/
Автор: Болотовский В.И. Вайсгант 3.И.
Теги: электротехника источники электрической энергии аккумуляторы энергоатомиздат аккумуляторные батареи
ISBN: 5-283-04397-5
Год: 1988
Текст
Ь ч
ВИ Болотовский Ч
ЗИВайстант
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ОБСЛУЖИВАНИЕ
И РЕМОНТ
свинцовых
I АККУМУЛЯТОРОВ
1- _ ь > 4-4* 4 / '
ББК 31.251
Б79
Рецензент Л. Г. Герасимов
Редактор Л. С. Абрамсон
Болотовский В. И., Вайсгант 3. И.
Б79 Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцо-
вых аккумуляторов. — JI.: Энергоатомиздат. Ле-
нингр, отд-ние, 1988. — 208 с.: ил.
ISBN 5-283-04397-5
Рассмотрены вопросы эксплуатации, обслуживания и ре-
монта свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Даны ос-
нойные электрические характеристики свинцовых батарей, при-
ведены данные по условиям и режимам их работы.. Освеща-
ются причины неисправностей аккумуляторов, излагаются ос-
новы организации и технологии их ремонта, а также меро-
приятия по обеспечению работоспособности и увеличению
срока службы.
Для автолюбителей, использующих свинцовые акумуля-
1 торные батареи, а также для специалистов, занятых их обслу-
живанием.
Б
2302010000—>26
©51(01)—88
119—88
ББК 31.251
ISBN 5-283-04397-5
© Энергоатомиздат, 1988
ПРЕДИСЛОВИЕ
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи являются наибо-
лее распространенными источниками тока. С развитием автомо-
бильного транспорта они стали основными автономными источника-
ми тока, обеспечивающими запуск двигателя и электропотребите-
лей в процессе эксплуатации автомобиля.
В настоящее время в личном пользовании находятся миллионы
автомобилей. От того, как обслуживаются аккумуляторные батареи
на машинах, зависит их долговечность и сохранность. Автолюби-
тель должен обладать определенными знаниями и информацией,
чтобы максимально использовать весь эксплуатационный ресурс
свинцово-кислотной батареи и при необходимости суметь произве-
сти ее ремонт.
Авторы книги ставили своей целью изложить материал так,
чтобы по возможности осветить весь комплекс вопросов, с которы-
ми встречаются автолюбители при эксплуатации аккумуляторных
батарей. В книге изложены основные понятия и теоретические воп-
росы, позволяющие автолюбителям квалифицированно оценивать
состояние аккумуляторной батареи или предупреждать возможные
неполадки в ее работе. Авторы знакомят читателя с конструкцией
существующих и вновь разработанных свинцовых аккумуляторных
батарей, технологией их производства и характеристиками исполь-
зуемых материалов. В разделах эксплуатации, неисправностей и ре-
монта рассмотрены наиболее полно условия эксплуатации аккуму-
ляторных батарей на автомобилях, методы и способы их заряда
и порядок ремонта.
В книге приведен материал по перспективным источникам тока
для автомобильного транспорта (электромобилей) и даны основные
правила техники безопасности при техническом обслуживании и ре-
монте автомобильных аккумуляторных батарей.
Авторы, не претендуя на полноту изложения, сосредоточили
основное внимание на практических вопросах эксплуатации, обслу-
живания и ремонта аккумуляторных батарей, что может оказать
непосредственную помощь владельцам личного транспорта, а так-
же может быть использовано в ремонтных аккумуляторных мастер-
ских, гаражных кооперативов и автотранспортных предприятий.
Отзывы и замечания, касающиеся содержания книги, будут
приняты авторами с благодарностью. Просьба направлять их по
адресу: 191065, Ленинград, Марсово поле, 1, Ленинградское отде-
ление Энергоатомиздата,
Авторы
I*
3
Глава первая
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
тока заряда противоположно направлению тока разря-
да, следовательно, и процессы, протекающие при заряде
ХИТ, по своей природе обратны тем, которые протекают
при разряде. . ...
1.2. Электродвижущая сила
ЭДС аккумулятора Е называется разность его элект-
родных потенциалов, измеренная при разомкнутой внеш-
ней цепи:
Г ’ ' ' УЧ
Е ==ф+ —<р_,
где ф+ и ф- — соответственно равновесные потенциалы
положительного и отрицательного электродов, В.
ЭДС батареи Еб> состоящей из п аккумуляторов, со-
единенных последовательно, равна сумме ЭДС этих ак-
кумуляторов:
Е5 = пЕ.
Значение ЭДС обычно измеряют вольтметром с боль-
шим внутренним сопротивлением (не менее 300 Ом/В)
или потенциометром. В этом случае вольтметр (потен-
циометр) подключают к выводам аккумулятора или
батареи. При этом через аккумулятор не должен про-
текать ни зарядный ни разрядный ток.
ЭДС свинцового аккумулятора, как и любого ХИТ,
зависит от физических и химических свойств веществ,
принимающих участие в. электродных процессах, и со-
вершенно не зависит от размера электродов и количест-
1.1. Классификация химических источников тока
Химическими источниками тока (ХИТ) называние
устройства, в которых химическая энергия при разряд
за счет окислительно-восстановительных процессо
превращается в электрическую. По характеру работ]
все известные разновидности ХИТ делятся на две груг
пы: гальванические элементы или первичные источник
тока и электрические аккумуляторы или вторичны
источники тока.
К группе первичных ХИТ относятся устройства, в ко
торых активные материалы могут быть использован!
лишь однократно.
К группе вторичных ХИТ относятся источники токг
которые могут восстанавливать свою работоспособност
после разряда путем последующего заряда. Эти источ
ники тока называются электрическими аккумуляторамv.
т. е. накопителями электрической энергии (в виде хими
ческой энергии) для ее последующего использования
Конструкция ХИТ может быть самая различная, н<
в принципе и гальванические элементы и аккумуляторь
состоят из двух электродов — проводников первого рода
разделенных слоем электролита — проводником второгс
рода. Знаки электродов и их название — анод и катод —
соответствуют протекающим на них окислительно-вос
становительным процессам. Так, при разряде ХИТ отри
нательным электродом или анодом называется то:
электрод, на котором протекает процесс окисления, а по-
ложительным или катодом — электрод, на котором идет
процесс восстановления. При разряде свинцового акку-
мулятора отрицательным электродом является губчатый
свинец, а положительным —• электрод, состоящий ие
диоксида свинца.
Освобождающиеся на аноде электроны ввиду раз-
ности электродных потенциалов данного источника тока
направляются по внешней цепи источника к катоду.
Таким образом, разрядный ток источника по внешней
цепи будет направлен от катода к аноду. Направление
Рис. 1.1. Изменение ЭДС н потенциалов свинцового аккумулятора
в зависимости от плотности электролита
1 — ЭДС; 2—потенциал положительного электрода; # —потенциал отрица-
тельного электрода
5
4
ва активных масс, содержащихся в них. Электролита
свинцового аккумулятора участвует в электродных про-!
цессах и изменяет при этом свою плотность [1], что при-!
водит к изменению ЭДС при разряде и заряде (рис. 1.1).
С достаточным приближением ЭДС свинцового ак-
кумулятора может быть вычислена по эмпирической <
формуле:
Е = 0,84 + d,
где d — плотность электролита при температуре 15 °C,
г/см3.
С. изменением температуры электролита ЭДС изме-;
няется очень незначительно, и при эксплуатации аккуму-
ляторов этим можно пренебречь.
1.3. Сопротивление
Сопротивление, которое оказывает ХИТ прохождению!
внутри него электрического тока при заряде или разря-
де, называется внутренним сопротивлением (г) ХИТ,
Полное внутреннее сопротивление источника тока выра-
жается формулой
r = r0 + rw
где г0 — омическое сопротивление электродов, электро-
лита, сепараторов и других токоведущих деталей; гп —
сопротивление поляризации, которое появляется при из-
менении электродных потенциалов при прохождении
электрического тока.
Значение гп зависит от силы тока, т. е. не подчиня-
ется закону Ома.
В процессе разряда ХИТ полное внутреннее сопро-
тивление не остается постоянным, а увеличивается из-за
изменения плотности электролита и химического соста-
ва электродов. Сопротивление аккумуляторной батареи
зависит от степени ее разряженности и температуры.
Сопротивление аккумулятора при разряде и заряде
можно определить по формулам:
г - £~(7р . г _ t/з-Д
р /Р ’ 3 /з ’
где 7Р, 73 — значения разрядного и зарядного тока; Е —
ЭДС аккумулятора; Up, — напряжение при, разряде
и заряде аккумулятора.
6
Внутреннее сопротивление аккумулятора незначи-
тельно и в заряженном состоянии составляет тысячные
доли ома, но при разряде оно не остается постоянным.
Самым главным источником сопротивления в аккумуля-
торе является электролит. Сопротивление электролита
меняется с изменением температуры (рис. 1.2), анало-
Рис. 1.2. Зависимость сопротивления г0 батареи 6СТ-90 от степени
разряженное™ ЛСР при различной температуре
гично меняется и сопротивление аккумулятора. С уве-
личением температуры электролита сопротивление умень-
шается.
Наличие сепараторов также увеличивает внутреннее
сопротивление ХИТ. Фактором, определяющим внутрен-
нее сопротивление ХИТ, является сопротивление актив-
ного материала и токоотводов.. Так, в свинцовом акку-
муляторе диоксид свинца — активная масса положи-
тельного электрода — является плохим проводником
и поэтому правильно выбранная конструкция токоотво-
да имеет очень важное значение. Сопротивление диокси-
да свинца превышает сопротивление токоотвода не ме-
нее чем в 104 раз. Удельное сопротивление губчатого
свинца равно 1,83* 10—4 Ом-см, диоксид свинца —
74-10~4 Ом-см, сульфата свинца — приблизительно
1-107 Ом-см. Так как при разряде аккумулятора губ-
чатый свинец и диоксид свинца превращаются в суль-
фат свинца с высоким электрическим сопротивлением,
а плотность электролита уменьшается с 1,28 до 1,1 г/см3
и ниже, то сопротивление аккумулятора по мере разряда
увеличивается.
В разряженном состоянии сопротивление свинцового
аккумулятора может увеличиться более чем в два раза
по сравнению с началом разряда.
7
1.4. Напряжение •-
Наличие внутреннего сопротивления в источнике то
ка обусловило то, что разрядное напряжение его У
(напряжение при замкнутой внешней цепи) всегда мен-ь
ше, чем ЭД С, т. е.
= Е~ rV
При постоянной силе разрядного тока и постоянно!
температуре электролита разрядное напряжение умень
дпается вследствие увеличения внутреннего сопротивле
ния.
Зарядное напряжение обратимых систем
~.Е + Ai-
Одним из критериев окончания заряда и разряд!
свинцово-кислотных аккумуляторных батарей може-
служить напряжение в конце заряда или разряда.
Имеется функциональная зависимость конечного за.
рядного или разрядного напряжения от значения сооб
щенной или снятой емкости. На рис. 1.3 приведен гра-
Рис. 1.3. Зарядные кривые свинцово-кислотного аккумулятора при
различных значениях зарядного тока
1 — 0,25 С; 2 — 0,028 С; 3 — 0,014 С
фик изменения напряжения свинцово-кислотного акку-
мулятора при заряде токами различного значения. На
кривых виден характерный скачок напряжения при со-
общении аккумулятору 90—100 %-ной номинальной ем-
кости Сн [2], поэтому конечное зарядное напряжение
может характеризовать полный заряд аккумулятора
и недопустимость дальнейшего заряда из-за возможного
ухудшения электрических характеристик аккумулятора
8
или выхода его из строя. В конце заряда напряжение
достигает своего максимума и остается постоянным.
Увеличение тока заряда приводит к некоторому повы-
шению конечного напряжения, а рост температуры при
постоянном значении тока заряда — к его снижению.
Конечное напряжение аккумуляторов, находящихся
в длительной эксплуатации, заметно ниже по сравнению
с новыми, что необходимо учитывать в процессе конт-
? роля., *
..При эксплуатации аккумуляторов напряжение
в большей мере характеризует состояние аккумулятора,
чем его ЭДС. Напряжение разряда всегда меньше,
а напряжение заряда больше ЭДС. Различают, два- вида
напряжения: начальное и конечное. Под начальным
напряжением разряда понимают напряжение аккумуля-
тора, измеренное через 5—10 с при кратковременных
и через 2—10 мин при длительных разрядах после нача-
ла разряда. Конечным напряжением разряда называют
то значение напряжения, до которого производят разряд.
Конечное напряжение для различных режимов разряда
может быть различным.
При длительных режимах конечное напряжение
свинцово-кислотных аккумуляторов устанавливается
в пределах от 1,7 до 1,8 В, при коротких (стартерных)
режимах —в пределах 1,0—1,5 В на элемент. Разря-
жать аккумулятор ниже установленного конечного на-
пряжения не рекомендуется, так как глубокий разряд
вызывает необратимые изменения активной массы
электродов.
1.5. Емкость
Этот термин обозначает то количество электричест-
ва, которое можно получить от данного аккумулятора
при разряде. Емкость аккумулятора выражается в ам-
пер-часах и представляет собой меру электрохимических
реакций, происходящих в аккумуляторе в соответствии
с законом Фарадея. Зависимость емкости от значения
разрядного тока для одной из стартерных батарей при-
ведена на рис. 1.4.
Разрядной емкостью Ср называют то количество
электричества в ампер-часах, которое можно получить
при разряде аккумулятора до допустимого напряжения.
Разрядную емкость определяют произведением силы
9
разрядного тока /р (в амперах) на продолжительности
разряда (в часах): i
'Ср=/р?р. ;
Количество электричества, сообщенное аккумулято-
ру при его заряде, называется зарядной емкостью. Прт
Рис. 1.4. Зависимость емкости С аккумуляторной батареи 6СТ-75 о'
значения разрядного тока /Р при 25 °C
постоянном значении зарядного тока 13 зарядная ем-
кость определяется по формуле
С3 = /3t3.
Основными факторами, оказывающими существенное
влияние на емкость аккумуляторных батарей, являются:
количество активного материала в электродах, конст-
рукция электродов и их состояние, ток разряда, кон-
центрация электролита, пористость электродной массы
Рассмотрим эти факторы в отдельности.
Количество активного материала. Согласно закон)
Фарадея 96 500 Кл электричества преобразуют один
грамм-эквивалент свинца; так как атомный вес свинца
равен 207,2 г, а валентность его в реакциях на отрица-
тельном электроде 2, то эквивалентная масса свинца
равна 103,6 г. Отсюда вычисляем количество грамм
свинца у отрицательного электрода, перешедших в суль-
фат свинца при прохождении 1 А-ч. Так как 96 500 Кл
эквивалентны 26,8 А-ч, то одному ампер-часу соответст-
вует 3,866 г свинца. Таким же образом можно вычис-
лить, что на 1 А-ч в реакции участвует 4,463 г диоксида
свинца, содержащегося в положительном электроде. На
каждую молекулу свинца или его диоксида расходуется
10
две молекулы серной кислоты электролита по уравнению
РЬО2 + Pb + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2Н2О.
Молекулярный вес H2SO4 равен 98,076г и по выше-
приведенной реакции на 1 А-ч расходуется 3,66 г ки-
слоты.
Конструкция электродов. Емкость аккумулятора при
длительных режимах разряда возрастает с увеличением
толщины активного материала в электроде при условии,
что активная масса обладает достаточной пористостью,
обеспечивающей хороший доступ электролита в глубину
электродов. При стартерных разрядах внутренние слои
активной массы электрода используются значительно
меньше наружных. .Объясняется это тем, что электролит
не успевает проникнуть в глубину активного материала
и сульфат, образующийся на поверхности, в силу своего
большого молекулярного объема закупоривает поры.
Емкость определяется размерами поверхности ак-
тивной массы электродов, принимающей участие в то-
кообразующем процессе. Одинаковое количество актив-
ной массы можно заложить в малое число толстых то-
коотводов или большое число тонких токоотводов.
При одинаковой токовой нагрузке аккумулятор с тон-
кими электродами, имея более развернутую поверх-
ность активной массы и меньшее внутреннее сопротив-
ление, будет работать в стартерном режиме лучше, чем
с более толстыми электродами. Количество активной
массы, находящейся в аккумуляторе, значительно боль-
ше, чем теоретически необходимо для получения опре-
деленной емкости. Это соотношение характеризуется
коэффициентом использования активной массы. В свин-
цово-кислотных автомобильных аккумуляторах он не
превышает 0,4. Уменьшение толщины электродов повы-
шает его, но при этом снижается срок службы таких
аккумуляторов.
Ток разряда. Емкость, отдаваемая аккумулятором
при стартерном режиме разряда, в несколько раз мень-
ше емкости, снимаемой при длительном режиме разря-
да. Следовательно, емкость аккумулятора уменьшается
с повышением разрядного тока. Это обстоятельство
объясняется следующими причинами.
Во-первых,- с увеличением разрядного тока увеличи-
вается расход активных масс на токообразующие реак-
ции в единицу времени. Интенсивный расход серной
'1'1
кислоты не успевает .пополняться, за. счет диффузии
электролита в поры активной массы. В результате это;
го равновесие между количеством серной кислоты,, рас2!
ходуемой и подводимой со свежим электролитом . за
счет диффузии, будет устанавливаться при более низкой
концентрации серной кислоты в порах электродной, .ак-
тивной массы. А это обстоятельство вызовет соответст-
венно понижение ЭДС и напряжения аккумулятора. . ’
Во-вторых, чем больше разрядный ток, тем больше
сульфата свинца образуется на поверхности электрода,
причем в виде мелкокристаллического сплошного слоя.
Сульфат свинца быстро изолирует активную массу
электродов от контакта с электролитом, что также при-
водит к ускорению снижения ЭДС и напряжения .до
конечных значений; тогда разряд необходимо прекра-
щать. Такое покрытие активной массы слоем мелкокри-
сталлического сульфата свинца носит название пасси-
вации электрода. При разряде малыми токами процесс
пассивации идет медленно, так как образующийся
в этом случае сульфат свинца имеет более крупнокри-
сталлическую структуру и поэтому его слой будет более
пористым, а, следовательно, доступ электролита к ак-
тивной массе электродов будет облегчен. Пассивация
электродов наступает тем быстрее, чем выше плотность
разрядного тока.
Температура электролита. С повышением темпера-
туры электролита емкость аккумуляторной батареи по-
вышается, а при понижении — уменьшается. Изменение
температуры приводит к изменению вязкости электро-
лита, и, следовательно, к скорости его диффузии. Но-
минальная емкость батареи определяется всегда при
температуре 25 °C, а полученная емкость при разряде
приводится к температуре 25 °C по формуле
(j ________91______
25 1 4-0,01 (/ — 25) ’
где Ct — емкость, полученная при разряде; t — средняя
температура между начальной и конечной температу-
рами электролита при разряде; 0,01—температурный
коэффициент изменения емкости.
Емкость положительных и отрицательных электро-
дов не в одинаковой степени изменяется с изменением
температуры электролита. Если при обычной темпера-
туре электролита емкость батареи лимитируется поло-
12
жительными электродами, то при низких’‘Температу-
рах — отрицательными.
Концентрация электролита определяет потенциал
электродов, электрическое сопротивление электролита
и его вязкость, которая влияет на скорость протекания
диффузионных процессов. В процессе разряда концент-
рация электролита уменьшается, в результате чего на-
пряжение аккумулятора падает до предельных конеч-
ных значений. Установлено, что наибольшую емкость
стартерный аккумулятор имеет при плотности электро-
лита 1,27—1,29 г/см3.
Если высокая концентрация электролита благо-
приятна для положительных электродов, то она оказы-
вает вредное влияние на отрицательный электрод. На-
пример, емкость отрицательного электрода в электро-
лите плотностью 1,315 г/см3 меньше, чем в электролите
плотностью 1,140 г/см3, особенно при коротких режи-
мах разряда. При определенных условиях отрицатель-
ные электроды ограничивают емкость аккумулятора..
' Повышенная плотность электролита отрицательно
сказывается на сроке службы аккумуляторной батареи,
поэтому она устанавливается в зависимости от условий
и требований эксплуатации.
Пористость активной массы зависит от материала,
из которого она изготовлена, и от состояния электродов,
т. ё. от степени их заряженности. Пористость активной
массы'стартерного аккумулятора составляет 55—65 %
всего его объема. Под пористостью понимается способ-
ность активного материала поглощать электролит: Суль-
фат свинца, образующийся в результате разряда акку-
мулятора, менее плотен, чем свинец и его оксиды.
Объем, занимаемый сульфатом свинца, в 2,68 раза
больше объема губчатого свинца ив 1,86 раза больше
объема диоксида свинца. Так как сульфат свинца зани-
мает больший объем, чем активные вещества, то сече-
ние, пор во время разрядки уменьшается, что затрудня-
ет проникновение кислоты в поры электродов и огра-
ничивает наиболее полное использование активных
материалов, особенно при разрядах большими токами.
Во время разряда небольшим током (например, 10 и 20-
часовой режим разряда) плотность электролита, сопри-
касающегося с активными электродными веществами,
уменьшается постепенно, что и обусловливает плавное
снижение напряжения.
13
1.6. Энергия I
Энергия аккумуляторной батареи определяется ка;
произведение ее разрядной .(зарядной) емкости на сред
нее разрядное (зарядное) напряжение и выражает^
в Вт-ч: А
= wa = caus, I
где Ср и С3 — емкости при разряде и заряде, А-ч; U
и Uз — среднее значение разрядного и зарядного напр^
жения, В.
Под средним значением разрядного и зарядного на|
пряжения понимается среднее арифметическое значени]
напряжения аккумуляторной батареи, измеренных з!
время его разряда или заряда через равные промежут
ки времени. На энергию, отдаваемую аккумуляторно
батареей, оказывают влияние те же факторы, которы
влияют на напряжение и емкость батареи: режим раз
ряда, состав и температура электролита, тип батарег
ее состояние и др.
При сравнении стартерных свинцово-кислотных ба
тарей о другими химическими источниками тока, а так
"же при определении преимуществ их конструкции ноль
зуются удельной электрической характеристикой, т. с
энергией, отнесенной к единице массы или объема ХИТ
Для современных свинцовых стартерных батарей удель
ная энергия при 20-часовом режиме разряда составляв'
28—43 Вт-ч/кг или 55—90 Вт-ч/дм3.
1.7. Отдача
Отдача характеризует полезность разряда аккумуля
торной батареи в целом. Различают отдачу по емкост!
(ампер-часовую) и по энергии (ватт-часовую).
Отношение числа ампер-часов, полученных при раз,
ряде аккумуляторной батареи, к числу ампер-часов'
сообщенных ей при заряде, выраженное в процентах:
называется отдачей по емкости:
п = .100 = JsAp. .100, , ;
Сз /з
где tjc — отдача по емкости, %; Ср, С3 — емкость при
разряде и заряде, А-.ч; 7Р, 73 —среднее значение тока
при разряде и заряде, A; t3, tp — время заряда и разря-
да, ч.
14
Отдача по емкости в большей степени зависит от
полноты заряда батареи. При заряде часть зарядного
тока теряется на газообразование, что снижает коэф-
фициент отдачи. Отдача по емкости уменьшается также
и от других причин; например от самозаряда электро-
дов, вызванного протеканием местных реакций, от утеч-
ки тока и др. При благоприятных условиях ампер-часо-
вая отдача, т. е. отдача по емкости, в силу обратимости
электродных процессов, происходящих в аккумуля-
торе, может быть лишь немногим меньше 100 %.
Отдача по энергии или ватт-часовая отдача имеет
большое значение, так как она характеризует способ-
ность батареи возвращать полученную при заряде энер-
гию. Отдача по энергии выражается также в процентах
и определяется по формуле
п = „ ..f/p-cp. . 100 = _£р.с.р./р£р . . ЮО,
^з.ср ^Лз.ср/зАз
где т|э — отдача по энергии, %; т|с — отдача по емко-
сти, %; Uj>, U3~ среднее значение напряжения разряда
и заряда, В; 7Р, 13 — среднее значение тока при разряде
и заряде, А; /Р, 4— время разряда и заряда, ч.
Отдача по энергии зависит от тех же факторов, что
и отдача* по емкости и, кроме того, от отношения на-
пряжений при заряде и разряде батареи. В среднем для
кислотных аккумуляторов отношения напряжения раз-
| ряда к напряжению заряда составляет около 80—85 %.
1.8. Мощность
Количество энергии, отдаваемой аккумуляторной ба-
тареей в единицу времени, называется ее мощностью.
Мощность (в ваттах) выражается произведением значе-
ния разрядного тока на среднее значение напряжения
разряда или равна частному от деления энергии на
время, в течение которого эта энергия была получена
от аккумуляторной батареи:
Р = 77ср7; P = W/t,
где (7Ср — среднее значение напряжения, В; 7 — значе-
ние разрядного тока, А.
Мощность можно выразить также равенством
Р = 7(7Р + /г) = /2Р + 72г,
15
где Z? — сопротивление внешней цепи, Ом; г — внутреи-
нее сопротивление аккумулятора, Ом. =
Согласно закону Ома для всей цепи при возраста-
нии внутреннего сопротивления ток в цепи уменьшается,
а так как напряжение батареи равно произведению зна-
чений тока на внешнее сопротивление, то отсюда сле-
дует, что при возрастании внутреннего сопротивления
батареи ее напряжение будет уменьшаться. Таким об-
разом, мощность, развиваемая батареей во внешней це-
пи, уменьшается тем больше, чем больше внутреннее
сопротивление батареи.
Составляющая мощности 12г аккумулятора расходу-
ется в самом аккумуляторе и никакой полезной работы
не производит. Составляющая I2R является полезной
мощностью, развиваемой аккумулятором во внешней
цепи. Полная мощность аккумулятора увеличивается
с возрастанием тока. Максимальный разрядный ток
^тах будет в том случае, когда сопротивление внешней
цепи 7? = 0. В этом случае полезная мощность также рав-
на нулю, а развиваемая мощность расходуется в самом
аккумуляторе. Для получения максимальной полезной;
мощности необходимо, чтобы сопротивление внешней
цепи было равно внутреннему сопротивлению аккуму-
лятора.
1.9. Саморазряд
Саморазрядом называется постепенная потеря емко-
сти работоспособными аккумуляторами при отключении
внешней цепи (хранение, бездействие). Для стартерных-
батарей обычной конструкции саморазряд увеличивается'
с увеличением срока службы в интервале 0,3—1,0 %
их емкости в сутки. Саморазряд S обычно выражают
в процентах потери емкости за сутки:
S = .100
nCt
где Ci, С2 — емкость батареи до и после хранения, А-ч;
п — продолжительность хранения, сут.
. При саморазряде отрицательного электрода происхо-
дит заметное выделение газов на электродах. Скорость
саморазряда можно определить в этом случае, измерив
объем газа, выделившегося за определенное. время.
Расчет скорости саморазряда для каждого из электро-
де
дев. можно произвести по формулам:
—К— .1'00; S_=--------— -100,
0.209С1П (MlSCtft
где V — объем выделившегося газа при нормальных ус-
ловиях, л; 0,209 и 0,418— соответственно объем кисло-
рода и водорода, л, выделившихся при саморазряде,
равном 1 А-ч.
Основной причиной саморазряда свинцовых аккумуляторов яв-
ляется сурьма, выделяющаяся при коррозии токоотвода положи-
тельного электрода и переносимая на отрицательный электрод.
Кроме того, саморазряду отрицательного электрода способствуют
примеси ряда металлов в исходном сырье, обладающих более поло-
жительным электродным потенциалом, чем свинец (медь, серебро
и так далее), и образующие многочисленные микроэлементы, кото-
рые разряжают отрицательный электрод, превращая губчатый сви-
нец в сульфат свинца с выделением водорода.
Такое же влияние оказывают на отрицательный электрод при-
меси, внесенные в аккумулятор заливаемым электролитом и сепара-
торами. Некоторые примеси (соли металлов с переменной валент-
ностью), например железо, действуют как переносчики зарядов
фс электрода на электрод. При этом ионы металлов восстанавлива-
лмотся на отрицательном электроде и окисляются на положительном.
Основной причиной саморазряда положительного электрода
Jjявляется неустойчивость диоксида свинца в растворах серной кис-
^лоты. С повышением концентрации кислоты скорость саморазряда
л положительного электрода увеличивается. Кроме того, причиной
м увеличения саморазряда положительного электрода являются при-
меси (серебро, кобальт, сурьма) и взаимодействие диоксида свинца
со сплавом токоотвода, который он окисляет.
Саморазряд в значительной степени зависит и от температуры
электролита. С понижением температуры электролита он уменьша-
ется, а с повышением температуры — возрастает.
Глава вторая
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ
ТЕОРИИ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
2.1. Общие сведения
• - Свинцовый аккумулятор был создан в 1861 г. фран-
цузом Планте. За этот период технология его производ-
ства и конструкция претерпели значительные изменения. >
Были применены новые материалы для^_
аккумуляторных сосудов и
2—28.
щина токоотводов и электродных пластин, повышена
концентрация электролита. Введены новые добавки
в пасту отрицательного и положительного электрода,
созданы новые сплавы, а также введено много других
усовершенствований, что позволило значительно повы-
сить как массовые, так и объемные удельные характе-
ристики аккумулятора. В- настоящее время свинцово-
кислотные аккумуляторы нашли самое широкое приме-
нение во многих отраслях техники.
Основным Недостатком этих аккумуляторов является
относительно низкий срок службы, который, как прави-
ло, не превышает 300—500 циклов, в то время как у ще-
лочных аккумуляторов срок службы составляет 1000—
1500.циклов. К числу основных причин, ограничиваю-
щих срок службы свинцового аккумулятора, относятся:
коррозия положительного электрода, оплывание актив-
ной массы, необратимая сульфатация отрицательного;
электрода, короткие замыкания, прорастание сепарато-
ров и др.
Ниже рассматриваются токообразующие процессы,!
происходящие при заряде и разряде свинцового акку-;
мулятора, а также основные причины, ограничивающие!
срок его службы.
2.2. Токообразующие процессы,
Активными веществами заряженного аккумулятора,
участвующими в токообразующих процессах, являются:
диоксид свинца РЬО2 на положительном электроде, губ-
чатый свинец РЬ на отрицательном электроде и элект-
ролит — водный раствор серной кислоты H2SO4. Серная
кислота является сильным электролитом, т. е. раствор
ее хорошо проводит электрический ток. Она частично
диссоциирована на положительные и отрицательные
ионы: Н+ и SO^~. Чем большее число ионов находится
в растворе электролита, тем лучшим проводником он
является.
Для объяснения процессов, протекающих при разря-
де и заряде свинцовых аккумуляторов, используем ос-
новные положения общепринятой теории двойной суль-
фатации. Название это означает, что при разряде на
положительном и отрицательном электродах аккумуля-
тора образуется один и тот же продукт — сульфат свин-
ца.; Физическая картина процессов, лежащих в основе
18
этой теории, может быть кратко объяснена следующим
образом. На отрицательном электроде свинец, частично
растворяясь в электролите, выделяет в раствор поло-
жительные ионы РЬ2+. При этом на электроде остаются
избыточные электроны, которые сообщают ему отрица-
тельный заряд и движутся по внешнему участку замкну-
той электрической цепи в направлении к положитель-
ному электроду.
Йоны двухвалентного свинца вступают в реакцию
с сульфатными ионами серной кислоты, в результате
чего образуется сернокислый свинец, который, обладая
очень малой растворимостью в сернокислотном элект-
ролите, осаждается на поверхности отрицательного
электрода. Таким образом, в процессе разряда актив-
ная масса отрицательного электрода превращается из
губчатого свинца в сернокислый свинец.
На положительном электроде потенциал образуется
в результате перехода четырехвалентных ионов свинца
РЬ4+ из электролита на поверхность электрода. Диоксид
свинца РЬО2 растворяется в электролите в очень малой
степени, образует с водой химическое соединение
РЬ(ОН)4 — гидрат диоксида свинца, молекула которо-
го в электролите распадается на четырехзарядный ион
свинца РЬ4+ и четыре однозарядных иона гидроксила
4ОН-.
Так как диоксид свинца обладает в растворе серной
кислоты высоким положительным потенциалом, то он
принимается в качестве положительной активной массы
свинцовых аккумуляторов. Ионы четырехвалентного
свинца РЬ4+ переходят на поверхность электрода, сооб-
щая ему положительный заряд, а отрицательные ионы
гидроксила 4ОН“ остаются в электролите. Таким обра-
зом, на границе между электродом и электролитом об-
разуется двойной электрический слой. В этом случае
электрод будет заряжен положительно, а прилегающий
к нему слой электролита — отрицательно. Концентрация
ионов четырехвалентного свинца также зависит от плот-
ности электролита. Чем больше плотность электролита,
тем выше потенциал электрода. При обычных плотно-
стях электролита потенциал положительного электрода
в заряженном состояниич равен примерно 1,68 В.
Если замкнуть внешнюю цепь, то под действием ЭДС
аккумулятора в ней потечет электрический ток по на-
правлению от положительного электрода к отрица-
2* 19
тельному. Электроны, накопившиеся на отрицательном
электроде, будут перетекать по внешней цепи в проти-
воположном направлении.
Каждые два электрона, поступившие с отрицатель-
ного электрода, будут восстанавливать положительный
ион четырехвалентного свинца до двухвалентного иона
свинца РЬ2+, который переходит в электролит и соеди-
няется с ионом SO1", образуя молекулу сульфата свин-
ца. Сульфат свинца, обладая малой растворимостью,
отлагается на поверхности положительного электрода
в виде мелких кристаллов. Наряду с этим процессом про-
исходит взаимодействие гидроксильных ионов (4ОН~),
образовавшихся в результате распада гидроксила свин-
ца. РЬ(ОН)4 на ионы, с четырьмя ионами водорода
(4Н+) — продуктами диссоциации серной кислоты, в ре-
зультате чего образуются четыре молекулы воды. Слен
довательно, на каждые две израсходованные молекулы
серной кислоты и две молекулы воды образуется вновь
четыре молекулы воды. Таким образом, плотность элек-
тролита в процессе разряда аккумулятора будет посто;
янно понижаться. л
На отрицательном электроде по мере перетока элект-
ронов во внешнюю цепь происходит окисление свинца;
до двухвалентных ионов РЬ2+. Эти ионы свинца будут
переходить в раствор серной кислоты — электролит;
и взаимодействовать с сульфат-ионами SO1", образуя
также сульфат свинца, который будет осаждаться на
поверхности отрицательного электрода. Процесс разря-
да свинцового аккумулятора записывается следующим
уравнением:
РЬО2,+ 2H2SO4 + Pb->2PbSO4 + 2Н2О. .
Схематическое изображение электродных процессов,
протекающих при разряде свинцового аккумулятора,
представлено на рис. 2.1, а [1].
Как видно из рассмотренных электродных процес-
сов, при разряде аккумулятора в сульфат свийца пере-
ходят активные массы как положительного, так и отри-
цательного электродов, т. е. происходит двойная суль-
фатация.
Процессы при заряде аккумулятора. При заряде ак-
кумулятора необходимо к его электродам присоединить
источник тока, напряжение которого превышает ЭДС
аккумулятора. При этом положительный полюс под-
20
ключается к положительным электродам, а отрицатель-
ный .полюс — к отрицательным электродам. Ток будёт
протекать через аккумулятор в направлении, обратном
току разряда. Электроны будут перетекать с положи-
тельных на отрицательные электроды. Изменится также
направление движения ионов в электролите. Ионы
свинца РЬ2+ будут переходить из электролита на элект-
Исходные
. продукты
Процесс
ионизации
Токоодразующий
процесс
Отрицательный I Электролит I Положительный' г
' электрод | [ электрод } |
I-----------7-------------- -i j
I Pb }2H2S04,2Нг0; РЪОг [I
Г -|-|----"“I
Jso^so^hI
fit
I-
f-
''
+•
21
„ - . „ I—
Конечные продукты ।
разряда |
IT 1 ВД
PbSO4 ! 2H20"ZH2°i
I ь I
адн", рь4+1 |
----------1.1
I I I.
- РЬг‘^|"
- - 4-----н
Pbso4 !
Продукты
разряда
Процесс
ионизации
I Отрицательный [
j электрод •
। !
1 pt??o4 ;
Pb2t sot
Использование
Зарядного тока
Конечные продуты *
заряда j
Pb
---------т —.—
Электролит । Положительный I
I электрод I
__________________J
PbSO4 !
J1____i
2Н+,40H?2H+i S0f,Pb2+ !
i+2e—
ад2о
рь^;
2Hz0 ! f
H2S0^ H2S04* РЪОг ;
Рис. 2.1. Схема электрохимических процессов при разряде (а) и за-
ряде (б) свинцового аккумулятора
21
роды, а четырехвалентные ионы свинца РЬ4+ — в электро-
лит. Схематическое изображение основных электродных
процессов, протекающих при заряде свинцового акку-;
мулятора, представлено на рис. 2.1, б. j
Образовавшийся на положительном и отрицатель-2
ном электродах в процессе разряда сульфат свинца;
переходит при заряде в электролит и распадается на.
ионы РЬ2+ и SOl-. Вода же диссоциирует частично на
ионы водорода Н+ и ионы гидроксила ОН-.
При прохождении электрического тока ионы свинца
РЬ2+ на положительном электроде будут окисляться до
четырехвалентного свинца РЬ4+, отдавая два электрона
во внешнюю цепь. В свою очередь, ионы РЬ4+ будут со-
единяться с четырьмя гидроксильными ионами, полу-
ченными при диссоциации воды, образуя молекулу ди-2
оксида свинца РЬО2. В результате взаимодействия ионов,
водорода Н+ с сульфат-ионами образуется молекула^
серной кислоты H2SO4. \
На отрицательном электроде ионы свинца Pb2+ no-J
Лучают из внешней цепи по два электрона и восставав-;
ливаются до губчатого свинца, а ионы водорода Н+,
соединяясь с ионами сульфата SO4_, образуют молекулу’
серной кислоты.
Согласно теории двойной сульфатации процессы за-:
ряда в свинцовом аккумуляторе протекают по уравне-
нию
2PbSO4 + 2Н2О->РЬО2 + Pb + 2H2SO4.
Таким образом, при заряде свинцового аккумулято-
ра на обоих электродах происходит образование исход-
ных веществ: на положительном электроде образуется
диоксид свинца, на отрицательном — губчатый свинец,
а вода заменяется на серную кислоту, в результате чего
повышается концентрация электролита.
Повышение концентрации серной кислоты происхо-
дит больше у положительных электродов, чем у отри-
цательных. Это объясняется тем, что ионы SO4 дви-
жутся в данном случае от отрицательного к положи-
тельному электроду. Исходя из скоростей движения
ионов Н+ и SO4-b электролите, установлено, что прирост
концентрации серной кислоты у положительных элект-
родов приблизительно в 1,4 раза выше, чем у отрица-
тельных электродов. При разряде картина будет обрат-
ной." Поэтому, учитывая это обстоятельство, на практике
22
принимают меры к улучшению циркуляции электролита
у положительных электродов. Так, например, в автомо-
бильных стартерных аккумуляторных батареях исполь-
зуют сепараторы, имеющие на стороне, обращенной к по-
верхности положительного электрода, специальные реб-
ра для увеличения объема электролита у этого электрода.
Плотность электролита повышается до тех пор, пока
весь сульфат свинца не преобразуется в активные ве-
щества. Прекращение повышения плотности электроли-
та при заряде служит признаком окончания заряда
аккумулятора. При дальнейшем заряде происходит раз-
ложение воды на водород и кислород, которые, выдели-,
ясь из электролита в виде газовых пузырьков, вызывают
его кипение.
2.3. Коррозия положительного электрода
Положительный электрод свинцового аккумулятора
состоит из токоотвода и активного материала — диокси-
да свинца, находящегося в ячейках токоотвода. Токо-
отводы стартерных свинцовых аккумуляторов отлива-
ются из свинцово-сурьмянистых сплавов. Впервые свин-
цово-сурьмянистый сплав для аккумуляторов был создан
около 100 лет назад. Он обладает высокими механиче-
скими и литейными свойствами, постоянством состава
и малой окисляемостью при литье, а, кроме того, низкой
стоимостью. Существенным недостатком этого сплава
является относительно низкая коррозионная стойкость
при анодной поляризации (т. е. при заряде аккумулято-
ра), которая зачастую ограничивает срок службы ак-
кумулятора. Негативное влияние оказывает также на-
личие в сплаве сурьмы, которая ускоряет саморазряд
аккумулятора.
Несмотря на множество попыток разработать сплав,
который бы совершенно не обладал перечисленными
выше недостатками, до сих пор это не удалось. В на-
стоящее время предложен ряд сплавов, отвечающих
наиболее важным требованиям для определенного типа
аккумуляторов. Так, например, свинцово-кальциевые
сплавы применяются в стационарных аккумуляторах,
для которых очень важен низкий саморазряд. Для
стартерных автомобильных аккумуляторов, которые
эксплуатируются в вентилируемых условиях, а также
в аккумуляторах, подвергающихся форсированному ре-
23
жйму' разряда, применяются коррозионно-стойкие сила
•вы; содержащие серебро и. мышьяк. Главной причине)
-коррозии - токоотвода положительного электрода свин
нового аккумулятора является термодинамическая не
устойчивость металлического свинца в условиях работ!
положительного электрода. Потенциал этого электрод)
изменяется в диапазоне 1,7 — 2,2 В (по водородно)
шкале).
Рассмотрим некоторые реакции, которые могут пре
текать на поверхности такого электрода при его анод
ной: поляризации в растворе серной кислоты. При ела
бой анодной поляризации может образоваться сульфа;
свинца: . .
Pb + HSO? = PbSO4 + Н+ + 2е.
. ,: При повышении анодной поляризации на поверхно
сти свинца протекают реакции, в которых окислителек
является вода [3]:
Pb + 2Н2О = Pb (ОН)2 + 2Н+ + 2а; ~
РЬ + 2Н2О = РЬ + 2Н+ + 2е. \
В ряде работ [4, 5, 6] механизм анодного окислениз
свинца рассматривается с учетом возможности образр
вания двух кристаллических модификаций диоксид;
свинца а- и р-РЬО2. Основным продуктом анодной кор
розии свинца является а-РЬО2. Исходя из современны:
представлений, механизм анодной коррозии свинца мб
жет протекать по следующей реакции:
РЬ2++ 2Н2О->р-РЬО2 + 4Н++ 2е.
Следует отметить, что коррозия свинца, а также ря:
да свинцово-сурьмянистых и свинцово-кальциевых спла:
вов при анодной поляризации происходит в основном пс
границе зерен.
Значительное влияние на скорость коррозии положи-
тельного электрода оказывает процесс анодного выде
ления кислорода на поверхности РЬО2. Этот кислоро;
частично входит в кристаллическую решетку РЬО;
и диффундирует через слой оксида к поверхности ме-
талла, окисляя его [3, 4]. Также возможно окисление
свинца под слоем РЬО2 в результате проникновения
электролита между кристаллами диоксида. В результа-
те окисления свинца кислородом образуется р-РЬО-
и РЬО. На основании вышеизложенного можно заклю-
24 " ;
чить, что значительное -влияние на кинетику анодной
’коррозии должны оказывать структура сплава, фазовый
состав и физические параметры образующихся оксидных
пленок (толщина, пористость и адгезия), которые,
в свою очередь, зависят от легирующих добавок.
• Защита токоот кодов положительных электродов.
Наиболее перспективным в настоящее время направле-
нием по повышению коррозионной стойкости токоотво-
дов положительных электродов -является легирование
свинца различными добавками. Б настоящее время
влияние легирующих добавок на анодную коррозию
свинца изучено достаточноглубоко. Установлено, что
коррозию свинца и свинцово-сурьмянистых сплавов за-
медляют такие металлы,, как серебро, мышьяк, медь,
кобальт и другие, а усиливают коррозию щелойные ме-
таллы: магний, цинк, сурьма, висмут. Наиболее Эффек-
тивными добавками являются серебро, мышьяк, каль-
ций. Широкое применение как в нашей стране, так и за
рубежом, нашли . свинцово-сурьмяно-мышьяковистые
сплавы. Такие сплавы способствуют увеличению срока
службы токоотводов положительных электродов, а так-
же улучшают механические и технологические, свойства
сплава. Появляется возможность в этом случае снизить
содержание сурьмы в сплаве, что приводит к уменьше-
нию скорости саморазряда и сульфатации аккумулято-
ра. Кроме того, снижение сурьмы в сплаве дает и боль-
шие экономические выгоды, так как сурьма в несколько
раз дороже свинца.
В результате проведенных исследований установле-
но, что оптимальным является содержание 0,12—0,3 %
мышьяка в 3—4 %-ном и 0,08—0,12 % мышьяка в 5—
6 %-ном свинцово-сурьмянистом сплаве.
Повышенная коррозионная стойкость мышьякови-
стых сплавов объясняется характером их коррозии. Се-
рийные свинцово-сурьмянистые сплавы при длительной
анодной поляризации корродируют неравномерно и то-
коотводы разрушаются в отдельных местах вследствие
появления язв и трещин. Такой межкристаллитный ха-
рактер коррозии служит зачастую основной причиной
преждевременного разрушения электрода. Мышьякови-
стые сплавы корродируют равномерно, хотя скорость
их коррозии практически не отличается от скорости
коррозии серийного свинцово-сурьмянистого сплава.
Это объясняется тем, что мышьяк измельчает структуру
25
свинцово-сурьмянистого сплава. Промышленное прим^
нение мышьяковистых сплавов в производстве свинце
вых аккумуляторов позволяет повысить срок служб!
батарей и увеличить их удельные характеристики. ?
Свинцовые сплавы,, легированные серебром. Сплавь
легированные серебром, применяются для изготовлени
положительных токоотводов некоторых типов свинце
вых аккумуляторов. Установлено, что серебро значь
тельно повышает коррозионную стойкость свинцовс
сурьмянистого сплава даже при малых концентрация
примерно до 0,1 %.
Серебро, введенное в свинцово-сурьмянистый сплаь
оказывает диспергирующее влияние на его структур
и увеличивает плотность пленки диоксида свинца. Ввс
дение серебра в сплав вызывает снижение кислороднс
го перенапряжения. Испытание токоотводов положь
тельного электрода, отлитых из свинцово-сурьмяно-сс
ребряных сплавов, в аккумуляторах различных типо
показало, что содержание в сплаве 0,5—1,0 % Ag обе<
печивает хорошую сохранность токоотводов, в то врем
как токоотводы йз серийного свинцово-сурьмянистог
сплава полностью разрушаются.
Свинцово-кальциевые сплавы. Свинцово-кальциевы
сплавы исследовались в широком диапазоне изменени
содержания кальция. Оптимальными считаются сплавь
содержащие 0,06—0,12 % Са. Они по своим механичё
ским свойствам сопоставимы с серийными свинцовр
сурьмянистыми сплавами. Свинцово-кальциевые сплавь
применяются, когда требуется снизить саморазряд акку
мулятора или когда аккумулятор эксплуатируется в ре
жиме постоянного подзаряда. Эти сплавы успешно Ис
пользуются в герметичных свинцовых батареях и в ста
ционарных аккумуляторах. Более широкому применении
этих сплавов препятствует сложность работы с ними прь
литье токоотводов, что обусловлено быстрым выгора
нием кальция и трудностью получения отливок с по
стоянным содержанием кальция. Однако в последне<
время разработан промышленный способ литья свинцо
во-кальциевых сплавов с использованием магнито-гид
родинамических насосов-нагревателей, при которои
сплав нагревается до необходимой температуры литьь
в трубах без контакта с кислородом воздуха.
Деформация токоотводов положительного электрода
Это явление связано с «ростом» токоотводов положи-
те
‘Тельного электрода, что имеет место при работе свинцо-
вого аккумулятора. Оно заключается в увеличении
Линейных размеров токоотводов в процессе работы акку-
мулятора. Деформация токоотводов играет существен-
ную роль в снижении срока службы аккумулятора,
способствует разрушению его положительных электро-
дов.
Одной из причин роста токоотводов служит разбу-
хание активной массы в процессе эксплуатации акку-
мулятора. Другой причиной может служить образова-
ние оксидной пленки на поверхности металла в резуль-
тате его анодной коррозии. Удельный объем пленки
диоксида свинца зачительно превосходит удельный объ-
ем металла, из которого она образуется. Вследствие
этого возникает давление на поверхность металла, ко-
торое может вызвать появление растягивающих усилий,
приводящих к деформации свинцового сплава. Дефор-
мацию токоотвода можно уменьшить путем повышения
физико-механических свойств сплава, а также путем
уменьшения поверхности токоотвода и изменения его
конструкции.
2.4. Оплывание активной массы
положительного электрода
Это явление является одной из основных причин
преждевременного выхода из строя свинцового аккуму-
лятора. Оплывание в основном происходит в конце за-
ряда и начале разряда. Существенное влияние на уве-
личение срока службы активной массы положительного
электрода оказывает снижение концентрации электро-
лита, повышение температуры электролита и снижение
плотности тока при разряде.
Срок службы активной массы положительного элект-
рода определяется условиями кристаллизации сульфата
свинца при разряде. Образование рыхлых осадков суль-
фата, который при последующем заряде переходит
в прочный крупнокристаллический диоксид свинца, спо-
собствует уменьшению оплывания активной массы.
В том случае, когда поверхность электрода при разряде
покрывается мелкокристаллическим плотным осадком
сульфата свийца, при заряде образуется РЬО2, имеющий
дендридную (игольчатую) структуру. Такого рода кри-
сталлы в конце заряда и в начале разряда осыпаются.
27
Обнажение токоотводов положительных электродов
ввиду оплывания активной массы способствует их уско-
ренной коррозии.
Существенное влияние на прочность активной мас-
сы может оказывать фазовый состав диоксида свинца;
Осадки а-РЬО2 отличаются ббльшей механической проч-
ностью, чем р-РЬО2. При определенных условиях кри-
сталлы а-РЬО2 образуют внутри массы прочную ячеи-
стую структуру, которая практически не изменяется
в процессе циклирования.
Для повышения срока службы положительной актив-
ной массы особое значение приобретают мероприятия,
направленные на усовершенствование технологии и кон-
струкции аккумулятора, а именно: выбор материала
сепаратора и его конструкции, выбор конструкции то-
коотвода, межэлектродного зазора, введение в положи5
тельную пасту армирующих добавок, таких, например,
как суспензия фторопласта, поливинилхлоридные во-
локна и др.
2.5. Сульфатация
. Под сульфатацией обычно понимается такое состоя-
ние аккумуляторных пластин, при котором они не заря:
жаются при пропускании тока определенного значения
в течение заданного промежутка времени. Иногда это
явление называют «необратимой сульфатацией», однако,
это не совсем точное название, так как в последнее вре-
мя разработаны эффективные способы восстановления
засульфатированных электродов в рабочее состояние.
Необратимая сульфатация.отрицательного электрода
имеет внешний признак: наличие на его поверхности
сплошного слоя -сульфата свинца. Вследствие сульфа-
тации аккумулятор теряет свою емкость и выходит из
строя. Характерными признаками сульфатации аккуму-
ляторных электродов являются обильное газовыделение
и повышенное напряжение, наблюдаемые в самом на-
чале процесса заряда аккумулятора.
Принято считать, что снижение емкости аккумулято-
ра при сульфатации электродов связано с уменьшением
скорости растворения сульфата свинца, вызванным его
рекристаллизацией. Действительно, нормальный отри-
цательный электрод содержит в разряженном состоянии
в основном мелкокристаллический сульфат свинца с раз-
28
мёром кристаллов от 1'<Ь'3 до 10-5 см и только 7—10%
сульфата свинца имеют кристаллы размером около
10~2 см. Сульфатированные отрицательные электроды
состоят только из крупных кристаллов PbSO4. Это про-
исходит от того, что растворимость мелких кристаллов
выше, чём растворимость крупных кристаллов.
Наряду с этим мнением была выдвинута и обоснова-
на другая точка зрения на природу сульфатации отри-
цательного электрода свинцового аккумулятора [3].
Основной причиной уменьшения скорости растворения
сульфата свинца считают адсорбцию на нем поверхно-
стно-активных веществ, находящихся в качестве, приме-
сей в сернокислотном электролите, а также выщелачи-
ваемых из сепараторов активных масс обоих электродов
и других материалов, соприкасающихся с электролитом.
Было показано, что длительная выдержка (в течение
8 мес) разряженных отрицательных электродов в раст-
воре серной кислоты, очищенном от каких-либо приме-
сей, не затрудняла их последующий заряд, хотя рекри-
сталлизация и укрупнение кристаллов PbSO4 имели
место. Известно, что положительный электрод значи-
тельно меньше подвержен сульфатации, чем отрицатель-
ный. Этот факт объясняется Т. И. Поповой и Б. Н. Ка-
бановым тем, что поверхностно-активные вещества, как
правило, окисляются на положительном электроде до
воды и углекислого газа и не могут оказывать поэтому
отравляющего действия.
2.6, Саморазряд и газовыделение
Саморазряд в свинцовом аккумуляторе имеет место
как на положительном, так и на отрицательном элект-
родах и приводит к ежесуточной потере до 0,3—1,0 %
емкости. Это явление вызвано самопроизвольным проте-
канием окислительно-восстановительных процессов на
обоих электродах в бездействующем аккумуляторе.
Саморазряд положительного электрода. Саморазряд
положительного электрода обусловлен самопроизволь-
ным восстановлением диоксида свинца до сульфата
свинца, которое протекает по реакции
РЬО2 + H2SO4 = PbSO4 + Н2О + 1/2О2.
Скорость этой реакции возрастает с увеличением
концентрации серной кислоты. Саморазряд положитель-
29
кого электрода существенно зависит от концентраций
серной кислоты и имеет резко выраженной максиму&
для электролита плотностью 1,1 г/см3 (электроды с то
коотводами из свинцово-сурьмянистых сплавов). С уве
личением содержания сурьмы в сплаве максимум сдви
гается в сторону больших концентраций кислоты. Дл1
кислот, обычно применяемых в аккумуляторе, самораз
ряд положительного электрода увеличивается с умень
шением удельного веса серной кислоты. Следует отмё
тить, что так как реакция самопроизвольного восстанов
ления РЬО2 до PbSO4 протекает с выделением кислорода
то скорость ее в значительной степени определяете}
кислородным перенапряжением. Добавки, снижающи<
потенциал выделения кислорода, например, сурьма, ко
бальт, серебро, должны способствовать увеличению ско
рости этой реакции.
Саморазряд отрицательного электрода. Самор азря;
отрицательного электрода обусловлен протеканием ре
акции саморастворения губчатого свинца в серной кис
лоте: .
Pb + H2SO4 = PbSO4 + н2.
В связи с высоким значением перенапряжения водо
рода на свинце в отсутствии посторонних примесей этг
реакция протекает медленно, но наличие сурьмы в спла
ве токоотводов снижает перенапряжение выделения во
дорода приблизительно на 0,5 В и тем самым значи
тельно ускоряет саморазряд.
Саморазряду отрицательного электрода способствуй
ет также кислород, растворенный в электролите:
Pb + 1 /2О2 + H2SO4 = PbSO4 + Н2О. j
Эта реакция протекает очень быстро, и скорость ес
лимитируется только процессом диффузии. Заметное
влияние на снижение скорости протекания этой реакции
оказывает наличие сепаратора, особенно с малым диа-
метром пор {мипор), уменьшающего скорость поступле-
ния сурьмы и кислорода к отрицательному электроду.
Основным источником попадания металлических при-
месей на поверхность отрицательного электрода свин-
цового аккумулятора является электролитический пере-
нос сурьмы и легирующих компонентов анодного
сплава, а также примесей металлов, находящихся в ак-
кумуляторном сырье. У последних, как правило, значе-
80
[ ние водородного перенапряжения ниже, чем у свинца.
Все металлы, способные осаждаться на отрицательном
влектроде, по убывающему значению водородного пере-
напряжения можно представить в следующем порядке:
Sn, Bi, Ag, Sb, Cu, Fe, Co, Ni, Au, Pt. Влияние на само-
разряд примесей Sn, Bi, Zn, Ag, As, Co и других метал-
лов, содержащихся в исходном сырье свинцово-сурьмя-
нистого сплава в весьма малом количестве, ничтожно
по сравнению с действием сурьмы. Крайне вредное
влияние могут оказывать лишь примеси золота и плати-
ны, которые даже в тысячных долях процента значи-
тельно увеличивают газовыделение, поэтому количество
их в аккумуляторном сырье не должно превышать 100
тысячных долей процента.
Необходимо отметить, что наличие сурьмы в токоот-
водах положительного и отрицательного электродов по-
разному влияет на скорость выделения водорода. При-
сутствие сурьмы в токоотводах отрицательного электро-
да увеличивает газовыделение очень незначительно
даже при длительном циклировании. Следовательно, вы-
деление водорода происходит в основном на поверхно-
сти отрицательного электрода.
Более заметное влияние оказывают компоненты спла-
ва токоотвода положительного электрода, которые
в процессе заряда переносятся на отрицательный элект-
род. Это явление непосредственно связано с коррозией
токоотводов положительного электрода. Электроосажде-
ние сурьмы происходит на поверхностном слое активной
массы отрицательного электрода (99 % Sb оседает
в слое до 1 мм). Количество перенесенной сурьмы воз-
растает с длительностью процесса заряда аккумулятора.
Часть осажденной сурьмы взаимодействует с водородом,
выделяющимся на катоде, и образует летучее соедине-
ние стибин (SbH3).
Введение в анодный сплав серебра значительно сни-
жает перенос сурьмы, повышая коррозийную стойкость.
Установлено, что главной причиной вредного влияния
сурьмы на электрические характеристики отрицательно-
го электрода является снижение конечного зарядного
потенциала электрода, а это приводит к ускорению суль-
фатации и повышению газовыделения.
Глава третья
ЭЛЕКТРОЛИТ
3.1. Свойства растворов серной кислоты я
Электролитом для свинцовых аккумуляторов служит раствои
серной кислоты. Концентрированная серная кислота представляв]
собой прозрачную жидкость без цвета и запаха, имеющую масля!
нистую консистенцию. Плотность ее равна 1,84 г/см3 при 10°Ся
содержание в ней чистой кислоты составляет около 95 %. Чистая
серная кислота хорошо смешивается с водой в любых пропорция»
При смешении ее с водой выделяется большое количество теплотьЯ
Концентрированная серная кислота имеет точку кипения 33 °C. При
нагревании она выделяет серный ангидрид в виде газа, которым
поглощая водяные пары из воздуха, образует густой туман. I
Теплота растворения. Теплотой растворения называется коли!
чество тепла, выделившееся при разбавлении кислоты данной пор!
цией воды и выраженное в джоулях. 1
Удельное сопротивление. Сопротивление прохождению электрет
ческого тока через электролит зависит от его концентрации и тем!
пературы. Удельное сопротивление. электролитов, применяемый
в аккумуляторах, находится в пределах минимальных удельный
сопротивлений раствора серной кислоты. Самое низкое удельное со!
противление имеют растворы плотностью 1,22 г/см3, но значения
его изменяется очень незначительно в интервале концентраций о!
1,15 до 1,30 г/см3. Удельное сопротивление электролита является
одним из важнейших факторов, определяющих внутреннее сопроа
тивление аккумулятора, а следовательно, и его энергетические поя
казатели. !
Замерзание электролита. Температура замерзания электролита
меняется с изменением его концентрации, т. е. с изменением состо!
яния заряженности аккумуляторной батареи. |
Самую низкую точку замерзания имеют растворы плотностью
1,29 г/см3. При замерзании из раствора более низкой плотности]
выделяются кристаллы обыкновенного льда, а из раствора болей
высокой плотности — кристаллы тетрагидрата кислоты. Как видшЯ
из приведенных в табл. 3.1 данных, самые низкие температуры за|
________________________________________________ Таблица З Ц
Плотность при 15 °C, г/см3 Температура замерзания, °C Плотность при 15 °C. г/см’ Температура Я замерзания, °C
1,000 0 1,450 —29 - I
1,050 .’ —3,3 1,500 —29 |
1,100 —7,7 1,550 -38 I
1.150 -15 1,600 —
1,200 —27 1,650
1,250 -52 1,700 —14 I
1,300 —70 1,750 4-5
1,350 —49 1,800 4-6
1,400 —36 1,835 -34
32
Мерзания свойственны концентрациям кислоты, соответствующим
вдектролиту автомобильных аккумуляторных батарей при полной
Их зарядке, поэтому даже при самых суровых условиях эксплуата-
ции опасность замерзания электролита им не грозит. Электролит
Или кислота, из которой он приготовляется, должны иметь такую
Плотность, которая обеспечила бы им сохранность в суровых Зим-
них условиях. Электролит плотностью от 1,225 до 1,400 г/см3 не за-
мерзнет, зато кислота, близкая к концентрированной, плотностью
1,800 г/см3 замерзнет при температуре 5 °C, а концентрированная
плотностью 1,835 г/см3 замерзнет при температуре —34 °C,
S.2. Приготовление электролита
Электролит требуемой концентрации можно приготовить из
кислоты плотностью 1,83 г/см3 или из предварительно приготовлен-
ного и охлажденного до комнатной температуры раствора серной
кислоты плотностью 1,40 г/см3. Второй способ предпочтительнее
первого, так как приготовление электролита в этом случае сопро-
вождается меньшим выделением тепла и, следовательно, требует
меньше времени. В зависимости от плотности приготовляемого
влектролита промежуточный раствор надо разбавлять водой в про-
порциях, указанных в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Плотность |лектроли- та, приве- Исходная плотность, г/см3, равная
1,40 1,83
денная к Температу. Кислота Вода, л Кислота Вода, л
ре 25 °C,
Г/СМ8 Л г л Г
1,22 0,522 0,731 0,490 0,221 0,404 0,839
1,23 0,549 0,769 0,463 0,231 0,424 0,829
1,24 0,576 0,806 0,436 0,241 0,444 0,819
1,25 0,601 0,841 0,410 0,253 0,464 0,809
1,26 0,628 ~ 0,879 0,383 0,263 0,484 0,800
1,27 0,652 0,913 0,357 0,277 0,503 0,791
1,28 0,679 0,951 0,329 0,285 0,523 0,781
1,29 0,705 0,994 0,302 0,295 0,541 0,772
1,30 0,732 1,025' 0,279 0,305 0,561 0,762
1,31 0,760 1,064 0,246 0,319 0,585 0,747
1,40 — — — 0,423 0,776 0,650
В табл. 3.2 приведены данные, которые могут быть использова-
ны для приготовления одного литра электролита требуемой плотно-
сти из раствора плотностью 1,40 г/см3 и воды, а также из воды
и кислоты, имеющей плотность 1,83 г/см3. Зависимость плотности
мектролита от температуры приведена в приложении.
>.3. Чистота электролита
Для приготовления электролита, как правило, надо применять
дистиллированную । воду. Исключением может служить применение
Питьевой воды, в которой допустимое содержание примесей соот-
8—28 33
ветствует требованиям ГОСТ 6709—72. Кислота, применяемая дл
приготовления электролита, должна соответствовать ГОСТ 667—7
и быть только двух сортов А и Б. Различие между этими сортам)
заключается в том, что они содержат различное количество npi
месей.
Наиболее распространенной примесью является железо. Oi
окисляется у положительной пластины и восстанавливается у отр
нательной по реакциям:
РЬО2 + 2FeSO4 + H2SO4->PbSO4 + Fe (SO*)s + 2HaO;
Pb + Fe2 (SO4)3->PbSO4 + 2FeSO4.
Железо ускоряет сульфатацию как положительного, так и отри
дательного электродов, однако действие железа на отрицательны
электрод больше.
Наличие примесей в электролите приводит к повышенному само
разряду аккумуляторов, поэтому так важно во всех случаях обеспе-
чивать необходимую чистоту электролита.
Глава четвертая
КОНСТРУКЦИЯ СТАРТЕРНЫХ
АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
4.1. Общие сведения об устройстве
автомобильных аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи для легковых и грузовых
автомобилей могут состоять из трех, шести или двенад-
цати последовательно соединенных аккумуляторов на-
пряжением 2 В каждый. Батарея из трех аккумуляторов
называется шестивольтовой, из шести аккумуляторов
двенадцативольтовой, а из двенадцати — двадцатичеты-;
рехвольтовой.
Различные типы батарей имеют свои конструктивны
особенности, однако в их устройстве (рис. 4.1) много об'
щего. Батареи обычно собираются в одном многоячееч-
ном эбонитовом или пластмассовом сосуде — моноблоке:
На дне ячеек моноблока имеются так называемые опор-!
ные призмы, на которые опираются электроды и сепара
торы.
В каждой ячейке моноблока помещены поочередн
отрицательные и положительные электроды аккумулято-
ра, разделенные сепараторами и собранные в блок элек-
34
аккумуляторной батареи
Рис. 4.1. Схема устройства стартерной аккумуляторной батареи
I — электрод отрицательный крайний; 2 — электрод положительный; 3 — се-
паратор; 4 — электрод отрицательный; 5 — полублок электродов отрицатель-
ных: в — полублок электродов положительных; 7 — блок электродов; 8 — опор-
ная призма; 9 —моноблок; /0 —борн; 11 — щиток предохранительный; 12 —
мостик; 13 — крышка аккумулятора; 14 — пробка вентиляционная; 15 — МЭС;
16 — полюсный вывод
трэдов. Аккумуляторы собираются из электродов нам аз-
ного типа. Электроды одной полярности свариваются
между собой ушками с определенным зазором посредст-
вом свинцового мостика. К мостику, в свою очередь, при-
варен борн, служащий наружным токоотводом.
Соотношение между количеством отрицательных
и положительных электродов в одном аккумуляторе
в разных типах батарей может быть различным. Обычно
количество отрицательных электродов на единицу боль-
ше, чем положительных. Отрицательные электроды име-
ют меньшую толщину, а крайние из них иногда бывают
тоньше остальных. В некоторых батареях количество
отрицательных электродов равно количеству положи-
тельных или на единицу меньше. В последнем случае
крайними являются положительные. Электроды массо-
вых типов батарей имеют ширину 143 мм, высоту
133,5 мм, толщину около 2 мм.
Сепараторы, проложенные между электродами, служат для пре-
дотвращения замыкания разноименных электродов и представляют
3* 35
собой тонкие листы из пористого кислотостойкого материала: микро:
пористой резины (мипор) или микропористой пластмассы (мипласт:
поровинил, порвйг, винипор). Сверху над сепараторами устанавли-
вается винипластовый перфорированный предохранительный Щиток
защищающий верхние кромки сепараторов от механических повреж-
дений при замере температуры, уровня и плотности электролита.
Каждый аккумулятор закрывается отдельной крышкой, изготав-
ливаемой из эбонита или пластмассы. В крышке имеются три отвер-
стия: два крайних — для выводных борнов блока электродов и сред-
нее—для заливки электролита. Отверстие для заливки электролит^
закрывается резьбовой пробкой, имеющей вентиляционное отверстие
для выхода газов из работающего аккумулятора.
Блок электродов, помещенный в ячейку моноблока, закрытук
крышкой, представляет собой отдельный аккумулятор. Аккумулято-
ры в батарее последовательно соединяются сваркой посредством
перемычек — межэлементных соединений (МЭС): выводной бори пер-
вого аккумулятора, к которому приварены отрицательные электро;
ды, соединяется с борном соседнего аккумулятора, к которому при:
варены положительные электроды, и т. д. При сварке борна с пере-
мычкой одновременно сваривается и верхняя часть свинцовой втул-
ки, запрессованной в крышке, обеспечивая надежное уплотнение от-
верстия крышки в месте выхода борна. На выходные борны крайни»
аккумуляторов для подключения батарей в цепь припаиваются ко-
нусные полюсные выводы.
Герметизация в местах сопряжения крышек со стенками и пере-
городками моноблока обеспечивается заливочной битумной масти-
кой. Для предотвращения протекания мастики внутрь аккумулятора
между краями крышек и стенками моноблока-прокладываются- рези
новые' уплотнительные прокладки или асбестовый шнур. В большин-
стве аккумуляторных батарей, уплотнений не применяют, так как и?
моноблоки имеют буртики для посадки крышек.
В настоящее время много внимания уделяется уменьшению внут-
ренних потерь напряжения батарей. С этой целью в стартерных ба-
тареях большой мощности используются борны и перемычки с меД
ными вкладышами, так как медь обладает примерно в 12 раз боль
шей электропроводностью, чем свинцово-сурьмянистый сплав.
В батарее 6СТ-55 (рис. 4.2, а) перемычки опущены ниже поверх
ности крышек и залиты мастикой, что позволило уменьшить высоту
борнов и снизить их электросопротивление. Однако заливочная мае
тика в эксплуатации не всегда обеспечивает надежную герметичносп
аккумуляторов, особенно в. условиях жаркого климата.
Дальнейшее стремление уменьшить внутренние потери напряже
ния батарей и улучшить их эксплуатационные качества привел,
к созданию новых конструкций батарей. На рис. 4.2,6 показана 12
вольтовая батарея 6СТ-55, собранная в эбонитовом моноблоке с о С
щей крышкой. Принципиальное отличие такой конструкции заключи
ется в том, что соединение аккумуляторов осуществляется посреди
ством укороченных борнов (штырей), сдвинутых к перегородка]
и сваренных между собой непосредственно над перегородками монс
блока (рис. 4.3,6). Моноблок закрывается не отдельными крышка
ми, а общей крышкой при помощи герметизирующего компаунда ц
основе эпоксидных смол. Заливочная мастика в такой конструкцй
отсутствует, а укороченные межэлементные соединения, кроме умей!
шения омического сопротивления батареи, позволяют сократить рас
ход свинца, идущего на изготовление батарей.
Рис. 4.2. Общий вид аккумуляторной батареи 6СТ-55: а — с отдель-
ными аккумуляторными крышками; б — с общей крышкой
4.3.
Рис.
ружным
крышкой; в —
Способы соединения аккумуляторов в батарее: а — с на-
расположением МЭС; б — через перегородку под общей
“ -сквозь отверстие в перегородке под общей крышкой
При изготовлении моноблоков из пластмасс (поли-
этилен, полипропилен) в современных конструкциях ба-
тарей межэлементные соединения пропускаются сквозь
отверстия в перегородках, а моноблок с общей крышкой
сваривается контактной тепловой сваркой (рис. 4.3,в).
Емкость аккумуляторных батарей для легковых ма-
шин колеблется от 45 до 200 А-ч. Электрическая нагруз-
ка из года в год постоянно растет. В дополнение к нагруз-
ке прошлых лет (пуск, зажигание, освещение) появились
такие потребители электроэнергии, как электрозажигал-
ки, комбинированные электросигналы, вентиляторы, на-
греватели, указатели на панели управления, радиоуста-
новки, установки кондиционирования воздуха, стекло-
очистители, устройства для поднимания окон и др. Это
36
37
обстоятельство обусловило заметное увеличение энергии;
автомобильных батарей и повышение их удельных ха-:
рактеристик.
Современные автомобильные батареи обладают вы-|
сокой разрядной емкостью при стартерном режиме (при
—18 °C) и устойчивостью к перезаряду. Срок службы
батарей составляет 300—500 циклов и до 40—45 мес;
Однако в течение ближайших лет должны быть решены
следующие проблемы: энергия батарей на стартерном!
режиме должна быть повышена на 50—70 %, срок служ-
бы увеличен на 40—50 %, удельные электрические ха-
рактеристики — на 20—30 %; должны быть созданы ба-!
тареи, работоспособные при температуре до —50 °C.
В перспективе ставится задача создания безуходных!
и герметичных стартерных батарей. |
Каждый тип стартерной аккумуляторной батареи!
имеет свое условное обозначение, которое наносится на!
моноблоке или крышке. В условном обозначении первая]
цифра определяет количество последовательно соединен-!
ных аккумуляторов в батарее (3 или 6), характеризую-!
щих ее номинальное напряжение (6 или 12 В); буквы!
СТ — назначение батареи: стартерная для автомобилей
и автобусов; число после букв — номинальную емкость
батареи, выраженную в ампер-часах при 20-часовом ре-
жиме разряда. Кроме того, после числа, обозначающего
номинальную емкость, могут ставиться буквы, характе-
ризующие материал моноблока (Э — эбонит, Т — термо-'
пластмасса), материал сепараторов (М —мипласт, Р—!
мипор), либо буквы, характеризующие исполнение бата-
рей: А — с общей крышкой; Н — несухозаряженные; 3—;
для необслуживаемой залитой электролитом и полно-
стью заряженной батареи. !
Например, условное обозначение батареи 6СТ-75ТМН
указывает, что батарея состоит из шести последователь-
но соединенных аккумуляторов, следовательно, ее напря-
жение 12 В, предназначена для установки на автомоби-
лях, номинальная емкость батареи 75 А-ч при 20-часо-
вом режиме разряда, моноблок пластмассовый, сепара-
торы из мипласта, батарея несухозаряженная; батарея
6СТ-75А: состоит из шести аккумуляторов, номинальной
напряжение 12 В, стартерная, номинальной емкостью
75 А-ч, с общей крышкой.
Номенклатура стартерных батарей, выпускаемых
в настоящее время промышленностью, приведена в табл.
Таблица 4.1
Номинальное напряжение, В Номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда, Д.ч Габаритные размеры (максимальные), мм Количество электролита, л
6 150 330X177X245 ' 4,8
150А 325x170x225 4,8
• 215 435x177x245 7,0
215А 430X175X245 7,0
12 45 260x177x225 3,0
50А 245x170x225 3,0
50 260x177x225 3,0
55А 250X175X215 3,8
(необслуживаема я)
55 260X177X225 3,8
60 •312x177x225 3,8“
65А 315X175X215 3,8
75 347X177X245 5,0
75А 342X170X234 5,0
90 435x177 x 245 6,0
105 485X177 x 245 / 7,0
132 525x225x250 .,8,0
132 А 515X185X245
182 . 525,^.295x250 11,5
190А 525x240x245 11,5
4.1. Аккумуляторной промышленностью начат выпуск
необслуживаемых аккумуляторных батарей нового ти-
пажного ряда емкостью от 44 до ПО А-ч.
4.2. Аккумуляторные электроды
Электроды современной стартерной аккумуляторной
батареи состоят из токоотводов, отлитых из свинцово-
сурьмянистого сплава, ячейки которых заполнены порис-
той активной массой, изготовленной из свинцового по-
рошка и серной кислоты.
Токоотводы служат для удержания активной массы
и равномерного распределения тока по всей ее площади.
В аккумуляторах, работающих в коротких режимах раз-
ряда, как правило, применяют тонкие электроды. В ак-
кумуляторах, разработанных для длительных режимов
разряда, наоборот, применяют более толстые электроды.
Токоотвод (рис. 4.4) состоит из рамки, вертикальных
и горизонтальных жилотадшка, служащего для парал-
38
39
Рис. 4.4. Токоотвод аккумуля
торного электрода ‘
1 — ушко; 2 — рамка; 3 — верти
кальная и горизонтальная жилка;
4 — ножка '•
лельного соединения элей
тродов одной полярност!
в полублок путем пайки
и двух ножек, которым!
электроды опираются нг
призмы моноблока. Нож.
ки у положительных и от.
рицательных электродов
расположены так, что соб-
ранный полублок положи-
тельных электродов опи-
рается на одну пару|
призм моноблока, а отрицательный — на другую. Такой
расположение ножек устраняет короткое замыкание че-
рез шлам. К токоотводам предъявляют следующие тре-
бования: они должны быть достаточно прочными, облат
дать минимальной массой при максимальном свободном
объеме для вмазываемой пасты и способностью обеспе-
чивать хорошую связь с активной массой.
Материал токоотвода, особенно для положительного
электрода, должен отличаться высокой коррозионной
стойкостью. Большинство аккумуляторных токоотводов
в настоящее время изготавливают из свинцово-сурьмя-i
нистого сплава, содержащего 3—5 % сурьмы и 0,12—
0,20 % мышьяка. Токоотводы для необслуживаемых
батарей отливают из сплава, содержащего 2,3—2,8 %
сурьмы с добавками мышьяка, олова, меди. Токоотводы
отрицательных электродов изготавливаются из свинца
во-сурьмянистого сплава, содержащего 5,0—6,0 % суры
мы, или бессурьмянистых свинцово-кальциевых сплавов;
Токоотводы конструируют таким образом, чтобы кро-
ме удовлетворения требований, предъявляемых к экс
плуатации акумуляторов, они были удобны в отливке
В частности, необходимо предусмотреть такой профил!
жилок и ребер, который допускает легкое извлечение
отлитого токоотвода из литейной формы. В большинстве
случаев такой профиль представляет собой ромбы, тра
пеции, треугольники, овал. Горизонтальные жилки чаще
всего тоньше в два раза самого токоотвода, поэтому и:
можно располагать в шахматном порядке, что создает
благоприятные условия для удержания активной массы
в электроде.
В токоотводы вмазывают пасту, которая представля-
ет собой тестообразную массу, состоящую из свинца
и свинцовых оксидов, замешенных на водном растворе
серной кислоты. Вмазанная паста после электрохимичес-
кой обработки (формирования) превращается в высоко-
пористую активную массу. В процессе работы свинцово-
го аккумулятора активная масса дает усадку. Для борьбы
с этим явлением в состав активной массы отрицатель-
ного электрода добавляют специально подобранные по-
верхностно-активные вещества — противоусадочные
средства, которые называются расширителями. Расши-
рителями могут быть соли органических кислот и другие
синтетические органические соединения.
После намазки, прессовки и сушки аккумуляторные
пластины подвергаются формировке. Для этого пласти-
ны помещают в ванны, заполненные электролитом плот-
ностью 1,07—1,15 г/см3. Положительные пластины при-
соединяют к положительному полюсу источника постоян-
ного тока, а отрицательные — к отрицательному. Окон-
чание формирования пластин определяют по их внешне-
му виду, постоянству напряжения и обильному газовы-
делению. После формирования положительные электро-
ды должны иметь равномерный по всей площади корич-
невый цвет (диоксид свинца), а отрицательные — серый
(губчатый свинец).
4.3. Сепараторы
В современных свинцовых аккумуляторах применяют
микропористые сепараторы, которые предохраняют элек-
троды разного знака от коротких замыканий, фиксируют
расстояние между электродами для предупреждения их
сдвига при тряске акумулятора и создают необходимый
запас электролита в межэлектродном пространстве и у
электродов, обеспечивая высокую электропроводность.
Качество сепараторов существенно влияет на работу ак-
кумулятора. Так, их омическое сопротивление определя-
ет емкость аккумуляторов при разряде короткими режи-
мами. Сепараторы, изменяя условия доступа кислоты
к электродам, могут усилить или, наоборот, замедлить
оплывание активной массы положительных электродов
40
41
и скорость сульфатации отрицательных электродов, тей
самым оказывая существенное влияние на срок служб|
аккУмУликрОРПОрИСтым сепараторам предъявляются сле|
дующие требования: высокая химическая стойкость!
достаточная механическая прочность и эластичность во|
можно малое значение относительного электросопроти^
ления, постоянство свойств
минимальная гигроскопич^
и
Рис.
4.5. Сепараторы стартерных аккумуляторных батарей, изготов|
ленные из мипласта (а) и минора (о) ' ;
ность при длительном сухом хранении, способность бы|
стоо пропитываться электролитом, доступность и децц|
визна исходного сырья и простота изготоал*Хпши1
этом следует отметить, что число сепараторов, нашедши|
практическое применение, относительно невелико. |
В настоящее время применяют сепараторы из микро]
пористой резины (мипор) или микропористой пластмассы
(мипласт, поровинил, винипор). Обычно сепаратор!
имеют с одной стороны ребристую поверхность (рис 4™
которая для лучшего доступа электролита обращен!
к положительному электроду. В качестве крупнопори|
тых сепараторов применяют также листы (маты) J
стеклянного волокна, пропитанного кислотостойким свй
зующим компаундом. Они применяются только> в соч|
тании с микропористыми сепараторами. Такие комбинй
рованные сепараторы называются двойными. При это!
сепаратор из стеклянного волокна устанавливается к по
ложительному электроду. Прилегая плотно к его поверх
ности, он предохраняет активную массу от оплывани
и увеличивает срок службы аккумуляторных батаре^
| Для лучшей изоляции электродов сепараторы делают
несколько большими по размеру, чем электроды.
К сепараторам из мипора и мипласта предъявляют
следующие дополнительные технические требования:
они не должны иметь сквозных отверстий, видимых не-
вооруженным глазом при просвечивании лампой днев-
ного света или электрической лампой мощностью 100 Вт
на расстоянии между лампой и сепаратором не более
100 мм; должны иметь нейтральную реакцию и влаж-
ность не более 2 %.
Сепараторы из мипора должны иметь сопротивление
на разрыв не ниже 147,5 Н (15 кгс/см2) и выдерживать
изгиб вокруг валика диаметром 60 мм, а сепараторы из
мипласта должны иметь сопротивление на разрыв не
менее 176,4 Н (18 кгс/см2) и выдерживать изгиб вокруг
валика диаметром 45—60 мм. Допускается облом не бо-
лее двух углов на сепаратор с величиной катета тре-
угольника облома не более 1,5 мм. Обломанные углы
должны быть расположены на одном уровне по высоте
сепараторов; допускается также отсутствие части ребер
до толщины не более 10 % общей длины ребер. Сепара-
торы могут иметь шероховатую поверхность в виде на-
сечки на ребрах.
4.4. Моноблоки, крышки и вентиляционные пробки
Моноблоки. Моноблоки для современных стартерных
свинцовых аккумуляторных батарей изготовляют из эбо-
нита (ГОСТ 6980—76) или пластмассы (ГОСТ 7883—82),
внутри моноблоки разделены прочными непроницаемы-
ми перегородками, образующими отдельные изолирован-
ные ячейки. Число таких ячеек соответствует числу по-
; следовательно соединенных элементов батареи. На дне
: каждой ячейки моноблока имеются четыре опорные
призмы, на которые опираются электроды и сепараторы.
Пространство между дном и опорными призмами служит
, для накапливания шлама (оплывающей с течением вре-
| мени активной массы электродов), что предотвращает
замыкание шламом разноименных электродов. Комплект
I каждого типа моноблока состоит из корпуса моноблока,
| крышек, пробок, уплотнительных колец и прокладок.
I К моноблокам автомобильных акумуляторных бата-
| рей предъявляют следующие требования. Корпус моно-
I блока не должен иметь сколов на перегородках и местах
42
43
посадки крышек. Стенки и перегородки корпуса моно-’
блока должны быть герметичными и выдерживать элек-
трическое напряжение до 10000 В. Моноблок должен
быть кислотостойким по отношению к серной кислоте
плотностью 1,32 г/см3 и обеспечивать нормальную рабо-
ту батареи в пределах температур от —40 до +60 °C.
Хранить моноблоки необходимо в закрытых помеще-
ниях, защищающих их от действия прямых солнечных;
лучей. Число моноблоков, уложенных в штабель по вер4
тикали, не должно превышать восьми. Моноблоки долж-
ны находиться не ближе одного метра от печей и других
нагревательных приборов. Сохранность моноблока,
а также и аккумуляторной батареи в условиях эксплуа-i
тации в значительной степени зависит от надежности ее:
крепления на автомобиле. Поэтому при‘каждом T0-2J
предусматривают выполнение операции по проверке;
крепления аккумуляторной батареи. i
Крышки и вентиляционные пробки. Крыщ'ки ячеек;
моноблоков изготавливают из эбонита или пластмассы/
По своей конструкции они могут быть выполнены в не-
скольких вариантах. Наиболее распространенная конст-|
рукция крышки показана на рис. 4.6, а, где два крайних!
отверстия служат для выводных борнов, блока электро-1
дов, а среднее резьбовое отверстие — для заливки элек-1
тролита и контроля, егр уровня. Для обеспечения герме-
тичности в крайние отверстия крышки запрессованы
свинцовые втулки. Отверстие для заливки электролита
закрывается резьбовой пробкой, имеющей вентиляцион-
ное отверстие для выхода газов из работающего аккуму-
лятора. В некоторых крышках батарей 6СТ-60 .вентиля-
ционное отверстие выполнено непосредственно' в крышке
рядом с отверстием для заливки электролита (рие. 4.6, б).
Такие крышки закрываются глухой пробкой (без венти-
ляционного отверстия).
Для предотвращения выплескивания электролита при
эксплуатации батарей между пробкой и отверстием уста-
навливается в ряде случаев резиновая шайба, а сама
пробка имеет отражатель (рис. 4.7). Пробки изготавли-
ваются также из эбонита или полиэтилена. Некоторые
пластмассовые пробки имеют конусный буртик, который
при завернутой пробке плотно прилегает к горловине
• Рис. 4.7. Устройство аккумуляторных пробок
/ — корпус пробки; 2 — прилив вентиляционного отверстия; 3 — резиновая
шайба; 4 — отражатель; 5 —конусный буртик
Рис. 4.6. Крышка аккумулятора \
1— отверстие для вывода борнов; 2 — свинцовая втулка; 3 — отверстие для
заливки электролита; 4 — вентиляционное отверстие j
отверстия для заливки электролита, обеспечивая надеж-
ную герметизацию между крышкой и пробкой. При при-
менении таких пробок резиновая шайба между крышкой
и пробкой не ставится.
При хранении батарей, не залитых электролитом, под
каждой пробкой устанавливается резиновый уплотни-
тельный диск или вентиляционное отверстие пробки за-
клеивается лйпкой кислотостойкой лентой. Это обеспе-
чивает герметичность аккумуляторов, закрывает доступ
воздуха в них и предохраняет электроды от окисления.
44
45
В настоящее время в большинстве полиэтиленовых пр
бок вентиляционное отверстие заканчивается выступав
щим в верхней части пробки глухим приливом, исключ;
ющим необходимость применения резиновых дисков и/
заклейки отверстия при хранении батарей. Этот прил!
перед началом эксплуатации батарей должен быть об
зательно срезан.
Для облегчения ухода за аккумуляторными батаре:
ми в процессе их эксплуатации промышленностью bi
пускаются пробки-сигнализаторы, которые предназначу
ны для контроля состояния аккумуляторных батаре^
6СТ-55 отечественного производства. Контроль осущес-
вляется визуально по положению контрольных стержне;'
поплавков красного и зеленого цветов. Зеленый сте
жень-поплавок служит для контроля уровня электрод
та, красный стержень-поплавок — для контроля плотн
сти электролита. При нормальной заливке и заправ]
батареи стержни-поплавки находятся в крайнем вер'
нем положении. Крайнее нижнее положение зеленого п~
плавка сигнализирует о необходимости доливки электрб
лита, а красного — о том, что требуется подзарядка ба
тареи (плотность электролита при этом снизилась д
1,20±0,01 г/см3).'
4.5. Соединительные элементы
Соединительными элементами в свинцовых аккумуля
торных батареях являются: борн, втулка, крышки, МЭС
полюсные выводы, соединяющиеся между собой лайкр
с помощью паяльного прутка. 1
Борны к ушкам электродов приваривают газовым
водородными горелками 5 %-ным сплавом сурьмы с
свинцом. Соединение должно быть настолько прочные
чтобы при отделении электродов от мостика борна раз
рушались ушки, а не места пайки.
При сборке батарей блоки электродов вставляй
в ячейки моноблоков так, чтобы припайка МЭС прои;
водилась в последовательном соединении полюсов эле!
тродов, т. е. чтобы выводной борн отрицательного блок
соединялся с выводным борном положительного блок
другого аккумулятора.
Крышки в современных конструкциях автомобильны
батарей хорошо обеспечивают герметичную укупорк
аккумулятора. Выводные борны электродов проходят ч;
46
Рис. 4.8. Стадии пайки МЭС и втулки крышки с выводимы борном
блока электрода
/ — блок электродов; 2 — выводной борн; 3—стенка моноблока; 4~ крышка;
5 — втулка крышки; 6-— МЭС; 7 — шаблон для пайки МЭС
Рис. 4.9. Полюсные выводы стартерной аккумуляторной батареи
47
рез отверстия втулок крышек. Эти втулки из 6,5 %-ногс
сплава сурьмы й свинца плотно впрессованы в теле
крышки во время изготовления. Верхняя кромка втуло|
выходит поверх крышки. Втулки отливают в литейньг
цехах аккумуляторных заводов и отправляют в цехи ил!
на заводы, где изготавливают моноблоки и крышки. Диа:
метр выводного борна электродов близок к диаметр;
отверстия втулки, через которую этот борн проходи
При сварке борна с МЭС одновременно свариваете
и верхняя часть свинцовой втулки, запрессованная
в крышке, что обеспечивает надежное уплотнение отверг
стия крышки в месте выхода борна (рис. 4.8).
Полюсные выводы автомобильных батарей наплавля
ются на крайних выводных'борнах электродов. Для это
Размеры
го применяют специальные монокли.
полюсных
выводов стандартизированы для всех типов автомобиль
ных батарей и имеют маркировку «4-» и «—» (рис. 4.9)
Глава пятая
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ
ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
5.1. Общая технологическая схема производства
В настоящее время подавляющее большинствосвинцо
вых аккумуляторов с намаЗными электродами изготав
ливаются по порошковой технологии. Общая схема та
кого производства, предусматривающая использование
современного оборудования и новых технологически:
приемов работы, показана на рис. 5.1.
В литейном цехе приготовляют сплавы, которые ис
пользуются для отливки аккумуляторных ТОКООТВОДО:
и мелких соединительных деталей. Токоотводы отлива
автоматах типа
«Хлорайд»,
«Виртц»
ются на литейных
«УСОТ», «Агат».
Свинцовый порошок изготовляется в мельница
фирмы «Хлорайд» производительностью 100 т порошк;
в неделю или в ситовых мельницах. Из порошков различ
48
Рис. 5.1. Схема производства стартерных аккумуляторных батарей
4-28
нои степени окисленности готовят пасты для положитель- •
ных и отрицательных пластин.
Намазка и сушка пластин производится на поточно-
механизированных линиях. Пасты приготавливаются
в смесителе непрерывного действия, куда поступает свин-
цовый порошок. Смеситель для приготовления положи-
тельной пасты снабжен дозаторами воды и серной кис-
лоты, а смеситель для приготовления отрицательной пас-
ты имеет добавочный дозатор для подачи расширителя.
Готовая паста из смесителя поступает в бункер намазоч-
ной машины. Намазка токоотводов осуществляется сле-
дующим образом: под бункером намазочной машины, с
помощью автоматического питателя подаются один за
другим токоотводы, затем паста, находящаяся в бункере
машины вмазывающим устройством вмазывается в ячей-
ки токоотвода.
Намазанные
пластины далее
подвергаются
прокатке, обрабатываются углекислым аммонием и по-
ступают в сушило. Высушенные пластины направляются
на склад-накопитель, а оттуда — в цех формировки.
Здесь происходит перевод пасты в активную массу.
(Сформированные электродные пластины сушат, за-
тем, после разрубки сдвоенных электродов на одиноч-
ные, они подаются на сборку. Сюда же подают сбороч-
ные детали, отлитые в литейном цехе, сепараторы, а так-
же водород для пайки. Собранные и спаянные блоки
вставляют в ячейки моноблока, производят припайку
МЭС и выводов, а затем обратно герметизируют специ-
альной мастикой. Изготовленные таким образом свинцо-
во-кислотные аккумуляторные батареи поступают в от-
деление контроля готовой продукции.
Как видно из рис. 5.1, весь технологический процесс
состоит из пяти основных участков: приготовление спла-
ва, отливка токоотводов и мелких деталей; получение
свинцового порошка и приготовление пасты;
намазка
прокатка, карбонизация и сушка пластин;
формировка
пластин и сушка электродов; сборка аккумуляторных
батарей.
5.2. Литье токоотводов и соединительных деталей
В литейных цехах аккумуляторных заводов изготов-
ляются токоведущие основы электродов — аккумулятор-
ные токоотводы, детали крепления (борны, МЭС, барет-
ки, втулки) и полуфабрикаты (прутки, применяющиеся
50
для пайки пластин при формировке и для пайки полу-
блоков и МЭС). Наиболее трудоемким является изготов-
ление токоотводов, отличающихся малой толщиной
и ажурной конструкцией. Качество отливок токоотводов
зависит в основном от трех факторов: состава сплава,
конструкции литейных автоматов и литейных форм,
а также от температурного режима литья. В современ-
ных свинцовых аккумуляторах широко применяются токо-
отводы, изготовленные из свинцово-сурьмянистого спла-
ва, содержащего от 3,0 до 5,0 % сурьмы, легированного
мышьяком. Наиболее предпочтительными являются
сплавы, содержащие от 1,5 до 2,5 % сурьмы и добавки
мышьяка, серы, олова, меди, селена и др. Эти сплавы
разработаны специально для токоотводов положитель-
ного электрода, но могут быть использованы и для отри-
цательного электрода. Для герметичных и необслужи-
ваемых аккумуляторов применяется свинцово-кальцие-
вый сплав, содержащий от 0,08 до 0,01 % кальция.
Отливка токоотводов. Отливка токоотводов является
основной и наиболее важной операцией литейного цеха.
Правильное ее проведение требует точного знания кон-
структивных особенностей форм, свойств сплава, значе-.
ния и сущности предварительной подготовки рабочего
места, а также полного практического усвоения рабочих
приемов отливки. Остановимся на основных требовани-
ях, соблюдение которых необходимо для обеспечения
высокого качества литья и высокой производительности
труда.
Для каждого типа форм должны быть установлены
оптимальная температура сплава в котле и требуемая
температура формы. Температура сплава зависит от мас-
сы металла самой формы, характера и способа ее подо-
грева, сложности конфигурации и толщины токоотвода,
характера покрытия теплоизоляционного слоя. Обычно
температура сплава составляет 420—500 °C.
Температура подогрева формы должна быть установ-
лена в зависимости от ее конструктивных особенностей,
чтобы при остывании отливки обеспечить необходимую
скорость снижения температуры, при которой готовый
токоотвод будет обладать хорошей прочностью, отсутст-
вием раковин, утяжек и разрывов. Помимо этого долж-
на быть принята во внимание необходимость обеспечения
максимальной производительности труда. Сплав перед
заливкой в формы должен быть освобожден от шлако-
4* ' 61
вых включений, а сами формы должны быть хорошо под-
готовлены, к отливке токоотводов: изнутри предваритель-
но очищены от старого изолирующего слоя, ина рабочую
поверхность вновь равномерно нанесен теплоизолирую-
щий СЛОЙ;
Современные литьевые машины. В настоящее время
в большинстве европейских стран широкое применение
находят однопозиционные литейные, автоматы высокой
производительности, выпускаемые различными фирма-
ми. Прототипом современных литьевых машин можно
считать автомат итальянской фирмы (рис. 5.2), предка-.
, Рис. 5.2. Литейный автомат
1 — шатун; 2—обрезное устройство; 3, 8 — валы; 4— транспортер верхний;
5 —валик; 6 — тяга; 7 — кулачок; 9 — транспортер нижний
значенный для
кумуляторов и
отливки токоотводов автомобильных ак-
выполняющий от двух до пятнадцати
циклов в минуту в зависимости от габаритов отливки.
Автомат представляет собой сложный агрегат, в кото-
рый входят одна литейная форма, насос для нагнетания
сплава в форму, устройство для рихтовки и центровки,
токоотводов перед обрезкой литника, обрезное устройст-
во, а также устройство для сбора токоотводов после об-
рубки, сбора литника и облоя. Автомат укомплектован
электроаппаратурой для контроля температуры сплава
и литейной формы. Машина приводится в действие элек-
тродвигателем мощностью 3,5 кВт.
52
Английская фирма «Хлорайд» разработала литейный
автомат, для отливки токоотводов автомобильных бата-
рей, который имеет ряд особенностей по сравнению
с аналогичными литейными автоматами других европей-
ских фирм. В отличие от описанной выше машины пла-
вильный котел монтируется отдельно. Это позволяет от
одного котла питать сплавом одновременно два литей-
ных автомата (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Установка из двух литейных автоматов фирмы «Хлорайд»
Литейная форма позволяет получать отливки с га-
рантированной точностью машины (±0,07 мм) в любой
точке, в то время как допуск на толщину токоотводов,
отливаемых на отечественных карусельных автоматах,
составляет ±0,1 мм. Подача сплава в литейную форму
осуществляется насосом по хорошо загерметизирован-
ным трубопроводам, в которых он нагревается до тре-
буемой температуры и не окисляется, так как не контак-
тирует с воздухом. Сплав в котле нагревается лишь не-
многим выше точки плавления, что способствует не
только резкому уменьшению угара и шлакообразования,
53
а следовательно и потерь, но и заметно улучшает сани:
тарно-гигиенические условия в литейном цехе.
Автомат снабжен электроаппаратурой для контроля;
и регулирования температуры оплава и формы, длитель-
ности операций, что допускает быструю смену литейной»
формы и перестройку режимов работы. Производитель-
ность установки из двух автоматов составляет 10 000 от-
ливок в смену, причем один человек обслуживает обе
машины.
Из серии машин подобной конструкции заслуживают
внимания литейные автоматы американской фирмы
«Виртц» и отечественные автоматы «УСОТ». Они имеют
высокую производительность и также очень компактны
по своей конструкции.
Детали крепления из свинца и свинцово-сурьмянисто-
го сплава (например баретки, втулки, МЭС) также из-
готавливают методом литья на высокопроизводительных
автоматах карусельного типа. Производительность не-
которых из них составляет от 20 до 30 тыс. деталей за
6 ч. Обслуживает автомат один человек.
Формы для отливки токоотводов. Формы, применяе-
мые для отливки аккумуляторных токоотводов, пред-
ставляют собой две массивные стальные плиты, на вну-
тренних соприкасающихся друг с другом поверхностях
которых методом фрезерования нанесено модельное изо-
бражение отливаемого токоотвода. Рабочие поверхности
форм снабжены каналами для быстрого удаления возду-
ха при заливке сплава. Лучшему заполнению форм спла-
вом способствует дополнительный нагрев электронагре-
вательными элементами, вмонтированными в корпус.
Особое внимание должно быть уделено температур-
ному режиму работы литейных форм и точному его регу-
лированию, так как общий перегрев и особенно местные
перегревы (образование термических узлов) являются
основной причиной возникновения в отливках внутрен-
них напряжений и образования в них трещин.
В литейных формах для аккумуляторных токоотводов
обе прилегающие друг к другу плоскости полуформ с по-
вышением температуры деформируются и становятся?
выпуклыми, вследствие чего по краям формы наблюда-
ется проливание сплава, а центральная часть испытыва-
ет повышенное давление. Это снижает качество отливок?
и одновременно повышает износ форм. Поэтому в на-?
стоящее время много внимания уделяют подбору более;
54 ?
прочного и менее деформируемого материала для литей-,
ных форм, а также совершенствованию самой их конст-
рукции. Наибольшего успеха в этом направлении до-
стигла фирма «Хлорайд». В изготовляемых ею формах,
кроме применения специального состава стали, реализо-
ван ряд усовершенствований. Так, подвижная часть фор-
мы в отличие от обычных конструкций состоит из двух
частей. Верхняя часть формы, составляющая литник,
соединена шпунтом с нижней частью. Это соединение
создает некоторую термоизоляцию между литником
и корпусом формы и отводит вытесняемый из полости
формы воздух. Таким образом, литник может работать
при более низкой температуре, что ускоряет затвердева-
ние сплава и повышает скорость отливки.
Другой важной особенностью указанных форм явля-
ется наличие в них системы водяного охлаждения. Для
охлаждения центральной части формы, где находится
наибольшее количество сплава, высверлен вертикальный
водяной канал, соединяющийся с водяным каналом лит-
ника в неподвижной половине формы. Литейные формы
имеют многочисленные углубления — канавки, в кото-
рые заливается сплав. В момент заливки сплава воздух,
находящийся в литейной форме, вытесняется сплавом
в эти канавки. В результате отливка формируется при
небольшом избыточном давлении, что улучшает ее каче-
ство и облегчает отставание отливки в момент раскры-
тия формы.
Теплоизоляционные покрытия для литейных форм.
Важную роль при отливке токоотводов играет покрытие
рабочей поверхности форм теплоизолирующим слоем,
который, предотвращая чрезмерную потерю тепла от-
ливкой, обеспечивает равномерное заполнение каналов
формы сплавом. Из всех предложенных покрытий для
литейных форм лучшим оказалось покрытие, получаемое
из водной суспензии, содержащей пробковую муку (70—
80г/л) и силикат натрия (30—45г/л); либо пробковую
муку (90— 100г/л) и карбоксиметилцеллюлозу (15 —
20г/л). Пробковая теплоизолирующая пленка, получен-
ная на поверхности формы, наряду с низкой теплопро-
водностью, характеризуется хорошей смачиваемостью
расплавленным свинцово-сурьмянистым сплавом, что
способствует равномерному заполнению литейной формы.
Для приготовления пробковой суспензии на аккуму-
ляторных заводах предварительно готовят пробковую
55
а следовательно и потерь, но и заметно улучшает сани:
тарно-гигиенические условия в литейном цехе.
Автомат снабжен электроаппаратурой для контроля;
и регулирования температуры оплава и формы, длитель-
ности операций, что допускает быструю смену литейной»
формы и перестройку режимов работы. Производитель-
ность установки из двух автоматов составляет 10 000 от-
ливок в смену, причем один человек обслуживает обе
машины.
Из серии машин подобной конструкции заслуживают
внимания литейные автоматы американской фирмы
«Виртц» и отечественные автоматы «УСОТ». Они имеют
высокую производительность и также очень компактны
по своей конструкции.
Детали крепления из свинца и свинцово-сурьмянисто-
го сплава (например баретки, втулки, МЭС) также из-
готавливают методом литья на высокопроизводительных
автоматах карусельного типа. Производительность не-
которых из них составляет от 20 до 30 тыс. деталей за
6 ч. Обслуживает автомат один человек.
Формы для отливки токоотводов. Формы, применяе-
мые для отливки аккумуляторных токоотводов, пред-
ставляют собой две массивные стальные плиты, на вну-
тренних соприкасающихся друг с другом поверхностях
которых методом фрезерования нанесено модельное изо-
бражение отливаемого токоотвода. Рабочие поверхности
форм снабжены каналами для быстрого удаления возду-
ха при заливке сплава. Лучшему заполнению форм спла-
вом способствует дополнительный нагрев электронагре-
вательными элементами, вмонтированными в корпус.
Особое внимание должно быть уделено температур-
ному режиму работы литейных форм и точному его регу-
лированию, так как общий перегрев и особенно местные
перегревы (образование термических узлов) являются
основной причиной возникновения в отливках внутрен-
них напряжений и образования в них трещин.
В литейных формах для аккумуляторных токоотводов
обе прилегающие друг к другу плоскости полуформ с по-
вышением температуры деформируются и становятся?
выпуклыми, вследствие чего по краям формы наблюда-
ется проливание сплава, а центральная часть испытыва-
ет повышенное давление. Это снижает качество отливок?
и одновременно повышает износ форм. Поэтому в на-?
стоящее время много внимания уделяют подбору более;
54 ?
прочного и менее деформируемого материала для литей-,
ных форм, а также совершенствованию самой их конст-
рукции. Наибольшего успеха в этом направлении до-
стигла фирма «Хлорайд». В изготовляемых ею формах,
кроме применения специального состава стали, реализо-
ван ряд усовершенствований. Так, подвижная часть фор-
мы в отличие от обычных конструкций состоит из двух
частей. Верхняя часть формы, составляющая литник,
соединена шпунтом с нижней частью. Это соединение
создает некоторую термоизоляцию между литником
и корпусом формы и отводит вытесняемый из полости
формы воздух. Таким образом, литник может работать
при более низкой температуре, что ускоряет затвердева-
ние сплава и повышает скорость отливки.
Другой важной особенностью указанных форм явля-
ется наличие в них системы водяного охлаждения. Для
охлаждения центральной части формы, где находится
наибольшее количество сплава, высверлен вертикальный
водяной канал, соединяющийся с водяным каналом лит-
ника в неподвижной половине формы. Литейные формы
имеют многочисленные углубления — канавки, в кото-
рые заливается сплав. В момент заливки сплава воздух,
находящийся в литейной форме, вытесняется сплавом
в эти канавки. В результате отливка формируется при
небольшом избыточном давлении, что улучшает ее каче-
ство и облегчает отставание отливки в момент раскры-
тия формы.
Теплоизоляционные покрытия для литейных форм.
Важную роль при отливке токоотводов играет покрытие
рабочей поверхности форм теплоизолирующим слоем,
который, предотвращая чрезмерную потерю тепла от-
ливкой, обеспечивает равномерное заполнение каналов
формы сплавом. Из всех предложенных покрытий для
литейных форм лучшим оказалось покрытие, получаемое
из водной суспензии, содержащей пробковую муку (70—
80г/л) и силикат натрия (30—45г/л); либо пробковую
муку (90— 100г/л) и карбоксиметилцеллюлозу (15 —
20г/л). Пробковая теплоизолирующая пленка, получен-
ная на поверхности формы, наряду с низкой теплопро-
водностью, характеризуется хорошей смачиваемостью
расплавленным свинцово-сурьмянистым сплавом, что
способствует равномерному заполнению литейной формы.
Для приготовления пробковой суспензии на аккуму-
ляторных заводах предварительно готовят пробковую
55
муку путем размола пробковой крупы на шаровых мель|
ницах. Полученную пробковую муку просеивают чере|
сито и в случае применения жидкого натриевого стекла
плотностью-1,32 г/см3, которое по качеству должно соот4
ветствовать ГОСТ 13078—81, принимают следующий no-j
рядок приготовления суспензии. Заливают в котел ре-
цептурное количество воды и жидкого стекла, смесь пе-
ремешивают и доводят до кипения. В кипящую смесь
засыпают рецептурное количество пробковой муки, тща-
тельно перемешивают, закрывают плотно крышкой, до-
водят до кипения и варят в течение 10—30 мин. При ис-
пользовании карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в воду,
нагретую до 35—40 °C, загружают рецептурное количе-
ство КМЦ и тщательно перемешивают до растворения.
Затем раствор нагревают до 60—70 °C, засыпают рецеп-
турное количество пробковой муки, тщательно перемеши-
вают, закрывают плотно крышкой, доводят до кипения
и варят в течение 5—10 мин. После охлаждения суспен-
зию процеживают через сито и сливают в специальные
емкости.
Перед нанесением суспензии рабочую поверхность ли-
тейной формы очищают металлической щеткой от старо-
го слоя суспензии и частичек свинца, предварительно,
смочив ее поверхность водой с помощью волосяной щет-
ки. Затем поверхность формы промывают горячей водой,
просушивают сжатым воздухом, прочищают воздушные
каналы от остатков волосяной щетки. Перед нанесением
суспензии литейную форму нагревают электронагрева-
тельными элементами до температуры, обеспечивающей
немедленное испарение воды нанесённого раствора. На-
носят суспензию с помощью пульверизатора, держа его
на расстоянии 150—250 мм. Слой покрытия должен быть
тонким и равномерным.
53. Производство свинцового порошка
Для изготовления активных масс положительных
и отрицательных пластин свинцово-кислотных аккумуля-
торных батарей применяется свинцовый порошок. Изго-
товление свинцовых порошков на аккумуляторных заво-
дах производится в специальных мельницах. Технология
получения свинцовых порошков, принцип действия этих
мельниц, конструкция и технологические параметры опи-
саны в работе [5].
56
В настоящее время большое распространение на ак-
кумуляторных заводах получили мельницы типа «Хар-
динг» английской фирмы «Хлорайд». Особенностями
этих мельниц являются, во-первых, питание их свинцовы-
ми чушками и, во-вторых, воздушная «подушка», приме-
няемая для выдувания из мельницы свинцового порош-
ка, который затем разделяется на фракции центробеж-
ным классификатором и поступает на хранение
в бункеры. Принцип действия мельниц типа «Хардинг»
заключается в следующем. Подъемные перекладины
подбирают измельченный оксид свинца на выходе и тем
самым способствуют выносу воздушным потоком макси-
мально возможного количества материала в классифи-
катор, где порошок подвергается центробежному воздей-
ствию, вызывающему выпадение крупных частиц. Эти
частицы возвращаются на выход мельницы при помощи
шнека и вдуваются в барабан обратной струей воздуха.
Температура корпуса мельницы регулируется обычным
способом, если не считать того, что охлаждающая вода
распыляется на наружную поверхность, а не впрыскива-
ется внутрь. Все органы управления выведены на цент-
ральный щит, где ведется в частности, непрерывная
регистрация температуры на нескольких участках мель-
ницы. Воздух поступает от компрессора, составляющего
одно целое с установкой. Мельницы дают мелкодисперс-
ный порошок со стабильными свойствами. Содержание
частиц размером менее 53 мкм превышает 90 %, в то
время как в порошке, получаемой в ситовых мельницах,
содержится только 50 % таких частиц. Содержание ок-
сида свинца в порошке во время работы мельницы мож-
но поддерживать в пределах от 62 до 70 % •
Метод получения порошков путем истирания для про-
изводства свинцовых аккумуляторных батарей является
весьма распространенным, но не единственным способом.
Порошки с заданными характеристиками можно полу-
чать также методом распыления жидкого свинца без пе-
ревода его в твердое состояние.
5.4. Приготовление паст
Для приготовления паст применяют свинцовый по-
рошок соответствующей окисленности, серную кислоту
плотностью от 1,07 до 1,4 г/см3 и воду. При приготов-
лении паст для отрицательных электродов применяют,
57
кроме того, добавки — расширители и ингибиторы. ДлЯ
укрепления паст и активных масс применяют добавке
химически стойких полимерных волокон, порошков
и водных суспензий фторопласта. Вода, используемая
в аккумуляторной промышленности, должна быть чЛ
стой, без взвешенных частиц. Если вода загрязнена, ея
подвергают фильтрации и очистке. • я
Сущность процесса приготовления паст* сводится
к смешению рецептурных количеств свинцовых оксидоеЯ
растворов серной кислоты и воды в установке непреи
рывного приготовления аккумуляторных паст, состоящей
из шнекового смесителя и автоматических дозатором
свинцового порошка, раствора кислоты и воды темпера!
турой от 10 до 25 °C. Я
Приготовление положительных паст производят по!
дачей порошка и слабого раствора серной кислоты в па;|
чало, волокна в середину, а крепкого раствора кислота
в конец первого смесителя. Воду для корректировки
консистенции и массы стандартного объема пасты вво|
дят в начало второго смесителя при необходимости!
Порции готовой пасты через отверстие в конце второго!
смесителя подаются в бункер намазочной машины!
В случае приготовления отрицательных паст суспензий
расширителя подают одновременно со свинцовым по|
рошком и слабым раствором серной кислоты в начал®
первого смесителя, далее процесс идет аналогично при|
готовлению положительных паст. |
Смешение составных частей пасты производят в ме|
ханических смесителях, способных обеспечить достаточ!
но равномерное перемешивание. На качество готовой
пасты влияет, кроме равномерного перемешивания, так'|
же длительность смешивания, точное соблюдение рецеп|
турных количеств составных частей пасты, скорости
введения в смесители раствора кислоты и ряд другим
факторов. Температура паст перед использованием дол|
жна быть 10—70 °C. ' |
Содержание сернокислого свинца при выборе pel
цептуры пасты обычно определяется количеством моно!
гидрата серной кислоты в граммах на один килограмм
свинцового порошка. В пастах, предназначенных для ба|
тарей стартерного типа, содержание моногидрата сер|
ной кислоты должно составлять 36—40 г/кг. Более по|
ристые и легкие пасты, применяемые в аккумулятора»
с большим коэффициентом использования активной
массы, но с меньшим сроком службы, содержат до
60 г/кг моногидрата серной кислоты.
Плотность пасты из свинцового порошка, применяе-
мой в батареях стартерных типов, должна составлять
•для положительных пластин от 4,0 до 4,2 г/см3, для от-
рицательных от 4,1 до 4,3 г/см3. Установлено, что чем
больше введено в пасту серной кислоты и воды, тем
более пористой получается активная масса. Увеличение
количества серной кислоты повышает вязкость пасты.
Поэтому, изменяя в рецепте пасты содержание кислоты
и воды, можно подобрать нужную консистенцию, при-
годную для намазки и дающую необходимую пористость
в активных массах.
Эти же показатели существенно влияют на емкость
и другие характеристики аккумуляторов. Например, по-
вышенная пористость пасты положительных пластин
увеличивает емкость аккумуляторов, но сокращает срок
их службы. Пористость активных масс автомобильных
батарей в заряженном состоянии должна составлять
55 % для положительных и около 65 % для отрицатель-;
ных электродов. Поэтому обязательным условием изго-
товления доброкачественных источников тока является
строгое соблюдение принятой рецептуры паст и установ-
ленной технологии производства.
Технология изготовления паст для электродов обоих
знаков примерно одинакова, но для каждого знака дол-
жна использоваться своя установка. Приготовление
паст для пластин разных знаков в одной установке не-
допустимо, так как возможно загрязнение положитель-
ной пасты сульфатом бария, что сильно сокращает срок
службы аккумуляторных батарей.
5.5. Изготовление пластин
Оборудование для намазки пластин. Внесение пасты
в токоотвод — пастирование, или намазка — осуществ-
ляется на специальных намазочных машинах большой
производительности. В отечественной промышленности
применяются в основном намазочные машины ленточ-
ного типа (рис. 5.4).
Автоматический питатель укладывает токоотвод на
бесконечную движущуюся ленту и вталкивает его под
прижимающий валик. Лента протаскивает токоотвод
в бункер под вмазывающий вал. Туда же две вращаю-
58
59
щихся лопасти нагнетают пасту. Вращаясь, вал запол
няет токоотвод пастой. Толщина перемазочного сло|
пасты определяется высотой калибровочной щели меж
ду стенкой бункера и столом, а равномерность намаз)
ки — регулировочным шибером из жесткой резины. Па|
сту, попавшую на ленту между токоотводами в процес
Рис. 5.4. Устройство намазочной машины ленточного типа
/ — толкающий питатель токоотводов;
щие лопасти; 4 — паста; 5 — бункер;
регулирующий ровность поверхности;
2 —прижимной валик; 3 — нагнетак
6 — вмазывающий валик; 7 — шибер
8 — стол; 9 — лента; 10 — вода; 11 -
марля; 12 — прокатный валик; 13 — нсак для снятия пасты с ленты; 14
ход пасты; /5 —вода; 16 — пластины
— от
се намазки, снимают ножом
или стальной
струной
собирают в приемник для отходов и возвращают в бун
кер машины. Далее при обратном движении лент
остатки пасты смывают водой.
Обычно ленту изготовляют из прорезиненного
риала. Поверх ленты крепят влаговпитывающий
мате
риал, к которому плохо пристает намазанная пластин
и который несколько отбирает влагу из пасты. Таки1
материалом может быть сукно, фетр,
ная ткань, свансбой, бельтинг.
хлоп
чатобума
Укладка токоотводов на конвейер
намазочной
ма
шины производится
механически с помощью специаль
ных укладчиков двух типов: толкающих и сбрасываю
ж
60
щих. Толкающий укладчик проталкивает нижнии то-
коотвод стопки под намазочный бункер; при обратном
движении толкателя следующий снизу токоотвод под тя-
жестью остальных токоотводов стопки занимает место
первого и т. д. При использовании сбрасывающего
укладчика стопка токоотводов по наклонным направляю-
щим продвигается к ленте или цепям намазочной маши-
ны. В строго установленном месте под лентой отдерги-
вается упор, держащий нижний токоотвод на направ-
ляющих, и токоотвод падает на ленту, которая его
подхватывает и направляет под бункер. Движение толка-
теля и упора синхронно связано с движением ленты или
цепи машины.
Технология намазки и прокатки пластин. Прокатка
пластин после намазки необходима для выравнивания
поверхности намазанных пластин, уплотнения вмазан-
ной пасты, отжима влаги и улучшения контакта между
пастой и токоотводом. Прокатка придает поверхности
пасты равномерную бугристость, образуемую отпечат-
ком плетения прокладочной ткани. Такая бугристость
увеличивает видимую поверхность электрода и тем са-
мым несколько улучшает начальные электрические ха-
рактеристики аккумуляторов в режиме коротких разря-
дов.
В настоящее время в поточных производствах приме-
няют прокатные машины непрерывного действия боль-
шой производительности [5]. Качество намазки и про-
катки определяется количеством пасты, вмазанной в. то-
коотвод, и ее плотностью после прокатки намазанной
пластины.
Внешними качественными характеристиками намаз-
ки и прокатки являются: ровная поверхность, отсутст-
вие задиров пасты с отслаиванием ее от жилок токоот-
вода, отсутствие непромаза. При намазке пластин преж-
де всего необходимо следить за тем, чтобы в пластины
вмазывалось необходимое количество пасты. При этом
следует учитывать, что активные массы для современ-
ных типов аккумуляторов при длительных режимах
разряда используются лишь на 50—60 %, а при корот-
ких (стартерных) режимах коэффициент использования
активных масс составляет 5—10 %.
Для соблюдения стандартности характеристик изго-
товляемых пластин в производстве устанавливаются
допуски на массу и толщину токоотводов, массу и тол-
61
щину пластин, плотность пасты. От соблюдения, этим
допусков зависит необходимое количество активной мас-Я
сы в пластинах и ее пористость, т. е. степень ее испольЯ
зования. Для четкой работы намазочной машины больЯ
шое значение имеет плотность и консистенция исходя
ной пасты, которую часто называют вязкостью илиИ
прочностью пасты. fl
Пасты плотные, с большой вязкостью, вмазываются
в токоотвод с большим трудом. Желательно, чтобы исЯ
ходная паста из свинцового порошка имела плотности
4,0—4,3 г/см3. Менее плотные и жидкие пасты вмазыЯ
ваются плохо, снижается масса вмазанной пасты, по-1
являются задиры и отставание пасты от жилок. Следует!
отметить, что пасты из маловлагоемкого, высокоокислен-1
ного свинцового порошка хорошо вмазываются при!
плотности больше 4,0—4,3 г/см3 на 0,2—0,3 г/см3. Я
Сушка свеженамазанных пластин. Аккумуляторный!
пластины в процессе их производства подвергаются
сушке дважды: после намазки и после формировки!
Положительные пластины, пасты которых изготовленья
из свинцового порошка, проходят обязательную сушку!
для окисления и укрепления пасты в токоотводе. Све-1
женамазанные отрицательные пластины в принципе мо-|
гут не сушиться перед формированием, а подвергаться!
лишь подсушке, при которой из пластин удаляется не-|
многим более 10—20 % влаги. Однако этот, казалось!
бы, более экономичный способ изготовления пластим
применяется мало, так как после формирования «сы-|
рых» пластин наблюдается вспучивание активной мас-1
сы. Кроме того, сырые пластины без подсушки слипая
ются в стопках и при отделении друг от друга паста|
выдирается из токоотвода. I
В настоящее время почти повсеместно свеженамая
занные пластины подвергаются сушке. При этом из пла-|
стип удаляется более 90 % влаги. Для предотвращения
образования усадок и трещин, особенно при интенсив-1
ных режимах сушки, пластины перед поступлением в су|
шило либо выдерживаются на стеллажах при цеховой]
температуре в течение 2—3 суток, а затем сушатся при
любых условиях, либо карбонизируются слабым раство-1
ром углекислого аммония плотностью от 1,03 до]
1,06 г/см3 (окунанием или орошением). Продолжитель|
ность такой обработки не превышает 2—3 мин. Обра|
зующаяся при этом поверхностная пленка из углекисло-1
62 1
I го свинца толщиной 10—30 мкм надежно защищает
I пластину от растрескивания при последующей интенсив-
I ной сушке:
f РЬО + (NH4)2 СО3->РЬСО3 + 2NH3 + Н2О.
' Образующийся при реакции аммиак NH3 удаляется
из пасты в виде газа.
Исследования показали, что водная паста, приго-
товленная из углекислого свинца, при сушке практиче-
ски усадки не дает и растрескиванию не подвергается.
При общей усадке всей пасты в пластине безусадочная
пленка из углекислого свинца на поверхности материа-
ла не дает ей растрескиваться.
Процесс сушки пластин заключается в испарении
влаги из пористого материала, что способствует укреп-
лению вмазанной пасты в токоотводе. Желательно суш-
ку производить как можно быстрее, что очень важно
при конвейеризации технологического процесса. Вместе
с тем сушка должна происходить наиболее экономично,
с наименьшей затратой тепла. Для сушки свеженама-
занных пластин применяют многозональные туннельные
сушила непрерывного действия конвейерного типа с по-
перечным или продольным движением воздуха в зонах
сушки. Эффективность сушки пластин обеспечивается
подбором оптимальных скоростей нагрева и обезвожи-
вания пасты.
Наиболее оптимальные режимы работы конвейер-
ных сушилок при сушке свеженамазанных пластин стар-
терного типа приведены ниже:
Зоны сушила . . 1 2 3 4 5
Температура воз-
духа, °C -. . . 53—70 35—55 35—55 35—55 60—100
Примечание. Продолжительность сушки 20—25 мин.
5.6. Формировка и сушка
Общие сведения. Процесс формирования пластин яв-
ляется одним из наиболее сложных и ответственных
i в технологии изготовления свинцово-кислотных аккуму-
। ляторных батарей.
Формировкой аккумуляторных пластин называется
j процесс образования электрохимически активных масс.
: В процессе формирования на положительных пластинах
образуется активное вещество — диоксид свинца (тем-
63
щину пластин, плотность пасты. От соблюдения, этим
допусков зависит необходимое количество активной мас-Я
сы в пластинах и ее пористость, т. е. степень ее испольЯ
зования. Для четкой работы намазочной машины больЯ
шое значение имеет плотность и консистенция исходя
ной пасты, которую часто называют вязкостью илиИ
прочностью пасты. fl
Пасты плотные, с большой вязкостью, вмазываются
в токоотвод с большим трудом. Желательно, чтобы исЯ
ходная паста из свинцового порошка имела плотности
4,0—4,3 г/см3. Менее плотные и жидкие пасты вмазыЯ
ваются плохо, снижается масса вмазанной пасты, по-1
являются задиры и отставание пасты от жилок. Следует!
отметить, что пасты из маловлагоемкого, высокоокислен-1
ного свинцового порошка хорошо вмазываются при!
плотности больше 4,0—4,3 г/см3 на 0,2—0,3 г/см3. Я
Сушка свеженамазанных пластин. Аккумуляторный!
пластины в процессе их производства подвергаются
сушке дважды: после намазки и после формировки!
Положительные пластины, пасты которых изготовленья
из свинцового порошка, проходят обязательную сушку!
для окисления и укрепления пасты в токоотводе. Све-1
женамазанные отрицательные пластины в принципе мо-|
гут не сушиться перед формированием, а подвергаться!
лишь подсушке, при которой из пластин удаляется не-|
многим более 10—20 % влаги. Однако этот, казалось!
бы, более экономичный способ изготовления пластим
применяется мало, так как после формирования «сы-|
рых» пластин наблюдается вспучивание активной мас-1
сы. Кроме того, сырые пластины без подсушки слипая
ются в стопках и при отделении друг от друга паста|
выдирается из токоотвода. I
В настоящее время почти повсеместно свеженамая
занные пластины подвергаются сушке. При этом из пла-|
стип удаляется более 90 % влаги. Для предотвращения
образования усадок и трещин, особенно при интенсив-1
ных режимах сушки, пластины перед поступлением в су|
шило либо выдерживаются на стеллажах при цеховой]
температуре в течение 2—3 суток, а затем сушатся при
любых условиях, либо карбонизируются слабым раство-1
ром углекислого аммония плотностью от 1,03 до]
1,06 г/см3 (окунанием или орошением). Продолжитель|
ность такой обработки не превышает 2—3 мин. Обра|
зующаяся при этом поверхностная пленка из углекисло-1
62 1
I го свинца толщиной 10—30 мкм надежно защищает
I пластину от растрескивания при последующей интенсив-
I ной сушке:
f РЬО + (NH4)2 СО3->РЬСО3 + 2NH3 + Н2О.
' Образующийся при реакции аммиак NH3 удаляется
из пасты в виде газа.
Исследования показали, что водная паста, приго-
товленная из углекислого свинца, при сушке практиче-
ски усадки не дает и растрескиванию не подвергается.
При общей усадке всей пасты в пластине безусадочная
пленка из углекислого свинца на поверхности материа-
ла не дает ей растрескиваться.
Процесс сушки пластин заключается в испарении
влаги из пористого материала, что способствует укреп-
лению вмазанной пасты в токоотводе. Желательно суш-
ку производить как можно быстрее, что очень важно
при конвейеризации технологического процесса. Вместе
с тем сушка должна происходить наиболее экономично,
с наименьшей затратой тепла. Для сушки свеженама-
занных пластин применяют многозональные туннельные
сушила непрерывного действия конвейерного типа с по-
перечным или продольным движением воздуха в зонах
сушки. Эффективность сушки пластин обеспечивается
подбором оптимальных скоростей нагрева и обезвожи-
вания пасты.
Наиболее оптимальные режимы работы конвейер-
ных сушилок при сушке свеженамазанных пластин стар-
терного типа приведены ниже:
Зоны сушила . . 1 2 3 4 5
Температура воз-
духа, °C -. . . 53—70 35—55 35—55 35—55 60—100
Примечание. Продолжительность сушки 20—25 мин.
5.6. Формировка и сушка
Общие сведения. Процесс формирования пластин яв-
ляется одним из наиболее сложных и ответственных
i в технологии изготовления свинцово-кислотных аккуму-
। ляторных батарей.
Формировкой аккумуляторных пластин называется
j процесс образования электрохимически активных масс.
: В процессе формирования на положительных пластинах
образуется активное вещество — диоксид свинца (тем-
63
с одного участка на другой производится соответстш
щее переключение на коммутаторе, так что группа
время остается подключенной к одному и тому же
стату. Коммутатор работает автоматически.
Минусовый троллей является обйгим для всех гр;
и также имеет обесточенный участок. В начале зс
обслуживания имеется шланг,
присоединенный
к
куумной системе для отсоса электролита. В конце
ны — автомат для заливки электролита.
В соответствии с принятым технологическим про;
сом
высушенные намазные
пластины
загружаю!
в формировочные баки. Затем заливается свежий эле-
ролит и в течение 10 минут пропускается постоянп
ток значением 150 А обратной полярности. После этс
производится переключение тока на прямую полярное
и формирование пластин ведется в соответствии с пр
пятым режимом. Переключение группы производит
с помощью переключателя полярности, которым обор
дована каждая группа, установленного на пути toi
между токосъемниками и самой группой.
Режим формирования пластин. Наиболее употреб
тельные режимы формирования пластин автомобильнь
и мотоциклетных аккумуляторов приведены в табл. 5.
Более интенсивные режимы формирования с повыше
ной плотностью тока увеличивают температуру электрс
лита в баке, что требует охлаждения электролита ид
применения баков из термостойкого материала.
Таблица 5<
Тип пластин Счет сборки пластин Наименование операций Ток на груп- пу, А Продол*] житель^ ность, ч
Автомобильные 76X80 Пропитка Заряд 1-й сту- пени Заряд 2-й сту- пени 50±5 350±10 300±10 1 1 14 1 18 i
Мотоциклетные 38x40 Пропитка Заряд 1-й сту- пени Заряд 2-й сту- пени 50±5 280±10 200±10 1 1 10 7 |
G6
Ик Обычно используемые баки нз твердого эбонита заметно дсфор-
Имируются при температуре электролита выше 60 °C. Однако с новы-
Ишением температуры процесс формирования ускоряется без ухудше-
Ния качества пластин.
В Напряжение на баках в начале формирования равно примерно
2,1—2,3 В, затем, несколько снижаясь, оно постепенно повышается
В до 2,6—2,8 В. При достижении этого напряжения температура элек-
F тролита повышается до 55 °C и усиливается газовыделение.
к Окончание формирования пластин определяется по ряду призна-
Ц ков: в конце заряда происходит обильное газовыделение на пласти-
р пах обоих знаков; весь ток при этом расходуется на разложение во-
• ды на водород и кислород; напряжение к концу заряда достигает
своего максимального значения и становится постоянным. Значение
напряжения может быть от 2,6 до 2,8 В в зависимости от конечной
плотности тока, концентрации и температуры электролита. Постоян-
ным напряжение на баках должно поддерживаться не менее чем
в течение 2 ч; цвет положительной активной массы становится корич-
невым, присущим цвету диоксида свинца; отрицательные электроды
приобретают стальной, серый цвет. При наличии этих признаков ток
выключается и формировочный заряд прекращается.
После формирования отрицательные электроды, изготовленные
без ингибитора в активной массе, во избежание окисления хранят
и перевозят в баках с водой. На воздухе в сыром состоянии они не
должны находиться более 30 мин. За это время их необходимо на-
править в активную зону сушила или погрузить в воду на хранение.
Отрицательные электроды с ингибитором, защищающим их активную
массу от окисления, после формирования могут храниться на возду-
хе в течение не более 2—3 ч. В слабом растворе серной кислоты
и в воде отрицательные электроды практически не окисляются и мо-
гут храниться несколько суток.
Положительные электроды также не должны долго
оставаться невысушенными. Не следует допускать попа-
дания на них органических веществ, в особенности ра-
створимых в воде. При использовании формировочных
конвейеров сушильные агрегаты располагают рядом
с Конвейером и вынутые из бака электроды сразу на-
правляют в сушило. В случае поставки аккумуляторных
батарей потребителю в залитом электролитом состоя-
нии производится батарейное формирование.
Сушка электродов. Аккумуляторные батареи стар-
терного типа выпускают в основном без электролита
с сухими заряженными электродами, в так называемом
сухозаряженном исполнении. Эти батареи приводят
в действие без подзаряда сразу после 20-минутной про-
питки в электролите. В сухозаряженном исполнении
электроды должны обеспечивать сохранность полного
заряда батареи в течение одного года.
В работах ВНИАИ обстоятельно исследовалось влия-
ние температуры, влажности и скорости движения воз-
духа на интенсивность сушки и качество электродов.
Б*
67
При этом для уменьшения окисления отрицательны^
электродов в их активную массу вводился ингибитор
атмосферной коррозии свинца — а-оксинафтойная кйф
лота. Предложено несколько эффективных способов
сушки отрицательных электродов. Анализ этих способов
сушки показал, что по своей технологичности, конструк(
тивному оформлению и технико-экономическим показа]
телям лучшим является следующий: сушка электродов!
содержащих ингибиторы окисления в активной массе?
горячим воздухом. Этот метод после детального экспе]
риментального изучения нашел практическую реализф
цию на аккумуляторных заводах. Было установлено’
что при увеличении температуры сушки от 60 до 180 °C
при всех исследованных скоростях движения воздуха (от
2 до 6 м/с) продолжительность сушки сокращается бо-
лее чем в четыре раза. Наибольшее влияние скорости
движения воздуха обнаруживается при невысоких тем
пературах сушки. В интервале температур от 60 дс
100 °C увеличение влажности воздуха от 20 до 30 %
удлиняет время сушки на 15—20 %, а при увеличении
влажности до 50 % время сушки удлиняется на 25—
30 %. В области более высоких температур, где пере
гретый пар выступает в роли сушащего агента и тепло-
носителя, влияние влажности воздуха заметно умень
шается.
Увеличение скорости движения воздуха от 2 до 6 м/с
приводит к двухкратному снижению концентрации окси
да свинца в активной массе электродов, содержащих
добавку а-оксинафтойной кислоты. Этот эффект наблю
дается при всех исследованных температурах сушки
(60—180 °C) и может быть объяснен тем, что с увели
чением интенсивности удаления влаги из зоны сушки
уменьшается возможность окисления электродов.
При изучении влияния температуры на сохранность
органических добавок в электроде было установлено
что содержание их несколько уменьшается с повыше
нием температуры. Это уменьшение менее заметно -npi
умеренных температурах и становится значительныл
при температуре более 160 °C. Аналогичное явление
имеющее место и при сушке свеженамазанных пластин
ограничивает возможности использования высоких тем
ператур сушащего воздуха. По данным послойного ана
лиза концентрация РЬО в поверхностном слое'отрица
тельных электродов примерно втрое больше,'чем в глу
68
бине электрода, а содержание органики в глубине
электрода выше, чем на поверхности.
Зависимость продолжительности сушки положитель-
ных электродов от температуры и скорости движения
воздуха аналогична описанной выше. Было обнаружено,
что электроды, высушенные при высоких температурах
''(160—180°C), характеризуются несколько пониженной
емкостью, что, возможно, связано с частичным взаи-
модействием РЬО2 со свинцом токоотвода, ведущим
к образованию плохо проводящей пленки РЬО на по-
верхности токоотвода. Режим сушки электродов сухо-
заряженных стартерных батарей приведен в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Электрод Температура, °C Влаж- ность воздуха, % ' Скорость воздуха, м/с Удаление влаги, % Продол- житель- ность сушки, мин
Отрицатель- ный: режим 1 режим 2 170—190 100—140 20 30 2—10 2—10 55-85 15—45 10—20
Положитель- ный: режим 1 режим 2 140—160 80—120 . 25 40 2—10 2—10 50-70 30-50 20—30
В качестве ингибитора окисления губчатого свинца
наряду с а-оксинафтойной кислотой может быть исполь-
зована также борная кислота, добавляемая в пасту
и в формировочный электролит. Разработанный способ
сушки аккумуляторных электродов позволил наладить
производство сухозаряженных стартерных' батарей, не
требующих дополнительного подзаряда после заливки
электролита.
5.7. Сборка аккумуляторных батарей
Технологический процесс сборки аккумуляторных батарей состо-
ит из следующих операций: разрубка сдвоенных электродов на оди-
нарные, зачистка ушков, укладка электродов и сепараторов в паке-
69
ты и их автоматическая пайка в блоки, вставка блоков в ячейки мб
ноблока, одевание крышек, вставка уплотнителей зазора межд|
крышками и стенками блока, припайка МЭС, напайка выводньй
клемм, заливка мастикой, оплавление поверхности мастики, провер
ка на герметичность, короткие замыкания и переполюсовку, встав,
предохранительных щитков и ввинчивание пробок, упаковка и транс
портирование готовых батарей на склад.
Разделение сдвоенных электродов производят на полуавтомата
веских штамповочных прессах. Сдвоенные электроды укладываю;
в питатель в специальные направляющие. Нижний электрод при под
готовительном ходе автомата толкателем подается на исходное мес
то перед штампом станка. Вторым движением механизма друго,
толкатель подает электрод на матрицу штампа. Вырубка падает ш
движущийся транспортер, который проходит под разрубочными стан-
ками. Производительность станка — около 4500 электродов в час;
Разрубленные электроды после разбраковки направляют на уста-
новки автоматической пайки блоков, где осуществляется укладка!
электродов и сепараторов в пакеты и их автоматическая пайка в бло-
ки. Сепараторы предохраняют электроды различной полярности о!
коротких замыканий, фиксируют расстояние между электродами для
предупреждения их сдвига при тряске аккумулятора и создают
необходимый запас электролита в межэлектродном пространстве
и у электродов.
Блоки аккумуляторных электродов вставляют в ячейки моно(
блоков, следя за тем, чтобы выводной штырь баретки отрицатель®
ного электрода соединялся с выводным штырем положительного
электрода другого блока. Поверх блока накладывают предохрани®
тельный щиток из перфорированного винипласта, который предо,®
храняет блок от коротких замыканий и попадания грязи. .Затем:
вставляется крышка аккумулятора. Выводные штыри электродов
проходят через отверстия втулок крышек. Эти втулки плотно впрес-
сованы в тело крышки с таким расчетом, чтобы их верхняя кромка
несколько возвышалась над крышкой. Поверх втулки накладывают
кольцо МЭС, а поверх сплавляемых деталей устанавливают фор^
мочку. Сплавление деталей осуществляют паяльным прутком из
сплава РЬ+5 % сурьмы с помощью горелки с водородным пла-
менем. х
На крайних выводных штырях электродов наплавляют вывод®
ные клеммы. Для герметизации крышек аккумуляторов применяют
заливочную мастику. Для получения ровной гладкой, поверхности
залитой мастики и лучшей ее адгезии к стенкам крышки и монобло-
ка их прогревают инфракрасными лампами. Лампы устанавливают
над конвейером и закрывают сверху и с боков стенками, образую-
щими туннель. Собранные таким образом батареи после вставки
и ввинчивания пробок предъявляют ОТК. Принятые ОТК батареи
направляются на склад готовой продукции.
Описанная схема состоит из множества ручных операций, мало-'
производительна и отличается большой трудоемкостью, однако име-
ет место при сборке аккумуляторных батарей с раздельными крыш-;
ками. В настоящее время разработана и применяется на аккумуля-
торных заводах полуавтоматическая линия сборки стартерных
батарей с общей крышкой (рис. 5.5).
Полуавтоматическая линия сборки включает в себя следующие!
установки: пять установок автоматической пайки блоков, конвейер)
роликовый приводной РПК-225, установку для сварки МЭС, автома’
70
'для контроля качества сварки, два конвейера РПК-53, установку
'Для сварки крышки с моноблоком, автомат контроля герметичности
батарей и наклонный рольганг.
На установках автоматической пайки блоков осуществляется
укладка электродов и сепараторов в пакеты и их автоматическая
пайка в блоки. Для обеспечения необходимой производительности
Рис. 5.5. Схема полуавтоматической линии сборки стартерных акку-
муляторных батарей
/ — рольганг; 2 —автомат контроля герметичности; 3 — конвейер РПК-53; 4 —
установка для сварки крышки с моноблоком; 5 — автомат для контроля ка-
чества сварки; 6 — установка для сварки МЭС; 7 — конвейер роликовый при-
водной РПК-225; 8— установка автоматической пайки блоков; 9— установка
пробивки отверстий в моноблоках
линии и своевременного ремонта без общего простоя в линию вклю-
чено пять таких установок. Готовые блоки электродов вставляют
в ячейки моноблоков, в перегородках которых предварительно про-
биты отверстия, и по роликовому конвейеру подают на установку
сварки МЭС. На установке сварки МЭС блоки соединяются в бата-
рею через отверстия в перегородках моноблока методом электрокон-
тактной сварки. За установкой сварки МЭС следует автомат конт-
роля качества сварки. Контроль качества сварных соединений осу-
ществляется путем приложения к месту сварки определенных
срезывающих усилий и проверки места сварки на срез.
Отбракованные батареи по отводному рольгангу автомата отво-
дятся в сторону, а остальные подаются по роликовому конвейеру
на следующую операцию — сварку крышки с моноблоком. Эта опе-
рация осуществляется на установке типа УСТ-1. Батареи с прива-
ренными крышками подаются на другой приводной конвейер, где
оператором вручную производится пайка выводных клемм. Готовая
батарея поступает на автомат контроля герметичности. Контроль
герметичности основан на проверке утечек воздуха, подаваемого
в ячейки батареи под давлением 19,6 кПа (0,2 кг/см2). Отбракован-
ные батареи по отводному рольгангу автомата откладываются в сто-
рону, а остальные подаются на рольганг, где в заливочные отверстия
завинчиваются пробки, и далее к столу упаковки.
Производительность описанной линии сборки стартерных бата-
рей составляет до Г20 бат./ч.
Глава шестая
МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
6.1. Свинец, сурьма и их сплавы 1
Свинец. Свинцово-кислотные аккумуляторные бата-!
реи широко известны и длительное время выпускаются!
промышленностью. Залогом высокого качества аккуму-!
ляторов является надежный выбор исходных материа-!
лов и совершенная технология изготовления. Харак-|
терной особенностью производства свинцово-кислотных]
батарей является применение в качестве основного!
сырья, используемого для изготовления деталей, доро-3
гих и дефицитных цветных металлов — свинца, сурьмы!
и их сплавов. . I
Физические свойства свинца. Свинец (РЬ)—химиче-J
ский элемент четвертой группы периодической системы!
Д. И. Менделеева, порядковый номер 82, атомный вес]
207,21, валентность 2 и 4, в больших количествах приме-1
няется в аккумуляторной промышленности. Свинец —1
синевато-серый металл, удельный вес его, в твердом ви-|
де составляющий 11,3 г/см3, уменьшается при расплав-]
лении в зависимости от температуры. |
Свинец очень жидкотекучий металл, его вязкость!
лишь в два раза превышает вязкость воды. Самый]
пластичный среди металлов, он хорошо прокатывается!
до тончайшего листа и легко куется. Свинец легко под-]
вергается механической обработке, относится к числу]
легкоплавких металлов, при сравнительно низкой тем-]
пературе обладает заметной летучестью, которая возра-|
стает при ее повышении. Чистый свинец плавится при]
температуре 327,4 °C, температура кипения 1525 °С,|
удельная теплоемкость 133 Дж/кг, теплота плавления]
23,6 кДж/кг. При переходе из жидкого состояния в твер-|
дое свинец сокращается в объеме на 3,5 % и поэтому]
плохо заполняет форму. При температуре, близкой]
к точке плавления, свинец делается очень хрупким]
и легко крошится. Пары свинца, свинцовая пыль и ок-|
сиды его имеют сладковатый вкус и действуют на орга-]
низм -человека как медленный яд. 1
Важнейшие свойства этого элемента — весьма ма-
лые тепло- и электропроводимость, составляющие 7,5
и 10 % от аналогичных характеристик серебра, прини-
маемых за 100 %. По сравнению с медью тепло- и элект-
ропроводимость свинца меньше в 10 раз.
В свинце всегда находится некоторое количество при-
месей: медь, мышьяк, сурьма, олово, железо, висмут
и натрий. Большинство этих примесей являются неже-
лательными, так как уменьшают срок службы и ем-
кость аккумуляторных батарей. Поэтому свинец, при-
меняемый для изготовления деталей аккумуляторных
батарей, должен содержать как можно меньше загряз-
няющих примесей. В аккумуляторной промышленно-
сти применяют1 свинец марок СО, С1 и С2 по ГОСТ
3778—77, в котором указывается- содержание примесей
для каждой марки свинца.
Химические свойства свинца. В сухом воздухе сви-
нец не изменяет химические свойства и сохраняет ме-
таллический блеск. Во влажном и содержащем угле-
кислый газ воздухе он тускнеет, покрываясь пленкой
оксидов. Расплавленный свинец в присутствии воздуха
медленно окисляется, превращаясь в РЬО (глет). Изве-
стны и другие соединения свинца с кислородом, в част-
ности РЬ2О3 и РЬ3О4. Все оксиды, кроме РЬО, при по-
вышенных температурах разлагаются на оксид свинца
и кислород. Свинец — химически стойкий элемент. Сле-
дует отметить, что чистая вода, не содержащая кисло-
род, не действует на свинец. Обычная вода, в составе
которой находятся кислород и различные соли, образу-
ют на его поверхности плотную корку нерастворимых
осадков.
Соляная и серная кислоты воздействуют только на
поверхность свинца, 'так как образующиеся РЬС12
и PbSO4 нерастворимы и предохраняют металл от даль-
нейшего разрушения.
Свинец очень стоек по отношению к серной кислоте,
концентрированная H2SO4 растворяет его лишь при тем-
пературе выше 200 °C. Сернокислые соли калия, натрия,
железа и меди не оказывают на него заметного дейст-
вия. Не разрушается свинец также в растворах соды,
цианистого калия, в минеральных маслах. Свинец весь-
ма устойчив По отношению к сернистому газу (SO2).
Лучшим растворителем его является азотная кислота,
особенно разбавленная.
72
73
Сурьма. Сурьма представляет собой металл сер1®
бристо-белого цвета с сильным блеском, кристаллич1Я
ского строения. В противоположность свинцу — эт!
твердый металл, но очень хрупкий и легко дробящийся
на куски. Сурьма значительно легче свинца, ее удёлЯ
ный вес 6,7 г/см3. Температура плавления 630,5 °C, тем
лота плавления 101,3 кДж/кг, а температура кипени!
1440 °C. При обычной температуре сурьма не окисляется
на воздухе, если же нагреть ее выше точки плавления
(630,5°C), то она горит синеватым пламенем, образу!
белый дым, состоящий из оксидов сурьмы. I
С кислородом сурьма образует несколько соедини
ний, которые в зависимости от количества кислород^
связанного с одинаковым количеством сурьмы, называ]
ютея: трехокись, четырехокись и пятиокись сурьмьи
Вода и слабые кислоты на сурьму не действуют. Она меД|
ленно растворяется в крепкой соляной и серной кисЯ
лотах. Важной особенностью сурьмы является ее способ]
ность образовывать сплавы с большинством металлом
особенно с тяжелыми металлами, например свинцом
Сплавы сурьмы со свинцом имеют повышенную твер]
дость, но при слишком высоком содержании сурьми
они становятся хрупкими. В аккумуляторных батарея]
в качестве добавки к сплаву- токоотводов применяю]
сурьму марок СуО, Cyl, Су2 по ГОСТ 1089—82. |
Сплавы для токоотводов свинцовых аккумуляторный
батарей. Сплавы, предназначенные для изготовления
токоотводов свинцовых батарей, должны удовлетворят!
ряду требований: они должны прежде всего обеспечй
вать минимальное газовыделение при заряде и хранении
аккумулятора, а также малую скорость саморазряда
Сплавы должны обладать достаточно высокими меха]
ническими характеристиками и высокой технологи1]
ностью, позволяющей осуществлять отливку токоотводб!
сложной конфигурации при сравнительно малой тол!
щине. Сплавы, как и во всех других случаях, должн]
характеризоваться достаточной коррозионной стой
костью, отличаться низкой стоимостью, недефицита
ностью исходных материалов и достаточной электропрсй
водностью. Чистый свинец не вполне отвечает эти]
требованиям, так как имеет низкие механические харай
теристики и литейные свойства. |
Добавка сурьмы к свинцу существенно изменяет не!
которые физические свойства сплава, а именно: повьй
шает механическую прочность и коррозионную стой-
кость. Для отливки аккумуляторных токоотводов ис-
пользуют сплав, в котором сурьмы содержится от 5,0
до 7,0 %. Тонкие токоотводы отливают из сплава с боль-
шим содержанием сурьмы. Остальные детали аккумуля-
торных батарей (МЭС, баретки, выводные клеммы
и так далее) отливают обычно из свинцово-сурьмяни-
стого сплава с содержанием сурьмы от 3,0 до 5,0 %.
Свинцово-сурьмянистый сплав меньше подвержен элект-
рохимической коррозии. Он более тверд, чем чистый
свинец, обладает лучшими литейными свойствами. По-
этому для отливки токоотводов и деталей применяют не
чистый свинец, а сплав его с сурьмой.
Однако свинцово-сурьмянистый сплав не свободен
от ряда существенных недостатков. Так, в процессе
эксплуатации свинцовых аккумуляторных батарей име-
ет место повышенный саморазряд аккумуляторов, свя-
занный с переносом сурьмы с положительного электрода
на поверхность отрицательного и вызывающий неко-
торое повышение электрического сопротивления. Недо-
статки свинцово-сурьмянистого сплава, обусловленные
влиянием сурьмы на поведение электродов (самораз-
ряд), привели к разработке, созданию и внедрению
в производство малосурьмянистых [6, 7] и бессурьмяни-
стых свинцово-кальциевых сплавов.
В настоящее время для отливки токоотводов стар-
терных батарей в большинстве случаев вместо обычного
свинцово-сурьмянистого сплава, содержащего 5,0—7,0 %
сурьмы, применяют малосурьмянистые сплавы, содер-
жащие 3,0 — 5,0 % сурьмы, легированные мышьяком.
Эти сплавы изготавливают централизованным путем
и поставляют на аккумуляторные заводы. Такие сплавы
отличаются более высокой коррозионной стойкостью
и применяются в аккумуляторах, где срок службы огра-
ничивается преждевременным разрушением токоотводов
положительного электрода. Свинцово-кальциевые спла-
вы, содержащие 0,06—0,1 % кальция, нашли примене-
ние, главным образом, в герметизированных конструк-
циях свинцово-кислотных батарей [7, 8] и стационарных
аккумуляторах. Они имеют определенные преимущества
в условиях, где требуется работа в режиме подзаряда
с очень малым пределом допустимых колебаний напря-
жения. Саморазряд таких аккумуляторов очень низкий,
и ток подзаряда, необходимый для поддержания полной
74
75
заряженности батареи при нормальном подзаря?
должен быть около 2,5 мА на каждые 100 А-ч емкое;
батареи. В стартерных свинцово-кислотных батаре)
свинцово-кальциевый сплав нашел применение толь
при изготовлении токоотводов отрицательных электр;
дов.
При создании необслуживаемых свинцово-кислотнь
батарей применяются низколегированные свинцов
сурьмянистые сплавы [9], содержащие 1,5—2,0 % сурь$
и добавки кадмия, селена, мышьяка, олова, меди и д|
Однако следует иметь в виду, что компенсирован
снижения сурьмы в сплаве путем введения значительна
количеств остродефицитных металлов олова и кадш
для нас не приемлемо. Поэтому представляется цел
сообразным, наряду с использованием низколегирова
ных свинцово-сурьмянистых сплавов, применять в от
чественных необслуживаемых стартерных батаре?
сплав с содержанием только 1,5—2,0 % сурьмы, а дл
сообщения материалу токоотводов необходимой мехаш
ческой прочности применять метод просечно-вытяжно]
технологии [10]. 1
6.2. Порошки, пасты и активные массы
Порошки. Качество свинцового порошка характер!
зуется содержанием в нем оксида свинца, фракционньи
составом (дисперсностью), структурой его зерен, н|
сыпной массой, влагоемкостью и цветом порошка. |
Содержание оксида свинца в порошке определяете!
химическим путем и выражается в процентах. В на
стоящее время изготавливают свинцовые порошки, с|
держащие 65—72 % оксида свинца, которые применяй
как для положительных, так и для отрицательных пл|
стин (так называемые свинцовые порошки с унифиЦ|
рованными характеристиками). |
Насыпная масса — масса одного кубического сайт!
метра, порошкообразных материалов, свободно засыпа!
ных .в определенный сосуд. Насыпная масса свинцовой
порошка определяется при помощи высокого стальной
стаканчика объемом 25 см3. Засыпается стаканчи
с помощью волюметра, в который порошок постепенЯ
подают сверху через воронку. Падая с одной наклонна
полочки на другую, порошок разрыхляется и с небол|
шой постоянной скоростью с высоты 15 мм наполняя
’Стакан. Полученная масса порошка- в стакане, деленная
‘на его объем, дает значение его насыпной массы, выра-
вненной в граммах на кубический сантиметр. Насыпная
работы
порош-
масса может быть от 1,5 до 2,6 г/см3. Режим
мельницы настраивается так, чтобы она давала
ки с насыпной массой, отличающейся на ±0,1.
Вл агоем кость, или влагоудерживающая
ность порошка, выражается количеством воды,
способ-
пошед-
шей на превращение трудноперемешиваемой вязкой сме-
си, полученной от соединения воды с 1 кг свинцового
порошка, в эластичную, легко перемешиваемую. Пробу
производят, перемешивая шпателем 50 г свинцового
порошка в фарфоровой чашке и подливая воду из мер-
ной бюретки.
Малооксидные легкие порошки имеют наибольшую
влагоемкость — до 160 мл/кг. Высокоокисленные свйн-
। новые порошки обладают наименьшей влагоемкостью—
> 90—НО мл/кг. Маловлагоемкие свинцовые порошки
; дают пасту более жидкой консистенции с плохими на-
мазочными свойствами. Уменьшение или увели-
чение содержания сернокислого свинца в|||ецецте поз-
воляет получить из таких порошков пасты нормаль-
; пой консистенции и с удобными намазочными свойст-
вами.
Дисперсность (фракционный состав свинцового по-
рошка) определяется с помощью набора сит, состоящих
из четырех номеров сеток: 028, 016, 008, 004 (ГОСТ
3584—73). Рассев свинцового порошка на ситах диамет-
ром 100 мм производится на вибростенде. На вибро-
стенде одновременно можно установить до четырёх на-
боров сит. Это достаточно для удовлетворения потреб-
ности производства. Применяется также метод рассева
промывкой ацетоном. Засыпанная на верхнее в наборе
крупное сито навеска свинцового порс-шка массой 0,5—
3,0 г неоднократно обмывается ацетоном. Отсеянные
фракции порошка высушивают и взвешивают.
Порошки характеризуются следующими фракциями:
крупные, остающиеся на сите 016, и мелкие, проходя-
щие через самое мелкое сито 004. Свинцовые' порошки
с содержанием крупных фракций ±016 больше 10 %
применять не рекомендуется из-за их малой активности.
Мелкие свинцо'вые порошки, содержащие более 65 %
фракций —004, повышают начальную емкость положи-
тельных пластин, но требуют изготовления паст из них
77
76
с плотностью в пластинах не менее 4,5 г/см® для сохр
нения необходимого срока службы.
Структура зерен свинцового порошка зависит от т
го, каким способом образующийся в барабане мельниц
порошок удаляется из него, а также от режима работ
установки и содержания оксида в порошке.
Структура зерна закладывается в момент измельч
ния свинца в мельницах. При ударах о стенку вр
вдающегося барабана пластический свинец подвергает!
. знакопеременной деформации и на поверхности част!
появляются тончайшие лепестки металлического свинЦ
Образование металлических лепестков происходит о
повременно с окислением свинца в местах его разруш
ния.
Увеличение температуры облегчает деформаци
свинца и ускоряет его окисление и разрушение. Пост
пенно лепестки отпадают от частиц, и если сразу удал
ются из зоны измельчения, то зерна порошка сохраняй
форму лепестков. Такой порошок отличается меньш!
окисленностью и небольшой насыпной массой. Если л
пестковые зерна порошка после отпадания от част.
задерживаются в барабане мельниц,
ются, окисляются и уплотняются.
то зерна измельч
в тако
Порошок
случае становится более окисленным, с большой насы
ной массой и с меньшей влагоемкостью. В некотор!
случаях при окислении и измельчении крупных мал
окисленных порошков мелкие частички слипаются, о
разуя овальные зерна комковатой структуры. Структур
свинцового порошка определяют просмотром отдельш
фракций под микроскопом.
С увеличением содержания оксида свинца в порош
его цвет от сине-черного (содержание оксида око,
50 %) переходит в мышино-серый, серо-зеленый, желт
зеленый и, наконец, при содержании оксида около 78 i
в оранжево-желтый. С повышением температуры в С
рабане при одной и той же окисленности порошка е
цвет становится более светлым. Для одного типа мел
ничной установки и при установившихся режимах j
работы практически можно по цвету с достаточн
степенью точности определять содержание окси<
в свинцовом порошке. I
Пасты и активные массы. При изготовлении пг
наблюдаются два вида процессов, состоящих во вз|
модействии свинцового порошка с водой и кислотой.-j
78
» , Приготовлять пасту на свинцовом порошке можно
двумя способами. По первому способу пасту готовят, до-
бавляя к порошку необходимое количество раствора
серной кислоты. По второму способу свинцовый поро-
шок подвергают дополнительному окислению кислоро-
дом воздуха в присутствии воды, которую периодически
вводят в смеситель в качестве катализатора окисления.
Большая часть этой воды испаряется вследствие повы-
шения температуры пасты под воздействием теплоты
окисления. Окисление порошков описанным способом
зависит от первоначального содержания в них РЬО
и протекает различно: для высокооксидных порошков
процесс идет при более низкой температуре и малой
скорости испарения воды, вследствие чего пасты из та-
ких порошков получаются более жидкими.
Пористость паст является необходимым условием
для нормального протекания процессов заряда и раз-
ряда на электродах. Она зависит от количества воды,
серной кислоты и порошка в пасте. Чем больше введено
в пасту серной кислоты и воды, тем более пористой по-
лучается активная масса. Увеличение количества серной
кислоты повышает вязкость пасты. Поэтому, изменяя
содержание в рецепте пасты кислоты и воды, можно по-
добрать нужную консистенцию, пригодную для намазки
и дающую необходимую пористость в активных массах.
Повышенная пористость пасты для положительных
пластин увеличивает емкость аккумулятора, но сокра-
щает их срок службы. Пористость активных масс авто-
мобильных батарей в заряженном состоянии должна
составлять для положительных масс 55 %, для отрица-
тельных 65 %. Плотность пасты из свинцового порошка
после ее изготовления должна находиться для поло-
жительных пластин в пределах 4,0—4,2 г/см3, для отри-
цательных — 4,1 — 4,3 г/см3 (табл. 6.1).
В качестве волокнистых материалов, укрепляющих
пасты и активные массы, особенно положительных элект-
родов, применяется нить полипропиленовая (ТУ 38—
10280—75), волокно полипропиленовое (ТУ 38—10263—
75) и нить хлориновая (ТУ 6—06—С—47—78). Толщина
нити волокон 10—30 мкм, длина около 3 мм.
Водная суспензия фторопласта Ф-4Д (ТУ 6—OS-
1246—81) вносится в пасту положительного электрода
с рецептурной водой в количестве 0,1—0,2 % сухого
вещества. Эта добавка значительно уменьшает ополза-
79
Таблица 6а
Компонент Количество компонентов Я
Положитель- ная паста Отрицательная паста Ц
с а-ОНК без а-ОНК/1
Порошок СВИНЦОВЫЙ, кг 100 100 100 |
Суспензия расширителя, кг, z в том числе: — 2,85 2,35 я
дубитель БНФ твердый — 0,25 0,25 ]
барий сернокислый —- 0,60 0,60 |
кислота а-ОНК — 0,50 —- га
вода Раствор серной кислоты, л: - плотность 1,07 г/см8 — 1,50 1,50 1
17,0 10,83 10,83
плотность 1,40 г/см8 2,5 3,70 3,70 |
Вода для корректировки па- сты, л Волокно, кг 0—2,0 0—2,0 0—2,0 1
0,05—0,10 0,05—0,10 0,05—0,101
Содержание моногидрата серной кислоты, кг ’ 3,6 3,78 3,78 |
ние активной массы при эксплуатации аккумуляторов
и тем самым увеличивает их срок службы.
Коэффициент использования активных масс существ
венно зависит от состава пасти режима их приготовление
(табл. 6.2): чем больше пористость по свинцу, тем боль!
ше коэффициент использования активной массы.
Таблица 61
Содержа- ние РЬО в пасте, % Содержа- ние H2SO, в пасте, % Порис- тость пас- ты по свинцу, % Коэффициент использования, %, при 1 длительности разряда, ч з
1 5 10 20 1
60 0,75 57,4 15,1 22,3 24,8 26,4 1
60 1,8 61,1 16,7 23,0 27,8 28,3 1
90 0,75 59,5 18,2 25,0 27,5 28,7 1
90 1,80 62,5 . 27,3 28,9 31,7 33,5 ]
90 3,80 63,5 21,0 30,9 34,0 36,6 ]
Испытание паст с различной пористостью на еров
службы показало, что с повышением пористости по свин!
цу в результате увеличения содержания воды или кис]
лоты в пасте срок службы активной массы уменьшается]
При постоянной пористости по свинцу большим ср'око|
службы обладают пасты с увеличенным содержанием
глета. Существенное влияние на пористость пасты ока-
зывает сульфат свинца: превышение его в РЬО2 на поло-
жительном электроде и в свинце на отрицательном элек-
троде сопровождается наибольшим уменьшением удель-
ного объема пасты и образованием свободного объема
пор.
6.3. Мастика для заливки аккумуляторов
Для герметизации аккумуляторных батарей в места
стыка краев крышек со стенками ячеек моноблока
заливается мастика. Ее приготавливают из полупродук-
та и специального масла. Полупродукт — это смесь
шинного регенерата с нефтяным битумом (ГОСТ
8771—76), представляющим собой чистый, не содер-
жащий никаких искусственно введенных примесей
продукт, получаемый из бакинских нефтей. Для при-
готовления мастики БР-20ПТ используют 28,6 части ре-
генерата и 71,4 части битума; мастика марки БРТ-1
содержит 33,3 части регенерата и 66,7 части битума.
При изготовлении мастики для придания ей эластич-
ности применяются танковое (МТ-16П) или авиационное
(МК-22, М-20, МС-14) масло. Заливочная мастика обла-
дает эластичностью в условиях эксплуатации, хорошей
адгезией (прилипаемостью) к стенкам моноблока
и крышкам, сравнительно небольшой температурой
плавления, регенерацией, а также химической стойко-
стью. Это позволяет легко разбирать батарею для ремон-
та, а также сохраняет герметичность батарей при не-
большом «росте» положительных электродов и поднятии
крышек во время эксплуатации.
Для заливки аккумуляторных батарей применяются
мастики марок БР-20, БР-20ПТ и БРТ-1. Мастика
БР-20ПТ преимущественно используется для заливки
аккумуляторных батарей, эксплуатируемых в холодной
и умеренной климатических зонах, а мастика БРТ-Г—
для батарей, эксплуатируемых в районах с тропическим
климатом. Приготовление мастик производится по ре-
цепту, указанному в табл. 6.3.
Варка мастики БР-20 осуществляется при температу-
ре 200—210 °C, а БР-20ПТ и БРТ-1—при 180—200 °C.
Для приготовления мастики в котел заливают рецептур-
ное количество масла и производят его нагрев до темпе-
80
6-28
81
Таблица 6..
Наименование компонентов Мастика
БР-20 БР-20ПТ БРТ-1 ;
Полупродукт, % Масло МТ-16П (ГОСТ 6360—83) 77±2 23±2 83±1 17±1 75±1 25=1=1 ;
ратуры 50—70 °C с последующим перемешиванием в те-
чение 5—7 мин. Затем котел загружают половиной ре-*
цептурного количества полупродукта (вальцованная
смесь шинного регенерата с битумом) в виде мелких
кусков. По мере расплавления загруженного полупро-^
дукта смесь перемешивается 30—40 мин, а затем загру*
жается вторая половина его рецептурного количества;;
После расплавления смесь перемешивается и варится д<
достижения полной однородности.
Продолжительность варки мастики БР-20ПТ состав-
ляет 3,0—3,5 ч, а
БРТ-1 — 2,5
При варке
мастики
обходимо придерживаться среднего значения температ
ры 190 °C.
На период слива
мастики
разрешается
повьь
шать температуру в котле до 220—230 °C. Температур!
мастики при заливке батарей, изготовленных в эбонито-
вых моноблоках, должна быть в пределах 190—220 °C
а в полиэтиленовых — 210—230 °C. При этих условия?
обеспечивается лучшая адгезия со стенками моноблока
Глава седьмая
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
СТАРТЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕИ
7.1. Способы размещения
аккумуляторных батарей на автомобиле
Одной из самых важных характеристик акумуляторов являете
срок службы. Он определяется длительностью нахождения аккуму
ляторных батарей в эксплуатации или количеством циклов «заряд-
разряд». Срок службы зависит от конструкции аккумуляторных (Ц
тарей и от условий их эксплуатации. Нарушение правил эксплуг
тации, прилагаемых .к каждой батарее, ведет всегда к сокращенш
82
ее срока службы. При обеспечении хороших условий эксплуатации
и правильном уходе за аккумуляторными батареями срок их служ-
бы будет значительно превышать гарантийный.
Стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи счита-
ются вышедшими из строя, если их емкость, определенная при тем-
пературе 25±2°С и силе разрядного тока /Р=ЗС2о А, не превышает
40 % номинального значения или 50 % значения стартерного режи-
ма разряда. Гарантийный срок службы автомобильных аккумуля-
торных батарей должен соответствовать ГОСТ’ 959.0—84.
Существенное влияние на эффективное использование аккуму-
ляторных батарей и срок службы оказывает место их установки на
автомобиле. Существуют следующие основные способы размещения
аккумуляторных батарей на автомобилях: под капотом двигателя
на специальных кронштейнах (подкапотная установка); в кабине,
в специальных контейнерах на раме или подножке (наружная уста-
новка). Подкапотная установка аккумуляторной батареи имеет ряд
преимуществ. Средняя температура электролита в этом случае на
10—15 °C выше, чем при наружной установке, что особенно важно
зимой. Такая установка сокращает длину проводов от батареи
к стартеру, а следовательно, уменьшает падение напряжения в них,
обеспечивает более свободный доступ к батарее, что упрощает ее
обслуживание. Однако в условиях летней эксплуатации при такой
установке происходит перегрев аккумуляторных батарей и сокра-
щается срок их службы. Кроме того, существует опасность попада-
ния электролита на детали двигателя, кузова и на приборы, распо-
ложенные рядом, что может привести к их коррозии и разрушению.
Всего этого можно избежать, если применить специальные устрой-
ства, обеспечивающие охлаждение батареи и предотвращающие
перелив и разбрызгивание электролита.
У автомобилей ВАЗ «Жигули» между батареей и двигателем
установлен щиток, защищающий аккумуляторную батарею от тепла,
выделяемого двигателем, а воздух, идущий от радиатора зимой,
имеет в ряде случаев отрицательную температуру. Следовательно,
и температура электролита аккумуляторных батарей на автомоби-
лях ВАЗ несколько ниже, чем на моделях «Волга» или «Москвич».
На грузовых автомобилях, где аккумуляторная батарея распо-
ложена в кабине под сиденьем, температура ее электролита на 12—
15 °C выше температуры окружающего воздуха. При таком распо-
ложении батарея устанавливается в специальном отсеке или кон-
тейнере. которые исключают попадание паров серной кислоты
в кабину. Отсек или контейнер должны иметь вентиляцию, исклю-
чающую скопление в них газов во взрывоопасных концентрациях.
При наружной установке аккумуляторных батарей зимой они
сильно переохлаждаются, а летом в южных районах — перегрева-
ются. Температура электролита аккумуляторной батареи, таким об-
разом, может колебаться в довольно широком диапазоне. Поэтому
одной из важнейших задач^эксплуатации аккумуляторных батарей
является обеспечение их работоспособности в широком интервале
температур окружающего воздуха.
Во всех случаях установка и крепление аккумулятор-
ных батарей должны не допускать вибрацию батареи бо-
лее (1,5—2) g в диапазоне частот от 5 до 80 Гц, исклю-
чать возможность перемещения батареи по опорной пло-
6*
83
щадке, обеспечивать возможность проверки уровня,7
плотности и температуры электролита, доливки дистил-
лированной воды или электролита, отсоединения прово-
дов. Верхняя часть батареи должна быть защищена от
попадания пыли, грязи, масла и топлива, для чего над
батареей установлена крышка из электроизоляционного;
материала. Внутренняя поверхность контейнера или от-
сека должна иметь кислотостойкую защиту, например,
краской или резиной.
7.2. Подготовка аккумуляторных
батарей к эксплуатации
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи посту-
пают потребителям, как правило (за исключением бата-
рей, установленных на автомобилях), в сухозарядсбнном
исполнении. Значительное влияние на состояние, рабо?
тоспособность и срок службы аккумуляторных батарей
оказывают объем и качество работ, производимых для
приведения батарей в рабочее состояние. Необходимо
подготовить электролит требуемой плотности и залить
его в аккумуляторы.
Для приготовления электролита используется акку-
муляторная серная кислота сортов А и Б (ГОСТ 667—73)
и дистиллированная вода (ГОСТ 6709—72), так как хи-
мическая чистота электролита оказывает существенное
влияние на работоспособность и срок службы батарей;
Для получения дистиллированной воды применяются
дистилляторы Д-1, Д-2, Д-4, АД-10 и др. Рассмотрим
технические характеристики дистиллятора Д-4:
Производительность, л/ч................. 4±0,3
Род тока.......................... Переменный
Напряжение, В . ..................... . 220
Потребляемая мощность, кВт................ 3,6
Габаритные размеры, мм
длина..................................... 360 4
ширина................................ 220
высота .............................. 700
Масса, кг ... ............................ 13,5
Физико-химические показатели дистиллированной во-
ды представлены в табл. 7.1. В зависимости от клима-
тической зоны плотность электролита, заливаемого в ак-
кумуляторные батареи, должна быть различной (табл
7.2). •
84
Таблица 7.1
Наименование Норма, мг/л, не более Наименование Норма, мг/л, не более
Остаток после выпа- 5 Алюминий 0,05
ривания Железо 0,05
Остаток после прока- 1 Медь 0,02
ливания Кальций 0,8
Аммиак и аммоний- 0,02 Свинец 0,05
ные соли Цинк 0,2
Нитраты 0,2 Вещества, восстанав- 0,08
Сульфаты 0,5 ливающие КМпО«
Хлориды 0,02
В настоящее время в продажу поступает готовый
электролит плотностью 1,28 г/см3, расфасованный в пласт-
массовой или стеклянной таре вместимостью 0,5 или
1 кг.
При применении такого электролита необходимо от-
корректировать его плотность в соответствии с климати-
ческими зонами согласно табл. 7.2 и 7.3. Нормы расхода
Таблица 7.2
Климатическая зона Средняя ме- сячная темпе- ратура в янва- ре. °C Время года Плотность электролита батарей, приведенная к 15 ° С, г/смя
заливаемого заряженной батареи
Очень холодная —50 -.—30 Зима Лето 1,29 1,25 1,31 1,27
Холодная -30-=—15 Круглый год 1,27 1,29
Умеренная —154—4 То же 1,25 1,27
Жаркая —15±-Н » 1,23 1,25
Теплая влажная +4Ч-+5 » 1,21 1,23
Примечание. Допускается отклонение плотности электролита
на ±0,01 г/см3.
85
ewo ‘iqtfoa
уоннваос1и1пги1
•оий емяихго’п'
Корректировка плотности электролита в объеме 1 л
до 1.25, г/см* I до 1,27, г/см3 I до 1,29, г/см3 | до 1,31, г/см!
gWO/j Ot?*l OHIO -0B10LTU ‘gWO ‘eiHirodiMoire BHeHiroV 1 1 294 249 201 145 QO 1
fiwo ‘Binirod -Inoue dogio 1 1 290 246 198 143 О 1
8no ‘iqtfoa UOHHesodHinnii -OHtf bmhhitoV 1 1 1 1 1 1 CD
eWO/J Of?‘I 01410 •OHIOITU ‘Bwo ‘BiHirodiMoire BMaHiroV 256 219 180 124 s 1 1 1
gWO ‘ElHITOd -IMOlfG dogiQ 252 215 177 122 co CD 1 CD co
8wo ‘iqtfoe
yoHiiBaodHirirni
•ohV uMaHiroV
«W3/J
. Ofr‘1 oiqio
-0H10I/TI ‘gWO
•eiHirodiMoire
BMaHirotf
ewo ‘aiHifod
inoire dogiQ
vwo ‘Ktfoa
HOHHaaodHifimL
-OHtf виеии'о’П'
EWO/j
Ofr‘1 01410
-0H10ITU *cwo
‘BlHirodlMOLfG
BMaHiroV
8wo 'BiHirod
-1МЭ1Г€ dOQlO
a
co
Примечание. Для приведения указанных величин к объемам аккумуляторов надо указанные цифры умно-
жить на объем электролита в аккумуляторе, выраженный в литрах.
86
кислоты и дистиллированной воды на приготовление
электролита для заливки аккумуляторных батарей при-
ведены в табл. 3.2.
Приведение батарей в рабочее состояние. Сухозаря-
женная батарея подготавливается для приведения в ра-
бочее состояние в следующем порядке: очищается по-
верхность батареи от пыли и грязи, выворачиваются
вентиляционные пробки, срезаются выступы вентиляци-
онных отверстий на пробках или снимается с пробок
герметизирующая пленка или удаляются укупорочные
стержни в штуцерах для автоматической регулировки
уровня электролита.
Перед заливкой в аккумуляторы температура элект-
ролита не должна превышать 25 °C. Для южных райо-
нов допускается заливать электролит при 30 °C. Плот-
ность электролита должна соответствовать климатичес-
ким условиям, в которых намечается эксплуатация
батареи. Плотность, как известно, изменяется с измене-
нием температуры: повышается с ее снижением и сни-
жается с ее повышением. Измеряя плотность элект-
ролита, следует вводить температурную поправку
±0,0007 г/см3 на каждый 1 °C отклонения его температу-
ры от исходной или ±0,01 г/см3 на каждые 15 °C откло-
нения. Заливают электролит в аккумуляторные батареи
с помощью фарфоровой или эбонитовой кружки и стек-
лянной воронки или с помощью специального приспособ-
ления. Плотность электролита, приведенная к темпера-
туре 15 °C, берется на 0,002 г/см3 меньше указанной
в табл. 7.4 плотности для полностью заряженной бата-
реи и соответствующего климатического района. Зали-
вают электролит на 10—15 мм выше предохранительного
щитка или до верхнего среза заливочной горловины ба-
тарей с автоматической регулировкой уровня. Сухозаря-
женные батареи после заливки электролитом через
20 мин готовы к эксплуатации и могут устанавливаться
на автомобили, но такие батареи не могут храниться
длительное время без подзаряда.
Если сухозаряженные батареи хранились более одно-
го года или были приведены в рабочее состояние при
температуре электролита ниже 15 °C, то необходимо не
ранее чем через 20 мин и не позже чем через 2 ч после
заливки электролитом произвести контроль их плотно-
сти. Если плотность электролита не снижается более чем
на 0,03 г/см3 против плотности заливаемого электролита,
87
г темпе- [ зимой ! —20 СС Эс * uiiiirodiyia if е BHHBedawes ud'XiBdauwoi
Южные < ратурой не ниже 8иэ/л ‘tfcj ипузЛбя BXHj/odiHQi/e чхооихогц
льные с турой зи- же —30 °C Эо ‘eiHirodiHoire EHHBcdaires edXjLEdaimoi
Центра, темпера' мой не ни cwo/j ‘tfoj yHifjAcbi ElHIf0dXM9if€ 413OH10IfIJ
:кие район: е с тем- ой зимой ! —40 °C Do ‘ejLHIf0dlM9If€ BHueedawus BdXiedsuwaj.
Климатичес Северян 1 пер атур< не ниже eWO/j ‘tfoj HiqirjXdM BXHlr0dlH91/€ ЧХЭОВ1О1ГП
& & га Do ‘BiHirodiMoife BHHutdaweb BdXxedanwoi
е северные с темпер зимой ниже —40 °C gHo/j ‘woiair EiHirodiMaire ЧЛЭОНАО1ГЦ
Do ‘EjnirodiMaire BHHeedawue ed xedat/waj.
Крайни «иэ/j ‘уошие eiHirodxMaife qiooiixoirij
то батареи могут эксплуатироваться; в противном случае
их необходимо зарядить. Заряд проводится по методике,
указанной в § 9.6.
7.3. Условия эксплуатации
аккумуляторных батарей на автомобилях
На автомобиле оба источника тока — стартер-генера-
тор и аккумуляторная батарея соединены параллельно
между собой: отрицательный зажим батареи и отрица-
тельная щетка якоря генератора соединены «на массу»,
а положительная клемма батареи и положительная щет-
ка подключены к потребителям. Генераторы являются
основными источниками электрической энергии для всех
потребителей при работающем двигателе.
При совместной работе генератора и аккумуляторной
батареи при малой частоте вращения якоря генератора
п напряжение генератора Ur может стать меньше ЭДС
батареи Е6 и разрядный ток батареи в этом случае
начнет перетекать через якорь генератора. Полная оста-
новка якоря генератора приводит к тому, что разрядный
ток может достигать очень большого значения:
1обР ~ EftfZR,
в результате чего может произойти как быстрый разряд
батареи, так и повреждение генератора вследствие его
перегрева. Чтобы предупредить это, генератор должен
быть включен в сеть только, когда Ut>Eq и автомати-
чески отключаться от сети, когда через него начнет про-
текать разрядный ток аккумуляторной батареи (обрат-
ный ток). Выполняет эти функции специальный прибор,
называемый реле-ограничитель тока (РОТ).
Для генераторов переменного тока такое реле не
нужно, так как выпрямитель, включенный между гене-
ратором и аккумуляторной батареей, пропускает очень
малый обратный ток, которым обычно пренебрегают.
С целью создания нормальных условий работы потреби-
телей электрической энергии и самого генератора при-
меняют специальные регулирующие устройства, которые
поддерживают напряжение на зажимах генератора в уз-
ких пределах во всем рабочем диапазоне частоты враще-
ния якоря при различных изменениях нагрузки генера-
тора и ограничивают силу тока, отдаваемую генерато-
ром. Эти функции-выполняют соответственно регулятор
89
’88
напряжения (PH) и регуляторы ограничители тока на?
грузки (ОТ). На автомобилях наиболее распространена
вибрационные регуляторы. Они воздействуют на магнит?
ную систему возбуждения генератора путем изменений
силы тока возбуждения в зависимости от режима рабо?
ты генератора. ;
Все эти приборы: регулятор напряжения, реле обрат?
ного тока и регулятор тока нагрузки, объединены в одиь
агрегат, называемый реле-регулятором. Пределы регу?
лирования этих приборов оказывают существенное влия!
ние на долговечность и условия правильной эксплуата?
ции аккумуляторной батареи и всех потребителей элек?
трической энергии.
Рассмотрим наиболее характерные случаи обеспечен
ния потребителей автомобиля электрической энергией
Запуск двигателя. Работа аккумуляторной батаре!
в этом случае характеризуется интенсивным процессов
разряда, который зависит от силы тока, потребляемой
стартером при пуске двигателя. Сила тока не являете!
постоянной величиной и зависит от состояния двигателя
аккумуляторной батареи, стартерной цепи и температур?
ных условий. Максимальное значение силы тока состав,
ляет для стартеров малой мощности 200—600 А, а дл!
стартеров большой мощности оно достигает 2000 А
Аккумуляторная батарея при пуске двигателя в теченш
определенного времени отдает значительный ток, обес
печивающий прокручивание вала со скоростью, превц
шающей минимальную пусковую скорость. В то же вре
мя батарея поддерживает значение напряжения выпи
минимального в первичной цепи системы напряжения
Диаграмма распределения нагрузок в данном режим(
показана на рис. 7.1, а. .
Работа двигателя на малых частотах вращения. Вви
ду того, что генератор на автомобиле имеет привод о'
тягового двигателя, то частота вращения его якор)
в процессе движения меняется от минимальной до макси!
мальной. Сам генератор может отдавать электроэнергии
только при частоте вращения выше определенного знд
чения — частоте начала отдачи, поэтому при движений
автомобиля питание потребителей происходит попере
менно: то от генератора, то от аккумуляторной батарей
Таким образом, аккумуляторная батарея работав;
в режиме чередующихся импульсов зарядов, т. е. в режи
ме циклирования. Характер изменения токов аккумуля
90
Рис. 7.1. Схема соединения (а) и диаграммы распределения нагру-
зок при совместной работе аккумуляторной батареи и генератора по-
стоянного тока: б — при включении стартера для запуска двигателя;
в—при работе двигателя на малых частотах вращения; г — при ра-
боте генератора на средних и максимальных режимах и нагрузках,
не превышающих номинальную; д — при работе генератора на сред-
них и максимальных режимах и нагрузках, превышающих макси-
м альную
торной батареи при движении автомобиля показан на
рис. 7.1,6.
При малых оборотах двигателя ЭДС генератора ЕГ
меньше ЭДС батареи Др. В этом случае контакты ре-
91
ле обратного тока разомкнуты и генератор отключен от
сети потребителей, которые питаются электрической
энергией только от аккумуляторной батареи, работаю-
щей в режиме разряда при сравнительно небольшой силе
разрядного тока.
С увеличением частоты вращения якоря генератора
п магнитный поток РОТ и сила притяжения сердечника
увеличиваются и при ЕС>Е5 контакты замыкаются и ге-
нератор включается в сеть потребителей. С уменьшени-
ем частоты вращения якоря ЭДС генератора понижает-
ся и, когда она будет меньше ЭДС батареи (Ег<.Ей),
аккумуляторная батарея вновь становится единственным
источником электрической энергии. В течение какого-то
времени разрядный ток из аккумуляторной батареи бу-
дет поступать на генератор, одновременно проходя
и через реле обратного тока. В результате магнитный
поток и сила притяжения сердечника резко уменьшатся
и контакты РОТ разомкнутся. Для автомобильных акку-
муляторов величина обратного тока перед размыканием
контактов РОТ равна 0,5 — 6,0 А и действует в цепи
кратковременно.
Таким образом, аккумуляторная батарея работает
в переходный период при пуске и остановке двигателя,
а также в период обеспечения потребителей электроэнер-
гией при неработающем двигателе.
Работа двигателя на средних или больших- частотах вращения.
Первый случай. Ток нагрузки не превышает предельного тока
генератора (рис. 7.1, в). Напряжение генератора Пг больше ЭДС
аккумуляторной батареи Ев- Если пренебречь падением напряжения
в соединительных проводах, то при всех режимах работы для дан-
ного случая напряжение на генераторе равно напряжению на ак-
кумуляторной батарее.
Если нет включенных потребителей, то происходит заряд акку-
муляторной батареи током /б3 и ток генератора равен зарядному
току батареи:
/г=7б3 = (^г Ев)/Гб- j
При включении нагрузки ток генератора увеличивается, а его
напряжение в пределах регулирования несколько уменьшается — ге-
нератор питает током и аккумуляторную батарею и нагрузку:
/г = /б3 + /н- -
Зарядный ток батареи несколько уменьшается. При дальнейшем,
увеличении нагрузки увеличиваются токи нагрузки и генератора, прщ
чем ток генератора может повышаться до тех пор, пока не достигнет
значения, при котором вступает в действие реле-ограничитель тОка|
Еще большее увеличение нагрузки приведет к увеличению тока;
наГ'рузкй и уменьшению зарядного тока батареи, так как нйпр^же|
92
ние генератора будет уменьшаться, а вырабатываемый генератором
ток остается постоянным. Понижение напряжения генератора до
ЭДС аккумуляторной батареи Еъ приведет к' тому, что зарядный
ток батареи будет равен нулю, а ток нагрузки станет равен току
генератора.
Рассмотренные режимы работы аккумуляторной батареи и гене-
ратора являются наиболее важными, так как только при них произ-
водится зарядка частично или полностью разряженной батареи. Эти
режимы являются определяющими и при выборе мощности генера-
тора, при расчете зарядного баланса и при определении регулировоч-
ных параметров реле-регулятора. В процессе движения автомобиля
полученное батареей во время зарядки количество электричества
должно полностью компенсировать количество электричества, кото-
рое израсходовано для пуска двигателя, питания потребителей на
малых частотах вращения коленчатого вала двигателя и при крат-
ковременном включении потребителей большой мощности.
Второй случай. Ток нагрузки превышает предельный ток
генератора. Генератор остается включенным в сеть. Нагрузка увели-
чивается настолько, что превышает возможную отдачу генератора.
Эта разность покрывается разрядным током аккумуляторной .бата-
реи. Напряжение снижается в соответствии с внешней характери-
стикой аккумуляторной батареи. Периоды работы электрической си-
стемы автомобиля с током нагрузки, превышающим ток генератора,
относительно непродолжительны, и использование аккумуляторной
батареи в этом случае в качестве резерва, покрывающего кратко-
временные пики нагрузки, вполне оправданно (рис. 7.1, г). Наблю-
дения показывают, что в зависимости от условий движения автомо-
биля (состояние дороги, время года и суток и т. д.) продолжитель-
ность разряда батареи обычно колеблется от 4 до 27 % общего
времени движения.
Как уже указывалось, значительное влияние на эффективность
использования аккумуляторной батареи и ее состояние оказывают
регулируемые параметры реле-регулятора. Одним из основных па-
раметров системы электрооборудования являются пределы регули-
руемого напряжения. Это напряжение есть не что иное, как рабочее
напряжение системы. К факторам, определяющим выбор пределов
регулируемого напряжения, относят: поддержание аккумуляторной
батареи в течение всего времени эксплуатации в заряженном состо-
янии, обеспечение длительного срок службы аккумуляторной бата-
реи, обеспечение работы всех потребителей электрической энергией
при нормальном напряжении с целью сохранения электрических ха-
рактеристик и обеспечения требуемого срока службы.
Постоянное поддержание аккумуляторной батареи в состоянии,
полного заряда требует повышенных значений регулируемого на-
пряжения, что в ряде режимов работы приводит к перезаряду бата-
реи и к сокращению срока ее службы. Время полного заряда акку-
муляторной батареи зависит от начальной температуры электролита,
температуры окружающей среды, значения регулируемого напряже-
ния, регулировки ограничителя тока, тока нагрузки.
Существенно ухудшаются условия работы аккумуляторной ба-
тареи зимой. При низких температурах окружающей среды снижа-
ются не только характеристики батареи в разрядных режимах, но
и значительно снижается интенсивность ее подзаряда. В, этих» слу-
чаях наблюдаются частые отказы при пусках двигателей и прежде-
93
временный выход батарей из строя. Таким образом, зимой, когд;
расходуемая батареей энергия максимальная (работа приборе:
электрооборудования и подогревателей в предпусковой период, за
трудненный пуск двигателя, увеличение времени езды со свей»
и так далее), батарея подзаряжается слабо. Для повышения заряд.
ного тока батареи при низкой температуре электролита необходим!!
поднять напряжение генератора. Однако это требование является
приемлемым лишь для температур не ниже —1&-5—20 °C, а для бо-
лее низких температур требуются значительные повышения напря,
жений, что недопустимо по условиям работы потребителей электро?
энергии. ~
В прямой зависимости от значения регулируемого напряжен^
находится срок службы аккумуляторной батареи. Он увеличивается)
если разряд батареи полностью компенсируется зарядом, но не про)
исходит перезаряда. Если же поддерживаемое регулятором напряг
жение для данных температурных условий превышает необходимое)
то возникает перезаряд, разрушающий аккумуляторные электроды,
в результате чего быстро уменьшается фактическая емкость акку-
муляторной батареи и сокращается срок ее службы. Именно поэтов
му особенно важно при эксплуатации аккумуляторной батареи конт-
ролировать ее зарядный режим. Необходимо периодически прове-
рять значение регулируемого напряжения и в случае отклонения о?
нормы производить подрегулировку.
Подрегулировку регулятора напряжения необходимо произво-
дить также при значительном перезаряде аккумуляторной батареи
характеризующемся резким снижением уровня электролита, и прг
недозарядке аккумуляторной батареи, характеризующемся ухудше
нием стартерных свойств. Во всех случаях максимальное значение
регулируемого напряжения не должно превышать 15,5 В для элект-
росети с номинальным напряжением. 12 В. Рекомендуемые значени:
напряжения (проверяются при температуре 20°C), поддерживаемо-
го регулятором напряжения (PH), и напряжения включения реле-
Климатический район Время года Номинальное _• напряжение, j В 1
Северные с резко континентальным климатом с температурой зимой ни- же —40 °C Зима 12 .1
Лето 12 1
Центральные с температурой зимой выше —30 °C Круглый год 12 1
Южные Круглый год 12 |
94
ограничителя тока (РОТ) в зависимости от способа размещения ба-
тареи приведены в табл. 7.5.
Исключительно важное Значение для увеличения срока службы
аккумуляторной батареи имеет строгое соблюдение правил пуска
двигателя при помощи электростартера. Как уже указывалось вы-
ше, разряд аккумуляторной батареи во время пуска двигателя про-
исходит током большой силы. Чтобы уменьшить вредные последст-
вия стартерного разряда, необходимо его делать коротким и с пе-
рерывами для «отдыха» батареи, в' течение которых происходит
диффузия электролита в поры электродов. Поэтому при пуске дви-
гателя разрешается включать стартер не более чем на 5—10 с.
Если двигатель не запускается после двух-трех повторных включе-
ний стартера, то необходимо найти причину, устранить ее и только
после этого приступить к дальнейшему пуску двигателя стартером,
7.4. Методы заряда и разряда
аккумуляторных батарей
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи можно
заряжать от любого источника постоянного тока при
обязательном условии, что его напряжение больше, чем
напряжение заряжаемой аккумуляторной батареи. Зна-
чение тока для любого этапа заряда может быть опреде-
лено по формуле
/ = ((/ист-(/б)//?,
где (/ист — напряжение источника тока, В; (/б — напря-
жение батареи в данный момент заряда, В; 7?— общее
сопротивление зарядной цепи, Ом.
Таблица 7.5
Напряжение при установке аккумуляторной батареи, В
наружной подкапотной
поддерживаемое PH включения РОТ поддерживаемое PH включения РОТ
14,5—15,5 12,5—13,0 14,2—15,0 12,5—13,0
13,8—14,8 12,0—12,5 13,2—14,2 12,0—12,5
13,8—14,8 12,0—12,5 13,2—14,2 12,0—12,5
13,2—14,0 11,8—12,2 13,0—14,0 11,8—12,2
S5
Из данной формулы следует, что при равенстве на-
пряжения зарядного устройства и батареи зарядный ток
равен нулю; если напряжение батареи меньше, чем на-
пряжение зарядного устройства, то зарядный ток боль-
ше нуля, а если напряжение батареи больше напряжения
зарядного устройства, то ток потечет в обратном направ-
лении и батарея будет разряжаться. Напряжение бата-
реи при заряде изменяется в зависимости от степени ее
зараженности и температуры электролита. Поэтому
в процессе заряда аккумуляторной батареи необходимо
регулировать напряжение источника питания. Процесс
заряда может вестись различными способами, основные
из которых будут рассмотрены ниже.
Заряд при постоянной силе тока (рис. 7.2,а). При
этом способе значение зарядного тока в течение всего
времени заряда остается постоянным. Этот способ явля-
ется основным и наиболее универсальным. Заряжаемые
батареи соединяют последовательно между собой. По-
следовательно с ними включают и реостат, с помощью
которого регулируют силу зарядного тока; для этой це-
ли применяются и другие регуляторы, например тири-
сторные, которые, периодически включая и выключая
сопротивление в цепи, меняют значение тока так, что
среднее его значение оставалось постоянным во време-
ни. Число одновременно включенных на заряд батарей
зависит от напряжения сети Uc, к которой подключает-
ся группа батарей. Для полного заряда свинцово-кислот-
ной аккумуляторной батареи требуется напряжение
2,7 В на элемент, т. е. на 12-вольтовую батарею надо по-
дать напряжение, равное 16,2 В. Отсюда число батарей
п в группе можно рассчитать по формуле
и = ис/иб,
где U!: — напряжение сети; t/б — напряжение батарей
в конце заряда.
Число групп батарей, которое можно подключить
к зарядному источнику, определяется его мощностью:
т = PB/(UC /3) = /н//3,
где т — число групп; Р»—номинальная мощность источ-
ника тока; /н — номинальный ток нагрузки на зарядный
источник; /3 — зарядный ток.
Сила зарядного тока для каждого типа батарей оп-
ределяется из выбранного режима заряда: при 20-часо-
Рис. 7:2. Схемы подключения батарей к зарядному устройству и характеристики зарядов: а — при постоянной си
ле тока; б— при постоянном напряжении
7—28
97
вом /3=0,05 С20 А, при 10-часовом 73 = 0,1 Сю A, nptj
ускоренном двухступенчатом — первая ступень заряда;
продолжающаяся до напряжения 2,4 В на элементе, 7а=|
= 1,5 С2о А, вторая ступень заряда, продолжающаяся д@
полного заряда, 73 = О,1С2оА. Заряд батареи проводите!
до достижения обильного газовыделения, постоянства
напряжения и плотности электролита в течение 2 ч.
Газовыделение при заряде является результатом разл
ложения воды, которое начинается при достижении оп-
ределенного напряжения. На разложение воды расходу-
ется значительное количество энергии, поэтому при
заряде аккумуляторной батарее необходимо сообщать
в 1,2—1,5 раза больше электричества, чем было получе-
но при разряде. Напряжение аккумулятора в процессе
заряда увеличивается, достигая к концу * заряда 2,5—
2,7 В при положительных температурах. Сопротивление
реостата определяется по уравнению
g ^ист ~ и (2,5 — 2,7)
0,5/
где п — число аккумуляторов; I — ток заряда, А.
Коэффициент 0,5 в знаменателе формулы введен для
того, чтобы обеспечить широкие пределы регулирования,
позволяющие при необходимости осуществлять заряд
половинным током (вторая ступень).
В каждую группу следует подключать максимально
возможное число батарей с тем, чтобы в реостате гаси-
лось, как можно меньше энергии. Все батареи одной
группы должны иметь примерно одинаковую емкость
и одинаковую степень разряда.
Разность плотностей электролита в полностью заря-
женных аккумуляторных элементах батареи не должна
превышать 0,01 г/см3. Для выравнивания плотностей
электролита в батареях, имеющих отдельные элементы
с пониженной плотностью электролита, эти батареи до-
полнительно дозаряжают в течение 2 ч. Если плотности
электролита в отдельных элементах после дозарядки
батарей не выравнялись или плотность электролита вс
всех элементах батареи оказалась несколько выше или
ниже нормы, то ее необходимо откорректировать до
нормального значения с точностью ±0,01 г/см3. Коррек-
тировка производится в батарее, включенной на заряд,
когда обильное газовыделение обеспечивает хорошее пе-
ремешивание электролита. .
98
Корректировку плотности электролита рекомендует-
ся проводить следующим образом. Если плотность элек-
тролита, приведенная к 25 °C, ниже требуемой, то в ак-
кумуляторы доливают электролит плотностью 1,40 г/см3,
а если она выше — доливают дистиллированную воду.
Сначала из аккумулятора в зависимости от имеющейся
и требуемой плотности отбирают определенный объем
электролита. Затем в соответствии с табл. 7.3 доли-
вают определенное количество электролита плотностью
1,40 г/см3 или дистиллированной воды. И, наконец, че-
рез 30 мин проверяют плотность электролита в аккуму-
ляторах. При нормальном ее значении доводят уровень
электролита до нормы. Если разница между фактической
и требуемой плотностями электролита велика, то опера-
цию отбора—доливки повторяют три-четыре раза с ин-
тервалами между ними в 30 мин. Это необходимо для
выравнивания плотности электролита в аккумуляторе.
Основными недостатками такого способа заряда
свинцово-кислотных аккумуляторных батарей являются:
большая продолжительность, необходимость постоянно
контролировать и регулировать силу зарядного тока,
нерациональный расход электроэнергии на электролиз
воды в конце заряда, вредное влияние перезаряда на
разрушение электродов. При этом способе в конце заря-
да наблюдается значительное -повышение температуры
электролита, что отрицательно влияет на срок службы
аккумуляторной батареи. В связи с этим инструкцией по
эксплуатации рекомендовано при повышении температу-
ры электролита до 45 °C снижать зарядный ток в два
раза или прервать заряд для охлаждения электролита
до 30—35°C.
Заряд при постоянном напряжении (рис. 7.2,6). Этот способ
заряда обеспечивает простоту проведения и поддержания режима
заряда. Аккумуляторные батареи в этом случае подключаются не-
посредственно (без реостатов) к источнику энергии, зарядное на-
пряжение которого поддерживается постоянным в течение всего
процесса. Напряжение источника должно быть равно зарядному
напряжению аккумуляторной батареи, т. е. на каждый аккумуля-
торный элемент должно приходиться 2,4—2,5 В. Следовательно, об-
щее напряжение источника энергии составит для 6-вольтовых бата-
рей 7,2—7,5 В, для 12-вольтовых—14,4—15,0 В. Значение зарядно-
го тока для каждой из заряжаемых батарей устанавливается
автоматически и. зависит от технического состояния батареи (степе-
ни разряда, температуры электролита и т. д.). Значение начального
зарядного тока для полностью разряженной батареи составляет
1,0—-1,5 С2о А. В процессе заряда, когда напряжение батареи по-
7*
99
стояние возрастает, сила тока понижается и к концу заряда станоЯ
вится заметно меньше, чем сила тока при заряде способом поотоянЯ
ства тока. При правильно выбранном значении напряжения средней
значение тока приблизительно равно 0,1 С2о А. Как видно из ри<Я
7.2, б, в начале заряда ток достигает наибольшего значения, (/э
«1,0 С20 А), так как ЭДС батареи в это время имеет наименьшее
значение. Однако в процессе заряда ЭДС возрастает, а зарядным
ток уменьшается и через 2—4 ч достигает сравнительно малого знаЯ
чения (8—10 А). При данном способе батарею заряжают до 90-Ц
95 % ее номинальной емкости, так как зарядный ток в конце заряда
падает почти'до нуля. Я
Несмотря на различие в значениях тока, общая продолжителья
ность полного заряда батарей при обоих методах одинаковая. НЯ
тем не менее заряд при постоянном напряжении в ряде случаев!
предпочтителен, так как сообщенная в этом случае энергия расходу-!
ется в основном непосредственно на сам процесс заряда, когда еще!
невозможно газовыделение, и только незначительную часть энергии!
батарея получает, при напряжении, когда уже возможно газовыде-1
ление. I
Заряд при постоянном напряжении позволяет вести форсиро-Я
ванный процесс заряда, который известен под названием «закона!
ампер-часов». Суть такого метода заключается в том, что аккумуля-1
торная батарея должна заряжаться током, численно равным 95
емкости, которую ей надо сообщить, т. е. заряд должен постепенно!
снижаться так, чтобы зарядный ток был всегда меньше, чем количеч]
ство ампер-часов, которое недостает батарее до получения полного!
заряда. Таким образом, заряд будет протекать без перегрева элект-|
ролита и чрезмерного газовыделения. Как показывает практика, за-|
ряд, проведенный согласно закону ампер-часов, позволяет восстано!
вить 90 % емкости, снятой с.батареи за 2,5 ч. Для полного заряда!
батареи этим методом требуется 4—4,5 ч. |
Как уже отмечалось, заряд аккумуляторной батареи на автомоЦ
биле является, по существу, зарядом при постоянном напряжении.!
Этот способ внедряется также на стационарных и подвижных за-|
рядных станциях благодаря малому времени заряда и простоте об-1
служивания. Однако ввиду того, что полный заряд батареи в этом!
случае невозможен, заряд при постоянном напряжении следует рас-!
сматривать как вспомогательный метод, который должен сочетаться!
с периодическими полными зарядами при постоянном токе и с прб-|
ведением контрольно-тренировочных циклов. К основным недостаТ-1
кам этого способа относятся: перегрузка источника энергии в нача-1
ле заряда (вследствие большого зарядного тока) и недогрузка его!
в конце заряда (зарядный ток значительно снижается), невозмож-1
ность быстрого заряда сильно охлажденных батарей (при минусов
вых температурах) вследствие повышения вязкости электролита!
и соответственного повышения внутреннего сопротивления батарей,!
Модифицированный заряд представляет собой некоторое при-1
ближение к заряду при постоянном напряжении. Цель его — снизит/)!
значение тока в начальный период заряда и уменьшить влияние кой
лебаний напряжения в сети на зарядный ток, для чего последовав
тельно с аккумуляторной батареей включают в цепь сопротивление!
малого значения. При данном методе заряда напряжение на шинах!
источника тока поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до!
3,0 В на аккумулятор. Для свинцовых аккумуляторов оптимальным!
считается напряжение 2,6 В, обеспечивающее заряд примерно за
8 ч. Изменение основных показателей заряда свинцового аккумуля-
тора представлено на рис. 7.3. Эти кривые получены при напряже-
нии на шинах, равном 2,63 В на аккумулятор, и добавочном сопро-
тивлении 0,0091 Ом. Заряд продолжался 8 ч. Как видно из рисунка,
по мере роста напряжения на батарее зарядный ток уменьшается.
Подъем плотности электролита начинается уже после 2,5 ч заряда
и продолжается несколько часов. Газовыделение начинается пример-
но через 4,5 ч и сопровождается заметным снижением зарядного
тока. Точка на кривой напряжения, равная’ 2,37 В на аккумулятор,
является началом крутого подъема напряжения и соответствует
установке срабатывания реле напряжения, контролирующего заряд.
Через 7 ч батарея получает емкость, отданную при разряде, и даль-
Рис. 7.3. Изменение параметров свинцового аккумулятора в процессе
модифицированного заряда
/ — температура электролита; 2— ток заряда; 3 — напряжение заряда; 4 —
плотность электролита
нейший заряд ведется до небольшого перезаряда. Для отключения
зарядного агрегата в конце заряда обычно применяют автоматиче-
ские устройства. Это может быть комбинация чувствительного реле
напряжения с часовым механизмом или счетчик ампер-часов. Реле
напряжения пускает часовой механизм при достижении заданного
значения напряжения батареи. Часовой механизм отсчитывает уста-,
новочное время и затем отключает зарядное устройство.
В табл. 7.6 приведены значения напряжений и доба-
вочных сопротивлений для наиболее распространенных
типов аккумуляторных батарей, применяемых на авто-
мобилях, при модифицированном заряде в зависимости
от времени заряда. Представленные данные могут быть
использованы на ремонтно-зарядных станциях при заря-
де батарей методом модифицированного заряда.
В практике применяются методы заряда, представля-
ющие в какой-то мере варианты описанных выше спосо-,
бов заряда. Например, в процессе длительной эксплуа-
100
Г01
Таблица 7Л
Время разря- да, ч Напряжение на шинах для 12-вольтовых батарей, В Добавочное сопротив- ление для 12-воль- товых батарей, Ом Зарядные токи для батарей 1
нормаль- ное макси- мальное 6CT-45 6СТ-55 6СТ-60 6СТ-75 6СТ4|
7 15,6 0,096 0,162 9,9 12,1 13,2 16,5 19,1
8 15,78 0,132 0,186 Н,7 8,1 14,3 9,9 15,6 10,8 19,5 13,5 23, 16,2
9 16,02 0,18 0,234 9,36 6,7 11,4 8,1 12,5 8,9 15,6 11,1 18,7j 1з,4
10 16,32 0,24 0,294 7,6 5,6 9,2 6,8 10,1 7,4 12,6 9,3 15, Г 11 ,2
6,3 7,7 8,4 10,5 12,6
Примечание. В числителе дан начальный зарядный ток, а 4
знаменателе — максимальный. ’
тации имеют место случаи, когда плотность электролита
и степень зараженности отдельных аккумуляторов в 6aj
тарее бывают различны. Для таких батарей перед зим?
ней эксплуатацией целесообразно провести уравнитель-
ный заряд.
Уравнительный заряд. Цель его — обеспечить в акку
муляторной батарее более полное восстановление заря
женности электродов во всех аккумуляторах. Уравни]
тельный заряд рекомендуется как мера, устраняющая
сульфатацию элёктродов; он нейтрализует воздействий
глубоких разрядов на отрицательные электроды. Заря^
ведется до тех пор, пока во всех аккумуляторах не будея
достигнуто постоянство’ значений плотности электролита
и напряжения в течение 3 ч. ’
Заряд малыми токами. Он проводится с целью ком-
пенсации электроэнергии, потерянной в результате са
моразряда аккумуляторной батареи. Заряд малым то;
ком (0,025—0,1 А) производится при нахождении бата;
рей непосредственно на автомобилях или в местам
хранения. Такой заряд также осуществляется двумя спс>
собами: при постоянном токе и при постоянном напря?
жении. j
В первом случае (/3=const) применяют вынрямц
102
тель без стабилизатора напряжения и распределитель-
ный щит, обеспечивающий подключение нескольких раз-
личных групп батарей. Число батарей в каждой группе
зависит от емкости и технического состояния, т. е. от то-
ка подзаряда.
Во втором случае (C/3=const) в сеть переменного то-
ка через стабилизатор напряжения включают выпрями-
тель, к которому подключают аккумуляторные батареи.
Для обеспечения подзаряда напряжение должно поддер-
живаться в таких пределах, чтобы на каждый элемент
батареи приходилось от 2,18 до 2,25 В.
На подзаряд малыми токами устанавливаются толь-
ко исправные полностью заряженные батареи, в которых
тщательно откорректированы плотность и уровень элек-
тролита. Такой подзаряд проводят непрерывно, если
температура воздуха выше 5 °C, если же она ниже—при-
меняют периодический подзаряд. Непрерывный подза-
ряд — эффективное средство для поддержания батарей
в заряженном состоянии, требующее небольшой мощно-
сти зарядных источников.
Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Он прово-
дится с целью определения технического состояния акку-
муляторной батареи, проверки ее по емкости, выявления
отстающих аккумуляторов в батарее и прочих неисправ-
ностей. Для автомобильных батарей, залитых электро-
литом, КТЦ проводится один раз в год и в тех случаях,
когда необходимо определить отдаваемую батареей ем-
кость и оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуа-
тации.
Порядок проведения КТЦ: заряжают аккумулятор-
ные батареи при постоянной силе тока I3 — 0,1 С20 А до
напряжения не менее 2,4 В на каждом аккумуляторе
батареи, а затем снижают ток до значения /3=0,05С20А
и ведут процесс до полного заряда батареи. Контроль-
ный разряд проводится постоянным током /Р=0,05 С2о А
до конечного напряжения на аккумуляторе, равном
1,75 В.
В процессе разряда определяется его продолжитель-
ность и температура электролита. После разряда акку-
муляторные батареи заряжаются обычным способом
и годные из них направляются в эксплуатацию. Емкость
батареи, снята’я при разряде, приводится к температуре
25 °C; в период гарантированного срока эксплуатации
она должна быть не менее 90 % от номинального значе-
103
/
ния. Если же емкость аккумуляторной батареи снизится
до 40 % номинального значения, то такая батарея под!
лежит списанию. з
Разряд аккумуляторных батарей. Разряд аккумуля
торных батарей осуществляется двумя методами: при
постоянном разрядном токе (7p=const) и при постоя™
ном сопротивлении внешней цепи (7? — const). Для под]
держания постоянного разрядного тока в цепь включаю!
реостат, сопротивление которого в начале и конце разряд
да определяется следующими формулами: |
7?н == riU-ц ,Р/7Р; 7?к = nUK^Iv, |
где « — число аккумуляторов.в батарее; 77н.р, £7К.Р —на]
пряжение аккумулятора в начале и в конце разряда, В)
При разряде на постоянное сопротивление сила тока
в цепи будет-Непрерывно падать. Среднее значение раз]
рядного тока 7Р определяется по формуле ' |
7Р = ^Р/7?, ]
где ЙР — среднее разрядное напряжение, В. 1
Разряд можно вести либо непрерывно, либо с переры]
вами. Когда продолжительность разряда исчисляется
долями минуты или секунды и циклы разряд-заряд черё|
дуются с большей частотой, разряд называется импульс]
НЫМ. I
Непрерывный разряд, в течение которого аккумуля]
торная батарея отдает полную емкость, может быть ли!
бо коротким (от нескольких мин до 1 ч), либо длителм
ным (от 100 и более часов). Например, для автомобиль]
ных стартерных батарей коротким разрядом является
5-минутный режим разряда, а длительным — 20-часовой
Короткие режимы разряда иногда называют форсирщ
ванными. Они также могут быть прерывистыми. Приме!
ром может служить работа аккумуляторной батареи н|
стартер при неоднократном пуске автомобильного дви|
гателя. - я
Батарея также может работать в режиме перемещаю!
щегося разряда, т. е. в течение определенного времен!
она разряжается одним значением тока или на определещ
ное сопротивление, затем переключается на определен!
ное время на режим разряда, имеющий другие значения
тока или внешнего сопротивления. |
При разряде батарей напряжение в начальный пери!
од изменяется сравнительно медленно, но в конце разрй
да резко снижается. Продолжение разряда после резко-
го спада напряжения отрицательно влияет на срок
службы батареи и не способствует увеличению отдавае-
мой ею емкости. Именно поэтому разряд аккумуляторной
батареи заканчивают при начале резкого снижения на-
пряжения, которое зависит от значения разрядного тока.
В табл. 7.7 указаны конечные значения напряжения, при
которых прекращается разряд.
Таблица 7.7
Режим разряда Температура электролита, °C Конечное напряжение, В
6-ВОЛЬТОВОЙ батареи 12-вольтовой батареи
10-часовой 25 5,1 10,2
20-часовой 25 5,25 10,5
Стартерный 25 4,5 9,0
Стартерный —18 3,0 6,0
При разряде большой силой тока, т. е. стартерном
разряде, емкость аккумуляторной батареи практически
зависит от размеров поверхности электродов. Объясня-
ется это тем, что электролит не успевает проникнуть
в поры электродов и сульфат свинца, образующийся на
поверхности, в силу своего большого молекулярного объ-
ема закупоривает поры активной массы электродов. По-
этому батареи для стартерных режимов разряда имеют
более тонкие электроды и большее их число в аккумуля-
торе.
При небольших скоростях разряда электродная масса
разряжается практически на всю глубину. При дли-
тельном режиме разряда емкость аккумуляторной бата-
реи ограничивается емкостью положительных электро-
дов, при стартерных — емкостью отрицательных элект-
родов.
7.5. Работоспособность аккумуляторных батарей
при отрицательных и высоких температурах
Важнейшим условием поддержания стартерной акку-
муляторной батареи в работоспособном состоянии явля-
ется обеспечение ее высоких электрических характерис-
104
105
тик, при которых она способна осуществить пуск двиг!
теля. При нахождении в условиях низких температ!
окружающего воздуха температура электролита аккум|
ляторной батареи может понизиться до такого значени]
при котором невозможно будет обеспечить стартернш
пуск и батарея практически не будет принимать заря
от автомобильного генератора при установленных зна’1
ниях регулируемого напряжения реле-регулятора. 1
Если для облегчения зарядки аккумуляторных б ат]
рей повысить зарядное напряжение реле-регулятора, 1
это приведет к резкому сокращению срока службы п|
лупроводниковых приборов в системе электрооборудов]
ния и самой батареи. Например, повышение напряжени
до 16—18 В при эксплуатации в районах Крайнего С|
вера приводит к сокращению срока службы батарей д
9—12 мес. Вероятность безотказной работы акумулятоЗ
ной батареи в течение гарантийного срока служи
'(60 тыс. км в течение 24 мес) в районе Воркуты соста|
ляет всего 0,64—0,8. Следовательно, при эксплуаташ|
аккумуляторных батарей в условиях низких температя
окружающего воздуха необходимо производить сезонно
изменение плотности электролита при температуре ни>|
—30°С и поддерживать температуру электролита выш
критических значений температур, при которых аккум|
ляторные батареи становятся неработоспособными. |
Изменение плотности электролита в эксплуатацй
нужно производить два раза в год при переходе с зимн.|
эксплуатации на летнюю и, наоборот, совмещая обычы
проведение этой операции с ТО-2. Повышение плотное!
электролита производится перед началом зимней эк|
плуатации путем отсасывания «грушей» из аккумулят!
ра части электролита и добавления электролита плотн|
стью 1,40 г/см3. Снижение плотности электролита пер|
началом летней эксплуатации осуществляется отсасыв]
нием из аккумулятора части электролита и доливке
дистиллированной воды. я
В практике существуют различные способы поддеЯ
жания температуры электролита аккумуляторных баи
рей. Наиболее простой способ заключается в помещена
их в теплоизоляционные контейнеры. Применяется такЛ
обогрев батарей теплым воздухом. В настоящее врем
разрабатываются батареи с внутренними элементам
обогрева для эксплуатации автомобилей в условия
Крайнего Севера. ' 1
Однако размещение батарей в контейнерах требует
их принудительной вентиляции во избежание взрыва
водородно-воздушной смеси. Скорость газовыдёления
при циклировании аккумуляторной батареи в системе
электрооборудования автомобилей возрастает с увели-
чением напряжения автомобильного генератора и тем-
пературы электролита. Исследования показывают, что
количество выделяемого аккумуляторной батареей во-
дорода при циклировании может достигать 0,6 см3/мин
за 1 А-ч и при саморазряде в процессе стоянки автомо-
биля— до 0,07 см3/мин на 1 А-ч. Так как 4 °/о-ная кон-
центрация водорода в . воздухе взрывоопасна, то, зная
скорость газовыделения и объем контейнера, в кото-
ром установлена батарея, можно рассчитать скорость
воздухообмена, необходимую для вентиляции контей-
нера.
Учитывая, что резино-битумная мастика, применяе-
мая для герметизации аккумуляторных крышек, при
температуре ниже —35 °C является нестойкой и на ее
поверхности образуются трещины, при стоянке автомо-
биля свыше одних суток аккумуляторные батареи сле-
дует снимать и хранить в теплом помещении, кроме
того случая, когда батарея обогревается постоянно
в процессе стоянки на автомобиле.
При эксплуатации аккумуляторных батарей в- усло-
виях жаркого климата основной опасностью является
превышение допустимой температуры электролита, что
приводит к его интенсивному испарению. Температура
окружающего воздуха в этих районах достигает пре-
дельно допустимой температуры электролита 45 °C.
При этом поверхности, на которые падают прямые лучи
солнца, особенно окрашенные в темные цвета, за счет
солнечной радиации нагреваются сильнее. Поэтому важ-
нейшим условием обеспечения высокого срока службы
аккумуляторных батарей в этих районах является за-
щита их от попадания прямых солнечных лучей. Из
практики известно, что летом в условиях жаркого кли-
мата периодичность доливки дистиллированной воды
для поддержания нормального уровня электролита со-
ставляет 5—7 сут против 10—15 сут в условиях средней
полосы. С целью уменьшения опасности оплывания ак-
тивной массы отрицательных электродов, а также кор-
розии токоотводов положительных инструкцией по
эксплуатации аккумуляторных батарей рекомендована
106
107
для южных районов плотность электролита, сниженнг
до 1,25 г/см3 у полностью заряженной батареи. Таки
в целях предотвращения коррозии токоотводов полож
тельных электродов из-за постоянного перезаряда ей
жается регулируемое напряжение генераторов автой
билей.
7.6. Срок службы
автомобильных аккумуляторных батарей
Основными причинами, ограничивающими срок слуй
бы стартерных свинцово-кислотных аккумуляторнй
батарей, являются: коррозия токоотводов положител
ных электродов; оплывание активной массы полож.
тельного электрода; коробление электродов; прорастанф
сепараторов или их разрушение; короткое замыканй
между электродами различной полярности; необратима
сульфатация электродной массы; саморазряд аккумуля
торов.
Подробно все перечисленные факторы рассматрива
лись выше.
Анализ эксплуатационных данных автомобильные
стартерных аккумуляторных батарей позволил устансй
вить количественное соотношение числа различны
неисправностей. В зависимости от даты изготовления
условий эксплуатации и марок автомобиля оно приблй
зительно следующее; коррозия токоотводов положитель
ных электродов — 42 %; оплывание положительной ак
тивной массы и короткое замыкание нижних кромок
электродов — 35,5 %; прорастание сепараторов из ми
пласта и разрушение сепараторов из мипора — 16 %
прочие неисправности — 6,5 %.
Рассмотрим эксплуатационные факторы, влияющи
на развитие приведенных выше основных неисправно-
стей аккумуляторных батарей, определяющих их cpoi
службы.
Интенсивность эксплуатации аккумуляторных бата?
рей (среднемесячный пробег автомобилей). На рис. 7,(
показано влияние интенсивности эксплуатации автомо
бйля на срок службы аккумуляторных батарей. Как
правило, при малой интенсивности эксплуатации сро
службы ограничивается коррозией токоотводов положи^
тельных электродов, а при интенсивной эксплуатаций
108
( (более 5—6 тыс. км в месяц) срок службы ограничива-
ется прежде всего оплыванием активной массы поло-
жительного электрода, прорастанием сепараторов, изго-
товленных из мипласта или образованием короткозамк-
нутой свинцовой губки на кромках.
да
да
Рис. 7.5. Зависимость срока
службы аккумуляторных бата-
рей 6СТ-60 на автомобилях
такси «Волга» от значения ре-
гулируемого напряжения гене-
ратора
io
о
Рис. 7.4. Зависимость срока
службы аккумуляторных бата-
рей от интенсивности эксплуа-
тации
1 — легковые автомобили «Волга»;
2 — грузовые автомобили ГАЗ-бЗ,
ЗИЛ-130
Учитывая столь существенное влияние интенсивно-
сти эксплуатации автомобилей на срок службы акку-
муляторных батарей, в ГОСТ 959.0—84 гарантия по
сроку службы дается не только по времени, но и обяза-
тельно оговаривается максимальный допустимый про-
бег автомобиля за это время.
Значение регулируемого напряжения генератора. На
рис. 7.5 приведена зависимость срока службы батарей
6СТ-60 на автомобилях «Волга» от значения напряже-
ния генератора. Срок службы имеет четко выраженный
максимум в пределах 13,8—14,0 В. При пониженных
напряжениях батарея работает с низкой степенью за-
раженности (менее 60—70 %) и выходит из строя в ос-
новном по причине оплывания активной массы положи-
тельных электродов. При повышенных напряжениях
генератора аккумуляторные батареи находятся в со-
стоянии систематического перезаряда и вследствие это-
го преждевременно выходят из строя из-за коррозии
,1.09
токоотводов положительных электродов. Хотя для дря
гих марок автомобилей и условий эксплуатации опта
мальные значения регулируемого напряжения буд)|
другими, однако характер зависимости останется тем же
В инструкциях по эксплуатации автомобилей указа
ны пределы зарядного напряжения, которые выбираются
с учетом характера эксплуатации аккумуляторной ба
тареи на автомобиле определенной марки. Для увеличя
ния срока службы аккумуляторных батарей крайя
важно контролировать напряжение генератора в пр<|
цессе эксплуатации и в случае необходимости произвй
дить его регулировку до значений, рекомендованньи
эксплуатационной документацией. з
Значение разрядного тока и относительная продол
жительность разряда. Срок службы, аккумуляторньд
батарей снижается с увеличением разрядной плотнося
тока. Установка дополнительных потребителей тока
автомобиле заметно снижает срок службы батарей. На
пример, установка на автомобилях-такси «Волга» д-и|
петчерского радиотелефона сократила срок службы а|
кумуляторных батарей в 1,7 раза. В результате испыта
ний на срок службы было установлено, что повышена
плотности разрядного тока от 0,005 С2оА до 0,15 С2о|
(где С2о — номинальная емкость батарей при 20-часа
вом разряде) приводит к снижению срока службы б|
тареи приблизительно в два раза. 1
Существенное влияние оказывает также и продолж!
дельность разряда аккумуляторной батареи при движ|
нии автомобиля. Продолжительность разряда аккумул!
торной батареи тем больше, чем дольше движется ая
томобиль с двигателем, работающим на холостом хода
Небольшие значения разрядных токов и продолжите^
ность разряда могут привести к перезаряду, а следов!
тельно, и к сокращению срока службы. В процес!
эксплуатации разрядный ток не остается постоянны!
Например, летом в дневное время ток потребителе!
установленных на автомобиле, не превышает 3—4 I
а зимой в ночное время он может достигать 30—40 ]
в зависимости от марки и назначения автомобиля. П1
этому не следует добавлять длительно работающих пя
требителей электроэнергии, не предусмотренных схема
автомобиля. J
Кроме того, необходимо следить за натяжение]
ремня привода генератора, так как ослабление его при
водит к снижению частоты вращения якоря за счет
пробуксовки и, следовательно, к увеличению относи-
тельной продолжительности разряда аккумуляторной
батареи.
Влияние температурных условий на эксплуатацию
аккумуляторной батареи. Климатические условия ока-
зывают очень существенное влияние на эксплуатацион-
ный срок службы аккумуляторных батарей. Так, в райо-
нах со средней годовой температурой окружающего
воздуха 14—15 °C на грузовых автомобилях срок служ-
бы батарей на 20 % меньше, чем на таких же автомо-
билях в районах со средней годовой температурой
3—4 °C. При эксплуатации в районах со средней тем-
пературой — 10ч—12 °C срок службы снижался на
10 %, по сравнению со сроком службы при среднегодо-
вой температуре 3—4 °C.
Влияние, которое оказывают климатические усло-
вия, довольно сложно, так как сказывается различ-
ное время пользования светом фар и отопительными
приборами, длительность работы стартера, значение пус-
ковых токов, температура электролита и другие при-
чины.
При эксплуатации в условиях более жаркого клима-
та преобладают неисправности, связанные с перезаря-
дом аккумуляторной батареи, главная из которых —
коррозия токоотводов положительных электродов. В бо-
лее холодных условиях распространенной причиной
выхода аккумуляторной батареи из строя является оп-
лывание активной массы.
Вибрация и тряска при эксплуатации. Свинцово-кис-
лотные автомобильные стартерные аккумуляторные ба-
тареи работоспособны в условиях эксплуатации, когда
вибрация не превышает (1,5—2)g (где g— ускорение
свободного падения тела, равное 9,8 м/с2) в диапазоне
частот от 5 до 80 Гц.
Превышение указанных значений вибрации приво-
дит к разрушению нижней кромки токоотводов об опор-
ные призмы моноблока и к отрыву ушков электродов
от соединяющего их мостика борна. Поэтому при экс-
плуатации аккумуляторной батареи необходимо поддер-
живать в надлежащем, порядке амортизационные ре-
зиновые прокладки под батареей и место ее креп-
ления.
110
111
1.1. Хранение автомобильных аккумуляторных батарей]
Автомобильные стартерные аккумуляторные батарё!
до приведения в рабочее состояние могут находиться
на хранении. Максимальный срок хранения аккумуля
торных свинцово-кислотных батарей в сухом виде н«
должен превышать трех лет. При хранении таких бата
рей должны соблюдаться следующие основные условия
температура окружающего воздуха в неотапливаемы:
помещениях должна быть не ниже —30 °C и не выш
50 °C, так как хранение аккумуляторных батарей npi
более низких температурах может привести к растреС
киванию мастики, а при более высоких температурах-
к ее оплыванию; пробки должны быть плотно ввинчены
в элементные крышки аккумуляторной батареи; плен
ки и выступы, закрывающие вентиляционные отверсти:
в пробке, не должны удаляться или срезаться. Прт
нарушении герметичности аккумуляторной батареи i
попадании воздуха и влаги внутрь ее происходит окис
ленце отрицательной активной массы и токоотводог
В результате этого после приведения в рабочее со
стояние будет снижаться емкость аккумуляторной ба
тареи на первом цикле (потеря сухозаряженности)
а также укорачиваться срок службы. Поэтому аккумуля
торные батареи при длительном хранении должны пе
риодически осматриваться с целью определения надеж
ности герметизации пробок и крышек, состояния укупо
рочной резино-битумной мастики. При появлени:
трещин в мастике их необходимо устранить путем оп
давления слабым пламенем. Батареи хранятся в оди:
ряд выводами вверх; они должны быть защищены о1
прямого воздействия солнечных лучей.
Автотранспортным предприятиям и владельцам лич
ного транспорта приходится также хранить аккумуля
торные батареи с электролитом. В процессе хранена:
с электролитом аккумуляторные батареи теряют част
электрической емкости вследствие саморазряда. Пр
этом саморазряд тем больше, чем выше температур,
электролита, поэтому батареи следует хранить пол
ностью заряженными и при температуре не выше 0°<
с целью замедления процесса коррозии токоотвода по
ложительного электрода. Максимальный срок хранения
аккумуляторных батарей при этой температуре 1,5 годе
а при комнатной температуре и выше — не более 9 мес
112
' Автомобильные аккумуляторнйё батареи,' приведен-
йые в ^рабочее состояние, но не бывшие в эксплуатации
или снятые с автомобилей после кратковременного пе-
риода работы устанавливаются на хранение толъко; пос-
ле полного заряда и доведения плотности электролита
до нормированного значения, соответствующего-данной
климатической зоне. Так как хранение аккумуляторных
батарей с высокой плотностью электролита способству-
ет ускорению разрушения электродов, то рекомендуется
снижать плотность электролита, принятую для зимней
эксплуатации в районах с резко континентальным кли-
матом, с 1,31 до 1,29 г/см3.
Аккумуляторные батареи, предусмотренные для ре-
зерва, должны быть постоянно готовы к установке , на
автомашины. Для этого их заряженность в процессе
хранения должна быть не ниже 75 %, что обеспечивается
полным зарядом аккумуляторных батарей перед поста-
новкой их на хранение и периодическими подзарядами
(один раз в месяц) при, хранении при положительной
температуре. В аккумуляторных батареях,. хранящихся
при температуре О и ниже, плотность электролита
контролируется одйн раз в месяц и подзаряд произво-
дится только, когда плотность электролита снижается
на 0,04 г/см3 против первоначальной. Так, например,
для умеренной зоны с начальной плотностью электро-
лита 1,27 г/см3 подзаряд необходимо проводить - при
снижении плотности электролита до. 1,23 г/см3. , , '•
Аккумуляторные батареи, находящиеся на хранении
в результате сезонных простоев транспортных; средств,
не требуют постоянной готовности к эксплуатации, по-
этому их степень зараженности может быть и Песколь-
ко ниже 75 %. : : \
’ Инструкцией по эксплуатации рекомендуется' /под-
заряжать указанные аккумуляторные батареи в процес-
се хранения, если при ежемсячном контроле плотность
электролита снизится на 0,05 г/см3 ниже первоначально
установленной. Такое снижение плотности электролита
соответствует примерно 70 % заряженности аккумуля-
торной батареи. Минимальная плотность электролита,
например, для умеренной зоны составит 1,27 г/см3 —
—0,05 г/см3 = 1,22 г/см3. !
Когда аккумуляторные батарей, залитые Электроли-
том, хранятся при положительных температурах, то воз-
никает необходимость в проведении более частых под-
8—28
113
зарядов и контроля плотности электролита, что значи-
тельно увеличивает трудоемкость при хранении и со»!
здает определенные неудобства. Залитые электролитом:;
и заряженные аккумуляторные батареи могут храниться;
и на автомобилях, как правило, при установившихся
температурах, но не ниже —15 °C. В любом случае до-
пускается постоянный подзаряд их малыми токами. Срок
хранения аккумуляторных батарей не должен превы-;
шать в зависимости от условий хранения 3—12 мес. -
7.8. Обслуживание аккумуляторных батарей
Для технического обслуживания автомобильных ак-
кумуляторных батарей необходимы следующие конт-
рольно-измерительные приборы, инструменты и обору-
дование.
Денсиметр со шкалой 1,10—1,30 г/см3 для определе-
ния плотности электролита.
Термометр со шкалой от 0 до 70 °C для определения
температуры электролита в аккумуляторе батареи при
замере плотности, которая изменяется в зависимости от
температуры.
Переносной вольтметр со шкалой 3—0—3 В для из-
мерения напряжения аккумуляторов батареи с точ-
ностью 0,1 В.
Стеклянная трубка диаметром 8 мм, длиной 100—
150 мм для определения уровня электролита в аккуму- :
ляторах батареи; на трубке должны быть деления в мил- <
лиметрах или метки на расстоянии 10 и 15 мм от ниж-!
него конца. 5
Резиновая груша для доливки в аккумуляторы элект- =
ролита и дистиллированной воды, а также для удале-
ния из них лишнего электролита. Очень удобны резино-
вые груши с твердым кислотостойким наконечником
(например, эбонитовым), в котором на расстоянии 10 мм
от конца имеется небольшое отверстие. При отсосе та-
кой грушей излишка электролита из аккумулятора на-
конечник ее должен упираться в торцы электродов, 5
тогда уровень электролита в аккумуляторе будет выше
электродов ровно на 10 мм. Это получается потому, что.
при данном уровне в боковое отверстие наконечника
груши будет поступать воздух и засасывание электро-
лита прекратится.
Съемник для снятия наконечников проводов с полюс-
114
ных выводов аккумуляторной батареи; снятие сильно
окисленных наконечников с полюсных выводов другими
инструментами, например отверткой, приводит к рас-
шатыванию и поломке выводов.
Инструменты для очистки полюсных выводов ба-
тареи и наконечников проводов от оксидов; применение
для этой цели других инструментов (ножей, напильни-
ков) не дает возможности получить правильную кони-
ческую и гладкую поверхность вывода.
Посуда для приготовления и хранения электролита
и дистиллированной воды: баки из пластмассы, керами-
ческие или эбонитовые кружки, воронки-, мензурки.
Нагрузочная вилка с вольтметром для определения
напряжения аккумуляторов батареи. Нагрузочная вилка
имеет два сопротивления, рассчитанных на силу тока
в 100 и 160 А. Сопротивления включаются гайками, на-
ходящимися по сторонам предохранительного чехла
вилки.
При проверке аккумуляторов батарей емкостью от
40 до 60 А-ч должна быть затянута левая гайка, тогда
будет подключена спираль с большим сопротивлением.
При проверке аккумуляторов батарей емкостью от 70
до 100 А-ч левая гайка отпускается до отказа, а пра-
вая затягивается, при этом подключается одна спираль
с меньшим сопротивлением. Для проверки аккумулято-
ров батарей емкостью более 100 А-ч обе гайки затяги-
ваются, в результате чего обе спирали включаются па-
раллельно, создавая наибольшую нагрузку на испытуе-
мый аккумулятор — 260 А.
Наружный уход за аккумуляторными батареями
заключается в следующем.
Поверхность моноблока и крышек батареи от пыли
и грязи необходимо протирать сухой тряпкой; электро-
лит с крышек удалять чистой тряпкой, слегка смоченной
10 %-ным раствором нашатырного спирта или кальци-
нированной соды, после этого поверхность надо насухо
вытереть тряпкой; очистку и протирку поверхности ак-
кумуляторной батареи производят при ввернутых проб-
ках во избежание засорения электролита.
Нужно следить, чтобы пробки были плотно завер-
нуты в горловины и отверстия в пробках для выхода
газов из аккумуляторов были прочищены, так как засо-
рение этих отверстий может привести к опасному повы-
шению давления газов в аккумуляторе.
8*
115
: Нельзя класть на крышки < аккумуляторов батареи
инструменты й другие металличеькйе предметы во из- ;
бежанйе короткого замыкания. / : 1'
Окислившиеся поверхности полюсных выводов бата-
реи и. наконечников проводов следует очищать и сма-
зывать техническим вазелином для предохранения от
окисления; необходимо также следить за плотностью
соединения полюсных выводов и наконечников прово-
дов и при необходимости производить подтяжку гаек
болтов зажимов.
Нужно следить за креплением батареи в ее гнезде;
гайки болтов крепления должны быть затянуты равно-
мерно и не слишком сильно во избежание появления
трещин в моноблоке батареи; для улучшения амортиза-
ции аккумуляторную батарею устанавливают на рези-
новых прокладках или ковриках.
Не допускается натяжение присоединительных про-
водов к полюсным выводам аккумуляторной батареи
во избежание их расшатывания и повреждения эле-
ментных крышек.
Проверка уровня электролита, и его заливка в аккумулятор.
Контроль уровня электролита в аккумуляторных батареях, как пра-
вило, производится с помощью стеклянной трубки, которая была
описана выше. Для , этого в аккумуляторе, подлежащем проверке,
выворачивают пробку из горловины и в отверстие вертикально опус-
ка,ют уровнемерную трубку до упора в предохранительный щиток. *
После, этого зажимают пальцем верхний конец трубки и вытаскива- ;
ют ее из аккумулятора. Высота столба электролита в трубке будет j
соответствовать его уровню в аккумуляторе над предохранительным s
щитком. Уровень электролита считается нормальным, если он со,- j
ставляет 10—15 мм. При уровне меньше 10 мм следует долить в ак- j
кумулятор дистиллированную воду.
Более совершенным является способ определения уровня элект- :
родита при использовании световых индикаторов. В них использует. ‘
ся принцип изменения освещенности одной из поверхностей прозрач-
ного тела в зависимости от степени его погружения в электролит.
На рис. 7.6 показан один из таких , индикаторов, вмонтированный :
В .крышку аккумулятора. Индикатор представляет собой предолго- -
ватый стержень 3, выполненный из светопроницаемого материала.
Нижний конец стержня имеет светоотражательную призматическую
поверхность 4, а верхний — плоскую поверхность 1. При такой кон-
струкции свет, падающий на поверхность 1,. концентрируется и по
стержню 3 направляется к нижнему его концу. Когда уровень элект-
ролита в аккумуляторе находится в пределах нормы (на рис. 7.6 .
ниже уровня А), т.е. нижний конец стержня вместе с призматиче-
ской поверхностью погружен в электролит, свет, поступающий по '
стержню, расплывается.
Как только уровень электролита станет ниже нормы, обозначен- ;
ной на рис. 7.6 прямой В, световой поток, передаваемый по стерж- =
116
ню, отражается от призматической поверхности,, что вызывает уве-
личение освещенности поверхности / стержня.; Изменение свечения
наружной поверхности стержня является индикацией уровня элект-
ролита Конструктивно световой индикатор может быть выполнен
в виде резиновой или пластмассовой пробки 7, вставляемой в зали-
вочное отверстие аккумулятора (рис. 7.6,6). Светопроводящий стер-
Рис. 7.6. Световой индикатор уровня электролита с призматической
отражательной поверхностью: а — установка в аккумуляторе; б —
конструкция
жень 3 имеет кольцеобразный выступ 2, с помощью которого стер-
жень плотно закрепляется в пробке. Такая конструкция предотвра-
щает перемещение стержня и не требует установки каких-либо
прокладок для предупреждения выплескивания электролита. В кон-
струкции пробки предусмотрен защитный пояс 8, предохраняющий
от попадания на стержень 3 брызг электролита. Отверстия 5 и б
служат для связи внутренней полости аккумулятора с окружающей
средой.
Процессы заливки и корректировки плотности электролита явля-
ются трудоемкими и требуют строгого соблюдения правил техники
безопасности. При ручном выполнении этих операций трудно пре-
дотвратить выливание электролита при переполнении аккумулятора.
Чтобы избежать переливов электролита, необходимо при первона-
чальной заливке строго дозировать его количество, а при корректи-
ровке получать сигнал о достижении ям определенного уровня. По-
вышение точности процессов заливки электролита и доливки дистил-
лированной воды в аккумуляторы может существенно улучшить
качество обслуживания й эксплуатации стартерных автомобильных
аккумуляторных батарей.
Простейшим устройством (рис. 7.7) для предотвращения перели-
вов при доливке дистиллированной воды в аккумуляторы может:
служить прозрачный эластичный баллон 3 из химически неактивного
материала. Баллон сверху завинчен крышкой 2 с патрубкой 1. Для
того чтобы долить дистиллированную воду в аккумулятор, на патру-
бок необходимо надеть трубку 5, глухую с одного конца. На некото-
ром расстоянии от глухого конца, соответствующем требуемому
117
уровню электролита над верхним краем электродов, в трубке имеет-.
ся отверстие 4. Трубка вставляется в заливочное отверстие аккуму- ;
лятора, и при надавливании на баллон часть дистиллированной во-;
ды переливается в аккумулятор. Вода выливается до тех пор, пока.
отверстие 4 не закроется электролитом. После снятия давления
с баллона избыток электролита всасывается в него. Таким образом,
такое приспособление позволяет упростить технологию установки
требуемого уровня электролита при эксплуатаций. Баллон можно
использовать для обслуживания аккумуляторных батарей различных
типоразмеров, меняя трубки, у которых отверстия сверлятся на
различной высоте.
Рис. 7.7. Баллон для ручной до-
ливки дистиллированной воды
с корректировкой уровня
Рис. 7.8. Автоматический доза-
тор электролита
При заливке аккумуляторных батарей, вводимых
в эксплуатацию, количество электролита строго опре-
делено. На рис. 7.8 приведена схема автоматизирован-
ной дозировки электролита. Такая система позволяет
полностью автоматизировать процесс заливки электро-
лита в аккумуляторы перед введением их в эксплуата-г
цию. Система состоит из резервуара 4 с электролитом, j
входного патрубка с впускным клапаном 8,- датчиков ;
и органов управления. Электромагнитные клапаны при- <
водятся в действие исполнительными реле 2 и 7.
Система работает следующим образом. Перед нача-
лом работы в резервуаре 4 жидкость находится на
уровне срабатывания датчика верхнего уровня 3, кото-;
рый блокирует реле 2, тем самым прекращая поступле-
ние электролита в резервуар через входной патрубок. ;
Как только заливочное отверстие аккумулятора заняло
определенное положение относительно сливного патруб-
ка, срабатывает блок управления 6 и посредством реле
7 открывает клапан 8. Электролит свободно перетекает
118
в аккумулятор до тех пор, пока не срабатывает датчик
5 нижнего уровня жидкости в резервуаре. Датчик бло-
кирует реле 6, которое закрывает выпускной клапан 8.
Одновременно открывается впускной клапан 1 и начи-
нает готовиться новая доза электролита.
Определение степени разряженности аккумулято-
ров автомобильной батареи. Наиболее точным объек-
тивным способом определения разряженности аккумуля-
торной батареи является замер плотности электролита
в ее аккумуляторах. Для этого необходимо знать, с ка-
кой плотностью электролита была выпущена зарядной
станцией проверяемая аккумуляторная батарея. Кроме
того, необходимо учитывать, что правильное показание
денсиметр дает лишь в интервале температур от 20 до
30 °C, поэтому при измерении плотности электролита
в показания денсиметра вводят поправки с учетом того,
что при повышении температуры плотность электролита
уменьшается, а при понижении — увеличивается. Если
температура измеряемого электролита выше 30 °C, то
поправку надо прибавлять к показанию денсиметра,
если ниже 20 °C, то вычитать (табл. 7.8). Следователь-
но, для точного определения плотности электролита
нужно предварительно замерить термометром его темпе-
ратуру.
Таблица 7.8
Температура электролита, °C Поправка к пока- занию денсимет- ра, г/см’ Температура электролита, °C Поправка к пока- занию денсимет- ра, г/см3
Выше 45 +0,02 4-4 -= 10 —0,02
45—31 +0,01 —114—25 —0,03
30—20 0,00 —264—40 —0,04
19—5 —0,01 Ниже —40 —0,05
Другой способ определения степени разряженности
аккумуляторов батареи — это замер их напряжения на-
грузочной вилкой. Признаком хорошего состояния акку-
мулятора батареи является устойчивое напряжение его
под нагрузкой в течение 5 с. Напряжение каждого ак-
кумулятора полностью заряженной батареи под нагруз-
кой должно быть не менее 1,7 В и устойчиво держаться
в течение 5 с: У исправной, но частично или полностью
разряженной аккумуляторной батареи напряжение ее
аккумуляторов будет ниже 1,7 В (табл. 7.9). Напряже-
.119
Таблица 7:9
Напряжение на аккумуляторе, В Разряженность аккумулятора, % Напряжение па аккумуляторе, В Разряженность аккумулятора, %
1,7 и выше 1,6—1,7 1,5—1,6 0 25 50 1,4—1,5 1,3—1,4 75 100
ние аккумуляторов батареи не должно отличаться более
чем на 0,1 В. Аккумуляторы с большим отклонением
разряжены или неисправны.
Способ определения степени разряженности акку-
муляторов в батарее нагрузочной вилкой менее точен,
чем ’Посредством замера плотности электролита в ак-
кумуляторах. Это объясняется тем, что нагрузочные
вилки могут иметь различное сопротивление. Для более
точного определения степени разряженности необходи-
мо, чтобы для батарей с меньшей номинальной емкостью
нагрузка при проведении замера была соответственно
меньше, чем для батарей большей номинальной емкости.
Если нагрузочная вилка имеет только одно сопро-
тивление, то для определения с достаточной точностью
степени разряженности аккумуляторов различной емко-
сти эту вилку необходимо тарировать следующим спо-
собом. Аккумуляторную батарею известной номиналь-
ной емкости заряжают полностью и замеряют плот-
ность электролита в ее аккумуляторах. Потом замеряют
напряжение аккумулятора нагрузочной вилкой. Показа-
ния вольтметра нагрузочной вилки будут соответство-
вать 100 % зараженности аккумуляторов батареи. Да/
лее аккумуляторную батарею разряжают сначала на
25, а затем на 50 %. Степень разряженности определя-
ют каждый раз замером плотнбсти электролита. Заме-
рив в. каждом из указанных случаев напряжение акку-
муляторов нагрузочной вилкой, можно в дальнейшем
использовать эти данные для более точного определения
степени разряженности аккумуляторов батарей этой ем-
кости. Таким же способом производят тарировку на-
грузочной вилки на аккумуляторных батареях, имеющих
другую емкость. Для удобства пользования получен-
ные результаты сводят в таблицу, которой пользуются
в дальнейшем для определения степени разряженности
батарей нагрузочной вилкой. Необходимо помнить, что
120
данные: таблицы действительны лишь для нагрузоч-
ной вилки, по показаниям которой составлялась таб-
лица,': ' ;/
Проверка аккумуляторных батарей, находящихся на
автомобиле, производится нагрузочной вилкой при пер-
вом и втором техническом обслуживании автомобиля
(ТО-Ги ТО-2). Если окажется, что батарея разряжена
более чем на 25 % зимой и более чем на 50 % летом, ее
следует зарядить. Проверять напряжение аккумулятор-
ной батареи коротким замыканием (на искру) прово-
дом большего сечения или каким-либо металлическим
предметом категорически запрещается, так как это при-
водит к быстрому выходу батареи из строя (вследствие
коробления электродов, выпадения активной массы
и т. д.). Кроме того, при сильном искрении может прои-
зойти взрыв газов в аккумуляторе.
7.9. Оборудование и приборы, используемые дня заряда
и разряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей
Типы аккумуляторных батарей отличаются емкостью, напряже-
нием, режимами заряда и разряда и областью их применения. Все
это привело к необходимости создания различных видов оборудова-
ния и приборов для приведения -этих батарей в рабочее состояние.
К их числу относятся зарядные, подзарядные, разрядно-зарядные,
зарядно-подзарядные и другие виды устройств.
В настоящее время промышленностью серийно выпускается
большое количество разнообразных универсальных и специализиро-
ванных зарядных устройств. Наиболее распространенными устройст-
вами, применяемыми для заряда аккумуляторных батарей, являются
выпрямительные, представляющие собой диод, преобразующий пере-
менный ток в постоянный. Преобразование обусловлено малым со-
противлением диода в одном направлении и большим или бесконеч-
но большим сопротивлением протеканию электрического тока в дру-
гом направлении. Такой метод выпрямления дает в результате
пульсирующий ток, который может быть применен для заряда акку-
муляторов без сглаживания пульсации. Полупроводниковые выпря-
мители имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с гене-
раторами постоянного тока и ртутными выпрямителями: отсутствие
накальных цепей, бесшумность в работе, высокий коэффициент по,,
лезного действия, комплектность, длительный срок службы и т. д.
Наиболее широкое применение в технике нашли селеновые, кремние-
вые и германиевые выпрямители.
Наиболее распространены зарядные устройства, выпускаемые
саранским заводом «Электровыпрямитель» типа ВАЗ 6/12-6; ВАГ
3-12/24-10-20; ВАЗ-50/245; ВДЗ-35/310(75/245); ВАЗ-50-125;
ВАЗ-230-70 (ВАЗ-70-150). Зарядные устройства ВАГЗ-12/24 и ВАЗ
6-12 предназначены для заряда стартерных аккумуляторных бата-
рей, устанавливаемых на автомобилях и мотоциклах: первое — на-
121
пряжением 12 или 24 В при токе заряда от 10 до 20 А, второе — на
пряжением 6 или 12 В при токе заряда от 1,2 до 6 A. j
Применяют также зарядное устройство типа ЭРУ-1, имеюще
выходное напряжение 6 или 12 В при токе от 1,5 до 6 А. Регулиро!
ванне тока заряда во всех этих устройствах осуществляется посред
ством трансформатора с выдвижным магнитным шунтом. Выпрямле.
ние переменного тока производится двухполупроводниковым выпря
мителем, собранным из полупроводниковых диодов. 1
Конструктивно все эти зарядные устройства выполнены в вид<
переносных приборов настольного типа. На передней панели прй:
бора смонтированы электроизмерительные приборы, рукоятка дл!
изменения зарядного тока, выходные зажимы для подключения ак
кумуляторных батарей, сигнальная лампа и переключатели зажи-
мов.
Для владельцев автомобилей освоен серийный выпуск выпрями
тельных устройств, имеющих небольшие габариты и массу, предназ-
наченных для зарядки одной 12-вольтовой аккумуляторной батареи-
Технические характеристики выпрямительных устройств приве-
дены ниже.
Технические характеристики ВТУ-6
Номинальное выпрямительное напряжение, В . . . 12
Напряжение холостого хода, В . . ................. 18
Номинальный выпрямительный ток, А................... 6
Диапазон регулировки тока, А................... 0—6
Максимальный ток через нагрузку, при котором сра-
батывает система защиты, не более, А . . . . 19
Мощность потребления от сети, не более, Вт . . . 15Э
Масса, кг . , 5,5
Габаритные размеры, мм .......... , 130x160 x 261
Ленинградским опытно-экспериментальным заводом ВНИИ ТВЧ
выпускается универсальное питающее устройство УПУ-1. Питание
этого устройства производится от однофазной сети напряжение!
220 б, частотой 50 Гц.
Технические характеристики УПУ-1
Мощность, потребляемая от сети, не более, Вт........ 12(
Наибольшая допустимая нагрузка, А:
прй напряжении переменного тока, В:
6, 9, 12........................................ 5
16..................................... . . . 4
24 . . .................................. . 3.
на клеммах «ЗАР» при положении переключателя:
1 .......... . .......................... . . , 5,Е
2 5,5
3 ............................................ 5,5
4 5,5
Напряжение холостого хода на клемме «ЗАР» при положении
переключателя, В:
1.................................... ; . . , 6
2 , ............................................ 9
3 ,........................................... 12
4 16
122
Габаритные размеры, мм:
длина ............................................. 200
ширина ...................................... ..... 130
высота............................................. 100
Масса, кг.................................................. 3
От клемм «ЗАР» можно заряжать и подзаряжать аккумулятор-
ные батареи напряжением 6 и 12 В при токах нагрузки, соответст-
вующих техническим данным. Заряд 6-вольтового аккумулятора
производится в положениях переключателя 1 и 2; заряд 12-вольто-
вого аккумулятора — в положениях 3 и 4. Зарядный ток контроли-
руется амперметром и регулируется реостатом на ток 5 А и сопро-
тивлением не менее 20 Ом.
Для проверки состояния и ускоренной зарядки аккумуляторных
батарей с номинальным напряжением 12 В непосредственно на ав-
томобиле, а также для пуска автомобильных двигателей при полной
или частичной разрядке аккумуляторных батарей применяется пере-
движная установка Э-410.
Технические характеристики Э-410
Тип установки...................................Передвижная
Питание установки.............................. 220 В, 50 Гц
Максимальный зарядный ток, А...................... 50
Ток при пуске двигателя автомобиля, А............... 200
Пределы измерения, А...........................0—100; 0—300
Максимальное время заряда, ч........................ 2,5
Габаритные размеры установки, мм . ............ 710x540x860
Масса, кг........................................... 95
Разработаны передвижные зарядные станции, к их числу отно-
сятся станции типа АЗДС-20 и ПЗС-46 (табл. 7.10).
Разработано большое количество автомобильных устройств,
обеспечивающих комплексную автоматизацию процессов заряда
и разряда аккумуляторных батарей.
Смоленским СКТБ источников тока разработаны зарядно-раз-
рядные стенды для проведения испытаний всех выпускаемых типов
стартерных аккумуляторных батарей на емкостные характеристики
и срок службы Например, к числу таких разработок относится
стенд А-ЗРС-СТА, который включает в себя четыре самостоятельно
работающие группы. Одна группа дает возможность проводить ис-
пытания батарей в следующих количествах: 6-вольтовых — 1—6 шт.,
12-вольтовых — 1—4 шт. Значение стабилизированного постоянного
тока при заряде 2 — 22 А, при разряде 2 — ЭО А. Значение вы-
прямленного напряжения группы: минимальное — 5,25В, максималь-
ное — 70 В. Максимальная потребляемая мощность стенда не более
22 кВт. В каждой группе стенда предусмотрена возможность вклю-
чения или отключения любой аккумуляторной батареи без прерыва-
ния испытания.
Стенд обеспечивает автоматический контроль значений напря-
жения на каждой аккумуляторной батарее группы с последующим
отключением отдельной батареи из разрядной цепи при достижении
на ней предельных значений.
123
пряжением 12 или 24 В при токе заряда от 10 до 20 А, второе — на
пряжением 6 или 12 В при токе заряда от 1,2 до 6 A. j
Применяют также зарядное устройство типа ЭРУ-1, имеюще
выходное напряжение 6 или 12 В при токе от 1,5 до 6 А. Регулиро!
ванне тока заряда во всех этих устройствах осуществляется посред
ством трансформатора с выдвижным магнитным шунтом. Выпрямле.
ние переменного тока производится двухполупроводниковым выпря
мителем, собранным из полупроводниковых диодов. 1
Конструктивно все эти зарядные устройства выполнены в вид<
переносных приборов настольного типа. На передней панели прй:
бора смонтированы электроизмерительные приборы, рукоятка дл!
изменения зарядного тока, выходные зажимы для подключения ак
кумуляторных батарей, сигнальная лампа и переключатели зажи-
мов.
Для владельцев автомобилей освоен серийный выпуск выпрями
тельных устройств, имеющих небольшие габариты и массу, предназ-
наченных для зарядки одной 12-вольтовой аккумуляторной батареи-
Технические характеристики выпрямительных устройств приве-
дены ниже.
Технические характеристики ВТУ-6
Номинальное выпрямительное напряжение, В . . . 12
Напряжение холостого хода, В . . ................. 18
Номинальный выпрямительный ток, А................... 6
Диапазон регулировки тока, А................... 0—6
Максимальный ток через нагрузку, при котором сра-
батывает система защиты, не более, А . . . . 19
Мощность потребления от сети, не более, Вт . . . 15Э
Масса, кг . , 5,5
Габаритные размеры, мм .......... , 130x160 x 261
Ленинградским опытно-экспериментальным заводом ВНИИ ТВЧ
выпускается универсальное питающее устройство УПУ-1. Питание
этого устройства производится от однофазной сети напряжение!
220 б, частотой 50 Гц.
Технические характеристики УПУ-1
Мощность, потребляемая от сети, не более, Вт........ 12(
Наибольшая допустимая нагрузка, А:
прй напряжении переменного тока, В:
6, 9, 12........................................ 5
16..................................... . . . 4
24 . . .................................. . 3.
на клеммах «ЗАР» при положении переключателя:
1 .......... . .......................... . . , 5,Е
2 5,5
3 ............................................ 5,5
4 5,5
Напряжение холостого хода на клемме «ЗАР» при положении
переключателя, В:
1.................................... ; . . , 6
2 , ............................................ 9
3 ,........................................... 12
4 16
122
Габаритные размеры, мм:
длина ............................................. 200
ширина ...................................... ..... 130
высота............................................. 100
Масса, кг.................................................. 3
От клемм «ЗАР» можно заряжать и подзаряжать аккумулятор-
ные батареи напряжением 6 и 12 В при токах нагрузки, соответст-
вующих техническим данным. Заряд 6-вольтового аккумулятора
производится в положениях переключателя 1 и 2; заряд 12-вольто-
вого аккумулятора — в положениях 3 и 4. Зарядный ток контроли-
руется амперметром и регулируется реостатом на ток 5 А и сопро-
тивлением не менее 20 Ом.
Для проверки состояния и ускоренной зарядки аккумуляторных
батарей с номинальным напряжением 12 В непосредственно на ав-
томобиле, а также для пуска автомобильных двигателей при полной
или частичной разрядке аккумуляторных батарей применяется пере-
движная установка Э-410.
Технические характеристики Э-410
Тип установки...................................Передвижная
Питание установки.............................. 220 В, 50 Гц
Максимальный зарядный ток, А...................... 50
Ток при пуске двигателя автомобиля, А............... 200
Пределы измерения, А...........................0—100; 0—300
Максимальное время заряда, ч........................ 2,5
Габаритные размеры установки, мм . ............ 710x540x860
Масса, кг........................................... 95
Разработаны передвижные зарядные станции, к их числу отно-
сятся станции типа АЗДС-20 и ПЗС-46 (табл. 7.10).
Разработано большое количество автомобильных устройств,
обеспечивающих комплексную автоматизацию процессов заряда
и разряда аккумуляторных батарей.
Смоленским СКТБ источников тока разработаны зарядно-раз-
рядные стенды для проведения испытаний всех выпускаемых типов
стартерных аккумуляторных батарей на емкостные характеристики
и срок службы Например, к числу таких разработок относится
стенд А-ЗРС-СТА, который включает в себя четыре самостоятельно
работающие группы. Одна группа дает возможность проводить ис-
пытания батарей в следующих количествах: 6-вольтовых — 1—6 шт.,
12-вольтовых — 1—4 шт. Значение стабилизированного постоянного
тока при заряде 2 — 22 А, при разряде 2 — ЭО А. Значение вы-
прямленного напряжения группы: минимальное — 5,25В, максималь-
ное — 70 В. Максимальная потребляемая мощность стенда не более
22 кВт. В каждой группе стенда предусмотрена возможность вклю-
чения или отключения любой аккумуляторной батареи без прерыва-
ния испытания.
Стенд обеспечивает автоматический контроль значений напря-
жения на каждой аккумуляторной батарее группы с последующим
отключением отдельной батареи из разрядной цепи при достижении
на ней предельных значений.
123
блоках в результате естественного старения увеличивая
ется пористость материала и нарушается герметичное™
стенок. Это приводит к тому, что в нескольких смежньИ
элементах батареи электролит становится общим >1
электроды этих элементов оказываются как бы в ол
ном сосуде. Напряжение такой аккумуляторной батарей
стайовится равным удвоенному количеству элементоа
оставшихся изолированными. Если у двенадцативольтй|
вой батареи тйпа 6СТ-55 (шесть элементов) из пятя
межэлементных перегородок две потеряли непроница||
мость и осталось лишь четыре изолированных эла
мента, то напряжение такой батареи будет равно 8 И
вместо 12 В. По существу эти два аккумулятора прев]
раздаются в один и ЭДС их становится равной 2 Й
вместо 4 В. 1
Помимо снижения напряжения, потеря непроницае|
мости перегородок неизбежно приводит к короблению
и разрушению электродов, так как электроды, соединен]
ные межэлементными соединениями, будут замкнуты
накоротко через общий для них электролит. Плотности
электролита в этих аккумуляторах будет ниже, чем
в остальных. Такие аккумуляторные батареи подлежа!
ремонту с целью замены моноблоков. 1
Повреждение пробок и крышек определяется по течи
или просачиванию электролита из батареи. Такие
крышки и пробки подлежат замене. J
Повреждение заливочной мастики происходит в pel
зультате ударов или воздействия низких температур!
При образовании глубоких трещин, выкрашивании ила
отслаивании мастики от стенок моноблока нарушается
герметичность аккумуляторной батареи, что приводи!
к вытеканию и разбрызгиванию электролита. Электро]
лит, вытекающий из аккумуляторной батареи наружу]
растекается по ее поверхности, замыкает аккумуляторы!
ускоряет саморазряд. |
Для заделки трещин в мастике батарею снимаю!
с машины и тщательно протирают поверхность мастики!
крышек и моноблоков сухой тряпкой. Затем нагретой
электростамеской или любым другим нагретым метал]
лическим предметом разделывают трещину на всю глу]
бину и заравнивают ее мастикой. Если в трещине ока]
залась влага, то загладить мастику нагретым предметом
или открытым пламенем не удается. В этом случае ма|
стику следует удалить, просушить поверхность крышей
126 ;
и моноблока, после чего залить батарею новой масти-
кой.
Повреждние полюсных выводов. Окисление полюс-
ных выводов происходит из-за плохого ухода, когда они
не смазаны техническим вазелином или недостаточно
затянуты накидные хомуты соединительных проводов.
Выделяющиеся пары серной кислоты окисляют обна-
женную поверхность выводов*, в результате чего резко
возрастает их электрическое сопротивление, нарушается
контакт с хомутами соединительных проводов. При
этом резко падает сила тока, поступающего в стартер,
и он не может запустить двигатель.
Расшатывание, излом или обрыв полюсных выводов
происходит при подключении соединительных проводов
с натягом, от неосторожной затяжки зажимов или сня-
тия с выводов. Для восстановления дефектных полюс-
ных выводов необходимо выполнить операции, описан-
ные в гл. 9.
8.3. Повышенный саморазряд
Аккумуляторная батарея, отключенная от разряд-
ной цепи, самопроизвольно разряжается. Такой разряд
аккумуляторной батареи, происходящий при отключен-
ных потребителях, называется саморазрядом.
Во время эксплуатации батарей бывает нормальный
и повышенный саморазряд. Нормальный саморазряд —
явление естественное и неизбежное в отличие от повы-
шенного. Саморазряд считается повышенным, если его
значение за сутки превышает 1 %.
Причинами повышенного саморазряда являются: за-
грязнение поверхности батарей, облитых электролитом;
загрязнение электролита вредными примесями; непра-
вильное обслуживание батарей и небрежный уход за
ними; хранение батарей при высоких положительных
температурах; износ электродов в процессе эксплуата-
ции и прорастание сепараторов.
Попавшие на поверхность аккумуляторной батареи
электролит и грязь образуют между выводными клем-
мами токопроводящий мостик, по которому происходит
утечка тока, которую можно обнаружить с помощью пе-
реносного вольтметра. Для этого один зажим вольт-
метра соединяют с клеммой батареи, а другой —с по-
верхностью батареи, на которой наблюдаются следы
127
электролита. Отклонение стрелки вольтметра от нул-
указывает на утечку тока. Для устранения утечек ток.
необходимо обеспечить чистоту поверхности аккумуля
торной батареи. Серная кислота, попавшая на поверх
ность, практически не испаряется и, обладая высоко)
гигроскопичностью, поглощает значительное количеств?
влаги из воздуха. Поэтому пролитый на поверхность ба
тареи электролит необходимо сразу женейтрализоват!
и удалить. Для нейтрализации поверхность протирают
ветошью, смоченной 10 %-ным раствором аммиака ил1
кальцинированной соды. Необходимо следить, чтобь
раствор аммиака или соды не попал в электролит. После'
нейтрализации поверхность батареи протирают ве-
тошью, смоченной в чистой воде, а затем вытирают на-!
сухо.
Если установлено, что электролит загрязнен, то ег<
Необходимо заменить новым. Загрязненный электролит
не. только увеличивает скорость саморазряда, но
рушает активную массу и токоотвод. Поэтому
электролит сливают из батареи, предварительно
див ее током /р = 0,1 С2оА до напряжения 1,1—1,2 0>
на аккумуляторный элемент, чтобы посторонние приме-
си перешли с поверхности электродов в электролит.?
Затем электролит полностью выливают' и все аккумуля^
торы несколько рдз промывают дистиллированной во-
дой.. Промытую батарею заливают свежим электроли->
том, плотность которого должна быть несколько выше,
чем у слитого. Для приготовления электролита необхо-
и раз-
такой
разря-
димо. использовать только аккумуляторную серную кис-
лоту, отвечающую требованиям ГОСТ 667—73 и ди-
стиллированную воду по ГОСТ 6409—72. Затем батарею'
. заряжают и в конце зарядки доводят плотность элект-
родита до 1,28±0,01 г/см3.
. Саморазряд батарей в большой степени .зависит от
температуры окружающего воздуха и электролита. При
. повышении .температуры электролита саморазряд уве-
личивается, а при температуре электролита ноль граду-
сов и ниже практически прекращается.
8.4. Короткое замыкание
Короткие замыкания внутри аккумуляторов могут!
происходить главным образом в результате непосредст-!
венного соприкосновения положительных и отрицатель-
128
ных электродов при разрушении, сепараторов" через 'на-
росты губчатого .свинца на кромках электродов, в ре-
зультате чрезмерного накопления на дне аккумулятора
активной массы (шлама), по причине ее оползания
в процессе эксплуатации. Эти факторы наиболее отчет-
ливо проявляются при длительных перезарядках акку-
муляторной батареи, высоком значении зарядного тока,
перегреве электролита и сильной тряске.
Разбухание активной массы положительных элект-
родов и ее оплывание вызывает ряд вредных последст-
вий. Часто имеет место заполнение наиболее крупных
по диаметру пор сепараторов разбухшей активной мас-
сой до образования сквозных мостиков через сепарато-
ры (прорастание) и в результате — частичное замыка-
ние электродов с резким увеличением саморазряда
батарей.. Наиболее часто это явление наблюдается у се-
параторов, изготовленных из мипласта и имеющих’поры
большого диаметра. Оплывшая активная масса посте-
пенно может заполнить свободное пространство между
опорными призмами в моноблоке и замкнуть электроды
различной полярности между собой. Наконец, в резуль-
тате тряски и вибрации при движении автомобиля от-
дельные частицы оплывшей активной массы оседают на
нижних и боковых кромках электродов, образуя свин-
цовую губку. По мере нарастания слоя губки могут об-
разоваться мостики между электродами различной по-
лярности,вызывающие короткие' замыкания внутри
аккугмулятс^ёв.
Характерными признаками короткого замыкания яв-
ляются: отсутствие или малое значение ЭДС; быстрей
рост температуры при заряде; медленное повышение
напряжения при заряде и быстрое его падение после
выключения зарядного тока; постоянное понижение
плотности электролита и емкости аккумуляторной ба-
тареи в процессе эксплуатации.
Аккумуляторная батарея, имеющая хотя бы один
короткозамкнутый аккумулятор, к дальнейшей эксплуа-
тации непригодна. Причины коротких замыканий опре-
деляют после разборки батареи осмотром неисправно-
го аккумулятора. Перед осмотром аккумуляторную ба-
тарею разряжают током /р=О,1С2оА до конечного
напряжения 1,75 В на элемент. После определения при-
чин коротких замыканий их устраняют, поврежденные
сепараторы заменяют, удаляют наросты с кромок элект-
9—2» ’ ' ’ , ч 129
родов, ячейку моноблока очищают от шлама и промы- i
вают дистиллированной водой. Оплывшие положитель-1
ные электроды заменяют. После сборки аккумуляторные
батареи заряжают с перезарядом не более 20 %.
8.5. Сульфатация электродов
Под сульфатацией электродов понимается такое их <
состояние, когда они не заряжаются при пропускании
нормального зарядного тока в течение установленного
промежутка времени. Для отрицательного электрода
сульфатация внешне проявляется наличием на поверх-
ности сплошного слоя сульфата свинца. Активный ма-
териал таких электродов является жестким и песчаным
(поверхность при прочеркивании не дает ясной метал-
лической черты).
Сильно сульфатированные положительные электроды
можно отличить по следующим внешним признакам: ак-
тивный материал таких электродов часто приобретает
светлую окраску, причем появляются белые пятна суль-
фата свинца; поверхность электрода жесткая, при ра-
стирании песчанистая. Вследствие сульфатации электро-
ды теряют свою емкость и аккумулятор становится
неработоспособным. j
Сульфатация электродов возникает в результате не-
брежной и неправильной эксплуатации батарей и при- >
водит к образованию на электродах крупных труднора- J
створимых при заряде кристаллов сульфата свинца. ‘
В результате этого на поверхности электродов и в по- j
pax электродной массы образуется сплошной слой круп- J
некристаллического сульфата свинца, который изолиру-
ет активную массу электродов от контакта с электроли-
том и закупоривает ее поры, — происходит снижение
емкости аккумуляторной батареи, резко увеличивается
внутреннее сопротивление батареи, так как сульфат
свинца обладает очень низкой электропроводностью.
