Autobatéria, známa ako akumulátor, je zodpovedná za štartovacie, svetelné a zapaľovacie systémy v aute. Autobatérie sú zvyčajne olovené a pozostávajú z galvanických článkov, ktoré poskytujú 12-voltový systém. Každý z článkov vytvára pri plnom nabití 2,1 V. Hustota elektrolytu je kontrolovaná vlastnosť vodného roztoku kyseliny, ktorá zabezpečuje normálnu prevádzku batérií.
Zloženie olovenej batérie
Elektrolyt olovenej batérie je roztok kyseliny sírovej a destilovanej vody. Špecifická hmotnosť čistej kyseliny sírovej je asi 1,84 g/cm3 a táto čistá kyselina sa riedi destilovanou vodou, kým merná hmotnosť roztoku nie je 1,2 – 1,23 g/cm 3.
Hoci v niektorých prípadoch sa odporúča hustota elektrolytu v batérii v závislosti od typu batérie, sezónnych a klimatických podmienok. Špecifická hmotnosť plne nabitej batérie podľa priemyselného štandardu v Rusku je 1,25-1,27 g / cm3 v lete a pre silné zimy - 1,27-1, 29 g/cm3.
Špecifická hustota elektrolytu
Jedným z hlavných parametrov batérie je merná hmotnosť elektrolytu. Je to pomer hmotnosti roztoku (kyseliny sírovej) k hmotnosti rovnakého objemu vody pri určitej teplote. Zvyčajne sa meria hustomerom. Hustota elektrolytu sa používa ako indikátor stavu nabitia článku alebo batérie, ale nemôže charakterizovať kapacitu batérie. Počas vykladania sa špecifická hmotnosť lineárne znižuje.
Vzhľadom na to je potrebné objasniť veľkosť prípustnej hustoty. Hladina elektrolytu v batérii by nemala presiahnuť 1,44 g/cm3. Hustota môže byť od 1,07 do 1,3 g/cm3. Teplota zmesi bude potom asi +15 C.
Elektrolyt so zvýšenou hustotou vo svojej čistej forme sa vyznačuje pomerne vysokou hodnotou tohto ukazovateľa. Jeho hustota je 1,6 g/cm3.
Úroveň nabitia
Pri úplnom nabití v ustálenom stave a pri vybití poskytuje meranie špecifickej hmotnosti elektrolytu približnú indikáciu stavu nabitia článku. Špecifická hmotnosť=napätie otvoreného obvodu - 0,845.
Príklad: 2,13 V – 0,845=1,285 g/cm3.
Špecifická gravitácia klesá, keď je batéria vybitá na úroveň blízku úrovni čistej vody, a zvyšuje sa počas nabíjania. Batéria sa považuje za plne nabitú, keď hustota elektrolytu v batérii dosiahne maximálnu možnú hodnotu. Špecifickéhmotnosť závisí od teploty a množstva elektrolytu v článku. Keď je elektrolyt blízko spodnej značky, špecifická hmotnosť je vyššia ako nominálna, klesne a do článku sa pridá voda, aby sa elektrolyt dostal na požadovanú úroveň.
Objem elektrolytu sa zväčšuje pri zvyšovaní teploty a zmenšuje sa pri poklese teploty, čo ovplyvňuje hustotu alebo špecifickú hmotnosť. Keď sa objem elektrolytu zväčšuje, údaj klesá a naopak, pri nižších teplotách sa zvyšuje špecifická hmotnosť.
Skôr ako zvýšite hustotu elektrolytu v batérii, musíte vykonať merania a výpočty. Špecifická hmotnosť batérie je určená aplikáciou, v ktorej sa bude používať, pričom sa berie do úvahy prevádzková teplota a životnosť batérie.
| % kyselina sírová | % vody | Špecifická gravitácia (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Chemická reakcia v batériách
Akonáhle sa záťaž pripojí na svorky batérie, cez záťaž začne pretekať vybíjací prúd a batéria sa začne vybíjať. Počas procesu vybíjania sa kyslosť roztoku elektrolytu znižuje a vedie k tvorbe síranových usadenín na kladných aj záporných doskách. V tomto procese vybíjania sa množstvo vody v roztoku elektrolytu zvyšuje, čo znižuje jeho špecifickú hmotnosť.
Články batérie je možné vybíjať na stanovené minimálne napätie a špecifickú hmotnosť. Plne nabitá olovená batéria má napätie a špecifickú hmotnosť 2,2 V a 1,250 g/cm3 a tento článok možno normálne vybíjať, kým príslušné hodnoty nedosiahnu 1,8 V a 1,1 g/cm3.
