Раздел 3. «Характеристика и расчет электрохимических накопителей энергии» (лекция 2)

Особенности конструкции АКБ. Тепловые процессы, особенности работы и эксплуатации. Перспективные схемы АКБ. Особенности использования АКБ на водном транспорте.
Ни один студент не подписался
  • 15 уроков

Особенности конструкции АКБ. Тепловые процессы, особенности работы и эксплуатации. Перспективные схемы АКБ. Особенности использования АКБ на водном транспорте.

Лекция 3.2.2.2. Наиболее распространенные условия эксплуатация (Тепловые процессы, особенности работы и эксплуатации)

Наиболее распространена эксплуатация в условиях перезаряда или недозаряда.

Перезаряд происходит при эксплуатации батарей, уровень зарядного напряжения которых превышает 14,5 В.

Дело в том, что по мере повышения степени заряженности выше 75-80%, наряду с основным процессом заряда электродов АКБ, начинается вторичный процесс: разложение воды на водород и кислород.

Причем, его скорость быстро растет с ростом зарядного напряжения на выводах батареи выше 14,5 В.

Перезаряд является следствием нарушения режима работы регулятора напряжения по причине выхода из строя отдельных его элементов.

В некоторых случаях, как показала практика, величина зарядного напряжения при неисправном регуляторе достигает 17-18 В.

Это приводит к ускоренной потере воды и коррозии положительных токоотводов (решеток) батареи.

Под действием перезаряда уровень электролита быстро уменьшается.
Поэтому его необходимо своевременно довести до нормы доливкой, в аккумуляторы только дистиллированной воды.

При длительном перезаряде или при значительном превышении зарядного напряжения (выше 15,5 В) потеря воды бывает так велика, что оголяются верхние кромки пластин и сепараторов.

Это часто приводит к взрыву батареи.

Эксплуатация батареи при уровене зарядного напряжения меньше 13,8 В, приводит к прогрессирующему недозаряду.

При этом работоспособность батареи постепенно ухудшается, так как степень ее заряженности снижается пропорционально времени эксплуатации, пока не достигнет величины, соответствующей уровню зарядного напряжения.

Например, при зарядном напряжении 13,6 В и средней интенсивности эксплуатации степень заряженности батареи при положительной температуре составит около 65%, а при отрицательной — менее 50%.

Напомним, что степень заряженности батареи зимой составляет 70-75%, если напряжение на клеммах батареи равно 13,9-14,3 В при работающем двигателе и включенном ближнем свете.

Длительная эксплуатация батарей при степени заряженности 50-60% приводит к быстрой потере работоспособности из-за ускоренного оплывания активной массы аккумуляторных электродов.

Кроме того, при низких температурах электролит в сильно разряженных АКБ может замерзнуть, что приведет к разрушению корпуса батареи и полному выходу ее из строя.

Ускоренный износ может быть настолько велик, что батарея выходит из строя еще в период гарантийного срока, вследствие неблагоприятных условий эксплуатации из-за неисправностей изделий электрооборудования или нарушения требований инструкции по эксплуатации батарей.

Выход из строя АКБ в период гарантийного срока вследствие ускоренного износа не относится к гарантийным отказам.

Поэтому такие батареи не подлежат замене на новые по гарантийным обязательствам производителей батарей.

Ухудшение свойств АКБ в результате старения

Вследствие естественного износа в процессе эксплуатации изменяются основные параметры АКБ.

Под воздействием коррозии уменьшается сечение основных конструкционных элементов решетки положительного электрода.
Это приводит к увеличению внутреннего сопротивления батареи, то есть к некоторому снижению разрядного напряжения даже когда она полностью заряжена.

Емкость аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации постепенно снижается.

Это происходит от того, что при чередующихся зарядах и разрядах, которые имеют место во время работы батареи, положительная активная масса постепенно оплывает вследствие деструкции, и ее количество, участвующее в химической реакции, уменьшается.

Ускоряет процесс оползания положительной активной массы частое повторение глубоких разрядов, причина которых либо в утечке тока в электросети, либо в недозаряде по причине неисправности генератора или регулятора напряжения.

Особенно быстро снижается емкость при глубоких разрядах у батарей с решетками положительных электродов из свинцово-кальциевых сплавов.

Емкость отрицательных электродов также снижается, если батарея длительное время эксплуатировалась при повышенном зарядном напряжении и плотность электролита поднялась выше 1,3-1,31 г/см³.

Кроме того, как уже было сказано ранее, длительная эксплуатация батареи при низкой степени заряженности (40-60%) приводит к ускоренному оплыванию активноймассы на обоих электродах.

По мере износа аккумуляторной батареи увеличивается скорость ее саморазряда и расход воды при эксплуатации.

Через год использования АКБ эти величины возрастают в 1,5-2 раза, а через два года — в 2-4 раза.

Скорость увеличения саморазряда и расхода воды максимальная у батарей традиционного исполнения, а минимальная — у батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава.
Из всего вышесказанного напрашивается очень важный вывод: по мере старения батарея требует к себе более внимательного отношения.

Так, например, при нормальной эксплуатации со средней годовой интенсивностью пробега 15-20 тыс. км, достаточно проверять состояние АКБ один раз в год, лучше всего осенью перед началом зимней эксплуатации.

После двух лет работы (30-40 тыс. км пробега) желательно проверять состояние аккумуляторной батареи не реже одного раза в 3-4 месяца.

Если же батарея проработала более трех лет (45-60 тыс. км), контроль ее состояния в зимний период желательно проводить ежемесячно.

Критерием пригодности аккумуляторной батареи, проработавшей в условиях эксплуатации в течение продолжительного времени, может служить тестовый разряд, который возможно выполнять в специализированных сервисных центрах.
Полностью заряженную батарею подвергают разряду при положительной температуре током, равным половине тока холодной прокрутки по EN или SAE.

Если на 30-й секунде разряда напряжение на выводах больше 9,6 В, батарея пригодна для дальнейшего использования.

Если же оно меньше или равно 9,6 В, значит аккумуляторная батарея исчерпала свой ресурс и подлежит замене.

Поделиться: