Устройство и принцип работы АКБ автомобиля

Исправно работающая аккумуляторная батарея — такой же неотъемлемый атрибут, как рулевое управление или колёса с нормальным давлением в шинах. Они выпускаются сегодня в разных интерпретациях, требуют определённого ухода и отличаются конструктивными особенностями.

Назначение аккумулятора в автомобиле

Главные функции, которые призван выполнять автомобильный аккумулятор, заключаются в том, чтобы запускать двигатель машины и ещё обеспечивать током некоторые приборы-потребители. Это источник тока, который относится к возобновляемым, то есть, ёмкость батареи может и должна восстанавливаться, если она исправна. Каждая АКБ превращает электроэнергию в химическую, а впоследствии этот процесс происходит в обратном порядке.

Более всего это устройство востребовано на этапе запуска двигателя внутреннего сгорания. Однако аккумулятор также отвечает за работоспособность и питание всего электрооборудования на борту транспортного средства. Как только запущен мотор, то питание приборов осуществляется уже за счёт генератора, который одновременно заряжает и аккумулятор, ведь каждый запуск приводит к уменьшению его ёмкости.

За последние годы автомобили всех марок активно насыщаются электроприборами, системами климатического контроля, звука и видео, а все они питаются за счёт бортового электрического тока. Если генератор не справляется с его поставкой, то дополнительно идёт подпитка от батареи. Однако ключевая задача её заключается всё-таки в подаче тока для запуска стартера. Наибольший разряд АКБ случается в холодное время года, когда и возникает большинство проблем у автолюбителей.

Параметры АКБ

Необходимость знать основные параметры аккумулятора важна не только на этапе его покупки, но и в процессе обслуживания. Одной из ключевых характеристик считается ёмкость этого оборудования, которая даст информацию о длительности его бесперебойной работы. Для измерения используется такая единица, как ампер-часы, показывающая срок, в течение которого изделие может работать без дозаряда, расходуя свою ёмкость. На само значение ёмкости оказывают влияние внешние факторы: температура окружающего воздуха, сила тока и особенности конструкции.

Другой важный критерий называют пусковой силой тока АКБ. Для того чтобы его узнать, измеряют значение, которое обеспечивает батарея при температуре 18 по Цельсию. Именно показатель пусковой силы тока берут во внимание, когда хотят определить исправность оборудования. Нормальное напряжение обычно находится около отметки в 12,6 В, но может колебаться в пределах 13–14 В, в зависимости от модели.

Каждая банка должна давать напряжение порядка 2В, а измерить его можно при помощи специальной нагрузочной вилки. Она устанавливает сопротивление, которое приходится на каждую из банок, учитывая также их ёмкость.

Важно помнить: перезарядка тоже нежелательна для аккумулятора, как и слабый заряд. Если не отключить вовремя зарядное устройство, это может спровоцировать закипание электролита.

Мощность заряда батареи можно получить, перемножив между собой напряжение и силу пускового тока. Однако, чтобы говорить о мощности, следует ещё учитывать температуру воздуха за окном машины. Слишком холодая погода отрицательно влияет на мощность. Потребуется больше тока для запуска, а потому зимой нужна большая мощность, нежели в тёплое время года.

Чтобы узнать детальные характеристики, лучше обратиться к маркировке — как правило, она наносится на корпусе изделия. На ней можно найти производителя и год выпуска, товарный знак и тип аккумулятора, вес, количество банок и другие необходимые стандарты. Основным материалом может выступать эбонит, термопласт или пластмасса, прошедшая специальную обработку. Вес батареи не относится к базовым характеристикам и может даже отличаться от того значения, что заявил производитель. Это может произойти из-за того, что свинцовые пластины взаимодействуют с электролитом и постепенно разрушаются.

Устройство аккумулятора

Разберёмся далее, как устроен автомобильный аккумулятор. Он состоит из нескольких гальванических элементов, которые ещё принято называть банками. Они находятся в отдельных ячейках изолированно друг от друга. Каждая из таких ячеек содержит в себе блок с электродами, часть из которых аноды, а другая часть — катоды. Полублок состоит из большого количества тонких пластин, которые обладают сетчатой структурой. Чтобы разделить между собой анод и катод, применяется специальный материал-сепаратор.

В полость заливают раствор разбавленной серной кислоты, которая хорошо проводит электрический ток. В традиционных аккумуляторах требовалось доливать дистиллированную воду. Из-за вступания в реакцию молекул кислорода и водорода плотность электролита постепенно повышалась. Современные батареи не требуют вмешательства человека, потому их принято называть необслуживаемыми. Излишек газов, который образуется под крышкой, автоматически выходит наружу при помощи специальных клапанов.