Характерными признаками сульфатации являются:
быстрое повышение температуры, электролита при за-
ряде; отсутствие или замедленный рост плотности элект-
ролита; раннее газовыделение по сравнению е газовы-
делением исправных батарей (нередко при включении
батареи на заряд)-; низкая отдаваемая емкость при
контрольном разряде батареи по сравнению с гаранти-
рованной.
130
Причинами сульфатации могут быть: глубокий раз-
ряд; длительный простой батареи в разряженном со-
тггоянии; систематический недозаряд батареи; низкий
уровень электролита; применение электролита более
высокой плотности, чем предусмотрено климатическими
условиями эксплуатации; высокая температура электро-
лита; доливка в элементы аккумуляторов электролита
вместо дистиллированной воды; заливка батарей элект-
ролитом, загрязненным примесями вследствие примене-
ния недистиллированной воды и т. п.
Для устранения сульфатации батареи необходимо
разрядить током, равным /р=0,О5С2ОА до напряжения
1,75 В на элемент, после чего слить электролит и про-
мыть батарею дистиллированной водой. После промыв-
ки батарею заливают дистиллированной водой и через
1 ч ставят ее на заряд током 13 = 0,033 С2о А. Заряд про-
водится до постоянства плотности электролита и на-
пряжения на батарее в течение 1 ч. После заряда плот-
ность электролита, приведенную к температуре 25 °C,
доводят до 1,28±0,01 г/см3 путем доливки электролита
плотностью 1,40 т/см3 и проводят контрольный разряд
током /р = 0,05С2оА до напряжения 1,75 В на элемент.
Если за время разряда батарея отдает менее 75 % но-
минальной емкости, вышеуказанная операция повторя-
ется. Для удаления сульфата свинца необходимо прове-
сти не более трех контрольно-тренировочных циклов
(КТЦ). Батареи, отдавшие не менее 75 % гарантирован-
ной емкости, можно эксплуатировать.
Сульфатация электродов может быть настолько глу-
бокой, что ее не удается устранить вышеизложенными
способами, тогда электроды выбраковываются.
В современных аккумуляторных батареях сульфа-
тация встречается редко, особенно если соблюдаются
правила хранения аккумуляторных батарей, чистота их
поверхности, полнота заряда и нормальный уровень
электролита.
8.6. Разрушение электродов
В процессе эксплуатации электроды аккумуляторной
батареи подвергаются износу. Износ электродов харак-
теризуется выкрашиванием и оплыванием активной
массы, а также коррозией токоотводов положительных
электродов. Характерными признаками разрушения
9*
131
электродов являются:
муляторной батареи;
резкое понижение емкости
слишком
малое время
акку-
ее разряда
и быстрое увеличение плотности электролита до нор-
мального значения при заряде. Вследствие оплывания
активной массы электролит делается мутным и приобре-
тает коричневую окраску.
Коррозия токоотводов является одной из наиболее
распространенных неисправностей свинцовых аккумуля-.
торов, ограничивающих их срок службы. В процессе
эксплуатации токоотвод положительного электрода, со-,
стоящий из свинца с различными добавками (сурьма,
мышьяк, кадмий и др.), окисляется, теряя при этом
свою механическую прочность. Из общепринятого взгля-
да на характер промежуточных реакций, приводящих
к окислению токоотводов, следует, что происходит по-
верхностное окисление жилок токоотвода, а затем
диффузия кислорода через образующуюся оксидную
пленку в более глубокие слои токоотвода и его окис-
ление.
С явлением коррозии токоотводов положительных'
электродов тесно связано явление деформации (роста)
этих токоотводов. Деформация токоотводов выража-
ется в том, что в процессе эксплуатации постепенно
увеличиваются линейные размеры токоотвода. Вероят-
ными причинами этого являются,, с одной стороны, раз-
бухание активной массы, а с другой образование
оксидной пленки на жилках вследствие коррозии. Дело
в том,, что объем пленки РЬО2 значительно больше объ-
ема свинца, из которого она образуется, в результате че-
го бывают разрывы жилок токоотводов положительных
электродов. При разрушении токоотвода нарушается
токоподвод к активному материалу электродов, проис-
ходит оплывание активной массы, уменьшается емкость
аккумуляторной батареи и резко возрастает внутреннее
сопротивление аккумулятора.
. Для предотвращения ускоренной коррозии
дов положительных электродов необходимо
токоотво-
избегать
частых и длительных перезарядов аккумуляторных ба-
тарей и не допускать зарядного напряжения генерато-
ра на машине выше 2,4 В на один аккумулятор батареи,
соблюдать требуемую плотность электролита и правила
заряда аккумуляторов, следить за чистотой электролита,
не допуская вредных примесей в нем. Хранить заряжен-
ные аккумуляторные батареи с электролитом рекомен-
132
дуется в прохладных помещениях по возможности; при
постоянной температуре.
Аккумуляторные батареи, имеющие разрушенные
электроды, для дальнейшей эксплуатации непригодны
и должны быть заменены.
Оплывание активной массы может происходить как
из-за некачественного изготовления пластин (излишний
слой пасты, неправильный режим сушки и др.), так
и из-за неправильной эксплуатации аккумуляторов. Во
время работы аккумуляторной батареи активная масса
в положительных электродах при заряде и разряде по-
стоянно изменяет свой объем, сцепление частичек актив-
ной массы между собой ослабевает, в результате чего
они выкрашиваются. Выкрашивание частиц активной
массы ускоряется, если аккумуляторную батарею будут
систематически перезаряжать большим током, а при
эксплуатации на автомобиле подвергать резким меха-
ническим толчкам.
При длительных перезарядах оплывание активной
массы еще более усиливается, так как перезаряд сопро-
вождается разложением воды с выделением кислорода
на положительном электроде и водорода на отрицатель-
ном. Выделяющиеся пузырьки газов повышают давление
внутри пор активной массы, вызывая ее разрыхление
и выпадение. .Помимо этого, выделяющийся на поверх-
ности положительного электрода кислород окисляет ма-
териал токоотвода и разрушает его. Активная масса
положительных электродов ввиду ее меньшей механиче-
ской прочности при перезаряде разрушается гораздо
быстрее, чем активная масса отрицательных электродов.
Внешними признаками оплывания активной массы
положительного электрода являются: резкое снижение
емкости батарей: малая продолжительность ее разряда
и быстрый рост плотности электролита при заряде. Кро-
ме того, электролит становится мутным и приобретает
коричневую окраску за счет взвешенных частиц поло-
жительной активной массы.
Коробление электродов наступает в результате чрез-
мерно большой силы зарядного или разрядного тока,
нарушения правил пуска двигателя стартером, повышен-
ной температуры электролита и других факторов. При
таких условиях эксплуатации активная масса электро-
дов используется неравномерно как по площади, так
и по толщине и, следовательно, неправильно изменяет
133
свой объем. Положительные электроды подвержены ко-
роблению в большей степени, чем отрицательные. По
этой причине происходит разрыв рамок и жилок токо-
отводов и выпадение активной массы. Уменьшение ко-
личества активной массы приводит к снижению емкост-
ных характеристик аккумуляторных батарей. Коробле-
ние электродов выражается в продольном прогибе
электродов (со стрелой прогиба до 3—4 см). Коробле-
ные электроды подлежат замене.
Отрыв электродов от мостика блока происходит
обычно в результате плохого качества пайки электродов
к мостику при сборке аккумуляторной батареи, в случае
когда электроды в аккумуляторе не опираются на приз-
мы моноблока, а также из-за плохого крепления акку-
муляторной батареи в месте установки на автомобиле.
Аккумуляторная батарея, имеющая этот дефект, имеет
пониженную емкость и не может обеспечить гаранти-
рованную работу стартера при пуске двигателя. Отор-
ванные электроды необходимо припаять к
блока.
мостику
батарей
одинако-
8.7. Переполюсовка аккумуляторов
Для нормальной работы аккумуляторной
все аккумуляторы должны иметь практически
вую емкость. Если хотя бы один аккумулятор будет
. разряжаться раньше остальных, то работоспособность
всей батареи будет определяться именно этим отстаю-
щим аккумулятором.
Аккумулятор считается отстающим, если он снижает
емкость батареи более чем на 10 %. Такие аккумулято-
ры разряжаются до конечного напряжения значительно
раньше, чем другие. При дальнейшем разряде батареи
отстающий аккумулятор быстро разрядится окончатель-
но (до нуля) и разрядный ток исправных аккумулято-
ров, проходя через отстающий, будет заряжать его с об-
ратной полярностью, т. е. на отрицательных электродах
отстающего аккумулятора будет образовываться диок-
сид свинца, а на положительных — губчатый свинец.
Такое явление называется переполюсовкой (переменой
полярности) электродов и, следовательно, общее напря-
жение аккумуляторной батареи значительно уменьшит-
ся. Переполюсованные электроды имеют ограниченный
срок службы из-за разрушения активной массы.
134
Причиной появления отстающего аккумулятора мо-
жет быть повышенный саморазряд, систематический не-
полный заряд, сульфатация электродов и т.д. При заря-
де батарей в отстающем аккумуляторе не наблюдается
признаков конца заряда, плотность электролита и на-
пряжение ниже, чем в остальных аккумуляторах. Поэто-
му отстающий аккумулятор надо дозаряжать отдельно,
чтобы не давать перезаряда остальным аккумуляторам
батареи. Для этого после полного заряда батареи к МЭС
отстающего аккумулятора присоединяют через реостат
провода от зарядных шин и продолжают заряд до появ-
ления всех признаков его окончания. Затем при необхо-
димости доводят плотность в отстающем аккумуляторе
до плотности в остальных, аккумуляторах и проверяют
отдаваемую емкость батареи контрольным разрядом.
Батарея считается исправной, если при контрольном
разряде она отдает 90 % гарантированной емкости и ес-
ли отстающий аккумулятор разрядится до конечного
напряжения 1,75 В. Если отстающий аккумулятор не
отдает требуемой емкости (разрядился раньше осталь-
ных), его подвергают повторному дополнительному за-
ряду-
Для выявления отстающих аккумуляторов необхо-
димо, чтобы после приведения аккумуляторных батарей
в рабочее состояние (после первого заряда) плотность
электролита во всех аккумуляторах не отличалась бы
более чем на 0,01 г/см3 от рекомендуемой для данных .
климатических условий.
Следует иметь в виду, что при заряде батарей в об-
ратном направлении (при неправильном подключении
к источнику тока) все аккумуляторные батареи могут
переполюсоваться. Переполюсованные электроды содер-
жат как положительную, так и отрицательную активные
массы и поэтому подвержены сильному саморазряду.
8.8. Снижение уровня электролита
К сульфатации электродов приводит недостаточный
уровень электролита в аккумуляторах. Уровень электро-
лита понижается вследствие испарения воды из элект-
ролита, а также вследствие разложения воды, происхо-
дящего во время поднаряда батарей от генератора,
установленного на машине.
В результате испарения и электролиза воды повы-
135
свой объем. Положительные электроды подвержены ко-
роблению в большей степени, чем отрицательные. По
этой причине происходит разрыв рамок и жилок токо-
отводов и выпадение активной массы. Уменьшение ко-
личества активной массы приводит к снижению емкост-
ных характеристик аккумуляторных батарей. Коробле-
ние электродов выражается в продольном прогибе
электродов (со стрелой прогиба до 3—4 см). Коробле-
ные электроды подлежат замене.
Отрыв электродов от мостика блока происходит
обычно в результате плохого качества пайки электродов
к мостику при сборке аккумуляторной батареи, в случае
когда электроды в аккумуляторе не опираются на приз-
мы моноблока, а также из-за плохого крепления акку-
муляторной батареи в месте установки на автомобиле.
Аккумуляторная батарея, имеющая этот дефект, имеет
пониженную емкость и не может обеспечить гаранти-
рованную работу стартера при пуске двигателя. Отор-
ванные электроды необходимо припаять к
блока.
мостику
батарей
одинако-
8.7. Переполюсовка аккумуляторов
Для нормальной работы аккумуляторной
все аккумуляторы должны иметь практически
вую емкость. Если хотя бы один аккумулятор будет
. разряжаться раньше остальных, то работоспособность
всей батареи будет определяться именно этим отстаю-
щим аккумулятором.
Аккумулятор считается отстающим, если он снижает
емкость батареи более чем на 10 %. Такие аккумулято-
ры разряжаются до конечного напряжения значительно
раньше, чем другие. При дальнейшем разряде батареи
отстающий аккумулятор быстро разрядится окончатель-
но (до нуля) и разрядный ток исправных аккумулято-
ров, проходя через отстающий, будет заряжать его с об-
ратной полярностью, т. е. на отрицательных электродах
отстающего аккумулятора будет образовываться диок-
сид свинца, а на положительных — губчатый свинец.
Такое явление называется переполюсовкой (переменой
полярности) электродов и, следовательно, общее напря-
жение аккумуляторной батареи значительно уменьшит-
ся. Переполюсованные электроды имеют ограниченный
срок службы из-за разрушения активной массы.
134
Причиной появления отстающего аккумулятора мо-
жет быть повышенный саморазряд, систематический не-
полный заряд, сульфатация электродов и т.д. При заря-
де батарей в отстающем аккумуляторе не наблюдается
признаков конца заряда, плотность электролита и на-
пряжение ниже, чем в остальных аккумуляторах. Поэто-
му отстающий аккумулятор надо дозаряжать отдельно,
чтобы не давать перезаряда остальным аккумуляторам
батареи. Для этого после полного заряда батареи к МЭС
отстающего аккумулятора присоединяют через реостат
провода от зарядных шин и продолжают заряд до появ-
ления всех признаков его окончания. Затем при необхо-
димости доводят плотность в отстающем аккумуляторе
до плотности в остальных, аккумуляторах и проверяют
отдаваемую емкость батареи контрольным разрядом.
Батарея считается исправной, если при контрольном
разряде она отдает 90 % гарантированной емкости и ес-
ли отстающий аккумулятор разрядится до конечного
напряжения 1,75 В. Если отстающий аккумулятор не
отдает требуемой емкости (разрядился раньше осталь-
ных), его подвергают повторному дополнительному за-
ряду-
Для выявления отстающих аккумуляторов необхо-
димо, чтобы после приведения аккумуляторных батарей
в рабочее состояние (после первого заряда) плотность
электролита во всех аккумуляторах не отличалась бы
более чем на 0,01 г/см3 от рекомендуемой для данных .
климатических условий.
Следует иметь в виду, что при заряде батарей в об-
ратном направлении (при неправильном подключении
к источнику тока) все аккумуляторные батареи могут
переполюсоваться. Переполюсованные электроды содер-
жат как положительную, так и отрицательную активные
массы и поэтому подвержены сильному саморазряду.
8.8. Снижение уровня электролита
К сульфатации электродов приводит недостаточный
уровень электролита в аккумуляторах. Уровень электро-
лита понижается вследствие испарения воды из элект-
ролита, а также вследствие разложения воды, происхо-
дящего во время поднаряда батарей от генератора,
установленного на машине.
В результате испарения и электролиза воды повы-
135
шается плотность электролита, а уровень его над элект-з
родами понижается в такой степени, что верхние кромки]
электродов, особенно отрицательных, могут оказаться!
совершенно обнаженными, что вызовет их повышенно^
окисление. Так как эксплуатация батареи на машине|
почти всегда сопровождается колебаниями уровня!
электролита, то при соприкосновении электролитй|
с окисленной частью электродов образуется твердый!
слой сульфата свинца и для его превращения в актив-!
ные вещества электродов требуется не только длите'ль-|
ный заряд, но даже может возникнуть необходимость!
проведения нескольких циклов заряда-разряда.
Если верхние кромки электродов остаются обнажен!
ными в течение двух-трех недель, то кроме окисленйя|
и последующей сульфатации, может происходить такжё|
разрушение и выпадение активного вещества из токов
отводов. В целях предотвращения этого явления необЦ
хойимо регулярно наблюдать за уровнем электролит^
и доливать в аккумуляторы дистиллированную водуЯ
Некоторые автолюбители в случае, когда аккумулятор^
имеют низкий уровень электролита, вместо воды доли!
вают электролит. Это грубейшая ошибка, и выявляется!
она во время последующего заряда батареи, так кай
плотность электролита при этом окажется выше той
плотности, которая была во время предыдущего полно-!
го заряда. В этих случаях в конце заряда путем заменьи
части электролита водой следует довести плотность!
электролита в аккумуляторах до значений, принятый
для эксплуатации в данных климатических условиях. 1
Если же заведомо известно, что уровень электролита!
понизился из-за расплескивания его, следует долива™
в аккумуляторы электролит такой же плотности, как]
электролит, оставшийся в аккумуляторах. При после]
дующем поступлении на заряд плотность электролита!
в таких аккумуляторах должна быть тщательно провес
рена и при необходимости откорректирована до эксплуач
тационной, но делать это надо лишь, когда аккумулятор]
полностью заряжен. ]
8.9. Загрязнение и замерзание электролита 1
Загрязнение электролита посторонними примесями]
особенно металлами, в значительной степени увеличи]
вает саморазряд. Меры предупреждения подобного яв]
ления просты и сводятся к тому, чтобы для приготовле-
ния электролита употреблялась аккумуляторная серная
кислота, соответствующая ГОСТ 667—^73, и дистилли-
рованная вода (ГОСТ 6709—72). В тех случаях, когда
вместо аккумуляторной серной кислоты для приготовь
ления электролита ошибочно применяется техническая
серная кислота, то вследствие наличия в ней недопусти-
мых примесей происходит ускоренное разрушение ак-
тивных веществ и токоведущих основ электродов.
Точно такие же последствия наступают и в тех
случаях, когда для предупреждения замерзания элект-
ролита в него добавляется денатурированный или чи-
стый спирт, Для приготовления электролита надо при-
менять только дистиллированную воду. Пользоваться
обычной водой нельзя, так как в ней содержится пова-
ренная соль, соединения хлора, железа, азота и другие
примеси, которые при попадании в электролит могут
вызвать разрушение активных веществ и повреждение
токоведущих основ. Когда нет дистиллированной воды,
для приготовления электролита может быть взята сне-
говая или. дождевая вода, но при условии, чтобы она не
была собрана с железной неокрашенной крыши здания,
хранилась в соответствующей посуде и перед употреб-
лением .была профильтрована через чистое полотно.
Электролит замерзает только в разряженных бата-
реях, когда его плотность понижена (см. табл. 7.4). За-
мерзание электролита в разряженной батарее приводит
к короблению электродов, выпадению активной массы,
а также к порче моноблоков. Правильный выбор плот-
ности электролита и поддержание батарей в заряжен-
ном состоянии предохраняют их от замерзания.
8.10. Преждевременный разряд
Преждевременный разряд батарей может происхо-
дить при эксплуатации их на машине, у которой раз-,
регулировался регулятор напряжения, В этом случае
регулятор поддерживает пониженное напряжение гене-
ратора, вследствие чего он не отдает полной мощности
и не обеспечивает должного заряда батареи.
Кроме того, при пониженном напряжении генератора
батарея принимает на себя нагрузку раньше, чем это
было бы при правильно отрегулированном регуляторе.
Регулируемое напряжение, создаваемое генератором,
136
137
устанавливают различным в зависимости от климатичёз
ских зон. Если регулируемое напряжение выше уста|
новленных значений на 10 %, сокращается срок службн
аккумуляторных батарей и ламп в 2—2,5 раза. В целя!
предупреждения этого явления необходимо систематщ
чески проверять регулировку регуляторов напряжения
Следует также иметь в виду, что опыт эксплуатация
указывает на значительное увеличение срока службн
батарей в тех случаях, когда они разряжаются не боле|
чем на 50 % своей емкости. Поэтому целесообразно 3d
ряжать батареи, разряженные менее чем на 50 %. |
Глава девятая I
РЕМОНТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ |
9.1. Общие вопросы организации ремонта |
В процессе эксплуатации в результате износа акки
муляторных батарей неизбежно возникает потребносЯ
в их ремонте. Наблюдения показывают, что около 60 Я
аккумуляторных батарей выходят из строя вследств}|
разрушения положительных электродов. Следует имет|
в виду, что у большинства вышедших из строя батарея
отрицательные электроды, моноблоки и другие летала
могут быть использованы для дальнейшей эксплуата
ции. |
В зависимости от характера неисправностей и объема работ и
их устранению ремонт автомобильных аккумуляторных батаре!
подразделяют на следующие четыре вида: текущий, средний, капи
тальный и восстановительный. 3
Текущий ремонт заключается в замене заливочной мастики, при
пайке перемычек, напайке выводов, замене крышек аккумуляторб!
Средний ремонт заключается в замене моноблока и сепараторов
Капитальный ремонт аккумуляторных батарей определяется н|
обходимостыо замены полублоков одной из полярностей электродов
Замену моноблока, крышек и сепараторов осуществляют по необха
димости; |
Восстановительный ремонт заключается в замене полублокЗ
обеих полярностей электродов. Замена моноблока, крышек, сепара
торов производится также по необходимости. |
Название вида ремонта является в определенной степени услоЯ
ным понятием, так как некоторые работы, выполняемые при ня
сложных ремонтах батарей, могут выполняться иногда и при ремой
тах с большим объемом работ, 1
Капитальный ремонт требует наличия специального инструмен-
та для разборки батарей, приспособлений для пайки электродов
и литья отдельных деталей. Поэтому капитальный ремонт батарей,
как правило, следует производить только в специальной мастерской,
оснащенной необходимым оборудованием, инструментом и запасны-
ми деталями. При капитальном ремонте наряду с годными деталями
ремонтируемых батарей используются поставляемые аккумулятор-
ными заводами унифицированные детали, изготовление которых
в ремонтных мастерских невозможно и нецелесообразно (например,
моноблоки, крышки, сепараторы, электроды ит.д.).
Производство текущего ремонта батарей всегда будет иметь
место при эксплуатации. Такой ремонт вполне выполним имеющими-
ся средствами в аккумуляторных мастерских СТО, АТП, гаражных
кооперативов и непосредственно индивидуальными владельцами
автотранспорта
Восстановительный ремонт аккумуляторных батарей может осу-
ществляться двумя способами. При первом способе аккумуляторную
батарею восстанавливают, заменяя вышедшие из строя электроды
новыми, т. е. используют запасные части. Второй способ основан на
использовании отремонтированных и восстановленных деталей акку-
муляторной батареи.
9.2. Мастерская по ремонту аккумуляторных батарей
Назначение и состав мастерской. Мастерская предназначена для
проведения всех видов ремонта аккумуляторных батарей; приведе-
ния батареи в рабочее состояние после ремонта; приготовления
электролита и дистиллированной воды; сбора и сдачи Вторцветмету
аккумуляторного лома, содержащего свинец и его оксиды.
В состав мастерской должны входить следующие вспомогатель-
ные отделения: приемное — для приемки батарей, поступающих
в ремонт или на зарядку; моечное — для очистки от грязи и мойки
батарей, поступающих в ремонт; зарядное — для заряда батарей
и проверки их службой ОТК; разборочно-дефектовочное — для раз-
борки батарей, поступающих в ремонт и дефектовки деталей; кис-
лотное — для приготовления дистиллированной воды и элект-
ролита; ремонтно-сборочное — для всех видов ремонта и сборки
аккумуляторных батарей; литейное —для отливки перемычек, бор-
нов, паяльных прутков; отделение хранения и выдачи готовой про-
дукции.
Кроме перечисленных отделений, мастерская должна иметь
склады ремонтного фонда, склад запасных частей и материалов,
склад готовой продукции, помещения для работы административного
и технического персонала, службы снабжения, механической мастер-
ской.
В помещении готовой продукции должна быть предусмотрена
возможность проверки по просьбе заказчика некоторых параметров
(например, плотности электролита, ЭДС) аккумуляторных батарей
после ремонта. Для производственных рабочих должны быть преду-
смотрены комнаты приема пищи и отдыха, гардеробная для спец-
одежды, душевая и гардеробная для чистой одежды.
Все отделения мастерской рекомендуется располагать в соответ-
ствии с технологическим процессом ремонта и заряда аккумулятор-
ных батарей.
138
139
Технологический процесс ремонта батарей. Аккуму!
ляторные батареи, требующие ремонта, поступают в при!
емное отделение, где проверяют их техническое состоя!
ниё и устанавливают вид ремонта. Если батарея не тред
бует разборки (облом выводных клемм, трещина
в крышке аккумулятора, необходимость перезаливки]
мастикой), ее направляют в ремонтно-сборочное отдеЦ
ление, где устраняют эти неисправности, а затем —|
в зарядное отделение для заряда или в отделение готоЗ
вой продукции. х 1
Аккумуляторные батареи, требующие капитальною^
ремонта-или восстановительного, разбирают и дефекту!
ют в разборочно-дефектовочном отделении. Перед раза
боркой из аккумуляторной батареи сливают электролиту
для чего батарею устанавливают в ванну в опрокинув
том положении на 3—5 мин. После слива электролита
разборку батарей начинают с удаления перемычем
и выводных клемм. Годные перемычки (МЭС) посла
мойки направляют в ремонтно-сборочное отделение дл!
повторного использования,, а негодные — в литейное отя
деление на переплавку. После этого батареи помещаю!
под отражательный колпак-печь для размягчения мастиЗ
ки. Мастику удаляют и после промывки и нейтрализаа
ции повторно используют, направляя ее на переплавку!
После удаления мастйки специальным съемникоья
снимают крышки аккумуляторов и при помощи экстракЯ
тора поочередно извлекают блоки электродов. Вынутый
блоки электродов ставят наклонно на моноблок на|
2—3 мин, чтобы дать стечь с них остаткам электролита!
Извлеченные из ячеек блоки электродов разбираю!
вручную на полублоки положительных и отрицательны!
электродов. 1
Предохранительные винипластовые щитки и синте-i
тические сепараторы, не имеющие трещин, сквозных!
отверстий и сколов углов, промывают в дистиллирован!
ной воде, сушат и направляют в ремонтно-сборочное отД
деление для повторного использования. |
Аккумуляторные крышки и пробки очищают от оеЗ
татков мастики, промывают в горячей воде и высуши!
вают. Крышки, не имеющие сквозных трещин, срыва]
резьбы заливочного отверстия, сколов углов и кромок!
а также повреждений свинцовых втулок, считают год!
ными к дальнейшему использованию. I
Моноблоки аккумуляторов также очищают от остат-]
ков мастики,, тщательно удаляют осадок активной мас-
сы электродов. После промывки й сушки моноблоки,
не имеющие явно выраженных повреждений, проверяют
на герметичность стенок и перегородок. Годные моно-!
блоки направляют в ремонтно-сборочное отделение нет
посредственно на сборку, а моноблоки, имеющие устра-
нимые дефекты, — в ремонт.
Полублоки положительных и отрицательных элект-
родов дефектуют в соответствии с техническими требо-
ваниями при приемке аккумуляторных батарей в вос-
становительный и капитальный ремонт. При отсутствии
браковочных дефектов полублоки электродов промыва-
ют дистиллированной водой, затем их разбирают, вы-
пиливая годные электроды из мостика баретки и сохра-
няя длину ушков электродов, направляют в ремонтно-
сборочное отделение. Электроды, имеющие укороченные
ушки, наплавляют в шаблоне.
Отрицательные и положительные электроды, посту-
пающие из разборочно-дефектовочного отделения, если
они имеют разбухшую или непрочно держащуюся ак-
тивную массу, опрессовывают.
В ремонтно-сборочном отделении собирают и комп-
лектуют все детали и материалы, необходимые Для
ремонта аккумуляторных батарей.
Отремонтированные положительные и отрицательные
электроды, а также новые электроды после зачистки
ушков металлической щеткой собирают в полублоки
и сваривают водородным пламенем или раскаленным
угольным электродом в кондукторе. Из полублоков, со-
бирают блоки электродов таким образом, чтобы каждый
положительный электрод находился между двумя отри-
цательными. Сепараторы вставляют рифленой стороной
к положительному электроду. Собранные таким обра-
зом блоки вставляют в ячейки моноблока в соответст-
вии с установленным для данного типа батареи передо-,
ванием полярности, сверху на кромки сепараторов по-
мещают винипластовые предохранительные щитки.
Последующие операции по сборке аккумуляторных ба-
тарей осуществляются согласно § 9.4.
Отремонтированные аккумуляторные батареи посту-
пают на склад хранения и выдачи готовой продукции
или в зарядное отделение. .
Рядом с ремонтно-сборочным отделением распола-
гают литейное отделение, где отливают МЭС, борны
140
141
-и паяльные прутки из сплава, поступающего из разя
рочио-дефектовочного отделения в виде отходов или.|
склада материалов в чушках. |
Требования к помещению аккумуляторной мастерской. Помеад
ния аккумуляторной мастерской в целом должны удовлетворять ел
дующим требованиям. Внутренние перегородки, отделяющие заря
ное и кислотное помещения от остальных отделений, должны бьа
сплошными от пола до потолка. Такое же требование предъявляет!
к помещению для литейного отделения. Стены на высоту 1,5—1,8|
и полы производственных помещений выкладываются кислотоуп|
ными плитками, что значительно облегчает мойку и уборку эя
помещений и улучшает санитарно-гигиенические условия труд
Допустимо внутренние стены мастерской штукатурить цементЯ
штукатуркой с последующей грунтовкой и окраской кислотоупоря
краской светлых тонов. Полы мастерской могут быть кирпичная
или бетонными, но для защиты от разрушающего действия серя
кислоты, их необходимо покрыть слоем асфальта толщиной не и
нее 30 мм. Отопление аккумуляторной мастерской должно би
центральным, а температура помещения в зимний период года—Я
ниже 15 °C. Ремонтная мастерская должна иметь естественное Л
вещение. Отношение площади оконных проемов к площади пд
мастерской должно составлять не менее 0,2. Во всех помещена
должно быть общее электрическое освещение, а на рабочих мест!
кроме того, местное. Общая освещенность мастерской доли
составлять не менее 45 лк. Зарядное отделение оборудуется геря
тичной осветительной арматурой и проводкой. я
Мастерская по ремонту аккумуляторных батарей является Я
стоянным потребителем чистой воды, которая применяется для моя
аккумуляторных батарей и их деталей, получения дистиллирована
воды и других технологических потребителей. В связи с этим д
стерская должна иметь водопровод. Так как отводимая из мастЗ
ской вода в своем составе, как правило, содержит серную кисло!
мастерская должна иметь изолированную канализационную сеть!
керамических труб с выходом в специальный наружный отстойж
где сточные воды нейтрализуют щелочными растворами. В помея
ниях мастерской должны быть устроены трапы-сборники, позвол
ющие мыть полы и стены водой из шланга. 3
Особо серьезные требования предъявляются к устройству вен|
ляции мастерской. Это объясняется тем, что в воздухе могут сод!
жаться опасные для здоровья человека аэрозоли серной кислой
свинец и его соединения. Для аэрозолей серной кислоты концепт»
ция не должна превышать 1 мг/м3, а для свинца и его неоргани|
ских соединений — 0,01 мг/м3. В зависимости от особенностей т|
нологического процесса, его оборудования и наличия вредных исЯ
рений или пыли в том или ином ремонтном отделении вентилям
устанавливается общеобменная, местная или смешанная. 1
9.3. Оборудование мастерской |
по ремонту аккумуляторных батарей :|
Оборудование, применяемое для ремонта аккумуляторных ба|
рей, определяется исходя из количества ремонтов, проводимых в I
чение года. Комплектование ремонтных мастерских оборудований
142 i
осуществляется за счет применения в полном объеме стандартного
и нестандартного оборудования.
Комплект необходимого оборудования, приспособлений и инст-
рументов, предложенных в данном разделе, дает возможность про*
водить разборочные, дефектовочные, ремонтные, сборочные и кон-
трольные операции, которые охватывают полный объем ремонтных
работ, предусмотренных типовой технологией в мастерской по ре-
монту аккумуляторных батарей.
Верстак для ремонта аккумуляторных батарей (рис. 9.1) пред-
назначен для разборки и сборки аккумуляторных батарей в процес-
Рис. 9.1. Верстак для ремонта аккумуляторных батарей
1 — кожух; 2 — полка; 3 — щель; 4 — задняя стенка; 5 — стол; 6 — ящик для
инструментов
се их ремонта. Он состоит из стола, поверхность которого покрыта
резиновым ковриком, ящиков для инструментов, задней стенки
с полками. В стенке имеется щель, через которую отсасываются пары
свинца в кожух трубы вытяжной вентиляции. Кожух укреплен с на-
ружной стороны задней стенки.
Все деревянные части верстака, а также вентиляционный кожух
должны быть окрашены кислотоупорной краской, например хлорви-
ниловой, в два слоя.
Отражательная печь для разогрева мастики (рис. 9.2) предназна-
чена для размягчения заливочной мастики при ремонте батарей.
Печь представляет собой отражательный колпак, изготовленный из
декопированной стали или из белой жести, с установленной внутри
электронагревательной спиралью, которая укреплена на фарфоровых
роликах. Для предупреждения провисания в нагретом состоянии
спираль проходит через керамические трубки, укрепленные пластин-
ками на металлической планке, которую приваривают или приклеи-
вают к корпусу отражательного колпака; Электронагревательную
спираль изготовляют из нихрома. В качестве нагревательной спира-
ли может быть использована обычная спираль от электроплитки
мощностью 300—600 Вт.
В нижней части отражательного колпака имеются направляющие
' 143
v пазы,- в которых установлен’ выдвижной щиток, огранйчиваюшй'
площадь обогрева йри батареях различной длийы. Размеры основа
йия Колпака'предусматривают возможность его установки на бата
реи, имеющие наибольшие габариты по длине и ширине. Для удоб
,ства перемещения и установки отражательная печь имеет ручк^
Рис. 9.2. Отражательная печь для разогрева мастики
7 — направляющий паз; 2 — керамическая трубка; 3 металлическая пластип-
ка? 4 — рукоятка; 5 — корпус; S — фарфоровый ролик; 7 — спираль накали-
вания; 8 — стальные плавив; 3 —шторка; J0 — розетка
Отражательную печь подключают к се-
те переменного тока с напряжением
220 В.
Трубчатое сверло для высверливав
ния перемычек (МЭС) при разработке;
аккумуляторных батарей (рис. 9.3) со-'
стоит из головки, центрирующего паль-;
ца, пружины и цилиндрического штифта;
В , комплекте инструментов для ре-;
монта аккумуляторных батарей имеют-
ся четыре аналогичных конструкции
сверла, но с различными диаметрам»
центрирующего пальца, равными соот-.
ветственно 9, 11, 13 и 15 мм. Для удоб-
ства пользования каждое сверло имеет,
соответствующую маркировку. s
Съемник крышек элементов аккуму-
ляторных батарей с тремя захватами
(рис. 9.4) предназначен для извлечения
крышек. Он состоит из стойки в сборе;
рычага, комплекта захватов, пластины
и винта в сборе.
Рис. 9.3. Трубчатое сверло.
/ — головка; 2 — центрирующий палец; 3
штифт; 4 — пруя;ина
144
Перед извлечением крышек заливочная мастика должна быть
удалена, а перемычки высверлены. Для извлечения крышки аккуму-
лятора соответствующий захват съемника ввертывают в заливочное
отверстие крышки. Стойку в сборе устанавливают на кромки бака,
причем при помощи винта пластину можно фиксировать в опреде-
ленном положении в зависимости от ширины батареи. Рычагом,
Рис. 9.4. Съемник крышек элементов аккумуляторных батарей с тре-
мя захватами
/ — стойка в сборе; 2— рычаг; 3 — комплект захватов; 4 —пластина; б —
винт в сборе
Рис. 9.5. Съемник крышек элементов аккумуляторных батарей
/ — рукоятка; 2 — упорное устройство; 3 — захват; / — втулка
опирающимся на стойку при помощи захвата, извлекают крышку.
Съемник крышек элементов аккумуляторных батарей (рис. 9.5)
состоит из упорного устройства, захватов и рукоятки. Для извлече-
ния крышки упорное устройство ставят на корпус аккумуляторной
батареи. Придерживая рукой втулку в поднятом положении, тягу
с захватами опускают в заливочное отверстие крышки, после чего
втулку опускают и закрепляют захват. Крышку извлекают нажати-
ем рукоятки.
10-28
145
Экстрактор для извлечения блоков электродов из моноблока ак-
кумуляторной батареи (рис. 9.6) состоит из двух пар левых и пра-
вых рычагов, соединенных шарнирно при помощи оси. Нижние кон-
цы этих рычагов имеют захваты, а верхние концы заклепками шар-
Рис. 9.6. Экстрактор для
извлечения блоков элект-
родов из моноблока ак-
кумуляторной батареи
1 — захваты; 2 — рычаги; 3—
планки; 4, 5—оси; 6 —- ре-
зиновая трубка; 7 —капро-
новая втулка; 8—шайба;
9 — заклепка
нирно соединены с планками. Планки другими концами также '
шарнирно соединены общей осью, на которую надета резиновая '
трубка.
Для предотвращения коротких замыканий полублоков электро- "
дов через металлические части экстрактора при извлечении блока «
электродов захваты экстрактора изолированы друг от друга капро- /
новыми втулками и шайбами.
Ванна для промывания моноблоков, крышек и электродов акку-,1
муляторных батарей (рис. 9.7) изготавливается из досок толщиной :
30—40 мм. Все соединения делаются в шип и в шпунт на казеиновом ’
или другом водостойком клее без применения металлических гвоз- '
дей, винтов и т. п. На дно ванны устанавливают деревянную решет- ;
ку высотой 80—100 мм. В центре дна ванны на уровне решетки
устанавливают Т-образную трубу для мойки баков, в которой про- .
сверлено большое число отверстий диаметром 2—2,5 мм. 1
Ванна имеет сливную трубу в нижней части и трубу, располо- ‘
женную на высоте 150—175 мм над решеткой. Внутренние стенки ’
ванны, решетку, а также металлические детали, соприкасающиеся
с промывными водами, покрывают двумя слоями горячей олифы, (
двумя слоями кислотоупорной хлорвиниловой краски и тонким слоем :
битума.
При промывке моноблок батареи устанавливают на решетку :
в опрокинутом положении. Ванну закрывают крышкой, после чего
включают воду. Выходящие из отверстий Т-образной трубы струи '
воды промывают моноблок. Вода сливается в канализацию через <
сливную трубу. При промывании электроды аккумуляторов также
устанавливают на решетку. Сливную трубу закрывают резиновой или 1
146
Рис. 9.7. Ванна для промывания моноблоков, крышек и электродов
аккумуляторных батарей
/ — подставка; 2 — сливная труба; 3— Т-образная труба; 4 — решетка; S—до-
ска; б —труба; 7 — крышка
деревянной пробкой и пускают воду. Вода сливается- в наружный
отстойник через спускную верхнюю трубу. Ванну устанавливают на
стальной сварной или деревянной подставке.
Шаблон для напайки ушков электродов (рис. 9.8) предназначен
для напайки укороченных ушков электродов в процессе ремонта ак-
кумуляторных батарей. Шаблон состоит из металлической рамки,
прикрепленной винтами к стальной плите. Внутренние размеры рамки
соответствуют размерам стартерного стандартного электрода.
Форма для отливки МЭС (рис. 9.9) состоит из основания, в цент-
ре которого на резьбе ввернут центральный палец со свободно на-
детой стальной формой, состоящей из отдельных частей. Форма
удерживается в верхнем положении пружиной. Форма может быть
сделана из одного куска металла фрезерованием и точением конту-
ра, образующего при отливке МЭС, или может быть изготовлена из
трех частей: нижней, верхней и средней пластин. При этом токарные
работы могут быть заменены
сверлильными, а фрезерные —•
слесарными. Каждую форму
изготовляют на два типораз-
мера.
Рис. 9.8. Шаблон для напайки
ушков электродов
/—металлическая рамка; 2 — сталь-
ная плита
10*
147
После отливки готовые МЭС удаляют из формы выталкиваю!
щим механизмом, состоящим из кольца, к которому прикреплены]
три выталкивающих стержня, пропущенных через отверстия в ниж|
3
Рис. 9.9. Форма для отливки МЭС 1
1, 10, // — пластины; 2, 4 — пружины; 3 — палец; 5 — основание; б — упорный
диск; 7 — выталкивающий стержень; 8 — штифты; 9— кольцо: 12— ручка а
ней плите формы и удерживаемых пружинами в нижнем положений!
На нижние концы выталкивающих стержней надет и закреплен гайя
ками упорный диск. При нажатии на ручки форма, преодолевая
усилие пружины, будет опускаться вниз. При этом упорные диски
дойдут до основания и остановят выталкивающий механизм. При
дальнейшем перемещении формы вниз выталкивающий механизм
кольцом вытолкнет готовое МЭС из формы. |
Форма для отливки борное (рис. 9.10) по принципу действия нй
отличается от формы отливки МЭС, Каждая форма позволяет отли|
вать четыре борна. |
Кондуктор для сборки и пайки электродов в полублоки (риса
9.11) состоит из опорной плиты, раздвижных стоек, комплектов]
сменных гребенок, вилочных изложниц и запорно-выталкивающего!
Рис. 9.10. Форма для отливки борнов
Рис. 9.11. Кондуктор для сборки и пайки электродов в полу блоки
/ — вилочная изложница; 2 — опорная плита; 3 —гребенка; 4 — стойка; 5 —
запорно-выталкивающее устройство; 6 — зажимы
устройства. Опорная плита служит основанием, на котором крепятся
все детали кондуктора. На плите установлены раздвижные стойки,
позволяющие регулировать расстояние между гребенкой и опорной
плитой.
На раздвижных стойках зажимами крепится сменная гребенка,
которая представляет собой металлическую полосу толщиной 6—
148
149
8 мм с группами пазов, расположенных перпендикулярно ее длинной
стороне. Ширина одной группы пазов соответствует толщине стан!
дартного положительного электрода, ширина другой — толщине ота
рицательного, длина пазов равна ширине ушка электрода. В ком!
плект кондуктора входят пять сменных гребенок, обеспечивающих
пайку положительных и отрицательных полублоков аккумуляторных
батарей различных типов. 1
Вилочная изложница представляет собой металлическую полосу!
толщиной 5 мм (в соответствии с толщиной мостика баретки) с rHeaJ
дами для полублоков положительных и отрицательных электродов!
Форма гнезда изложницы соответствует форме мостика баретки. 1
В комплект кондуктора входит четырнадцать сменных вилочный
изложниц, каждая из которых предназначена для одновременного
обеспечения пайки трех полублоков всех типов отечественных акку|
муляторных батарей. Вилочную изложницу вставляют в направляв
ющие на стойках кондуктора до упора в гребенку и крепят при по»
мощи запорного устройства, которое одновременно служит и для;
выталкивания ее после окончания пайки. Выталкивание изложницы
осуществляют поворотом рукояток запорного устройства кондук!
тора. I
Габаритные размеры кондуктора — 450x270X195 мм. Общая
масса комплекта, входящего в кондуктор,—42,5 кг. а
Аппарат для пайки свинца угольным электродом (рис, 9.12)1
предназначен для пайки свинцовых деталей аккумуляторной бата|
1
Рис. 9.12. Аппарат для пайки свинца угольным электродом |
Г—угольный электрод; 2 — держатель; 3, б — провода; 4 — первичная обмот-
ка трансформатора; 5 — вторичная обмотка трансформатора; 7 — зажим; 6 —;
свинцовый пруток; 9 — деталь Д
реи электрическим током. Аппарат состоит из угольного электрода]
вставленного в держатель, который соединяется проводом с клеммой]
вторичной обмотки трансформатора. Вторая клемма вторичной об-';
мотки трансформатора соединяется другим проводом через зажиш
со спаиваемой деталью или со свинцовым прутком. Первичная об|
мотка трансформатора включается через рубильник в сеть перемен-1
него тока напряжением 220 В. *
150
Отводящая втулка держателя угольного электрода (рис. 9.13)
под действием пружины прижимает нажимную втулку к угольному
электроду, фиксируя его в определенном положении. Ток к уголь-
ному электроду подводится по проводу с зажимом через централь-
ный стержень держателя. От повреждения провод предохраняет
пружина, которая удерживается в деревянной ручке втулкой.
Для электросварочного аппарата может быть использован любой
трансформатор, вторичная обмотка которого обеспечивает силу то-
ка 200 А при напряжении 12 В. Для этой цели может быть исполь-
зован любой электросварочный трансформатор, во вторичной обмот-
ке которого необходимо сделать вывод напряжением 12 В.
Для определения числа витков, соответствующего напряжению
12 В, можно использовать следующую формулу:
п,, = 12n JII,
11 Т' т
где пи — число витков вторичной обмотки, соответствующее напря-
жению 12 В; «т —число витков вторичной обмотки трансформатора;
Ur — напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.
Вывод делают медной шиной такого же сечения, как и обмотка
трансформатора; вывод с обмоткой соединяют пайкой.
При наличии трансформаторного железа сечением 30—50 см
трансформатор может быть изготовлен на автотранспортном пред-
приятии. Число витков первичной обмотки трансформатора может
быть определено по формуле
п = 504 /5 .
1 т т ,
где 1/т — напряжение сети переменного тока, В; 5Т — площадь по-
перечного сечения трансформаторного железа, см2.
Число витков вторичной обмотки определятся по формуле
”п = п1 ’
где пц пп — число витков первичной и вторичной обмоток транс-
форматора; Un; Ui — напряжение вторичной и первичной обмоток
трансформатора, В.
Сечение проводов, и шин обмоток трансформатора, а также со-
единительных проводов определяют из расчета, чтобы плотность тока
не превышала 5 А/мм2.
При отсутствии трансформатора в качестве источника тока мо-
151
жет Выть использована аккумуляторная батарея с номинальным на-
пряжением 12 В, емкостью не менее 132 А-ч.
Бензосварочный аппарат (рис. 9.14) предназначен для пайки
свинцовых деталей аккумуляторных батарей. Аппарат состоит из
горелки, резервуара с редуктором и компрессорной установки. Го-
релка имеет наконечник с капсюлем и сеткой и регулировочный кран.
Рис. 9.14. Бензосварочный аппарат
/ — наконечник; 2 —капсюль; 3 —сетка; 4 — кран; 5 — адаптер; 6 — бачок;
7 — наливной патрубок; 8 —пробка; 9, /0 —шланги
Адаптер, служащий для присоединения шлангов, укреплен на резер-
вуаре, который имеет наливной патрубок, закрываемый пробкой.
Сжатый воздух подается компрессором в ресивер, откуда через
вентиль по шлангу в резервуар, где, проходя через слой бензина,
смешивается с его парами; образовавшаяся при этом горючая смесь
Форму и длину пламени регулируют
по шлангу поступает в горелку,
регулировочным винтом крана.
Шаблон для наплавки вы-
водов батареи (рис. 9.15) из-
готовляют из чугуна двух раз-
меров. Размер А для положи-
тельных клемм равен 17,4±
±0,2 мм, для отрицательных —
15,8±0,2мм. Шаблон устанав-
ливают на выступающий за-
Рис. 9.15. Шаблон для наплав-
ки выводов батареи
152
плечик аккумулятора. Клеммы лучше наваривать бензино-воздушным
или водородно-воздушным пламенем.
Шаблон для пайки МЭС с борками (рис. 9.16) служит для
предотвращения вытекания расплавленного сплава свинца при пай-
ке. Применение шаблона позволяет получить высокое качество
пайки. Основные размеры шаблона для некоторых типов батарей
приведены в табл. 9.1.
Таблица 9.1
Тип батареи Н, мм d", мм drt мм
6СТ-45 36,0 24,0 28,5
6СТ-55 41,5 17,0 22,5
6СТ-60 42,5 28,0 34,0
6СТ-75 54,0 28,0 34,0
Примечание. Размеры шаблонов иллюстрируются на рис. 9.16.
Прибор для проверки качества стенок и перегородок моноблоков
батарей (рис. 9.17) состоит из катушки зажигания со встроенным
электромагнитным вибратором. Катушка служит для повышения
низкого напряжения 12-вольтового источника питания постоянного
или переменного тока для обеспечения пробоя искрового промежут-
ка между двумя сменными щупами (наконечниками). Наконечники
имеют ручки, изготовленные из эбонита. При помощи высоковольт-
ных проводов ПВЛ-1 или ПВЛЭ-1, проходящих через отверстия
в ручках, наконечники соединяют с клеммами а и & катушки.
Питание прибора может осуществляться как от аккумуляторной
153
батареи, так и переменным током напряжением 12 В, подводимым
к клеммам b и с прибора. Для включения в цепь питания прибор
имеет выключатель ВК. Моноблок проверяют на пробой высоким
напряжением «на искру», подводимым к наконечникам. Для провер-
ки оба наконечника подводят к стенке моноблока по обе стороны
Рис. 9.17. Электрическая схема прибора для проверки стенок и пере-
городок моноблоков батарей
1 — наконечники; 2 — ручки
с таким расчетом, чтобы плоскости наконечников были параллельны.
Если стенка моноблока имеет трещину или какое-либо другое сквоз-
ное повреждение, то между наконечниками, подведенными к по-
врежденному участку стенки, произойдет пробой высокого напряже-
ния в виде искры, сопровождающейся характерным звуком (трес-
ком). Аналогично проверяют и внутренние перегородки моноблока.
Ванна для приготовления и слива электролита (рис. 9.18) изго-
тавливается из досок толщиной 30—40 мм. Доски соединяют между
собой казеиновым клеем в шпунт. Все соединения стенок должны
быть выполнены в шип без применения гвоздей, винтов и т. п. Внут-
ри ванну выкладывают рольным свинцом. Все соединения рольной
облицовки должны быть тщательно запаяны.
Ванну устанавливают на подставку, изготовленную из углового
железа 50x50 мм или из дерева. Сверху ванну закрывают деревян:
ной крышкой с ручками.
Приспособление для розлива серной кислоты из бутылей и их
перевозки (рис. 9.19) предназначено для безопасного розлива кис-
лоты из бутылей и для перемещения бутылей с кислотой на неболь-
шие расстояния. Приспособление состоит из каркаса сварной кон-
струкции и стальных труб, люльки с ручкой и подвижного крон-
штейна для крепления бутыли в люльке. Люльку при переливании
кислоты наклоняют при помощи ручки. Штатив-тележку перевозят
держа за ручку.
Размеры люльки должны обеспечивать установку стандартных
бутылей вместе с корзиной, в которой все бутыли транспортируют.
Стеллаж открытого типа (рис. 9.20) предназначен для заряда
154
Рис. 9.18. Ванна для приготовления и слива электролита
/ — ручка; 2 — крышка: 3 — доска; 4 — рольный свинец; 5 —подставка.
Рио. 9.19. Приспособление для розлива серной кислоты из бутылей
и их перевозки
/ — ручка; 2 — ручка люльки; 3 — подвижный кронштейн; 4 — каркас; J —
люлька
аккумуляторных батарей в изолированном зарядном помещении
с интенсивной общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией.
На стеллаже устанавливают заряжаемые аккумуляторные бата-
реи в два ряда и соединяют проводами с клеммами, расположенны-
ми на доске. Эти стеллажи обеспечивают легкий доступ к заряжае-
155
ним аккумуляторным батареям, но. требуют для установки значи-
тельной площади и обязательного наличия над ними вытяжных
зонтов.
Стеллаж открытого типа с местным отсосом (рис. 9.21) пред-
назначен для заряда аккумуляторных батарей в изолированном за-
падном помещении.
Рис. 9.20. Стеллаж открытого типа
Рис. 9.21. Стеллаж открытого типа с местным отсосом
1,5 — трубы; 2 — щель; 3 — полка; 4 — каркас
Стеллаж состоит из каркаса, выполненного из стальных уголков
или деревянных брусьев. С боков, сзади и снизу стеллаж обивают
плотно пригнанными досками или листами фанеры. Аккумуляторные
батареи устанавливают на полки, в боковых стенках которых сде-
ланы щели, через щели отсасывают пары и газы. В верхней полке
имеется отверстие, через которое внутрь стеллажа подводят трубу
от вытяжной вентиляции. Внутри стеллажа эта труба соединена
с продольной трубой, через щели которой газы отсасываются нару-
жу. После сборки все поверхности стеллажа покрывают в два слоя
олифой и окрашивают кислотоупорной хлорвиниловой краской.
Этот стеллаж является наилучшим, так как он занимает немно-
го места, обеспечивает легкий доступ к заряжаемым аккумулятор-
ным батареям и обеспечивает интенсивный отсос выделяющихся при
заряде батарей газов и кислотных паров.
156
9,4. Ремонт аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи с пониженной емкостью,
низким напряжением или другими неисправностями, ко-
торые не могут быть устранены при техническом обслу-
живании, направляются в ремонт.
Характеристика неисправностей. Некоторые неисправ-
ности можно устранить без разборки батарей. К ним
относятся: трещины в мастике, отсутствие контакта
между МЭС и борном, изношенные выводные клем-
мы, пониженная емкость аккумуляторов, сульфатация
электродов и иногда повышенный саморазряд. Ремонт
с разборкой батарей требуется в случаях, когда они
выходят из строя вследствие коррозии токоотводов,
оплывания активной массы, коротких замыканий, обры-
вов цепи внутри аккумуляторов, трещин крышек и моно-
блоков.
Батарею, подлежащую ремонту, очищают от пыли
и грязи, подвергают наружному осмотру и проверке ее
технического состояния для определения объема и ха-
рактера ремонта. Батареи хорошо очищаются теплым
или горячим 10 %-ным раствором кальцинированной
соды. Наружную мойку можно производить с помощью
волосяной щетки водой, подогретой до температуры
80—90 °C. После мойки наружную поверхность батареи
насухо протирают ветошью.
Для определения объема и характера ремонтных ра-
бот важное значение имеет применение единой термино-
логии при описании различных дефектов. Ниже приво-
дятся сведения о признаках неисправностей и терминах,
которые рекомендуется применять. Дефекты и неисправ-
ности можно классифицировать на следующие группы:
неисправности моноблоков; неисправности электродов;
неисправности сепараторов.
Неисправности выводов: износ вывода, т. е. уменьшен
диаметр вследствие оплавления или коррозии; обрыв —
нет электрического контакта между выводами и блока-
ми электродов, в том числе и у МЭС; расшатывание
выводов.
Неисправности крышек и пробок: сквозные трещины
и трещины у выводов (кольцевые и радиальные); раз-
рушение резьбы заливаемой горловины; деформация,
срыв резьбы пробки; повреждение вентиляционных шту-
церов.
157
Неисправности моноблока: сколы на кромках моно-
блдка; сквозные трещины стенок моноблока; растрески-
вание, вспучивание или затекание мастики.
Неисправности электродов: оплывание активной мас-
сы; сульфатация (при проведении по поверхности элект-
рода металлическим предметом не видно металличе-
ского блеска); спекание массы отрицательных электро-
дов; коррозия токоотводов; коробление электродов.
Неисправности сепараторов: «прорастание»; сквоз-
ные отверстия; трещины; обломы.
Внутреннее замыкание — напряжение или ЭДС од-
ного или нескольких аккумуляторов равны нулю; обрыв
внутренней цепи — ЭДС батареи равна нулю; понижен-
ная емкость батареи, т. е. емкость при 20-часовом ре-
жиме разряда менее 40 % номинальной; повышенный
саморазряд — разряд батареи за 14 сут превышает 10 %
при температуре окружающего воздуха 20±5°С.
Осмотр и дефектовка аккумуляторной батареи. При-
нятая в ремонт аккумуляторная батарея подвергается
внешнему осмотру и проверочным испытаниям, в ре-
зультате которых определяют необходимость разборки
батареи, объем и вид ремонта. Проверяется состояние
моноблока, крышек, заливочной мастики, прочность
крепления МЭС и выводных клемм с борнами и свинцо-
выми втулками.
Состояние аккумуляторной батареи проверяется
вольтметром класса точности не менее 0,5 со шкалой
на 3 В с ценой деления 0,02 В; для батарей со скрыты-
ми МЭС — вольтметром со шкалой на 30 В с ценой де-
ления 0,2 В. ЭДС аккумуляторной батареи должна быть
не менее 12 В.
Проверка состояния батарей может также осуществ-
ляться нагрузочной вилкой — измерением напряжения
каждого аккумулятора батареи под нагрузкой. Если
стрелка вольтметра при замере не отклоняется, то можно
предполагать короткое замыкание внутри аккумулято-
ра, вследствие чего он полностью разрядился, или нена-
дежный контакт между борном, мостиком и выводной
клеммой. Аккумуляторную батарею с указанными не-
исправностями следует подвергнуть разборке.
Места контактов наконечников вилки с выводными
клеммами аккумуляторной батареи должны быть очи-
щены от оксидов. Нагрузочную вилку необходимо под-
ключить к аккумулятору на 5 с. Если напряжение акку-
158
мулятора батареи в процессе проверки падает, то про-
веряемый аккумулятор разряжен. Низкие значения
напряжений всех аккумуляторов батареи после заряда
свидетельствуют о ее неработоспособности вследствие
износа в эксплуатации. Зависимость напряжения на
аккумуляторе батареи от степени его разряженности
приведена в табл. 7.9.
Пробки, имеющие трещины, сколы и сорванную
резьбу, направляют в утиль. Проверяется наличие и уро-
вень электролита в аккумуляторах батареи, сдаваемой
в ремонт. Уровень электролита должен быть выше верх-
них кромок сепараторов или предохранительных щит-
ков. Отсутствие электролита дает основание предпола-
гать наличие сквозных трещин в моноблоке и наличие
сульфатации электродов.
По внешним признакам, показаниям нагрузочной
вилки и сведениям, полученным после заряда, опреде-
ляют вид и объем ремонта аккумуляторной батареи.
Если батарея требует только припайки МЭС и заливки
мастикой, то она подлежит текущему ремонту и направ-
ляется в сборочное отделение. Если аккумуляторная
батарея не может быть восстановлена текущим ремон-
том, то она должна быть направлена на разборку для
уточнения объема ремонтных работ.
Разборка аккумуляторной батареи. Разборку акку-
муляторных батарей следует производить после удале-
ния из них электролита, для чего батарею устанавлива-
ют в ванну в опрокинутом положении на 3—5 мин. На-
чинают разборку с удаления МЭС и выводных клемм
(рис. 9.22). Для этого необходимо кернить центры на
выводах и МЭС аккумуляторной батареи. Перемычки
и выводы высверливают специальным или обычным
сверлом на всю толщину до полного отделения от свин-
цовой втулки и борна. При неисправных крышках „мо-
ноблока допускается удаление МЭС и выводов свинце-
резом, ножовкой и т. п. Для сохранения длины борна
перемычку и выводные клеммы сверлят трубчатым свер-
лом. После выполнения этих операций надо заложить
рабочий конец отвертки или другого предмета под пе-
ремычки и пользоваться ими как рычагом. Запрещается
ударять по этим предметам, так как это может вызвать
поломку крышек и моноблока. Снятые годные перемыч-
ки после промывки направляются в ремонтно-сборочное
отделение для повторного использования, а негодные
159
и стружка собираются в ящик для свинца и направля-
ются в литейное отделение на переплавку.
Затем следует разогреть мастику на поверхности ак-
кумуляторной батареи до температуры 80—100 °C. Для
разогрева мастики батарею помещают в отражательную
Рис. 9.22. Высверливание МЭС аккумуляторных батарей
печь'(см. рис. 9.2) или удаляют мастику электроста-
меской, которую предварительно включают в электри-
ческую сеть для нагрева до 180—200 °C. Снятую масти-
ку можно использовать повторно после нейтрализации
в 2—3 %-ном растворе щелочи или соды и промывки
в чистой воде.
Крышки с моноблока аккумуляторной батареи сни-
мают специальным съемником (см. рис. 9.5), плавно на-
жимая на его рукоятку (рис. 9.23). При отсутствии съем-
ника, крышку аккумуляторного элемента можно снять,
используя в качестве рычага, например, напильник
согнутый под углом 90° со стороны рукоятки. Во избежа-
ние поломки крышки не следует прикладывать к ней
усилие свыше 5 кг. Если требуется приложить усилие
свыше 5 кг, следует дополнительно разогреть мастику.
После снятия крышек при помощи экстрактора (см. рис.
9.6) или другого приспособления поочередно извлекают
блоки электродов из моноблока (рис. 9.24) и устанавли-
160
вают их на него наклонно на 2—3 мин, чтобы стекли ос-
татки электролита. После разъединения блоки электро-
дов дефектуют и уточняют вид и объем их ремонта.
При выпадении активной массы, поломке токоотво-
дов, сплошной сульфатации поверхности электродов
блоки электродов выбраковывают. В блоках электродов,
Рис. 9.23. Снятие крышки моноблока съемником
/ — скоба; 2 — рукоятка; 3 —рейка; 4 — защелка; 5 — запорное кольцо
не имеющих дефектов, следует сменить сепараторы, уда-
лить с кромок свинцовые мостики, а также шлам со дна
моноблока и направить на сборку. Для удаления микро-
пористых сепараторов следует осторожно развести
электроды в стороны, так чтобы не допустить выпадения
активной массы из ячеек под ушками электродов и не
вызвать поломку токоотводов. Предохранительные хлор-
виниловые щитки и сепараторы без изломов, трещин
11—28
161
Рис. 9.24. Извлечение блока
электродов из моноблока
/ — соединительный стержень; 2 —
рукоятка; 5 — шарнирный захват.
и сквозных отверстий можно^
вновь использовать (предвари-
тельно они должны быть про-
мыты и обработаны 0,5 %-ным
раствором сульфанола). i
Моноблоки, крышки и проб-;
ки должны направляться на
мойку и дефектовку.
Разборку и предваритель-
ную дефектовку электродов
выполняют в спецодежде (бре-
зентовые брюки, куртка, рези-
новые сапоги, перчатки и за-
щитные светлые очки). Для
этих работ используют верстак,
показанный на рис. 9.1.
Дефектовка и ремонт элек-
тродов. Окончательную дефек-
товку электродов выполняют'
при наружном осмотре. Элек-
троды выбраковываются при
следующих условиях: разрыв одной из рамок; трещины
на рамке, токоотводе или излом рамкй; коробление, ес-
ли стрела прогиба более 3 мм; сквозные трещины на
семи ячейках и более в разных местах или на трех ячей-
ках рядом; сквозное выкрашивание активной массы
из трех ячеек и более рядом или из двух рядом под
ушком; сульфатация поверхности электродов более
20%.
Ремонт отрицательных электродов. Электроды ремон-
тируют при сульфатации поверхности до 20%; поверх-
ностном налете желтого, зеленого и белого цветов; отло-
ме ушка; короблении, если стрела прогиба менее 3 мм. По-
лублоки, годные к сборке и требующие ремонта, а также
полублоки, имеющие хотя бы один исправный электрод,
направляют на мойку.
Годные полублоки и полублоки, подлежащие ремон-
ту, промывают в дистиллированной воде в течение 25—
30 мин. Если электроды будут долго храниться до сбор-
162
ки, время на промывку рекомендуется увеличить вдвое.
Для промывки полублоки устанавливают вертикально
на решетку в ванну (см. рис. 9.7) на расстоянии не менее
10 мм один от другого по направлению движения потока
воды. Отрицательные электроды с поверхностным нале-
том желтого, зеленого и белого цвета во время мойки
очищают жесткой волосяной щеткой. Промытый полу-
блок отрицательных электродов, имеющих хотя бы один
годный электрод, разбирают, выпиливая годные элект-
роды из мостика баретки ножовочным полотном для ме-
талла или любым другим способом так, чтобы сохранить
длину ушков электродов.
Во время эксплуатации аккумуляторной батареи ак-
тивная масса отрицательных электродов разбухает и на
их поверхности появляются пузыри (рис. 9.25). Если та-
Рис. 9.25. Отрицательный электрод после разборки аккумулятора
кой электрод поставить в аккумулятор, он быстро выйдет
из строя. Поэтому перед установкой отрицательные элек-
троды необходимо опрессовать, для чего каждый элект-
род обкладывают с двух сторон газетной бумагой
и укладывают стопкой по 5—10 шт, прокладывая между
электродами металлические прокладки толщиной не ме-
нее 7 мм. Бумага во время прессования предотвращает
11*
163
попадание оксидов железа в активную массу электродов-
и, кроме того, хорошо поглощает влагу, Подготовленную
таким образом стопку электродов опрессовывают в тече-
ние 30 с любым устройством, обеспечивающим усилие
около 5 т. От усилия прессовки зависит срок службы
электродов и их емкость.
Из опытов известно, что при усилии прессования 3 т
емкость электродов составляет 104 % их номинальной
емкости, при усилии 5 т — 97 %, а при усилии 7 т ем-
кость электродов уменьшается до 74 % их номинальной
емкости [11], Если усилие прессования составит менее
3 т, то окажется, что срок службы отрицательных элек-
тродов будет меньше срока службы положительных
электродов, и аккумуляторная батарея выйдет из строя
раньще установленного срока.
Отрицательные электроды допускается опрессовы-
вать только один раз, так как при повторном прессова-
нии количество активной массы уменьшается и электрод
не будет иметь необходимой емкости. Опрессованные
электроды повторно промывают в дистиллированной во-
де, используя волосяную щетку для смывки выкрашива-
ющихся из токоотводов частиц активной массы. Невы-
полнение этой операции приводит к тому, что в собран-
ной после ремонта батарее эти частицы скапливаются на
дне ячеек моноблока в виде шлама.
Промытые отрицательные электроды вновь осматри-
вают и дефектуют, а затем сушат. Во время сушки ак-
тивная масса отрицательных электродов, состоящая из
губчатого свинца, интенсивно окисляется кислородом
воздуха и электроды нагреваются. Для предотвращения
растрескивания активной массы сильно нагретые элек-
троды, над которыми выделяется пар, помещают на 1—
2 мин в холодную дистиллированную воду. После ох-
лаждения их вновь просушивают. В исключительных
случаях отрицательные электроды допускается соби-
рать в полублоки сразу же после промывки, без
сушки.
Электроды, имеющие укороченные ушки, после суш-
ки направляют на операцию напайки ушек. При этом
электрод нужно уложить в шаблон (см. рис. 9.8), пред-
варительно зачистив металлической щеткой кромки
навариваемого ушка, пламя горелки подвести к ушку
электрода и нагреть его кромки до плавления (рис.
9.26). Не отводя пламя от кромки ушка, быстро направ-
164
ляют в него свинцовый пруток, который, плавясь, запол-
няет шаблон и ушко до номинальных размеров. Затем
электрод вынимают из шаблона и опиливают ушко до
толщины, равной толщине электрода.
Ремонт положительных электродов. Электроды ре-
монтируют при сульфатации поверхности менее 20 %;
разбухании активной массы на глубину менее 0,5 мм
Рис. 9.26. Напайка ушка электрода
и менее 20 % Поверхности электродов; шелушении и пу-
зырении активной массы на глубину менее 0,5 мм и ме-
нее 20 % поверхности электродов; отломе ушка электро-
да; короблении электрода, если стрелка прогиба менее
3 мм. Полублоки, годные к сборке и требующие ремон-
та, а также полублоки, имеющие хотя бы один исправ-
ный электрод, направляют на мойку.
Годные полублоки и полублоки, подлежащие ремон-
ту, устанавливают в ванну вертикально на решетку на
расстоянии 10 мм друг от друга и промывают в течение
25—30 мин потоком циркулирующей дистиллированной
воды. Полублоки электродов с разбухшей активной мас-
сой, с шелушением и пузырением этой массы предвари-
тельно разбирают и тщательно очищают в воде, приме-
няя волосяную щетку. Полублоки с частично сульфати-
165
рованными электродами после мойки направляются!
непосредственно на сборку. Допускается отправлять на!
сборку годные электроды сразу после мойки без сушки;!
если они будут использованы на сборкё не позднее сле-|
дующих суток. J
Разборке подвергают полублоки, электроды которых!
требуют ремонта. Бракованные электроды отделяют от|
мостика баретки при помощи ножовочного полотна по]
металлу или любым другим способом. Покоробленные!
электроды направляют на правку. Электроды правят]
только во влажном и заряженном состоянии непосредст-]
венно после мойки. Затем эти электроды опрессовывают!
таким же образом, как указано при описании ремонта!
отрицательных электродов (см. стр. 164). Усилие прес-1
сования увеличивают со скоростью не более 0,5 т/мип;]
После опрессования стопку электродов снимают с прес-1
са, удаляют прокладки, проверяют исправность электро-1
дов и направляют на мойку. После сушки полублоки!
и отдельные электроды направляют на сборку. Электро-
ды с отломанными и укороченными ушками направляют!
в напайку. I
Дефектовка и ремонт моноблоков, крышек и пробок. Изучение!
состояния аккумуляторных батарей в эксплуатации показало, что!
повторное .использование моноблоков (за исключением моноблоков^
изготовленных из полиэтиленовой композиции) не рекомендуется.!
Использование исправных моноблоков, вышедших из строя по есте-J
ственному износу, возможно, но при этом нельзя гарантировать!
длительный срок их службы. Не рекомендуется также производите!
их ремонт, так как надежность таких моноблоков гарантировать!
нельзя. Однако в практике иногда возникает необходимость в ре-1
монте моноблоков. Моноблоки, крышки и пробки должны тщатель!
но промываться струей чистой воды с применением волосяной щетЗ
ки. Шлам, собранный в ванне, подлежит сдаче на базы Вторцветме-1
та. На моноблоке допускаются сколы на углах глубиной до 2 мм,1
общей площадью 1 см2; сколы на ребрах отделки глубиной до 2 мщ|
общей площадью 5 см2. Крышки моноблока не должны иметь тре!
щин, сколов, пробоин, срывов или взносов резьбы в отверстии. д
Пробки аккумуляторных батарей не должны иметь трещин, ско-1
лов, срывов или износов резьбы. Вентиляционные отверстия в проб-1
ках .должны быть прочищены. Наличие старой мастики на поверхно-|
ети моноблока и крышек не допускается. Моноблоки, крышки!
и пробки должны высушиваться. Сушка моноблока, крышек и про-|
бок производится на стеллажах при температуре 15—20 °C в тече-|
ние 3—4 ч. Для ускорения процесса допускается производить их|
сушку в шкафах при температуре не выше 60 °C. |
Сквозные трещины моноблоков заделываются. Для этого про-)
сверливаются отверстия диаметром 3 мм на концах трещины, и она
разделывается под углом 90—120° на глубину 4 мм (рис. 9.27). Раэ-|
делка- трещин в асфальтопековых моноблоках производится только!
166
с наружной стороны, а в эбонитовых — с двух сторон. Разделанная
трещина зачищается наждачной бумагой. и обезжиривается ацето-
ном. Места зачистки должны иметь шероховатую поверхность ши-
риной не менее 10 мм с каждой стороны разделанной трещины. По-
сле обезжиривания производят сушку в течение 5—6 мин при тем-
пературе 15—20 °C.
Клей для заделки трещин может быть изготовлен по следующим
трем рецептам.
На основе эпоксидной смолы ЭД-6. Отмеряют необходимое ко-
личество эпоксидной смолы ЭД-6, дибутилфталата (пластификатор)
Рис. 9.27. Разделка трещин в эбонитовом моноблоке
и тщательно перемешивают их между собой. На каждые 100 г эпок-
сидной смолы необходимо добавить 10—15 г дибутилфталата. Затем
в эту смесь добавляют 50 г асфальтопековой муки (наполнитель),
которую получают из материала выбракованного моноблока. Смесь
тщательно перемешивают. В готовую смесь добавляют 8—10 г поли-
этиленполиамина (отвердитель) и тщательно перемешивают. Приго-
товленный клей хранению не подлежит.
На основе стиракрила. Отмеряют необходимое количество стир-
акрила ТШ и растворителя и тщательно перемешивают. На каждые
100 г стиракрила необходимо добавить 75 г растворителя. Приго-
товленный клей хранению не подлежит.
На основе полистирола. В 1 л этилацетата или растворителя
КР-36 растворяют 300 г полистирола. В плотно закрытой посуде
клей можно хранить длительное время.
При заделке трещин клей наносят на всю разделанную поверх-
ность и просушивают моноблок до затвердевания клея. Трещину,
разделанную с двух сторон, заклеивают также с обеих сторон. Тем-
пература сушки допускается в пределах от 15 до 60 °C. Место
склейки зачищают. Швы с внутренней стороны моноблока, должны
быть зачищены заподлицо. Моноблок следует проверять на электро-
проницаемость.
В § 9.3 описан простой и удобный способ испытания монобло-
ков батарей на пробой (см. рис. 9.17) путем проверки электрической
цепи через стенкй и перегородки. Наличие электрической цепи сви-
детельствует о сквозных трещинах. Моноблок, выдержавший испы-
тание, промывается чистой водой и подвергается сушке. Сушку его
производят как указывалось выше, при нормальной температуре
167
(20+5 °C) в течение 3—4 ч или для ускорения процесса в суши
ном шкафу при температуре не более 60 °C.
Приготовление сплава, отливка свинцовых детале
и паяльных прутков. В аккумуляторной мастерск
в литейном отделении производят отливку МЭС, борна
и свинцовых прутков, используемых в качестве припа
при сборке батарей. Эти детали отливают из свипцов
сурьмянистых сплавов. Для приготовления сплава при
меняют свинец марок Cl, С2 и СЗ ГОСТ 3778—77 и сурь
му марок СуО, Cyl и Су2 ГОСТ 1089—82Е или спла|
свинцово-сурьмянистый марки ССуА ГОСТ 1292—81. J
Свинцово-сурьмянистый сплав приготовляют в спе
циальных стальных котлах. Вначале в котел загружаю)!
свинец и нагревают его до температуры 400 °C. Спуст5
15 мин после расплавления снимают слой оксидов, те
пературу доводят до 450—500 °C и в котел загружаю;
сурьму, измельченную на кусочки (25—30 мм), из рас
чета 3—4 % от общего количества свинца. При исполь
зовании готового сплава, в котором уже содержится
сурьма,"его нагревают до 400—450 °C и приступают к от
ливке деталей или прутков. Для уменьшения окисленш
сплава и выгорания сурьмы поверхность сплава в котл
покрывается слоем древесного угля,
Перед отливкой деталей поверхности литейных фор!)
подготавливают путем покрытия их теплоизоляционно
суспензией. При отливке деталей формы нагревают д
120—160 °C. Нагрев может быть осуществлен сами
сплавом, который предварительно заливают в форму
и оставляют там на несколько минут. Для отливки дета-
лей сплав зачерпывают из котла ручным черпаком и за-
ливают форму до полного заполнения литниковой систе-
мы. Убедившись, что сплав в’форме полностью затвер^
дел, форму открывают и из нее вынимают деталь. При
зачерпывании сплава необходимо следить за тем, чтобы
в ковш не попали частицы угля или шлака, так как это
может привести к дефектам литья. Заливку сплава в фор-Д'
му следует производить быстро, непрерывной струей, до
полного заполнения формы (рис. 9.28). Перерывы в за-:
ливке детали ведут к образованию спаев и браку отли-
ваемой детали.
Не допускаются такие дефекты отлитых свинцовых 4
деталей, как трещины, недолив, слоистость, усадка, ра-
ковины и заусеницы. Отлитые детали должны иметь’
ровную' чистую поверхность, без наплывов, раковин '
168
и посторонних включений. Геометрические размеры от-
литых деталей должны соответствовать размерам рабо-
чих чертежей или эталонов. Годные детали укладывают
в ящик и направляют на сборку, а негодные возвраща-
ют на переплавку в котел.
Рис. 9.28. Отливка свинцовых деталей: а — отливка борнов; б — от-
ливка МЭС; в — отливка прутков
169
9<5. Сборка аккумуляторных батарей i
Сборка блоков электродов. При сборке блоков элект- '
родов необходимо зачистить ушко электрода до метал-
лического блеска и установить комплект электродов "
в шаблон-кондуктор (рис. 9.29). Электроды с укорочен-
ными ушками, поврежденными токоотводами, а также "
Рис. 9.29. Установка электродов в шаблон-кондуктор
не имеющие активной массы в ячейках, для комплек- лИ
товки полублоков не следует применять. При комплек- 1Ш
товке полублоков нужно подбирать электроды одинаКо-
вые по техническому состоянию, размеру и толщине. Я
Электроды в шаблоне должны быть установлены парал- Яг
лельно друг другу так, чтобы их ушки были плотно при- ШУ
жаты в пазах гребенки и выступали на 3—5 мм. Не до- Ж
пускается комплектовка восстановленных или бывших .
в эксплуатации электродов в один полублок с новыми, Зи
а также установка тонких отрицательных электродов Ж
в середину полублока. Число электродов в положитель- «j
ных и отрицательных полублоках для различных типов & '
стартерных аккумуляторных батарей приведены в табл. 4
9.2. - 1
Для получения блока электродов необходимо произ-
вести пайку его полублоков с борном, для чего устано-
вить борн в шаблон-кондуктор так, чтобы ось борна
соответствовала оси симметрии полублока электродов.
170
Таблица 9.2
Число электродов Число электродов
Тип батарей положи- отрица- Тип батарей положи- отрица-
тельных тельных тельных тельных
ЗСТ-150 10 11 6СТ-75 6 7
ЗСТ-215 15 16 6СТ-82 6 7
6СТ-45 6СТ-50 4 4 3 4 6СТ-90 7 7
6СТ-50 4 5 6СТ-90 7 8
6СТ-55 6 7 6СТ-105 8 8
6СТ-60 4 5 6СТ-Ю5 8 9
6СТ-75 6 6 6СТ-132 9 10
Пайку ведут водородным пламенем до образования
прочного контакта ушков с борном. Пламя горелки под-
водят к выступающим ушкам электродов и основанию
борна и нагревают их до плавления. Не отводя пламени
от поверхности, вводят в него свинцовый пруток, кото-
рый, плавясь, соединяется с ушками электродов и осно-
ванием борна, образуя мостик (рис. 9.30). Применение
припоя, содержащего олово, не допускается.
Спаянные полублоки электродов вынимают из гре-
бенки шаблона-кондуктора, визуально проверяют каче-
ство пайки и производят сборку блоков. В спаянных по-
Рис. 9.30. Пайка электродов в полублоки
171
лублоках электродов не допускаются наплывы сплава
свинца толщиной более 0,5 мм на верхней части мости-
ла; протеки сплава при пайке; протеки сплава под мос-J
тиком и между электродами; повреждение при пайке ос- 1
нования борна глубиной более 0,5 мм; смещение элект- 'i
родов в блоках относительно друг друга более 2 мм по ;
ширине электродов.
Удалять наплывы свинца следует так, чтобы не вы- ,
звать выкрашивания активной массы и не повредить
токоотводы электродов (рис, 9.31). Сборка блоков элек-
Рис. 9.31. Удаление наплывов свинца между электродами
тродов производится таким образом, чтобы отрицатель-
ные электроды отрицательного полублока чередовались
с положительными электродами положительного полу-
блока (рис. 9.32). Собранные блоки прокладываются
сепараторами (рис. 9.33). Для этого следует блок поло-
жить на ребро, а электроды слегка развести. Сепарато-
ры вставляют рифленой поверхностью к положительно-
му электроду в вертикальном направлении рифов (при
рабочем положении аккумулятора). После установки
сепараторы выравнивают. Для этого нижней частью бло-
ка слегка ударяют о верстак.' Сепараторы должны вы-
ступать равномерно по обеим сторонам блока. Перекры-
тие сепараторами верхних кромок электродов менее чем
на 4 мм и боковых менее 1 мм не допускается. Снизу
блока сепараторы должны быть в одной плоскости
с ножками электродов. После проверки правильности
172
Рис. 9.32. Сборка блоков электродов
сборки блоки направляются на сборку аккумуляторных
батарей. Внешний вид собранного блока электродов по-
казан на рис. 9.34.
Сборка батарей. Моноблоки, поступающие на сбор-
ку, должны быть исправными, чистыми и сухими. Блоки
вставляют без резких ударов о призмы моноблока. Для
предохранения сепараторов и электродов от поврежде-
ний при проверке уровня и плотности электролита в про-
173
цессе эксплуатации на каждый блок накладывают
винипластовый предохранительный щиток таким Обра-*
зом, чтобы края его находились под мостиком борйов.
Блоки электродов вставляют в моноблок так, чтобы
Рис. 9.34. Блок электродов в сборе Я
полублок отрицательных электродов; 2 — борн; 3 — сепаратор; 4 —* полу- Я
блок положительных электродов
борн положительного блока электродов одного аккуму- Я
лятора находился рядом с борном отрицательного блока Я
электродов соседнего аккумулятора (рис. 9.35). Я
Правильность установки блоков электродов в моно-я
блок проверяется следующим образом. Я
Проверка при влажных сепараторах. К борнам род- Я
соединяют нагрузочную вилку с отключенным нагру- Я
зочным сопротивлением. Отклонение стрелки вольтмет- я
ра от нулевого положения свидетельствует об отсутствии я
замыканий в аккумуляторе, а направление отклоне- я
ния стрелки указывает на расположение блоков, их по- и
лярность в моноблоке. '«
Проверка при сухих сепараторах из микропористой »
пластмассы. Через дополнительный источник электриче-
ской энергии — аккумулятор — подключают к борнам. ’
вольтметр. Отсутствие показаний вольтметра свидетель-
ствует о правильности сборки. Если стрелка вольтметра
отклоняется, необходимо найти и устранить замыкание
между электродами блоков.
Крышки моноблока должны надеваться на борны
свободно; допускается рихтовка борном и посадка кры-
Рис. 9.35. Вставка блоков электродов в моноблок
шек легкими ударами деревянного или резинового мо-
лотка. Крышки должны плотно лежать на выступах мо-
ноблока. Разность по высоте между двумя соседними
крышками должна быть не более 3 мм.
Перемычки при пайке должны свободно, без переко-
са надеваться на борны до упора в свинцовые втулки
крышек моноблока. Шаблоны должны также свободно,
без перекоса располагаться на перемычках. Перемычки
припаивают к борну (рис. 9.36), для чего пламя горелки
подводят к выступающему борну, перемычке и свинцовой
втулке в крышке и нагревают их до плавления. Не отво-
дя пламени от спаиваемых деталей, быстро вводят в не-
го свинцовый пруток, который, плавясь, соединяет дета-
ли в единое целое. Качание выводов и перемычек не
допускается. Качественная пайка втулки с борном и пе-
174
175
ремычкой должна быть обеспечена по всему периметру
втулки и борна. В местах пайки не должно быть раковин,
расслоений, посторонних включений и пережога свинца.
Наплывы свинца под перемычками не допускаются.
Далее напаивают выводные полюса и производят на
них оттиски знаков полярности «+» и «—». Для этого
на выводные борны устанавливают шаблон и нагревают
(0,2 кгс/см2). При проверке на герметичность батареи
без тубусов в крышках мягкая резиновая пробка, наде-
тая на мундштук, соединенный резиновым шлангом с ва-
куум-насосом, вставляется в горловину аккумуляторной
крышки батареи и открывается вентиль, соединяющий
систему с вакуум-насосом. По достижении показания ва-
куумметра 1,96-104 Па вентиль вакуумной линии закры-
Рис. 9.36. Припайка МЭС к борнам
1 — шаблон; 2 — свинцовая втулка; 3 —крышка
пламенем горелки до плавления верхних частей борна W
и свинцовой втулки. Не прекращая нагрева, вводят Ж
в пламя горелки свинцовый пруток и расплавляют его Я
до полного заполнения формы шаблона. Полюсный знак S
на выводах наносится при помощи стального штампа до -S
застывания сплава свинца. Верхний диаметр положи- Я
тельного вывода должен быть 17,4±0,2 мм, а отрица- W
тельного—15,8±0,2 мм, высота напаянного выводя Ш
должна быть не менее 18 мм, конусность 19. Место V
соединения борна со свинцовой втулкой крышки долж- >
но быть герметичным. Непараллельность МЭС и выво- W
дов относительно горизонтальной и вертикальной плос- .1*
костей более 2 мм не допускается. Спаянные батареи яЬ
заливают мастикой (рис. 9.37). Поверхность мастики ЗГ
должна быть ровной, не должна иметь пузырей и сви- я'
щей. Повреждение поверхностей моноблока и крышек
не допускается. f
Каждая батарея подвергается испытанию на герме- ।
тичность путем создания давления, пониженного или по- I
вышенного по сравнению с атмосферным на 1,96-104 Па
Рис. 9.37. Заливка мастики
вается. Аккумуляторная ячейка считается герметичной,
если в течение 3—5 с вакуум не падает. Батарея, у кото-
рой хотя бы одна ячейка не выдержала испытания на
герметичность, подлежит ремонту и повторной проверке.
Собранные аккумуляторные батареи, отвечающие
поставленным требованиям, направляют на заряд.
9.6. Приведение батарей
в рабочее состояние после ремонта
Аккумуляторные батареи, прошедшие текущий или
капитальный ремонт, а также вновь изготовленные, вы-
держивают при температуре 25—30 °C не менее 18 ч, за-
тем заливают электролитом плотностью 1,28±0,01 г/см3.
Электролит приготавливают из аккумуляторной сер-
ной кислоты (ГОСТ 667—73) и дистиллированной воды
(ГОСТ 6709—72) по методике, указанной в гл. 3. В ис-
ключительных случаях допускается для приготовления
176
12—28
177
электролита использовать чистую снеговую или дожде-1
вую воду, собранную и хранящуюся в неметаллической
посуде. Эту воду необходимо предварительно профильт-
ровать через чистое полотно для очистки от механичес-
ких загрязнений. Для приготовления одного литра элек-
тролита с заданной плотностью необходимо использо-
вать данные табл. 3.2. При смешивании серной кислоты
и дистиллированной воды температура электролита по-
вышается, а плотность электролита зависит от темпера-
туры, поэтому при определении плотности электролита
замеряют его температуру и к показанию денсиметра
прибавляют температурную поправку (см. табл. 7.8).
Температура электролита, заливаемого в акумуляторы,
должна быть не выше 25 °C, так как в процессе пропит-
ки электродов в аккумуляторах температура его повы-
сится.
Заполнение батарей электролитом следует произво-
дить в зависимости от конструкции аккумуляторных
крышек, пробки которых должны быть вывернуты и про-
чищены их вентиляционные отверстия. После этого не-
большой струей заливают электролит в аккумуляторы.
Заливка электролита ведется до тех пор, пока зеркало
электролита не коснется нижнего торца тубуса горлови-
ны, при отсутствии тубуса заливку электролита следует
производить до уровня на 10—15 мм выше предохрани-
тельного щитка.
Плотность электролита проверяют с помощью денси-
метра. Для определения плотности электролита сжима-
ют резиновую грушу кислотомера и погружают его на-
конечник в электролит. Затем засасывают внутрь кис-
лотомера электролит до тех пор, пока не всплывет
поплавок. По шкале поплавка отсчитывают значение
плотности электролита. Чем больше плотность электро-
лита, тем выше всплывает поплавок. При измерении
плотности необходимо следить за тем, чтобы поплавок
не касался стенок стеклянной трубки кислотомера. При
отсчете показаний денсиметр надо помещать перед собой
так, чтобы поплавок находился в вертикальном поло-
жении, а поверхность электролита была на уровне глаз.
Отсчет плотности электролита производится по нижне-
му краю мениска. Зависимость плотности электролита
от температуры приведена в приложении 3.
После пропитки, не ранее чем через 20 мин и не поз-
же чем через 2 ч производится контроль плотности элек-
178
тролита в каждом аккумуляторе с целью Определения
степени их разряженности. Если плотность электролита
понизится не более чем на 0,03 г/см3 против плотности
заливаемого электролита, то батарея может быть пуще-
на в эксплуатацию. Если же плотность электролита по-
низится более чем на 0,03 г/см3, то батарею следует за-
рядить.
Батареи включаются на заряд следующим образом.
Положительный вывод батареи присоединяют к положи-
тельному полюсу источника тока, а отрицательный к от-
рицательному. Для проведения одновременного заряда
нескольких батарей (если позволяет напряжение источ-
ника тока) их соединяют последовательно, т. е. отрица-
тельный вывод одной батареи с положительным выво-
дом другой. Отрицательный и положительный выводы
двух крайних батарей -подсоединяют соответственно
к отрицательному и положительному выводам источника
тока.
Перед включением батарей на заряд уровень элект-
ролита должен быть на 10—15 мм выше уровня сепара-
торов, а его температура не должна превышать 35 °C.
Ток заряда и необходимое количество электролита для
заливки батарей указаны в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Тип батареи Номиналь- ное напря- жение, В Номиналь- ная ем- кость при 20-часо- вом режи- ме разря- да, А-ч Значение зарядного тока для батарей, А Количе- ство электро- лита для заполне- ния одной батареи, л
новых и про- шедших капи- тальный или восстанови- тельный ремонт новых с сухоза- ряженными электродами, прошедших те- кущий ремонт и находящихся в эксплуатации
ЗСТ-150 6 150 11,0 15,0 4,8
ЗСТ-215 6 215 15,5 21,5 7,0
6СТ-45 12 45 3,5 4,5 3,0
6СТ-50 12 50 4,0 5,0 3,5
6СТ-55 12 55 4,0 5,5 3,8
6СТ-60 12 60 4,5 6,0 3,8
6СТ-75 12 75 5,5 7,5 5,0
6СТ-82 12 82 5,5 8,0 5,4
6СТ-90 12 90 5,0 9,0 6,0
6СТ-105 - 12 105 7,5 10,5 7,0
6СТ-132 12 132 9,0 13,0 8,0
12*
179
Заряд должен проводиться силой тока 0,1 С2о А до.
напряжения не менее 2,4 В на каждом аккумуляторе,,
после чего ток уменьшают вдвое от первоначального,
и доводят батареи до состояния полного заряда. Заряда
следует проводить до достижения обильного газовыделе-j
ния во всех аккумуляторах, постоянства напряжения’
и плотности электролита, не изменяющихся в течение;
2 ч, после чего при непрекращающемся заряде должна;
быть произведена корректировка плотности электролита;
в аккумуляторах до 1,28+0,01 г/см3, приведенной
к 25 ° С. Если при заряде плотность электролита превы-'
сит указанное значение, необходима корректировка ее
до нормы путем доливки дистиллированной воды. Перед'
доливкой часть электролита из аккумуляторов отбирает-,
ся резиновой грушей. После доливки необходимо про-'
должить заряд в течение 30—40 мин для перемешивания;
электролита. Если при доливании дистиллированной во-;
ды плотность электролита станет ниже требуемой, необ-'
ходимо откорректировать-ее путем доливки серной кис-'Я
лоты плотностью 1,40 г/см3 и также продолжить заряде
для перемешивания электролита 30—40 мин. "Ж
В процессе заряда температура электролита не долж-1®
на превышать 45 °C. При повышении температуры элек-JB
тролита выше 45 °C необходимо использовать искусст-ж
венное охлаждение, уменьшить наполовину зарядный»'
ток или прервать заряд до достижения температуры®
35 °C, после чего заряд необходимо продолжить. Последи
завершения работ, связанных с окончанием заряда, ба-^Я
тареи отключают, снимают соединительные провода,|Я
уровень электролита через один час после окончания за-1Я
ряда доводят до 13—18 мм над сепараторами, вворачива-^В
ют пробки. Залитые электролитом и пропитанные бата.®|
реи насухо вытирают. На полюсные выводы тонким ело!®
ем наносят технический вазелин (масло вазелиновое»
техническое)’ Батареи готовы к эсплуатации. м®
Перед установкой батареи на автомобиль необходимо®
проверить степень заряженности батареи. ЗаряженностьЯ'
определяется по плотности электролита (табл. 9.4)® i
с учетом температурной поправки, указанной в табл'*2
7.8. Понижение плотности электролита на 0,01 г/см3 со-'t
ответствует разряженности батареи на 5—6 %. На каж-v 1
дом аккумуляторе заряженной аккумуляторной батареи
при проверке ЭДС должна быть 2,1±0,1 В.
Емкость аккумуляторных батарей после капиталь-
180 •
Таблица 9.4
Плотность электролита в конце заряда, приведенная к 25 °C» г/см8,
при степени зараженности батареи, %, равной
100 75 | 50 25
1,30 1,26 , 1,22 1,18
1,29 1,25 1,21 1,16
1,28 1,24 1,20 1,15
1,27 1,23 1,19 1,14
1,26 1,22 1,18 1,13
1,25 1,21 1,17 1,12
1,24 1,20 1,16 1,10
ного ремонта должна быть не ниже 80—85 % номиналь-
ной емкости на четвертом цикле, установленной ГОСТ
959.0—84,
Глава десятая
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК СТАРТЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕИ
10.1. Внедрение необслуживаемых аккумуляторных
батарей
Одним из важнейших направлений развития свинцо-
вого аккумулятора в настоящее время является создание
производства герметичных и необслуживаемых батарей.
Под этим термином подразумевают как полностью гер-
метизированные аккумуляторы, в которых полностью
реализован кислородный цикл, так и батареи с предохра-
нительными клапанами. В последнее время появились
также батареи обычной конструкции, но не нуждающие-
ся в периодической доливке воды при эксплуатации. Та-
кие батареи базируются на использовании в них бес-
сурьмянистых или малосурьмянистых сплавов, техноло7
гические свойства которых, а также электрохимическое
поведение в аккумуляторах продолжает оставаться в цент-
ре внимания советских и зарубежных специалистов.
181
В настоящее время значительному усовершенствова-1
нию подверглись и обычные, традиционные типы свинцо-1
вых аккумуляторных батарей. Разработаны и внедрены!
в производство эффективные ингибитор саморазряда!
(а-нафтол) й расширитель (БНФ); разработаны и на-1
шли применение новые коррозионностойкие сплавы,!
в том числе свинцово-кальциевые, используемые при npo-Jl
изводстве герметизированных и стационарных аккумуля-ч
торов; предложены новые форсированные режимы фор-|
мирования пластин и рациональные режимы заряда]
аккумуляторов; созданы и эксплуатируются высокопроиз-1
водительные поточно-механизированные линии по сбор-1
ке стартерных батарей с соединением блоков через ne-j
регородку. 1
Проведены также крупные работы по усовершенство-1
ванию конструкции стартерных батарей. Перечисленные^
достижения в области конструкции и производства свин- ]
цовых аккумуляторов обусловили весьма существенное 5
повышение технического уровня производства и эксплуа- !
тационных свойств отечественных свинцовых аккумуля- i
торных батарей. 1
Герметичные свинцовые аккумуляторы. Существуют ;
две разновидности герметичных свинцовых аккумулято-]
ров. Они представляют собой аккумуляторы безрекомби-«
национного типа, изготовляемые фирмами «Зонненшайн»^
(ФРГ) и «Кромптон Паркинсон Лтд» (Великобритания),!
и аккумуляторы полностью рекомбинационного типа, ко-|
торые изготавливаются фирмами «Дженерал Электрик»!
(США) и «Джэйтс Раббе Компани» (США). Аккумуля-3
торы рекомбинационного типа производятся в Велико-1
британии по лицензии фирмой «Хлорайд — Джэйтс!
Энеджи Лтд» под торговой маркой Циклон [12]. I
Аккумуляторные батареи типа Дрифит фирмы «Зон-«
неншайн» выпускаются двух типов: А300 с диапазоном i
емкости 1—9,5 А-ч для эксплуатации в аварийном ре-л
зервном режиме и А200 с диапазоном емкости 1—36 А-ч,|
напряжением 12 В для длительного циклирования. Фир-1
ма «Кромптон Паркинсон Лтд» производит герметичные '
свинцовые необслуживаемые устойчивые к перезаряду
аккумуляторы в диапазоне емкостей 1,5—4,5 А-ч. Эти,
аккумуляторы пригодны в качестве источников питания
для охранной сигнализации и аварийного освещения,
для переносной электронной аппаратуры на транзисто-
рах, используемых в быту, а также в медицине и связи.
J82
Аккумуляторы этих фирм содержат гелеобразный элек-
тролит и герметизированы таким образом, что никаких
выделений кислоты или газов при их заряде или экс-
плуатации не происходит. Благодаря использованию
свинцово-кальциевых сплавов, аккумуляторы имеют
очень низкую скорость саморазряда и, следовательно,
могут храниться в течение длительного времени без ча-
стых зарядов.
Фирма «Дженерал Электрик» разрабатывает ряд гер-
метичных цилиндрических перезаряжаемых свинцовых
элементов напряжением 2 В, а также аккумуляторные
батареи. Первым и пока единственным элементом этого
ряда, относительно которого имеются данные, является
элемент D, обладающий при 10-часовом разряде емко-
стью 2,5А-ч. Конструкция этого элемента аналогична
конструкции стандартных цилиндрических никель-кад-
миевых элементов. Он герметичен, имеет предохранитель-
ный клапан, в нем использованы свернутые в цилиндри-
ческую спираль электроды. Элемент можно заряжать
и разряжать в любой ориентации. Свинцовые элементы
со спиральными электродами обладают малой скоростью
саморазряда, которая на 30 % меньше, чем у других ти-
пов свинцово-кислотных аккумуляторов.
Применение токоотводов из специальных сплавов
и эффективная рекомбинация кислорода увеличивают
срок службы элементов в режиме перезаряда. При этом
не возникает проблем, связанных с потерей воды.
Свинцовые аккумуляторы типа Циклон фирмы «Хло-
райд— Джэйтс Энеджи Лтд» со спиральной комбинаци-
ей электродов, выпускаемые в Великобритании, анало-
гичны рассмотренным выше аккумуляторам. Аккумуля-
торы имеют полипропиленовый корпус с внешней
металлической оболочкой и выпускаются как в виде от-
дельных элементов, так и в виде аккумуляторных бата-
рей, включая батареи для фонарей. Полностью герметич-
ная конструкция аккумуляторов исключает доливку воды
и предотвращает выделение паров кислоты или ее выте-
кание. Для предотвращения увеличения давления в ак-
кумуляторах в условиях жесткого перезаряда он снаб-
жен самозакрывающимся клапаном.
Диапазоны допустимых температур хранения и раз-
ряда составляют от —65 до +65 °C, заряда — от —40
до +65 °C. Сроки хранения полностью заряженных ак-
кумуляторов'составляют при температурах 40, 25 и 0 °C
183
соответственно 1, 3 и 18 лет. Ожидаемый срок службы
колеблется в пределах 300—2000 циклов, а срок службы
при буферном режиме — в пределах 8—10 лет. Элемент ;
типа D может разряжаться однократным импульсом до \
100 А и выдерживать длительные разрядные токи до 30 А.
Выпускаются также аккумуляторные батареи напряже-1
нием би 12В, имеющие емкость в диапазонах 2,7—
52 А-ч. :
Фирма «Юаса» (Япония) выпускает герметичные не- '•
обслуживаемые свинцовые аккумуляторы напряжением
6 и 12 В и емкостью до 20 А-ч. Эти аккумуляторы могут
использоваться для работы как в режиме циклирования,
так и в резервном режиме в широком диапазоне обла-
стей применения, который включает дистанционно управ- \
ляемые электронные кассовые аппараты, переносные I
приборы, противопожарную сигнализацию, системы без-
опасности, системы связи, переносные телевизоры и ме- >
дицинское оборудование. Характерной особенностью ак-.^
кумуляторов является то, что для обеспечения длитель-,
ной и надежной эксплуатации в них используются
токоотводы из свинцово-кальциевого сплава, а также за- Ж
гущенный электролит. Аккумуляторы имеют клапанную, Ж
систему, которая предотвращает образование избыточ- W
него давления газа при нарушениях в работе аккумуля- Ж
тора или зарядного устройства. Они имеют ресурс 1000 S
циклов, а также ожидаемый нормальный срок службы Ж
в режиме непрерывного подзаряда при использовании ак- Ж
кумуляторов в качестве резервных источников тока,Ж
равный 4—5 лет. Д
Основная масса выпускаемых за рубежом герметич-'Д
ных батарей отличается сравнительно малыми габари-w
тами и небольшой емкостью. Удельная энергия этих ба-Ж
тарей составляет 25—ЗОВт-ч/кг и 55—75 Вт-ч/дм3, не-Д
сколько возрастая с увеличением емкости. Батареи®
могут разряжаться весьма различными режимами»
(вплоть до стартерных и импульсных разрядов током,'*
в 300 раз превышающим ток 20-часового разряда) в ши- Ж
роком интервале температур. %
По своим удельным электрическим характеристикам 3
современные свинцовые герметичные батареи близки
к никель-кадмиевым (НК) батареям. В то же время под-
ряду характеристик свинцовые батареи превосходят НК 1
(меньший саморазряд, более пологие разрядные кривые,
меньшая зависимость емкости от температуры), Стои-
184
мость герметичных свинцовых батарей на мировом рын-
ке в 3—4 раза ниже стоимости НК батарей с аналогич-
ными характеристиками, что обусловило широкое рас-
пространение свинцовых батарей и использование их
вместо,НК батарей.
Создание герметичных свинцовых батарей с предо-
хранительными клапанами стало возможным благодаря
решению ряда технологических и конструктивных про-
блем: разработка свинцово-кальциевых сплавов и тех-
нология отливки из этих сплавов аккумуляторных токо-
отводов; разработка гелеобразного электролита с тиксо-
тропными свойствами; разработка метода заряда,
препятствующего газовыделению и автоматизация про-
цесса заряда; рациональный выбор активных масс и эф-
фективных добавок, снижающих газовыделение; разра-
ботка конструкции батареи, исключающей выделение
аэрозолей и капель электролита.
Все эти разработки явились результатом серьезных
научно-исследовательских работ, позволивших создать
первую в нашей стране конструкцию 6-вольтовой герме-
тичной свинцовой батареи для переносного видеомагни-
тофона емкостью 2,6 А ч [ 13].
Необслуживаемые стартерные батареи. Идея разра-
ботки необслуживаемых стартерных батарей возникла
из практической потребности устранить недостатки тра-
диционных свинцово-кислотных батарей. Как известно,
стоимость обслуживания стартерной батареи в эксплуа-
тации включает в себя стоимость собственного заряда
и стоимость периодической доливки воды. Тот факт, что
до сих пор кислотные стартерные батареи подвергаются
сильному перезаряду (свыше 25%), особенно если они
перед этим были разряжены глубоко, отрицательно ска-
зывается на их эксплуатации: во-первых, имеет место
излишняя трата электроэнергии; во-вторых, перезаряды
способствуют развитию коррозионного процесса и оплы-
ванию активной массы положительного электрода, т. е.
сокращают срок -службы-; в-третьих, избыток перезаряда
приводит к сокращению периодов между доливками воды
в аккумуляторы.
Так, при ежедневном глубоком разряде обычные стар-
терные батареи требуют доливки воды через каждые 5—
10 циклов, в- то время как необслуживаемые батареи
нуждаются в доливке воды не раньше чем через каждые
100—125 циклов. Подсчитано, что затраты на обслужи-
185
соответственно 1, 3 и 18 лет. Ожидаемый срок службы
колеблется в пределах 300—2000 циклов, а срок службы
при буферном режиме — в пределах 8—10 лет. Элемент ;
типа D может разряжаться однократным импульсом до \
100 А и выдерживать длительные разрядные токи до 30 А.
Выпускаются также аккумуляторные батареи напряже-1
нием би 12В, имеющие емкость в диапазонах 2,7—
52А-Ч. :
Фирма «Юаса» (Япония) выпускает герметичные не- '•
обслуживаемые свинцовые аккумуляторы напряжением
6 и 12 В и емкостью до 20А-ч. Эти аккумуляторы могут
использоваться для работы как в режиме циклирования,
так и в резервном режиме в широком диапазоне обла-
стей применения, который включает дистанционно управ- \
ляемые электронные кассовые аппараты, переносные I
приборы, противопожарную сигнализацию, системы без-
опасности, системы связи, переносные телевизоры и ме- >
дицинское оборудование. Характерной особенностью ак-.^
кумуляторов является то, что для обеспечения длитель-.
ной и надежной эксплуатации в них используются
токоотводы из свинцово-кальциевого сплава, а также за- Ж
гущенный электролит. Аккумуляторы имеют клапанную, Ж
систему, которая предотвращает образование избыточ- W
него давления газа при нарушениях в работе аккумуля- Ж
тора или зарядного устройства. Они имеют ресурс 1000 S
циклов, а также ожидаемый нормальный срок службы Ж
в режиме непрерывного подзаряда при использовании ак- Ж
кумуляторов в качестве резервных источников тока,Ж
равный 4—5 лет. Д
Основная масса выпускаемых за рубежом герметич-'Д
ных батарей отличается сравнительно малыми габари-w
тами и небольшой емкостью. Удельная энергия этих ба-Ж
тарей составляет 25—ЗОВт-ч/кг и 55—75 Вт-ч/дм3, не-Д
сколько возрастая с увеличением емкости. Батареи®
могут разряжаться весьма различными режимами»
(вплоть до стартерных и импульсных разрядов током,'*
в 300 раз превышающим ток 20-часового разряда) в ши- Ж
роком интервале температур. %
По своим удельным электрическим характеристикам 3
современные свинцовые герметичные батареи близки
к никель-кадмиевым (НК) батареям. В то же время под-
ряду характеристик свинцовые батареи превосходят НК 1
(меньший саморазряд, более пологие разрядные кривые,
меньшая зависимость емкости от температуры), Стои-
184
мость герметичных свинцовых батарей на мировом рын-
ке в 3—4 раза ниже стоимости НК батарей с аналогич-
ными характеристиками, что обусловило широкое рас-
пространение свинцовых батарей и использование их
вместо,НК батарей.