Zloženie elektrolytu
Elektrolyt obsahuje zmes kyseliny sírovej a destilovanej vody. Údaje nebudú presné pri meraní, ak vodič práve pridal vodu. Musíte chvíľu počkať, aby sa čerstvá voda stihla zmiešať s existujúcim roztokom. Pred zvýšením hustoty elektrolytu si musíte pamätať: čím väčšia je koncentrácia kyseliny sírovej, tým je elektrolyt hustejší. Čím vyššia hustota, tým vyššia úroveň nabitia.
Pre roztok elektrolytu je najlepšou voľbou destilovaná voda. Tým sa minimalizuje možnékontaminanty v roztoku. Niektoré nečistoty môžu reagovať s iónmi elektrolytov. Ak napríklad zmiešate roztok so soľami NaCl, vytvorí sa zrazenina, ktorá zmení kvalitu roztoku.
Vplyv teploty na kapacitu
Aká je hustota elektrolytu – bude závisieť od teploty vo vnútri batérií. Používateľská príručka pre konkrétne batérie špecifikuje, ktorá korekcia by sa mala použiť. Napríklad v príručke Surrette/Rolls pre teploty v rozsahu od -17,8 do -54,4oC pod 21oC odpočítajte 0,04 za každých 6 stupne.
Mnoho invertorov alebo regulátorov nabíjania má snímač teploty batérie, ktorý sa pripája k batérii. Väčšinou majú LCD displej. Potrebné informácie poskytne aj nasmerovanie infračerveného teplomera.
Merač hustoty
Hydrometer hustoty elektrolytu sa používa na meranie špecifickej hmotnosti roztoku elektrolytu v každom článku. Kyselinová batéria je plne nabitá so špecifickou hmotnosťou 1,255 g/cm3 pri 26oC. Špecifická hmotnosť je meranie tekutiny, ktoré sa porovnáva so základňou. Toto je voda, ktorej je priradené základné číslo 1 000 g/cm3.
Koncentrácia kyseliny sírovej vo vode v novej batérii je 1,280 g/cm3, čo znamená, že elektrolyt váži 1,280 g/cm3 násobok hmotnosti rovnakého objemu vody. Plne nabitá batéria bude testovaná pri max1,280 g/cm3, pri vybití sa bude počítať od 1,100 g/cm3.
Postup testu hydrometra
Odčítaná teplota hustomera by mala byť nastavená na teplotu 27oC, najmä pokiaľ ide o hustotu elektrolytu v zime. Vysokokvalitné hustomery majú vnútorný teplomer, ktorý bude merať teplotu elektrolytu a obsahuje konverznú stupnicu na korekciu plavákových hodnôt. Je dôležité si uvedomiť, že teplota sa výrazne líši od okolitého prostredia, ak je vozidlo v prevádzke. Poradie merania:
- Nalejte elektrolyt do hustomera pomocou gumovej guľôčky niekoľkokrát, aby teplomer mohol upraviť teplotu elektrolytu a odčítať údaje.
- Preštudujte si farbu elektrolytu. Hnedé alebo sivé sfarbenie indikuje problém s batériou a je znakom, že batéria sa blíži ku koncu životnosti.
- Nasmerujte minimálne množstvo elektrolytu do hustomera tak, aby sa plavák voľne vznášal bez kontaktu s hornou alebo spodnou časťou odmerného valca.
- Držte hustomer vzpriamene vo výške očí a dávajte pozor na odčítanie, kde sa elektrolyt zhoduje so stupnicou na plaváku.
- Pripočítajte alebo odčítajte 0,004 jednotiek za každých 6oC, keď je teplota elektrolytu nad alebo pod 27oC.
- Upravte odčítanie, napríklad ak je špecifická hmotnosť 1,250 g/cm3 a teplota elektrolytu je32oC, hodnota 1,250 g/cm3 dáva opravenú hodnotu 1,254 g/cm3. Podobne, ak bola teplota 21oC, odpočítajte 1,246 g/cm3. Štyri body (0,004) z 1,250 g/cm3.
- Pred kontrolou hustoty elektrolytu otestujte každý článok a poznačte si čítanie opravené na 27oC.
Príklady merania nabitia
Príklad 1:
- Hydrometer ukazuje 1,333 g/cm3.
- Teplota je 17 stupňov, 10 stupňov pod odporúčanou hodnotou.
- Odčítajte 0,007 od 1,333 g/cm3.
- Výsledok je 1,263 g/cm3, takže stav nabitia je približne 100 percent.
Príklad 2:
- Údaje o hustote – 1,178 g/cm3.
- Teplota elektrolytu je 43 stupňov C, čo je 16 stupňov nad normálom.
- Pridať 0,016 až 1,178 g/cm3.
