Устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора

Что такое автомобильный аккумулятор, каково его устройство и принцип работы? Подавляющее большинство людей уверено, что точно знает ответ на этот вопрос. Правда, знания многих ограничиваются тем, что аккумулятор – это такая коробочка, которая умеет накапливать и потом отдавать электрический ток. Более «продвинутые» граждане знают, из чего состоит аккумулятор автомобиля и что служит он для запуска мотора и питания автомобильной электросети. Но полностью объяснить принцип работы аккумуляторной батареи могут далеко не все. Гарантируем, что после прочтения нашей статьи вы пополните ряды этих немногих знатоков. Итак, устройство и принцип действия аккумулятора автомобиля.

Принцип работы и устройство свинцово-кислотного аккумулятора

Свинцово-кислотный аккумулятор является классическим, или, как его ещё называют, традиционным. Поэтому именно с него мы начнём наш обзор.

Модели таких батарей у разных производителей могут отличаться несущественными мелочами, но в целом строение аккумулятора автомобиля выглядит так:

  • Аккумуляторная батарея помещается в корпусе, сделанном из инертного материала, который устойчив к агрессивному электролиту, находящемуся внутри АКБ.
  • Корпус разделён на шесть, редко больше, изолированных отсеков (банок).
  • В каждом из них находится две пластины с противоположными зарядами (катод и анод) и серная кислота, разведённая дистиллированной водой. Фактически каждая из банок является независимым источником тока. В зависимости от назначения, схема автомобильного аккумулятора (способ соединения банок между собой) может быть последовательной или параллельной.

Принцип работы свинцового автомобильного аккумулятора достаточно прост. При взаимодействии катодной пластины с электролитом на ней образуется сульфат свинца, который и способствует выделению электрической энергии. Данная химическая реакция понижает плотность электролита, другими словами, уменьшает концентрацию раствора серной кислоты.

Когда же на клеммы аккумуляторной батареи подаётся напряжение, то внутри неё происходит противоположный процесс: плотность электролита повышается, а пластины восстанавливаются до своей металлической формы.

Принцип работы и устройство щелочного аккумулятора

Устройство и принцип работы автомобильного аккумулятора

Внутреннее устройство щелочного автоаккумулятора очень сходно с батареями свинцово-кислотными. Те же банки, пластины и электролит. Но вот материалы, из которых они изготовлены (за исключением корпуса батареи), полностью отличаются.

При изготовлении отрицательных пластин (катодов) используется смесь губчатого кадмия и железа. Положительные же пластины (аноды) производятся из чешуйчатого графита и трёхвалентного никеля. Присутствие в аноде графита существенно повышает электропроводность. Электролитом в щелочных АКБ служит раствор едкого калия. Так же, как и в случае со свинцово-кислотными батареями, он разводится до необходимой концентрации.

Как работает щелочной аккумулятор автомобиля? Накопление заряда происходит за счёт изменения валентности никеля, благодаря чему железо и кадмий восстанавливаются до металлов. Когда АКБ отдаёт накопленный заряд, происходит обратный процесс.

Щелочные аккумуляторы по сравнению со свинцово-кислотными батареями имеют ряд преимуществ:

  • простота эксплуатации;
  • высокая сила пускового тока;
  • устойчивость к перезаряду;
  • отсутствие испарений;
  • меньшие вес и размер;
  • более длительный (в 7–8 раз!) срок службы.

Однако при всех перечисленных плюсах щелочные батареи так и не заняли главенствующего места на рынке. И причиной этому являются три очень существенных недостатка. Во-первых, щелочные АКБ гораздо дороже своих аналогов. Во-вторых, они способны выдавать значительно меньший (почти в два раза) уровень напряжения. И, в-третьих, такие батареи очень негативно воспринимают полный (и даже почти полный разряд). Буквально 4–5 подобных случаев, и щелочную АКБ можно списывать в утиль.

Особенности конструкции аккумуляторов типа AGM и GEL

Говоря об устройстве аккумуляторов, нельзя не упомянуть о батареях, относящихся к классам GEL и AGM. По сути, это обычные свинцово-кислотные аккумуляторы за одним, но весьма существенным, отличием. Жидкий электролит в этих батареях заменён на гелевую массу. А в AGM батареях ещё и добавлен особый пористый материал, который практически полностью исключает текучесть электролита.

