машин и т.п.); номинальную емкость при 20-часовом режиме разряда (А./ч);обозначение, характеризующее материал моноблока ( Э-эбонит, Т-полиэтилен, П-асфальтопековая пластмасса),буква, указывающих материал сепараторов(Р-мипор,М-мипласт,С-стекловолокно),и соответствующий ГОСТ

Примерно условно обозначения батареи с шестью последовательно соединенными аккумуляторами, номинальной емкостью 75 А/ч, исполненной в моноблоке из эбонита и сепараторами из мипласта : 6СТ-75ЭМ ГОСТ 959.15-71.

Пример условного обозначения батареи для тяжелой службы с тремя последовательно соединенными аккумуляторами, номинальной емкостью 150 А/ч, исполненной в моноблоке из эбонита и сепараторами из мипласта со стекловолокном: 3ТСТ-150ЭМСГОСТ 959.8-71.Все батареи выпускаются в сухозаряженном исполнении.

Стартерные батареи при небольших габаритных размерах обладают малым внутренним сопротивлением и большой емкостью.

В аккумуляторных батареях 6СТ-75, 6СТ-55(новой конструкции) моноблок закрывается одной, общей для всех аккумуляторов , пластмассовой крышкой, приваренной по периферии к наружным стенкам блока. Крышка закрывает межаккумуляторные перемычки и имеет над каждым аккумулятором отверстие, закрываемое пробкой. Соединения крышки с торцами стенок моноблока при сборке уплотняются эпоксидной смолой, что предотвращает переливание электролита из одного аккумулятора в другой.

Такие батареи не ремонтируют ; в них невозможно проверять каждый аккумулятор нагрузочной вилкой .Наружная поверхность крышки таких батарей меньше загрязняется, что снижает саморазряд батарей.

На автомобилях КамАЗ применяют батареи 6СТ-190ТР без элетроподогрева и 6СТ-190ТР-Н с электроподогревом , обеспечивающим нормальную работоспособность батареи в зимнее время при температуре воздуха до –40 С. В специальные карманы, выполненные в стенке каждого аккумулятора, устанавливаются по одному нагревательному элементу, состоящему из графитизированного вискозного шнура, помещенного в перфорированный футляр из кислотостойкого материала.

Нагревательные элементы соединены параллельно и подключены через термовыключатель к двум зажимам колодки, закрепленной на наружной стенке бака. При необходимости подогрева электролита подогреватель подключают к постороннему источнику электрической энергии напряжением 24В и мощностью не менее 600 ВТ. Термоэлемент автоматически включает нагревательные элементы при температуре электролита ниже 10 С и отключает их из цепи при 15 С .

Электроподогреватель используют только в зимнее время при хранении автомобиля на открытых площадках .Для уменьшения сопротивления аккумуляторных батарей 6СТ-190ТР-Н и 6СТ-190ТР в меж аккумуляторных перемычках и выводах полу блоков пластин при изготовлении их заливают медные пластины.

2. Неисправности и техническое обслуживание генератора и аккумуляторной батареи.

 

2.1 Неисправности генератора и их устранение

Основной причиной ухудшения технического состояния механизмов автомобиля является изнашивание деталей. Это относится и к генератору. В генератору много сопряженных деталей, которые изнашиваются из-за трения, искрения коррозионно-механический износ сопровождается взаимодействием кислорода воздуха, газов с материалом трущихся деталей. Аброзивный износ – это следствие режущего действия твердых частиц, попадающих между трущимися поверхностями из среды в виде пыли, продуктов износа, коррозии, нагара. Из-за усиления вибрации, вызываемой неровностями дороги, ослабевают соединения, нарушается соосность агрегатов. Электрические элементы генератора и реле-регулятора имеют ограниченную долговечность.

Основные неисправности генератора следующие:

1.         Обрыв или короткое замыкание в обмотке статора генератора и в обмотке возбуждения.

2.         Нарушение контакта щеток кольцами и искрение щеток.

3.         Износ подшипников генератора.

4.         Поломка или ослабление пружины щеткодержателей.

5.         Пробой диодов в выпрямителе.

6.         Ослабление натяжения (чрезмерное натяжение) или разрыв приводного ремня.

Качество и своевременность выполнения технического обслуживания автомобилей существенно влияет на надежность, долговечность, экономичность, безопасность движения.

Независимо от вида технического обслуживания первоочередным являются уборочно-моечные работы. Они являются основной частью ежедневного обслуживания автомобилей. Во время уборки удаляют пыль и грязь с корпусов и крышек генератора и реле-регулятора и насухо вытирают. Затем выполняют контрольно-смотровые работы. Они заключаются в выявлении ослабления креплений генератора, реле-регулятора, проводов к ним. При необходимости производят подтяжку креплений, замену проводов. Через каждые 6000 км пробега автомобиля необходимо выдувать сильной воздушной струей пыль из корпуса генератора. При подготовке к зимнему и летнему сезонам следует генератор снимать и сдавать механику для проверки и чистки.

Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе. Нарушение контакта щеток с кольцами возникает от загрязнения, обгорания или их износа, выкрашивания или износа щеток, а также ослабления или поломки нажимных пружин щеток. Загрязненные кольца следует протереть чистой тряпкой, обгоревшие кольца прочистить стеклянной бумагой, изношенную щетку заменить новой и притереть ее по кольцу.

Таблица 1.

Возможные неисправности генератора, их причины и способ устранения

Причины неисправности

Ремонт (способ устранения)

Контрольная лампа не гаснет или зажигается на определенных оборотах коленвала; аккумулятор разряжен и не заряжается. Проскальзывание ремня вентилятора. К.з. одного или нескольких положительных диодов выпрямителя. Износ или зависание щеток в щетко-держателе. Обрыв в соединении между штекером и центром звезды генератора или реле указателя зарядки. Обрыв или к.з. на массу обмотки возбуждения генератора или его соединения с контактным кольцами. Регулятор напряжения разрегулирован. Перегорание предохранителя регулятора напряжения. Аккумулятор неисправен. Контрольная лампа не загорается. Обрыв цепи лампы. Обрыв соединения между батареей и выводом “30” ген. Износ или окисление контактов выключателя зажигания. Замыкание статорной обмотки на массу. К.з. выпрямительных диодов. Слабая зарядка при разряженной аккумуляторной батарее. Ослабление крепления наконечников проводов, повреждения проводов. Неисправен аккумулятор. Грязные контакты регулятора напряжения. Перезарядка аккумулятора. Неисправность в регуляторе напряжения. Неисправность аккумулятора. Чрезмерно быстрый износ щеток генератора. Радиальное биение контактных колец. Щетки несоответствующей марки. Загрязнены контактные кольца.

Натянуть ремень. Заменить держатель с 3-мя положительными диодами. Проверить прилегание щеток к кольцам, усилие пружин. При необходимости заменить щеткодержатель. Восстановить соединение. Заменить ротор. Отрегулировать. Заменить. Заменить. Восстановить соединение. Восстановить соединение. Если износ – замена, если окисление – зачистить. Заменить статор. Заменить. Затянуть зажимы, поврежденные провода заменить. Заменить. Зачистить контакты. Заменить. Заменить. Проверить радиальное биение колец (должно быть < 0,05 мм). Проточить контактные кольца и заменить щетки. Заменить. Промыть бензином.