Разбирая устройство автомобильного аккумулятора, нужно заглянуть под его крышку. Там мы увидим 6 банок, которые подключены последовательно в одну цепь. Сам корпус устойчив к воздействию серной кислоты, а производится он обычно из специального пластика или другого изолята. В каждую из банок помещаются как положительные, так и отрицательные электроды, а на каждый из них, в свою очередь, наносится активная обмазочная масса.

Электрическое замыкание аккумуляторной батареи машины не происходит из-за разделяющих элементов, сепараторов. Для производства проводящих ток электродов чаще всего используется свинец с определёнными добавками. Если соединить его с кальцием, это позволит понизить уровень саморазряда и необходимость частого долива дистиллята.

Решётки электродов также могут быть изготовлены по разнообразным технологиям. Главная их задача заключается в отводе тока для снижения внутреннего сопротивления изделия. В конструкцию решётки для придания ей большей прочности вставляют направляющие и опорную раму. Иногда их могут располагать вертикально или в шахматном порядке — это тоже делает конструкцию более прочной. Чтобы улучшить взаимодействие с веществом-электролитом, на решётки наносят активную обмазку. В случае с положительными пластинами – это диоксид свинца, в случае с отрицательными — свинец губчатый.

Подавляющее большинство современных автомобилей работает на батареях свинцово-кислотного типа, основу которых составляет жидкий электролит, помещённый под крышку корпуса. Однако за последние пару десятилетий широкое признание получили принципиально новые конструкции, избавленные от многих недостатков.

Кроме изделий с классическим жидким электролитом, на рынке можно встретить АКБ типа AGM или GEL. В них производитель также помещает электролит, но уже в связанном состоянии. Материал наподобие стекловолокна пропитывается электролитом и за счёт своей пористой структуры держит его как губка. В таком виде он и прилегает к пластинам. В другие типы аккумуляторов помещают гелеобразный электролит благодаря оксиду кремния, который добавляют в серную кислоту.

Принцип работы

Даже опытные автолюбители не всегда в полном объёме представляют себе принцип работы автомобильного аккумулятора. Основу составляет электрохимическая окислительная реакция свинца, которая происходит в растворе разбавленной водой серной кислоты. Когда происходит заряд, снижается количество диоксида свинца на пластине со знаком «минус». В это же самое время на положительной пластине количество свинца возрастает. При разряде аккумулятора осуществляются обратные процессы. Одновременно, когда АКБ автомобиля разряжается, возрастает объём воды в банках, а объём серной кислоты улетучивается. В большей степени это касалось батарей обслуживаемого типа.

Итак, принцип работы аккумулятора в машине можно свести к сложным химическим реакциям. Как только включается любой электропотребитель (стартер на запуске или другой прибор), батарея начинает утрачивать свою ёмкость. Диоксид свинца, помещённый на пластины со знаком «плюс», а также свинец обычный на отрицательных, вступают во взаимодействие с раствором серной кислоты. Как результат — появляются вода и сульфат свинца. Одновременно электролит становится менее плотным.

Когда мы подключаем аккумуляторную батарею своего автомобиля к зарядному устройству, начинается противоположная реакция. Накопленный сульфат свинца и дистиллированная вода обратно преобразовываются в серную кислоту и свинцовый диоксид. Чем дольше идёт заряд АКБ, тем большей становится плотность электролита. Одновременно происходит процесс сульфатации пластин.

Во время поездок на автомобиле происходит непрерывный, хотя и не быстрый, заряд аккумулятора, если, конечно, мы имеем дело с исправным генератором. То есть, восстанавливается его максимальная ёмкость, которую можно возобновить и принудительно, но для этого придётся снимать батарею и подключать её к зарядному устройству.

Немалое значение отводится температуре окружающего воздуха. Если она повышена, то мощность возрастает, но вместе с ней увеличиваются расход воды и разряд. Во время пониженной температуры все эти химические реакции замедляются, но вместе с ними уменьшаются ёмкость и значения пускового тока. В обычных условиях эксплуатации длительность службы АКБ не превышает 3–5 лет. Многое зависит от типа батареи и входящих в состав пластин добавок, а также от ухода за ней и климатических условий эксплуатации.

Чтобы алгоритм работы любой АКБ не нарушался, водитель должен уметь её обслуживать и соблюдать некоторые рекомендации для продления эксплуатационного срока службы. Они сводятся к следующим правилам:

• если оборудование относится к категории обслуживаемых, периодически проверяем уровень электролита в нём;
• клеммы и их наконечники должны быть сухими и чистыми, гарантировать хороший контакт;
• при окислении проводов или их наконечников их следует осторожно отсоединить, зачистить и проверить надёжность контакта;
• корпус батареи нужно держать в чистоте и сухости, убирать лишнюю пыль или следы масла.

Это основные советы для поддержания АКБ в своем автомобиле в исправном состоянии, что одновременно поможет продлить его эксплуатационный ресурс.