- Výsledok je 1,194 g/cm3, účtované 50 percent.
| STAV POPLATKOV | KONKRÉTNA HMOTNOSŤ g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabuľka hustoty elektrolytu
Nasledujúca tabuľka korekcie teplotyje jedným zo spôsobov, ako vysvetliť prudké zmeny hodnôt hustoty elektrolytu pri rôznych teplotách.
Ak chcete použiť túto tabuľku, potrebujete poznať teplotu elektrolytu. Ak meranie z nejakého dôvodu nie je možné, je lepšie použiť teplotu okolia.
Tabuľka hustoty elektrolytu je uvedená nižšie. Tieto údaje sú založené na teplote:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Ako môžete vidieť z tejto tabuľky, hustota elektrolytu v batérii v zime je oveľa vyššia ako v teplom období.
Údržba batérie
Tieto batérie obsahujú kyselinu sírovú. Pri manipulácii s nimi vždy používajte ochranné okuliare a gumené rukavice.
Ak sú články preťažené, fyzikálne vlastnosti síranu olovnatého sa postupne menia a dochádza k ich zničeniu, čo narúša proces nabíjania. Preto hustota elektrolytu klesá v dôsledku nízkej rýchlosti chemickej reakcie.
Kvalita kyseliny sírovej musí byť vysoká. V opačnom prípade sa batéria môže rýchlo stať nefunkčnou. Nízka hladina elektrolytu pomáha vysušiť vnútorné dosky zariadenia, čo znemožňuje obnovenie batérie.
Sulfatované batérie možno ľahko rozpoznať pohľadom na zmenenú farbu dosiek. Farba sulfátovanej platne sa zosvetlí a jej povrch zožltne. Takéto bunky vykazujú pokles výkonu. Ak dôjde k sulfonácii dlhší čas, nevratnáprocesy.
Aby sa predišlo tejto situácii, odporúča sa olovené batérie nabíjať dlhú dobu pri nízkom nabíjacom prúde.
Vždy existuje vysoká pravdepodobnosť poškodenia svorkovníc batériových článkov. Korózia postihuje hlavne skrutkové spoje medzi článkami. Tomu sa dá ľahko predísť tým, že zabezpečíte, aby bola každá skrutka utesnená tenkou vrstvou špeciálneho maziva.
Keď sa batéria nabíja, existuje vysoká pravdepodobnosť rozstreku kyseliny a plynov. Môžu znečistiť atmosféru okolo batérie. Preto je v blízkosti priestoru pre batérie potrebné dobré vetranie.
Tieto plyny sú výbušné, preto by sa do priestoru, kde sa nabíjajú olovené batérie, nemal dostať otvorený oheň.
Aby ste predišli explózii batérie, ktorá by mohla spôsobiť vážne zranenie alebo smrť, nevkladajte do batérie kovový teplomer. Musíte použiť hustomer so vstavaným teplomerom, ktorý je určený na testovanie batérií.
Životnosť napájacieho zdroja
Výkon batérie sa časom znižuje, bez ohľadu na to, či sa používa alebo nie, a tiež klesá s častými cyklami nabíjania a vybíjania. Životnosť je množstvo času, počas ktorého môže byť neaktívna batéria uložená, kým sa stane nepoužiteľnou. Všeobecne sa verí, že je to asi 80 % pôvodnej kapacity.
Existuje niekoľko faktorov, ktoré výrazne ovplyvňujú výdrž batérie:
- Cyklický život. časživotnosť batérie je určená hlavne cyklom používania batérie. Zvyčajne 300 až 700 cyklov pri bežnom používaní.
- Efekt hĺbky vybitia (DOD). Ak sa vzdáte vyššieho výkonu, bude to mať za následok kratší životný cyklus.
- Vplyv teploty. Toto je hlavný faktor pri výkone batérie, životnosti, nabíjaní a regulácii napätia. Pri vyšších teplotách dochádza v batérii k väčšej chemickej aktivite ako pri nižších teplotách. Pre väčšinu batérií je odporúčaný teplotný rozsah -17 až 35oC.
- Napätie a rýchlosť nabíjania. Všetky olovené batérie uvoľňujú vodík zo zápornej dosky a kyslík z kladnej dosky počas nabíjania. Batéria dokáže akumulovať len určité množstvo elektriny. Batéria sa spravidla nabije na 90 % za 60 % času. A 10 % zostávajúcej batérie sa nabije približne na 40 % celkového času.
Dobrá výdrž batérie je 500 až 1200 cyklov. Vlastný proces starnutia vedie k postupnému znižovaniu kapacity. Keď článok dosiahne určitú životnosť, neprestane náhle fungovať, tento proces sa časom predlžuje, treba ho monitorovať, aby sa včas pripravil na výmenu batérie.