Такая конструктивная особенность позволила решить множество проблем. Во-первых, за счёт нулевой текучести был решён вопрос испарения электролита и, следовательно, обслуживания АКБ. Во-вторых, гелевые батареи обладают минимальным уровнем саморазряда. В-третьих, густой состав электролита и пористый наполнитель препятствуют осыпанию пластин.

Стоит отметить, что модели типа AGM и GEL – это так называемые необслуживаемые аккумуляторы. В отличие от обыкновенных, обслуживаемых батарей, в которых каждая банка закрыта съёмной крышкой, что позволяет производить, например, самостоятельный долив электролита, в моделях необслуживаемых корпус сделан полностью неразборным. Отличить такие АКБ можно по совершенно гладкой верхней крышке с отсутствующими на ней пробками.

И это далеко не все преимущества аккумуляторов типа AGM и GEL. Подробнее о них, а также о плюсах и минусах других видов АКБ, вы можете узнать из статьи «Виды аккумуляторов».

Литий-ионные аккумуляторы

Несмотря на то, что этот тип АКБ применяется пока только в электроавтомобилях, мы всё же посчитали необходимым включить его в наш обзор. Свинцово-кислотный и щелочные аккумуляторы отличаются друг от друга только материалами, используемыми при изготовлении пластин и электролита, имея при этом практически одинаковое устройство. В литий-ионных же батареях в качестве катода и анода используются не пластины, а фольга (соответственно алюминиевая и медная). Что же до электролита, то его функцию выполняет специальный пористый материал, пропитанный особым раствором. Накопление и отдача заряда в таких АКБ происходит за счёт ионов лития (отсюда и название), которые имеют способность проникать в кристаллическую решётку других материалов, вследствие чего образуются или исчезают окислы.

Литий-ионные АКБ имеют ряд весомых преимуществ. Они обладают очень высоким (в сравнении даже со щелочными аккумуляторами) уровнем ёмкости, абсолютно не боятся саморазряда и совершенно не требуют обслуживания.

Особенности зарядки аккумулятора

Рассказ об устройстве и принципе работы автомобильного аккумулятора был бы неполным без упоминания некоторых особенностей его зарядки. Дело в том, что буферный режим работы аккумулятора (когда АКБ постоянно подключена к бесперебойному источнику питания) для автомобильных батарей практически недоступен.

Текущее наполнение батареи энергией происходит периодически (или циклически, отсюда и название этого способа зарядки) от генератора автомобиля. Двигатель машины вращает генератор, за счёт чего тот вырабатывает (генерирует) электрический ток, который и подаётся на клеммы АКБ. Но такой зарядки для аккумуляторной батареи не всегда бывает достаточно. Особенно, если речь идёт о щелочных моделях, которые, как мы уже упоминали, очень боятся глубокого разряда. Да и свинцово-кислотным АКБ сильный разряд тоже идёт далеко не на пользу.

Именно поэтому периодически аккумуляторную батарею нужно заряжать от специального устройства. Зимой это приобретает особую актуальность, поскольку способность аккумулятора принимать заряд на холоде резко снижается. Необходимая же сила тока для запуска двигателя (учитывая загустевшее от низких температур моторное масло), наоборот, возрастает. Совокупность этих факторов может стать причиной глубокого разряда батареи, который, как мы уже знаем, крайне негативно влияет на оба типа АКБ.

Зарядку аккумуляторной батареи необходимо производить в тепле, причём только после того как АКБ нагреется до окружающей температуры. Ни в коем случае нельзя пытаться ускорить нагрев батареи с помощью фена или горячей воды! Резкий перепад температур может способствовать осыпанию свинцовых пластин и, как следствие, выходу аккумулятора из строя.

Надеемся, что знакомство с тем, как устроен аккумулятор автомобиля, а также с принципом работы АКБ не только позволит вам расширить теоретические знания, но и поможет правильно эксплуатировать и обслуживать вашу батарею. А это гарантированно продлит срок её эксплуатации, защитит вас от неприятных сюрпризов на дороге и позволит сэкономить ваш «автомобильный» бюджет.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector