Проверка степени разряженности аккумуляторной батареи

Лабораторная работа № 6.

Источники электрической энергии машин.

1. Цель работы: Рассмотреть устройство и особенности конструкции стартерной аккумуляторной батареи 6СТ55;

Рассмотреть основные неисправности аккумуляторных батарей и способы их устранения;

Рассмотреть устройство и особенности конструкции генераторов современных автомобилей:

Рассмотреть основные неисправности генераторов и способы их устранения.

2. Приборы и оборудование: Аккумуляторные батареи; генераторы переменного тока.

3.Краткая теория:

Устройство аккумуляторной батареи.

Рисунок: разрез аккумуляторной батареи

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – положительный вывод; 4 – межэлементное соединение;

5 – отрицательный вывод ; 6 – пробка; 7 – индикатор для проверки уровня электролита;

8 – сепаратор; 9 – положительная пластина; 10 – отрицательная пластина.

Корпус батареи имеет шесть секций, в которых размещены шесть последовательно соединенных элементов, напряжением по 2 В. Каждый элемент состоит из положительных и отрицательных пластин, разделенных тонкими и пористыми пластмассовыми пластинами (сепараторами). Малая толщина и большая пористость сепараторов обеспечивает низкое внутренне сопротивление батареи и, тем самым, позволяют получить низкое внутреннее сопротивление батареи и, тем самым, позволяют получить большую силу разрядного тока при низких температурах. В элементы залит электролит, которым служит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Электролит заливается до уровня, на 10-15 мм выше верхнего края сепараторов, или предохранительного щитка. Пластины элементов представляют собой решетки, отлитые из сплава свинца и сурьмы. Ячейки решеток заполнены пористой активной массой. У заряженной батареи активная масса положительных пластин состоит из перекиси свинца (коричневого цвета), а отрицательных – из губчатого свинца (серого цвета). При разряде батареи активная масса положительных и отрицательных пластин превращается в мелкокристаллический сернокислый свинец (белого цвета).

Техническая характеристика аккумуляторной батареи 6СТ55А

Тип батареи 6СТ55А

Номинальное напряжение, В 12

Номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда,

и температуре электролита 25° С в начале разряда, А´ч 55

Разрядная сила тока при 20-часовом режиме разряда, А 2,75

Разрядная сила тока при стартерном режиме и температуре

электролита -18° С, А 255

Напряжение после 30с разряда при стартерном режиме, В ³8,4

Время разряда при стартерном режиме до напряжения 6 В, мин ³3

Сила тока заряда, А 5,5

Объем заливаемого электролита, л 3,8

Габаритные размеры, мм:

Длина 260±1

Ширина 172±1

Высота 223±1

Масса, кг:

с электролитом 21

без электролита 17

Маркировка: 6 СТ 55

Стартерная автомобильная батарея, с шестью последовательно соединенными аккумуляторами, двенадцативольтовая, номинальной емкостью 55 А*ч.

Первая цифра указывает число аккумуляторов в батарее; буквы СТ – тип батареи (стартерная), следующие за этими буквами число – номинальную емкость батареи (55 А*ч)

Последующие буквы – материал моноблока, сепараторов. После всех указанных цифр и букв наносится номер ГОСТа, по которому изготовлена батарея.

Приготовление электролита

Электролит изготовляют из смеси аккумуляторной серной кислоты с дистиллированной водой. Электролит готовят в фаянсовой, керамической, или эбонитовой посуде. В стеклянной посуде электролит готовить нельзя, так как стекло может лопнуть от высоких температур. Кислоту тонкой струей вливают в воду, непрерывно помешивая раствор стеклянной, или эбонитовой палочкой. Воду в кислоту вливать нельзя, для предотвращения разбрызгивания.

Плотность электролита контролируется ареометром, и при изменении окружающей температуры меняется, поэтому, в зависимости от температуры электролита, при измерении следует учитывать поправки.

В зависимости от климатической зоны, в аккумуляторную батарею заливается электролит плотностью:

Климатический район °С	Время года	Полностью заряженная батарея	Батарея разряжена
на 25 %	на 50 %
Очень холодный (от –50 до -30)	Зима	1,30	1,26	1,22
Лето	1,28	1,24	1,20
Холодный (от –30 до -15)	Круглый год	1,28	1,24	1,20
Умеренный (от –15 до -8)	Круглый год	1,27	1,24	1,20
Теплый влажный (от 0 до +4)	Круглый год	1,23	1,19	1,15
Жаркий сухой (-15 до +4)	Круглый год	1,23	1,19	1,15

Проверка степени разряженности аккумуляторной батареи

Проверка должна производиться измерением плотности электролита, а так же замером напряжения на выводных клеммах аккумуляторной батарей. У полностью заряженной батареи, напряжение должно быть не ниже 12 В, и плотность соответствовать норме.

Таблица определения степени разряженности аккумуляторной батареи по плотности электролита.

Состояния аккумуляторной батареи	Плотность электролита, приведенная к +15°С (288°К), и температура его замерзания
Полностью заряжена Температура замерзания эл-та: °С °К	1,31   -77	1,29   -74	1,28   -68	1,27   -58	1,25   -50	1,24   -42
Разряжена на 25 % Температура замерзания эл-та: °С °К	1,27   -58	1,25   -50	1,24   -42	1,23   -40	1,21   -28	1,20   -25
Разряжена на 50 % Температура замерзания эл-та: °С °К	1,23   -40	1,21   -28	1,20   -25	1,19   -22	1,17   -18	1,16   -16

Работоспособность аккумуляторной батареи определят проверкой ее под нагрузкой. Кислотные аккумуляторные батареи имеют свойство снижать напряжение под большой нагрузкой. Чем более разряжена батарея, тем интенсивнее падает в ней напряжение при нагрузке. Для проверки для проверки степени разряженности аккумуляторной батареи, под нагрузкой, используют специальные приборы. Проверка осуществляется так: переключателем нагрузки включают нагрузочное сопротивление, соответствующее емкости проверяемой батареи. После выдерживания под нагрузкой около 5 секунд, фиксируют показания вольтметра. По показаниям определяют степень разряженности аккумуляторной батареи.

Для практических целей, ЭДС может быть определена по эмпирической формуле, дающей хорошее приближение:

Омическое сопротивление батареи является суммой сопротивления электролита, сепараторов, активной массы, решеток и соединительных элементов. Под сопротивлением электролита подразумевается сопротивление той его части, которая находится между электродами. Таким образом, можно записать, что общее омическое сопротивление батареи при разряде равно:

Заряд аккумуляторной батареи.

Заряд аккумуляторных батарей можно производить от любого источника постоянного тока, при условии, что его напряжение больше чем напряжение заряжаемой батареи. Для заряда положительный полюс источника тока должен быть соединен с положительной полюсом заряжаемой батареи, а отрицательный – с отрицательным.

Для любого момента заряда величина тока может быть найдена по формуле:

R – общее сопротивление заряжаемой цепи, Ом. Uист. – напряжение источника тока, Uб – напряжение батареи в данный момент заряда.

Из этой формулы следует, что при равенстве напряжения зарядного устройства и батареи, зарядный ток равен нулю. Если напряжение батареи меньше напряжения зарядного устройства, зарядный ток больше нуля. Если напряжение батареи больше напряжения зарядного устройства, ток меняет первоначальное направление и батарея будет разряжаться.

Различают два типа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

Заряд при постоянном токе: удобство этого способа является простота расчета количества электричества сообщенного батарее, как произведения тока и времени заряда. Этот способ имеет свои недостатки: при малом токе время заряда велико. При большом токе к концу заряда ухудшается заряжаемость и наблюдается значительное повышение температуры электролита, что снижает срок ее службы. Определена оптимальная величина тока заряда 0,1 С, А. Методом заряда при постоянном токе можно заряжать большое количество батарей.

При использовании метода заряда при постоянном напряжении в первый момент зарядный ток достигает больших значений. В процессе заряда, когда напряжение батареи постепенно возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится значительно меньше, чем сила тока при заряде методом постоянного тока. Средняя величина тока при правильно выбранном значении напряжения приблизительно равна 0,1 С, А.

На автомобиле заряд происходит при постоянном напряжении.

При заряде батареи необходимо периодически проверять температуру электролита и не допускать ее повышения выше 40°С. Если темпера достигнет 40°С, то следует уменьшить наполовину зарядный ток, или прервать заряд и охладить батарею до 27°С. Заряд прекращается, когда начинается обильное газовыделение во всех отсеках батареи, и напряжение и плотность электролита в течение последних 3 часов заряда будут оставаться постоянными.

Характеристики генератора.

Генераторы на автомобилях работа­ют в условиях изменения частоты вращения (от 800 до 6000 об/мин) и нагрузки от минимальной (все потребители выключены) до пол­ной (включены все потребители). При этом в определенных пре­делах должно сохраняться напряжение в сети. Номинальное на­пряжение в 12-вольтовых системах принято равным 14 В, а в 24-вольтовых — 28 В.

Номинальный ток нагрузки — это максималь­ный ток, который может обеспечить генератор в длительном режиме при максимальной частоте вращения двигателя и номи­нальном напряжении.

Скоростная регулировочная характеристика необходима для вы­бора диапазона изменения тока возбуждения. Минимальное зна­чение его соответствует работе при максимальной частоте враще­ния и нулевой нагрузке генератора (ток нагрузки Iг = 0).

Токоскоростная характеристика —это зависимость тока на­грузки от частоты вращения при постоянном значении напряже­ния. Основные точки характеристики: начальная частота враще­ния n₀ без нагрузки (принята в диапазоне 900...1200 мин~'); номи­нальная частота вращения n_н, при которой достигается номиналь­ная нагрузка I_н; максимальная частота вращения n_mах, при которой достигается максимальная нагрузка I_mах.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ

Типичным представителем многочисленных моделей генера­торов является генератор 37.3701, который устанавливают на ав­томобили ВАЗ. Статор генератора 11 (рис. 26.4) набран из плас­тин электротехнической стали. В его пазах уложены обмотки 18 трехфазной системы, соединенные на «звезду». Диаметр провода 1 мм, сопротивление одной фазы в холодном состоянии 0,155 Ом.

На вал 9 ротора напрессованы клювообразные полюсы, между которыми помещена обмотка возбуждения 12. Ее концы выведены на контактные кольца 8. Обмотка имеет 420 витков провода диа­метром 0,8 мм, ее сопротивление 2,6 Ом. Ток подается в обмотку возбуждения через контактные кольца и щетки, установленные в щеткодержателе 7. На нем укреплены интегральный регулятор на­пряжения (ИРН) 17.3702 герметичного исполнения и выпрями­тельный блок 2. Этот блок БПВ11-60-02 смонтирован на двух ши­нах — отрицательной и положительной, изолированных одна от другой. На них установлены по три диода ВД-20, но разной по­лярности. Шины служат проводниками тока и одновременно радиатором для отвода теплоты. Дополнительно три диода работают для выпрямления тока, идущего в обмотку возбуждения.

Крышки 4 и 14 выполнены из алюминиевого сплава и стянуты шпильками. Генератор приводится в действие от коленчатого вала двигателя через ременную передачу. Для обдува обмоток генерато­ра на шкив привода установлена крыльчатка вентилятора 17, а в крышках 4 и 14 выполнены вентиляционные отверстия.

Частота вращения генератора до 4000 мин"1, мощность 770 Вт, номинальный ток 55 А.

Аналогично устроены генераторы других автомобилей. На ав­томобиле «Нива» ВАЗ-21213 установлен генератор Г221-А-006. Дополнительно к рассмотренной выше конструкции на его крыш­ке со стороны контактных колец размещен воздухозаборник, обеспечивающий очистку воздуха, подаваемого для обдува обмо­ток.

Генератор 16.3701 и его модификацию 161.3701 устанавливают на автомобилях ГАЗ и ВАЗ. На автомобилях ЗИЛ-431410 и его мо­дификациях применен генератор 32.3701.

Неисправности генераторов

Основными неисправностями генераторов являются:

v Плохой контакт между щетками и контактными кольцами.

v Обрыв обмотки возбуждения.

v Замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора.

v Межвитковое замыкание в катушке обмотки возбуждения.

v Обрыв одной фазы в цепи обмотки статора.

v Замыкание обмотки статора на сердечник.

v Межвитковое замыкание в катушках обмотки статора.

v Пробой диодов выпрямителя