Создание герметичных свинцовых батарей с предо-
хранительными клапанами стало возможным благодаря
решению ряда технологических и конструктивных про-
блем: разработка свинцово-кальциевых сплавов и тех-
нология отливки из этих сплавов аккумуляторных токо-
отводов; разработка гелеобразного электролита с тиксо-
тропными свойствами; разработка метода заряда,
препятствующего газовыделению и автоматизация про-
цесса заряда; рациональный выбор активных масс и эф-
фективных добавок, снижающих газовыделение; разра-
ботка конструкции батареи, исключающей выделение
аэрозолей и капель электролита.
Все эти разработки явились результатом серьезных
научно-исследовательских работ, позволивших создать
первую в нашей стране конструкцию 6-вольтовой герме-
тичной свинцовой батареи для переносного видеомагни-
тофона емкостью 2,6 А ч [ 13].
Необслуживаемые стартерные батареи. Идея разра-
ботки необслуживаемых стартерных батарей возникла
из практической потребности устранить недостатки тра-
диционных свинцово-кислотных батарей. Как известно,
стоимость обслуживания стартерной батареи в эксплуа-
тации включает в себя стоимость собственного заряда
и стоимость периодической доливки воды. Тот факт, что
до сих пор кислотные стартерные батареи подвергаются
сильному перезаряду (свыше 25%), особенно если они
перед этим были разряжены глубоко, отрицательно ска-
зывается на их эксплуатации: во-первых, имеет место
излишняя трата электроэнергии; во-вторых, перезаряды
способствуют развитию коррозионного процесса и оплы-
ванию активной массы положительного электрода, т. е.
сокращают срок -службы-; в-третьих, избыток перезаряда
приводит к сокращению периодов между доливками воды
в аккумуляторы.
Так, при ежедневном глубоком разряде обычные стар-
терные батареи требуют доливки воды через каждые 5—
10 циклов, в- то время как необслуживаемые батареи
нуждаются в доливке воды не раньше чем через каждые
100—125 циклов. Подсчитано, что затраты на обслужи-
185
вание обычных кислотных батарей на протяжении всего
срока службы обходятся очень дорого; по данным аме- ж
риканских авторов эти затраты приблизительно равны S
первоначальной стоимости батарей. Перечисленные недо- Ж
статки обычных кислотных батарей целиком обусловле-
ны наличием в составе сплава токоотводов значительных Я
количеств сурьмы, которая существенно снижает водо- Ж
родное перенапряжение и обусловливает усиленное га-
зовыделение как при перезарядах, так и при хранении Я
батарей в заряженном состоянии. Я
Проблема создания необслуживаемых батарей в прин- Ж
ципе может быть решена следующими двумя путями; w
возвратом разлагаемой воды в аккумулятор путем ре- Ж
комбинации выделяющихся при заряде газов; многократ- в
ным уменьшением скорости газовыделения при заряде W
и хранении батарей путем применения токоотводов из Ж
бессурьмяных сплавов или сплавов, содержащих малые Я
количества сурьмы. Я
Рекомбинация газов обычно осуществляется с помо- Ж
щью катализаторов (Pt, Pd и др.), которые наносятся на ж
инертные носители и помещаются в вентиляционных Я
пробках, т. е. на пути ухода газов из аккумуляторов. Не- > Ж
смотря на кажущуюся простоту, данный путь имеет мно- ш
го недостатков и не может быть рекомендован для созда- W
ния необслуживаемых стартерных батарей. Назовем ос- В
новные недостатки: при каталитическом образовании Я
одного моля воды выделяется около 313 кДж, что созда- Д
ет ряд технологических проблем. Повышение температу-
ры катализатора приводит к потере образующейся на нем Д
воды за счет испарения. Сама батарея может оказаться Ж.
в условиях перегрева, так как часть тепла рекомбинации .Ж
в виде горячей воды будет попадать в электролит; в ка- Ж
честве катализаторов используются металлы платиновой 'Ж
группы, которые не могут быть рекомендованы для при- Ж
менения их в массовых изделиях; имеется опасность по-
падания частиц катализатора внутрь аккумулятора, что Ж
может вызвать усиление саморазряда батарей. Все эти Ж
трудности делают каталитические системы малопригод- 'Ж
ными для стартерных батарей, габариты которых строго W
лимитированы, а удельные характеристики должны на- Д
ходиться на весьма высоком уровне.
Более перспективным является второй путь, где для
устранения эксплуатационных недостатков кислотных ба-
тарей и упрощения их обслуживания получили практи-
ке
ческое применение бессурьмянЫе свинцово-кальциевые
сплавы и сплавы, содержащие малое количество сурьмы.
В работе [13] испытывались батареи с положительными
токоотводами из свинцово-кальциевых сплавов и спла-
вов, содержащих 1,5—2,0 % сурьмы. Авторы пришли
к выводу, что свинцово-кальциевые сплавы менее пред-
почтительны, так как батареи с токоотводами из указан-
ного сплава имеют сокращенный срок службы.
Было также установлено, что при заряде аккумулято-
ра с токоотводами из РЬ—Са сплава на границе токоот-
вод — активная масса положительного электрода обра-
зуется прослойка из сульфата свинца, который при оче-
редном заряде не переходит в РЬО2. Кроме того, при
полном отсутствии в сплаве сурьмы заметно ухудшают-
ся емкостные характеристики положительного электрода,
что связано с изменением обычной морфологии диоксида
свинца. В связи с указанными недостатками свинцово-
кальциевые сплавы нашли сравнительно ограниченное
применение главным образом в малогабаритных герме-
тичных батареях, заряд которых отличается от режима
здряда стартерных батарей, и в стационарных аккуму-
ляторах.
Относительно недавно для РЬ—Са сплавов найдено
новое, более важное применение в так называемых не-
обслуживаемых гибридных батареях, токоотводы отри-
цательного электрода которых изготавливаются из
РЬ—Са сплава, а токоотводы положительного электро-
да — из низколегированного свинцово-сурьмянистого
сплава, содержащего порядка 2,0 % сурьмы. В таких ба-
тареях низколегированные сплавы имеют практически
все те же достоинства, которые свойственны РЬ—Са
сплавам (небольшое газовыделение при перезарядах,
стабильные характеристики процесса газообразования
на протяжении всего срока службы, отличные .свойства
сохранения емкости во время бездействия) и вместе с тем
они не имеют ни одного из недостатков кальциевых спла-
вов (низкий коэффициент использования активной мас-
сы и относительно плохая работа при циклировании глу-
бокими разрядами).
Эффективность перехода на выпуск необслуживаемых
батарей количественно может быть охарактеризована
следующими приблизительными расчетами. По данным
Барроу (США), расходы, связанные с доливкой воды
в 300-килограммовую батарею, состоящую из 18 элемен-
187
тов и имеющую емкость 400 А-ч, за пять лет эксплуата-
ции составили 1800 долларов. В США ежегодно на про-
изводство аккумуляторов расходуется 800 тыс. т свинца;
из этого свинца могло быть изготовлено 2 640 000 таких
батарей. Сумма расходов на обслуживание этих батарей
составила бы 1800X 2 640 000 = 4 752 000 000 долларов.
На каждом цикле вследствие повышенного на 20 %
перезаряда по сравнению с необслуживаемыми батарея-
ми бесполезно расходуется примерно 3 кВт-ч энергии
(энергия батареи равна 15 кВт-ч). Перерасход электро-
энергии на общее количество батарей (2 640 000) в тече-
ние всего срока службы (330 циклов) составит: ЗХЗЗОХ
Х2 640 000=2,5 млрд. кВт-ч. Как видно из этих сугубо
ориентировочных расчетов, перевод производства кислот-
ных батарей на выпуск необслуживаемых батарей — эко-
номически весьма выгоден.
Для необслуживаемых стартерных батарей разрабо-
таны и рекомендованы следующие низколегированные
сплавы: РЬ + 1,5 —2,0 % Sb + 1,3 — 1,7 % Cd; Pb+1,5—
— 2,0 % Sb 4- 0,12 — 0,15 % As + 0,03 — 0,06 % Se; Pb +
+ 2,3 —2,8% Sb+ 0,11 — 0,15 % Sn + 0,14 — 0,2 % As +
+ 0,05 —0,15 % Cu.
Все низколегированные сплавы имеют неоспоримое '
преимущество перед применяемыми в настоящее время
малосурьмянистыми сплавами, содержащими 3,0—5,0 %
сурьмы и добавки мышьяка, и все они вполне обеспечи-
вают необслуживаемость свинцового аккумулятора в экс-
плуатации.
В настоящее время, создав новые машины, приобретя
современное технологическое оборудование и используя
низколегированные свинцово-сурьмянистые сплавы, ак-
кумуляторной промышленностью освоен выпуск оте-
чественных стартерных необслуживаемых батарей
6СТ-55АЗН для легковых автомобилей ВАЗ-2108 и новых
моделей «Москвича» и подготовлен серийный выпуск дру-
гих необслуживаемых аккумуляторных батарей типаж- -
ного ряда 6СТ-44А, 6СТ-55А, 6СТ-66А, 6СТ-77А, 6СТ-88А
ибСТ-ПОА.
10.2. Свинцовые аккумуляторы для электромобилей
Основные свойства аккумуляторных электромобилей.
Под термином «электромобиль» имеется в виду автомо-
биль, у которого вся или часть энергии для работы тяго-
вого привода создается химическим источником тока —
188
аккумуляторной батареей. Аккумуляторные электромо-
били являются давно известными и единственными, нахо-
дящими практическое применение [14, 15]. Однако ис-
пользование их до сих пор весьма ограничено. Наиболее
широко электромобили применяются в Англии, где чис-
ленность их парка составляет 30 тыс. шт.
Столь незначительное использование аккумуляторных
электромобилей объясняется наличием у них существен-
ного недостатка — ограниченного запаса хода. Следует
иметь в виду, что понятие «ограниченный запас хода»
нельзя понимать буквально, как невозможность обеспе-
чить на аккумуляторах с ограниченной энергоемкостью
довольно значительных величин пробега автомобиля. За-
пас хода может быть существенно увеличен за счет при-
менения более энергоемких аккумуляторов или за счёт
специальной конструкции электромобиля. Конструктив-
ное ограничение запаса хода тем более существенно, что
электромобиль не может так же быстро, как автомобиль,,
заправляться топливом, осуществлять заряд аккумуля-
торной батареи: чтобы полностью зарядить разряженные
аккумуляторы, обычно требуется около 9—10 ч.
В настоящее время разрабатываются методы ускорен-
ного подзаряда аккумуляторных батарей, которые позво-
ляют за 1 ч увеличить емкость разряженной батареи до
80 % • При этом пока что не установлено влияние ускорен-
ных зарядов на срок службы аккумуляторов. Однако
если ускоренный заряд и не будет оказывать вредного
влияния на срок службы, все же осуществление в про-
цессе эксплуатации регулярных подзарядов в течение ча-
са и более возможно только на отдельных маршрутах,
где по технологии перевозок имеются длительные про-
стои транспортного средства в заранее известных местах,
которые могут быть оборудованы подзарядными пунк-
тами.
В настоящее время также исследуется возможность
быстрого и эффективного возобновления запаса хода
электромобиля путем смены его аккумуляторов в течение
рабочего дня. Большинство электромобилей, созданных
в последнее время, имеют конструкцию, обеспечивающую
возможность быстрой смены аккумуляторов. Одновре-
менно ведутся работы по. созданию станций по замене
аккумуляторных батарей электромобилей [15]. Однако
за счет использования смены батарей в течение рабочего
дня обеспечить широкое применение электромобилей на
189
существующих типах аккумуляторных батарей невозмож-
но по следующим соображениям: экономическим (значи-
тельные затраты на строительство станций, неизбежные
непроизводительные пробеги, высокая стоимость мате-
риалов, применяемых для современных аккумуляторов,
необходимость дополнительного обслуживающего персо-
нала); организационным (создание необходимого количе-
ства станций); социальным (строительство станций в сло-
жившихся районах, необходимость зон отчуждения).
Очевидно также, что в перспективе по мере увеличе-
ния запаса хода электромобилей значение смены аккуму-
ляторов в течение рабочего дня будет уменьшаться. По-
этому замену и подзаряд аккумуляторных батарей элек-
тромобилей следует рассматривать как дополнительные
мероприятия, обеспечивающие возможность применения
электромобилей с ограниченным запасом хода на ряде
отдельных видов перевозок и маршрутов, позволяющих
осуществлять эти мероприятия без ущерба экономике.
Таким образом, ограничение по технико-экономиче-
ским соображениям запаса хода аккумуляторных элек-
тромобилей является основным фактором, определяющим
возможности их практического применения: в большин-
стве случаев аккумуляторные электромобили будут ис-
пользоваться (как .и в настоящее время) на тех маршру-
тах и видах перевозок, где суточный пробег (по техноло-
гии перевозок) не превышает запаса хода электромо-
биля.
Экологическая эффективность электромобилей. В по-
следние 15—20 лет перед человечеством встал ряд серь-
езных проблем, связанных с загрязнением атмосферного
воздуха. В настоящее время совершенно определенно
установлено, что проблема уменьшения загрязнения ат-
мосферного воздуха требует принятия действенных мер
в отдельных районах и в большинстве крупных городов
мира. Это обусловлено тем, что в результате человече-
ской деятельности в атмосферу выбрасываются вредные
для окружающей среды и часто ядовитые для людей ве-
щества. Эти вещества не успевают рассеиваться, и про-
исходит местное устойчивое повышение их содержания
в воздухе. По количеству и вредному влиянию намного
опережают все другие выбросы следующие: оксид угле-
рода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды и твер-
дые частицы. В табл. 10.1 приведены данные по выбросу
указанных загрязнений в атмосферный воздух США,
190
Таблица 10.1
Выбрасываемые вещества Суммарные выбросы, млн. т Контролируемые выбросы, млн. t Неконтролируемые выбросы, млн. т Доля автомобильно- го транспорта в сум- марных выбросах, %
Транспорт Стационарное сгорание топлива Промышлен- ное сгорание топлива
Всего Автомо- бильный
1970 г.
Оксид углеро- 113,7 88,0 77,4 1,5 18,3 5,9 68,1
да Оксиды серы 32,3 0,7 0,3 24,8 6,7 0,1 0,9
Углеводороды 33,9 14,1 12,3 1,6 5,5 12,7 36,3
Твердые части- 26,8 1,3 0,8 9,7 14,9 1,0 3,0
цы Оксиды азота 22,7 9,3 7,0 12,3 0,9 0,2 30,9
1977 г.
Оксид углеро- 113,2 94,5 85,1 1,3 12,0 5,4 . 75,2
да Оксиды серы 30,2 0,9 0,4 24,7 4,6 — 1 ,з
Углеводороды 31,2 12,7 10,9 1,7 11,9 5,0 34,9
Твердые части- 13,7 1,2 0,9 5,3 6,4 0,8 6,6
ЦЫ Оксиды азота 25,5 10,1 7,4 14,3 0,9 0,1 29,0
Как видно из таблицы, на автомобильный транспорт
приходится значительная часть основных вредных вы-
бросов: оксида углерода — около 75 %, углеводородов —
около 35 %, оксидов азота — около 30 %. Приведенные
выше цифры по доле автомобильного транспорта в за-
грязнении атмосферы являются достаточно высокими, хо-
тя относятся они ко всей стране. В городах и ряде рай-
онов (курортные зоны, промышленные районы), где на
единицу площади приходится гораздо больше автомоби-
лей, чем по всей стране, доля загрязнения атмосферного
воздуха автомобилями значительно возрастает, что ил-
люстрируют данные табл. 10.2. В крупнейших городах
мира загрязнение атмосферного воздуха оксидом углеро-
да практически полностью определяется автомобильным
транспортом.
При движении аккумуляторного электромобиля не
происходит загрязнения атмосферы вредными вещества-
ми. Однако отметим, что в процессе заряда современных
аккумуляторов в воздушный бассейн поступает ряд вред-
191
Таблица 10.2
Город (страна) Доля автомобильного транспорта в общем количестве токсичных веществ, выбрасывае- мых в атмосферу города, %
Оксид углерода Углеводоро- ды Оксиды азота
Москва (СССР) Ленинград (СССР) 96,3 88,1 64,4 79,0 32,6 31,7
Лос-Анджелес (США) 98,0 66,0 72,0
Токио (Япония) 99,0 95,0 33,0
Торонто (Канада) 98,0 69,0 19,0
Стокгольм (Швеция) 99,0 93,0 53,0
Мадрид (Испания) 95,0 90,0 35,0
ных веществ. Если учесть, что в настоящее время начи-
нают применяться герметичные стартерные и тяговые
аккумуляторы, вопрос выброса вредных веществ в ре-
зультате эксплуатации аккумуляторных батарей явля-
ется несущественным.
Научное и практическое значение имеет учет загряз-
нения атмосферы тепловыми электростанциями, которое
будет возрастать при увеличении ими выработки элек-
трической энергии для автомобилей. Поэтому оценка эко-
логической эффективности состоит прежде всего в опре-
делении и сопоставлении количества вредных веществ,
выбрасываемых в процессе эксплуатации автомобилем
и электромобилем. При этом на современном этапе раз-
вития знаний, вероятно, целесообразно ограничиться рас-
смотрением только основных видов загрязнений (оксида
углерода, углевородоров, оксидов азота и оксидов серы),
так как другие выбросы от автомобилей и электромоби-
лей имеют гораздо меньшее значение.
Во всех технически развитых странах, в том числе
и в СССР, для оценки количества вредных веществ, вы-
брасываемых автомобилями, применяется эксперимен-
тальное значение пробегового выброса. Учет только про-
бегового выброса позволяет определить «условный вы-
брос». Для расчета фактических (реальных) выбросов
необходима корректировка значений пробеговых выбро-
сов с учетом выброса вредных веществ с картерными га-
зами и испарениями топлива, с учетом различных клима-
тических условий, условий движения, технического со-
стояния автомобилей.
192
Таблица 10.3
Грузоподъемность автомобиля, т Вредные вещества Выброс вредных веществ на 1 км пробега, г
Автомобиль с бензиновым двигателем Электромобиль за счет выбросов (электростанций)
Особо малая Оксид углерода 31,6 —
(0,25—0,4) Углеводороды 4,6 —
Оксиды азота 0,9 0,6
Оксиды серы — 2,6
Малая Оксид углерода 42,5 —
(0,8-1,0) Углеводороды 5,0 —
Оксиды азота 1,0 0,9
Оксиды серы — 3,7
Средние расчетные данные по загрязнению воздушно-
го бассейна различными типами автомобилей и аккуму-
ляторных электромобилей приведены в табл. 10.3. Акку-
муляторные электромобили выбрасывают в атмосферу
примерно в 10—12 раз меньше вредных веществ. Однако
такое сопоставление является не совсем правильным, по-
скольку выбрасываемые автомобилем вредные вещества
ни по составу, ни по непосредственному воздействию на
население города не сопоставимы с выбросами электро-
станций, на которых будет производиться выработка
энергии для электромобилей. Поэтому сопоставимость
электромобиля и автомобиля (влияние на окружающую
среду) может быть обеспечена только с учетом различия
экономических ущербов от вредного воздействия на ок-
ружающую среду рассматриваемых вариантов.
Проведенные расчеты ущерба от загрязнения автомо-
билями и аккумуляторными электромобилями показали,
что ущерб в случае замены автомобилей электромобиля-
ми уменьшается в 7—8 раз. При этом следует иметь в виду,
что, рассматривая выброс вредных веществ электромоби-
ля, одновременно не учитывается загрязнение атмосферы
при получении автомобильного топлива из нефти, в то
время как нефтеперерабатывающая промышленность яв-
ляется самым крупным загрязнителем атмосферы угле-
водородами. Поэтому действительная экологическая эф-
фективность электромобилей еще больше. Следует иметь
13-28
193
также в виду, что уменьшить выброс вредных веществ
электростанциями относительно более просто, чем про- •
вести равноценные мероприятия по многомиллионному
парку автомобилей. i
В качестве примера укажем на опыт США: стоимость
всех расходов на уменьшение загрязнения атмосферы -
в этой стране составила в 1975—1978 гг. около 42 млрд. >
долл., в том числе около 30 млрд. долл, на уменьшение 1
загрязнения от автотранспорта. Однако, несмотря на
столь большие затраты, удалось только замедлить рост .
количества выбросов вредных веществ.
Аккумуляторные батареи. Для электромобилей мо-
гут использоваться различные типы аккумуляторов
(табл. 10.4). Однако практически применяются лишь
свинцовые и никель-железные. Наибольшее применение
на электромобилях находят свинцово-кислотные аккуму-
ляторные батареи. По конструкции пластин (главным об-
разом положительных) свинцовые тяговые аккумулято-
ры делятся на намазные и панцирные. Намазные пласти-
ны используются в аккумуляторах для стартерных
батарей обычных автомобилей. Поэтому их конструк-
ция достаточно хорошо известна. Основным недостатком
аккумуляторных батарей с намазными пластинами явля-
ется относительно небольшой срок службы (до 500 цик-
лов), обуславливаемый разрушением и выпадением ак-
тивной массы из положительных электродов.
Гораздо более высоким сроком службы обладают пан-
цирные тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы, име- ’
ющие панцирный трубчатый положительный электрод ;
и намазной отрицательный электрод. Трубчатый панцирь, ;
изготовленный из синтетических материалов, позволяет 1
значительно уменьшить выпадение активной массы из j
положительных электродов и тем самым увеличить срок
службы до 1600—1800 циклов. Панцирный электрод со-
стоит из ряда пористых или снабженных узкими проре-
зями трубок, внутри которых заключена активная мас-
са. Токоведущая основа такого электрода имеет ряд
вертикальных параллельных стержней из коррозионно-
стойкого свинцово-сурьмянистого сплава, отлитых заодно
с верхней кромкой токоотвода и припаиваемых к ниж-
ней кромке токоотвода после заполнения трубочек ак-
тивной массой. В современных моделях нижняя свинцо-
вая кромка заменена литой пластмассовой планкой.
Нижние концы стержней впрессовываются в эту планку.
194
Таблица 10.4
। Современное состояние развития работ Промышленное производство, в том числе и для электромобилей Промышленное производство пре- имущественно для тяги и в том числе для электромобилей Промышленное, производство, в том числе и для тяги Промышленное производство, в том числе и для тяги и для элект- ромобилей Промышленное производство То же Опытное производство Опытные образцы То же Опытные образцы То же То же Лабораторные разработки То же 6 я ф S я ф tr ф ь со 03 ЕС Ф Ef Ч О ЕС 41 5 \о ф я о S «ч га си о -о S о и о S о к 43 5 к к ЕС Ф ЕГ га я со ф 3 я л ч га 3 Я S га S 3 я га «( И! га W
Срок службы, цикл 100—300 1000—1800 1500—2000 1000—1500 2000—3000 150—250 200—300 50—500 100—250 ООО о ООО о 00 СЧ ОО Mill ООО о ООО о -Н о —’ ю
Удельная мощность, Вт/кг* 24—45 (200) 20—40(160) 25—40 (200) 28—45 (260) 30—50 (400) 60—100 (400) 55—90(350) до 300 до 80 о о О о Ю LQ о о со со to .00000 r=t < К( КС
Удельная энергоемкость при 5-часовом разряде, Вт-ч/кг Ю СО О 1Л тг СО со со 1 । и см о ю о со со сч со о о о t- О LO О LQ СО LO СО 111(1 о юоо о о СО Ю ’t со ь-. о о о о со ю о О СО СО со 11111/ О О О О Ю O^OUW
Тип аккумулятора Свинцово-кислотный с намазными пластинами Свинцово-кислотный с панцирными пластина' ми ' Никель-железный с ла- мельными пластинами Никель-железный с без- ламельными пластина- ми _ Кадмий-никелевый Серебряно-цинковый Никель-цинковый Натрий-серный Цинк-воздушный Железо-воздушный Никель-водородный Цинк-хлорный Литий-хлорный Свинцово-водородный
Электромо- биль Действую- щий Опытный Перспектив- ный о о я о CQ #
роткого промежутка времени (несколько минут).
13*
195
Таблица 10.5
Каждый стержень представляет собой как бы сердечник Л
карандаша, состоящего из активной массы, заключенной ¥
в панцирь. Благодаря пористости или прорезям в панци- 4
ре обеспечивается свободный доступ электролита к ак- ;
тивной массе. Одновременно панцирь предохраняет ак-
тивную массу от вымывания. В крайних трубках токоот- .
водов наружные стороны панциря в целях усиления ;
делаются сплошными. -
Сама конструкция панциря и материалы, из которых
он изготовляется, весьма разнообразны. Сепараторы со- '
временных свинцовых аккумуляторов изготовляются пре- .
имущественно на основе поливинилхлорида или стекло- |
волокна. Применяются также сепараторы на основе 2
полиэтилена и различных сополимеров. Моноблоки
и крышки современных свинцовых аккумуляторов изго- •
товляются в основном из полипропилена, Хотя отдельные я
разработчики признают преимущества сополимера про-
пилена с этиленом, обладающего очень хорошей механи- ш
чёской прочностью. я
Раньше для тяги выпускали отдельные аккумуляторы, J|
которые затем собирали в батарею. В последние годы "9
большое количество работ направлено на усовершенст- Я
вование моноблочной конструкции свинцовых батарей, Я
позволяющих повысить удельные массовые параметры. Я
Наряду со свинцово-кислотными аккумуляторами не- Я
которое применение на электромобилях находят также Я
щелочные никель-железные аккумуляторы. Кроме свин- Ж
новых и никель-железных аккумуляторов, в последи ее
время на опытных электромобилях применялись и дру-чи
гие типы. Однако из них промышленное производство.®
имеют только никель-кадмиевые и серебрядо-цинковые®
аккумуляторы, которые ввиду высокой стоимости и дефи-Ж
цитности применяемых материалов оказались для элек-ш
тромобилей неперспективны. Я
Анализ себестоимости производства аккумуляторов»
показывает, что в себестоимости современных свинцовых»
батарей удельный вес стоимости свинца составляет 49—
55 %, а в себестоимости никель-железных аккумуляторов
стоимость никеля составляет 33—37 % плюс 12—16 %, '
приходящихся на стоимость углеродистой стали. Таким-
образом, стоимость активных материалов электродов со-
ставляет примерно 50 % полной стоимости аккумулятора.
Поскольку стоимость активных материалов электродов
до некоторой степени позволяет судить о возможной стои-
Материал Удельный расход материала» кг/кВт.ч Стоимость материала, руб/кг Удельная стоимость активного материала» руб/кВт-ч Тип аккумулятора
Свинец Цинк 16-20 2,5-3,0 0,9 2,1 14,4—18 5,3—6,3 Свинцовые Никель-цинко-
Кадмий 1,0 10-35 10—35 вые Никель-кад-
Никель 2,5 3,9—4,1 9,8—10,3 мневые Никель-желез-
Натрий Литий 3,0 0,1 2,5—2,7 40—45 7,5-8,1 4,0—4,5 ные Натрий-серные Литий-хлор-
Серебро 2,5—3,0 239 598—717 ные Серебряно-цин- ковые
мости аккумуляторе» различных систем, то представляет
интерес, исходя из возможных параметров различных
элементов, сравнить удельную стоимость (на 1 кВт-ч
энергоемкости) различных активных материалов элек-
тродов (табл. 10.5).
Серийно выпускаемые отечественной промышленно-
стью аккумуляторы имеют следующую удельную стои-
мость (руб/кВт-ч): свинцово-кислотные стартерные ба-
тареи 22—32, щелочные тяговые никель-железные акку-
муляторы 30—45. Удельная стоимость зависит от
емкости аккумуляторов; с увеличением емкости удельная
стоимость уменьшается (табл. 10.6).
Таблица 10.6
Тип аккумуляторов и батарей Емкость, А-ч Удельная стои- мость, руб/кВт-ч
Свинцово-кислотные стартерные бата- реи: 6СТ-50 6СТ-60 6СТ-75 50 60 75 32,0 23,6 22,4
Щелочные тяговые аккумуляторы: ТНЖ-400 ТНЖ-400 350 400 400 43,5 38,4 31,8
1С6
197
Большое количество опытных разработок электромо-
билей при практическом отсутствии серийного их произ-
водства привело к тому, что до сих пор важнейшие пара-
метры, в первую очередь напряжение, и конструктивные
схемы построения аккумуляторных батарей электромо-
билей не стандартизованы.
Дальнейшее развитие электромобилей требует преж-
де всего стандартизации ряда напряжений аккумулятор-
ных батарей, без чего невозможно создание разветвлен-
ной сети станций по заряду и подзаряду аккумуляторных
батарей электромобилей. Международной электротехни-
ческой комиссией (МЭК) создан технический комитет
«Электромобили», который рекомендует следующий ряд
напряжений аккумуляторных батарей для электромоби-
лей: 48, 60, 120, 240 и 360 В.
В настоящее время аккумуляторная батарея электро-,
мобиля часто представляет собой сложный энергетиче-'
ский комплекс, обеспечивающий целый ряд эксплуата-
ционных преимуществ: простоту обслуживания (вплоть
до полного исключения операции доливки электролита),
увеличение срока службы путем применения приборов
контроля степени разряда, обеспечения оптимального
температурного режима работы батареи и т. д. Широкое
применение на электромобильных батареях нашла цент-
рализованная (часто автоматическая) доливка электро-
лита. Примером современного решения является батарея
фирмы «Варта» (ФРГ), созданная для электробуса. Ба-
тарея имеет комплексную систему, улавливающую пары.'
и газы. Пары воды конденсируются и возвращаются в ак-
кумуляторы. Газы с помощью катализатора также пре-
вращаются в воду и возвращаются в аккумуляторы. По-;
этому аккумуляторы совершенно герметичны, и благода<
ря этому появилась возможность использовать медь для;
межаккумуляторных соединений, что уменьшает внутрен-
нее сопротивление батарей и соответственно увеличива-'
ет их полезную энергоемкость. Аккумуляторы батареи
охлаждаются водой.
Вопросу поддержания температурного режима тяго-
вой батареи уделяется все большее внимание. Помимо
водяного охлаждения, применяется воздушное принуди-
тельное охлаждение.
В настоящее время во многих странах ведутся целена-
правленные научно-исследовательские и конструкторские
работы по усовершенствованию аккумуляторных бата-
198
рей. Предполагается, что в ближайшие годы будут созда-
ны для электромобилей усовершенствованные свинцо-
вые аккумуляторы с удельной энергоемкостью 50 —
65Вт-ч/кг; это, в свою очередь, позволит увеличить за-
пас хода электромобиля до 200—250 км. При создании
электромобилей на базе перспективных свинцовых акку-
муляторов они смогут заменить (считая по наименьшему
значению запаса хода) следующую часть автомобилей,
эксплуатирующихся в городах: грузовые малой и сред-
ней грузоподъемности, а также легковые служебные —
практически полностью; автобусы и легковые такси — на
75—80 %; грузовые большой грузоподъемностью — на
60—65 %. Кроме того, легковые электромобили с запа-
сом хода 200—250 км могут наверняка эксплуатировать-
ся индивидуальными владельцами.
Глава одиннадцатая
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ
АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕИ
11.1. Общие сведения
Рабочим при обслуживании и ремонте аккумуляторных батарей
приходится иметь дело со свинцом и его соединениями, представля-
ющими собой медленно действующие яды. Отравляющее действие
на организм свинцовой пыли, паров свинца и его соединений, раз-
дражающее действие серной кислоты на слизистую оболочку и ды-
хательные пути, ожоги, причиняемые серной кислотой при попадании
ее на кожу, взрывоопасность гремучего газа — все это требует от
рабочего аккумуляторной мастерской строгого соблюдения правил
техники безопасности.
Рабочие аккумуляторной мастерской должны знать безопасные
методы труда, для чего при поступлении на работу они проходят
вводный инструктаж, затем инструктаж на рабочем месте и обучение
основам техники безопасности. Все работники аккумуляторной ма-
стерской независимо от их квалификации и стажа работы не реже
одного раза в шесть месяцев проходят повторный инструктаж. Это
необходимо для лучшего усвоения работающими полученных ими
ранее знаний и безопасных приемов работы.
Все поступающие на работу в аккумуляторную мастерскую дол-
жны пройти предварительный медицинский осмотр и в дальнейшем
проходить медицинское освидетельствование один раз в шесть ме-
сяцев.
199
В целях предупреждения производственного травматизма необ- t
ходимо как можно шире использовать средства наглядной агитации: '
лозунги, плакаты, а также способствовать внедрению рационализа- J
торских предложений, улучшающих технологический процесс ремонта 1
и заряда аккумуляторных батарей. ,1
Для рабочих аккумуляторной мастерской соблюдение правил 1
техники безопасности имеет особенно большое значение. Выделяю- |
щийся в процессе заряда батарей водород при определенной кон- |
центрации образует с кислородом воздуха «гремучий газ», взрываю- -3
щийся даже от небольшой искры. ,3
11.2. Правила техники безопасности
при техническом обслуживании 4
и ремонте аккумуляторных батарей *
При осмотре аккумуляторной батареи во время обслуживания '
можно использовать только электрические переносные лампы с пре-
дохранительной сеткой во избежание взрыва гремучего газа. Перед
постановкой аккумуляторной батареи на заряд необходимо прочи- |
стить вентиляционные отверстия и вывернуть пробки, чтобы не до-
пустить скопления внутри элементов большого количества гремучего 3
газа, приводящего к разрыву крышек аккумуляторов. S
При плавке свинца оксиды, образующиеся на его поверхности, 1
нужно удалять металлической шумовкой и сбрасывать в ящик с плот- '»
но закрытой крышкой. Открывать крышку следует только во время $
сбрасывания оксидов. Работать мокрым черпаком или заливать сви- а
нец в сырые, непрогретые формы воспрещается. • 1
При отливке свинцовых деталей охлаждать их водой категори- Ж
чески воспрещается, так как вода, попадая в расплавленный свинец, '«
интенсивно испаряется и увлекает за собой частицы свинца, которые >
при попадании на кожу могут причинить ожоги. Для защиты от £
ожогов при работе с расплавленным свинцом рабочий должен наде-- ж
вать защитный резиновый фартук, резиновые перчатки, резиновые Я
полусапоги и защитные очки. Л
Для улучшения общих условий труда помещение мастерской -я
должно быть оборудовано хорошо работающей вентиляцией с обя-
зательным устройством отсосов на каждом рабочем месте, где вы-ж
полняются производственные операции, связанные с выделением пыли, я
свинца и его оксидов. Скорость всасывания воздуха в приемных от-
верстиях вытяжных устройств должна быть 1,5—4 м/с; вентиляция Ж.
должна обеспечивать в помещении шести-восьмикратный обмен а,
воздуха в 1 ч. -Ц
Особенно активно выделяются пары при расплавлении свинца д?
электрической дугой. Все работы необходимо проводить в респира- /X
торе. На рабочих местах по ремонту электродов, отливке свинцовых $
деталей и сборке аккумуляторных батарей следует пользоваться-
респиратором марок РПГ-67, У-2К, Ф-62Ш, «Лепёсток-200, -40, -5» 4'
и Др.
При замене пластин одежда и руки рабочего постоянно загряз- '&'
няются соединениями свинца, поэтому необходимо работать в хлоп- ‘
чатобумажном костюме с кислотостойкой пропиткой, резиновом фар- '
туке и перчатках.
При приготовлении заливочной мастики и при работе с ней на-
до опасаться ожогов. Кроме того, от постоянного соприкосновения1
200
с маслом, входящим в состав мастики, появляются кожные заболе-
вания, поэтому перед началом работы необходимо смазывать руки
вазелином.
При сверлильных операциях можно пользоваться только элект-
родрелями, которые рассчитаны на напряжение не выше 220 В. К ра-
боте с электродрелью могут быть допущены только те рабочие,
которые усвоили правила техники безопасности при работе с элект-
роинструментами. Ручка электродрели и ввод питающих проводов
должны быть надежно изолированы, а выключатель должен нахо-
диться только на электродрели. Корпус электродрели должен .быть
заземлен изолированным проводом сечением не менее 2,5 см2. При
работе с электродрелью следует применять защитные средства: ре-
зиновые перчатки, галоши, резиновый коврик или изолирующую
подставку (при напряжении, равном 36 В, пользоваться галошами
или перчатками следует только при работе в сырых помещениях).
Пользуясь электродрелью, нельзя допускать перегрузки двигателя
и перекоса сверла.
Если электродрель рассчитана на напряжение 36 В, то для по-
нижения напряжения нужно применять только двухобмоточный
трансформатор; использовать в этом случае автотрансформаторы или
реостаты запрещается. Металлический корпус трансформатора
и один из выводов обмотки со стороны низкого напряжения должны
быть заземлены.
Штепсельное соединение сети напряжением 36 В и ниже должно
исключать возможность включения его в цепь более высокого напря-
жения.
11.3. Правила техники безопасности
при работе с серной кислотой
Серную кислоту нельзя хранить в металлической посуде. Обычно
для этого используют стеклянные бутыли с притертыми стеклянными
пробками. Выливать кислоту из бутыли необходимо только при по-
мощи приспособлений, не допускающих ее проливание.
Электролит следует составлять в эбонитовой, фаянсовой или ке-
рамической посуде, соблюдая при этом особую осторожность, так
как кислота при попадании на кожу образует язвы, ожоги, а также
портит одежду и обувь. Особенно опасно попадание электролита
в глаза.
Категорически запрещается при приготовлении электролита вли-
вать воду в серную кислоту, так как в этом случае резко повышает-
ся температура в месте соприкосновения струи воды с серной кисло-
той и происходит ее разбрызгивание, в результате чего капли элект-
ролита могут попасть на кожу или одежду. Перед заливкой
электролит должен быть охлажден' до 25 °C.
Во время приготовления электролита или при заливке его в ак-
кумуляторы следует обязательно применять защитные очки и хими-
чески стойкие перчатки. Для предохранения от поражения кислотой
и электролитом поверх шерстяной спецодежды надевают резиновый
передник, В этих случаях пользуются также резиновыми сапогами.
11.4. Правила техники безопасности
при заряде аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи, подготовленные к заряду, должны
быть соединены посредством плотно прилегающих зажимов или на-
конечников, обеспечивающих надежный электрический контакт и ис-
ключающих возможность искрения. Запрещается соединять аккуму-
ляторные батареи проволокой, так как искра, образовавшаяся
в результате плохого контакта, может вызвать взрыв газов, выделя-
ющихся при заряде батарей. При взрыве электролит разбрызгивается
и может попасть на кожу или одежду. При заряде батарей необхо-
димо открывать заливочные отверстия.
Состояние аккумуляторной батареи следует проверять только
нагрузочной вилкой и денсиметром. Проверять батареи коротким
замыканием категорически запрещается.
При работе с нагрузочной вилкой во избежание ожога не сле-
дует прикасаться к сопротивлению вилки. Запрещается замерять на-
пряжение на клеммах аккумулятора нагрузочной вилкой при заряде
из-за возможного искрения и взрыва газов.
Подсоединять и отсоединять аккумуляторные батареи при заря-
де разрешается только после отключения зарядной сети. Заряд ак-
кумуляторных батарей должен осуществляться только при работаю-
щей вытяжной вентиляции.
Транспортировать аккумуляторные батареи необходимо только
на специальных тележках.
В помещениях зарядного отделения запрещается курить и поль-
зоваться открытым огнем.
11.5. Правила санитарии и оказание первой помощи
Острое отравление свинцом в производственных условиях встре-
чается очень редко. Признаки его ощущаются приблизительно через
час: сладковатый привкус во рту, тошнота, слюноотделение, рвота,
боли в животе. Но хроническое отравление свинцом неизбежно при
плохой вентиляции помещения, работе без респираторов, без перча-
ток, при небрежном отношении к личной гигиене и т. д. В этом слу-
чае наблюдается общая вялость, потеря аппетита, малокровие, ино-
гда судороги, а также заболевание почек.
Для предохранения от отравления свинцом необходимо соблю-
дение следующих правил: следить за исправностью вентиляции, еже-
дневно убирать рабочие места и стеллажи, не реже одого раза в не-
делю протирать стены, потолки, шкафы и окна влажной тряпкой;
работы, связанные со свинцом или его оксидами, проводить в рези-
новых перчатках; для защиты органов дыхания от свинцовых паров
использовать респиратор.
Каждый рабочий должен строго соблюдать меры индивидуаль-
ной предосторожности: во время работы не курить, чаще полоскать
рот кипяченой водой, а перед едой и после работы чистить зубы,
мыть руки и лицо с мылом, принимать пищу только в специально
отведенных для этого местах, после окончания работы принимать
горячий душ
При остром отравлении свинцом следует немедленно вызвать
врача, а до его прихода промыть пострадавшему желудок, дать ему
выпить как можно больше воды с содой.
202
При отравлении парами серной кислоты наблюдается чихание,
кашель, жжение в глазах и появление слез. При больших концент-
рациях паров серной кислоты может появиться кровавая рвота
н в дальнейшем могут наступить тяжелые заболевания бронхов и лег-
ких. Пары серной кислоты действуют на слизистые оболочки полости
рта, дыхательные пути и глаза, вызывают желудочные заболевания.
При отравлении парами серной кислоты необходимо немедленно об-
ратиться в медицинский пункт, а в качестве первой помощи постра-
давшему рекомендуется дать подышать парами содового раствора
и эфира.
Серная кислота, попав на кожу, может вызвать сильный, долго
не заживающий ожог. Попавшую на кожу кислоту надо немедленно
удалить тампоном, смоченным 10 %-ным раствором кальцинирован-
ной соды или нашатырным спиртом, после чего пораженное место
обильно промыть сильной струей воды.
После работы с электролитом следует обязательно обмыть руки
слабым раствором кальцинированной соды.
Во время плавки свинца, при паяльных работах, при приготов-
лении заливочной мастики возможны ожоги. При ожогах первой
степени покрасневшее пораженное место следует покрыть чистым
куском материи, обильно смоченной насыщенным раствором питьевой
соды или слабым раствором марганцевокислого калия. При ожогах
второй и третьей степени, когда образуются пузыри на коже или
получается ее глубокое разрушение, нужно наложить стерильную
марлевую салфетку на поврежденный участок кожи и немедленно
вызвать врача или отправить пострадавшего в больницу. Применять
какие-либо медикаменты без указания врача не рекомендуется.
Довольно сильные ожоги может вызвать электрический ток.
Ввиду того, что ожоги электрическим током носят особый характер,
то до прибытия врача не следует применять никаких мазей, присы-
пок и не смазывать пораженное место йодом. Рану следует только
покрыть стерильной марлей.
При поражении электрическим током пострадавшего необходи-
мо как можно скорее освободить от тока. Если быстро отключить
токоведущую часть невозможно, надо немедленно отделить постра-
давшего от токоведущих проводов. Оказывающий помощь должен
надеть резиновые перчатки или обмотать руки сухой одеждой, на-
деть резиновые (диэлектрические) галоши или встать на сухую де-
ревянную доску.
Отделяя пострадавшего от токоведущих частей, следует дейст-
вовать по возможности правой рукой. Если пострадавший потерял
сознание или долго находился под действием электрического тока,
ему необходимо сделать искусственное дыхание. До искусственного
дыхания пострадавшему надо обеспечить доступ чистого воздуха:
снять часть одежды, стесняющей дыхание, очистить рот от крови
или слизи и т. д.
Искусственное дыхание рекомендуется проводить в теплом по-
мещении, чтобы не допустить охлаждения тела пострадавшего.
Приложение
ПЛОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕМПЕРАТУРА ЕГО ЗАМЕРЗАНИЯ
Плотность электролита, г/см3, при температуре электролита, °C, равной Температура замерзания, электролита
0 5 10 15 ' 20 25 30 35 40 45 50
1,429 1,426 1,422 1,418 1,414 1,410 1,406 1,403 1,399 1,396 1,392 -35
1,419 1,416 1,412 1,408 1,404 1,400 1,396 1,393 1,389 1,386 1,382 -38
1,409 1,406 1,402 1,398 1,394 1,390 1,386 1,383 1,379 1,376 1,372 -39
1,400 1.396 1,392 1,388- 1,384 1,380 1,376 1,373 1,370 1,366 1,362 -40
1,390 1,386 1,382 1,378 1,374 1,370 1,366 1,363 1,360 1,356 1,352 —45
1,379 1,376 1,372 1,368 1,364 1,360 1,356 1,353 1,350 1,347 1,344 -50
1,369 1,366 1,362 1,358 1,354 1,350 1,346 1,343 1,340 1,337 1,334 -52
1,359 1,356 1,352 1,348 1,344 1,340 1,336 1,333 1,330 1,327 1,324 —54
1,348 1,345 1,341 1,337 1,332 1,330 1,327 1,324 1,321 1,318 1,314 —57
1,337 1,334 1,330 1,326 1,323 1,320 1,317 1,314 1,311 1,308 1,304 -64
1,327 1,324 1,320 1,316 1,313 1,310 1,307 1,304 1,301 1,298 1,294 —67
1,317 1,314 1,310 1,306 1,303 1,300 1,297 1,294 1,291 1,288 1,284 -72 ,
1,307 1.304 1,300 1,296 1,293 1,290 1,287 1,284 1,281 1,277 1,274 -74
1,297 1,294 1,290 1,286 1,283 1,280 1,277 1,2]74 1,270 1,267 1,264 —68
1,287 1,284 1,280 1,276 1.273 1,270 1,267 1,264 1,260 1,257 1,254 -58
1,277 1,274 1,270 1,266 1,263 1,260 1,257 1,254 1,251 1,248 1,245 —54
1,267 1.264 1,260 1,256 1,253 1,250 1,247 1,244 1,241 1,238 1,235 -50
1,257 1,254 1,250 1,246 1,243 1,240 1,237 1,234 1,230 1,227 1,224 -42
1,247 1,244 1,240 1,236 1,233 1,230 1,227 1,224 1,221 1,217 1,214 -40
1,237 1.234 1,230 1,226 1,223 1,220 1,217 1,214 1,210 1,207 1,204 -34
1,227 1.224 1,220 1,216 1,213 1,210 1,207 1,204 1,200 1,197 1,194 -28
1,217 1,214 1,210 1,206 1,203 1,200 1,196 1,193 1,190 1,186 1,183 —25
1,207 1,204 1,200 1,196 1,193 1,190 1,186 1,183 1,180 1,176 1,173 —22
1,197 1,194 1,190 1,186 1,183 1,180 1,176 1,173 1,170 1,166 1,163 -20
1,187 1,184 1,180 1,176 1,173 1,170 1,166 1,163 1,160 1,156 1,153 -18
1,176 1,173 1,169 1,166 1,163 1,160 1,157 1,153 1,150 1,147 1,144 -16
1,166 1,163 1,159 1,156 1,153 1,150 1,147 1,143 1,140 1,137 1,134 -14
1,156 1,152 1,149 1,146 1,143 1,140 1,137 1,134 1,131 1,128 1,125 -12
1,145 1,142 1,138 1,135 1,133 1,130 1,127 1,125 1,122 1,119 1,116 -10
1,135 1,132 1,128 1,125 1,123 1,120 1,118 1,115 1.112 1,110 1,107 -9
1,125 1,122 1,118 1,115 1,113 1,1Ю 1,108 1,105 1,102 1,100 1,097 —8
1.115 1,112 1,108 1,105 1,103 1,100 1,097 1,094 1,092 1,090 1,087 —7
Примечание.
25 °C.
Плотность электролита приведена к температуре
204
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Эксплуатация и ремонт стартерных аккумуляторных батарей/
М. А. Дасоян, О, С. Тютрюмов, Е. С. Аранчук, К. И. Бирюк М.:
Транспорт, 1977.
2. Вайлов А. М., Эейгель Ф. И. Автоматизация контроля и об-
служивания аккумуляторных батарей. М.: Связь, 1975.
3, Дасоян М. А., Агуф И. А. Современная теория свинцового
аккумулятора. Л.: Энергия, 1975.
4. Дасоян М. А. Химические источники тока: Справочное посо-
бие. 2-е изд. Л.: Энергия, 1969.
5. Дасоян М. А., Новодережкин В. В., Томашевский Ф. Ф. Про-
изводство электрических аккумуляторов. М.: Высшая школа, 1977.
6. Испытания аккумуляторов с токоотводами из малосурьмяных
сплавов/Г. Н. Гордякова, Г. В. Кривченко, В. И. Болотовский и др.//
Сб. работ по хим. источникам тока. Л.: Энергия, 1978. Вып. 13.
С. 28—32.
7. Разработка бессурьмяных сплавов для токоотводов герметич-
ных свинцовых аккумуляторов/Г. Н. Гордякова, В. И. Болотовский,
Г. В. Кривченко и др.//Сб. работ по хим. источникам тока. Л.:
Энергия, 1978. Вып. 13. С. 24—28.
8. Болотовский В. И., Кривченко Г. В. Бессурьмяные аккумуля-
торные сплавы//Хим. источники тока. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
С. 37—40,
9. Кривченко Г. В., Болотовский В. И. Сплавы для токоотводов
положительного электрода свинцовых батарей, не требующих ухо-
да//Технология производства хим. источников тока. Л.: Энергоатом-
издат, 1985. С. 20—23.
10. Болотовский В. И., Демин Г. Е. Изучение поведения дефор-
мационно-упрочненных токоотводрв из' низколегированных сплавов
в опытных аккумуляторах//Технология производства хим. источни-
ков тока. Л.: Энергоатомиздат, 1985. С. 23—26.
11. Барабанов В. Е. Ремонт свинцово-кислотных аккумулятор-
ных батарей. М.: Колос, 1969.
12. Кромптон К. Вторичные источники тока: Пер с англ./Под
ред. Ю. А. Мазитова. М.: Мир, 1985.
13. Изготовление герметичных свинцовых аккумуляторов/
М. А. Дасоян, И. А. Агуф, Т. Н. Оркина, В. И. Болотовский//Элек-
тротехн. промышленность. Сер. хим. и физ. источники тока. 1976.
Вып. 3. С. 9—12.
14. Ставров О. А. Электромобили (зарубежные).//Итоги науки
и техники. Автомобилестроение. М.: ВИНИТИ, 1976. Т. 2.
15. Ставров О. А. Перспективы создания эффективного электро-
мобиля, М.: Наука, 1984,
205
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................... 3
Глава первая. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВИНЦОВЫХ
АККУМУЛЯТОРОВ......................................... 4
1.1. Классификация химических источников тока , , —
1.2. Электродвижущая сила .............. . 5
1.3. Сопротивление................... , , 6
, 1.4. Напряжение ............., . . . . 8
1.5. Емкость ........................ , , 9
1.6. Энергия , .......... , 14
1.7. Отдача , . ..................... —
1.8. Мощность . . , , .........................15
1.9. Саморазряд , , , ................. . 16
Глава вторая. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ СВИНЦОВЫХ
АККУМУЛЯТОРОВ . ........................... 17
2.1. Общие сведения .......... —
2.2. Токообразующие процессы..................18
2.3. Коррозия положительного электрода .... 23
2.4. Оплывание активной массы положительного элек-
трода ............................................27
2.5. Сульфатация............................ 28
2.6. Саморазряд и газовыделение 29
Глава третья. ЭЛЕКТРОЛИТ ..............................32
3.1. Свойства растворов серной кислоты , , , , —
3.2. Приготовление электролита ...... 33
3.3. Чистота электролита......................... —
Глава четвертая. КОНСТРУКЦИЯ СТАРТЕРНЫХ
АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ . ................... 34
4.1. Общие сведния об устройстве автомобильных акку-
муляторных батарей....................... —
4.2. Аккумуляторные электроды ....... 39
4.3. Сепараторы...............................41
4.4. Моноблоки, крышки и вентиляционные пробки , 43
4.5. Соединительные элементы..................46
Глава пятая. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗ-
ВОДСТВА СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ . . 48
206
s.
5.1. Общая технологическая схема производства , , —
5.2. Литье токоотводов и соединительных деталей . , 50
5.3. Производство свинцового порошка.............56
5.4. Приготовление паст..........................57
5.5. Изготовление пластин 59
5.6. Формировка и сушка..........................63
5.7. Сборка аккумуляторных батарей...............69
Глава шестая. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРОИЗ-
ВОДСТВЕ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ . . 72
6.1. Свинец, сурьма и их сплавы.......................—
6.2. Порошки, пасты и активные массы , , , , 76
6.3. Мастика для заливки аккумуляторов . , , , 81
Глава седьмая. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
СТАРТЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ .... 82
7.1. Способы размещения аккумуляторных батарей на
автомобиле.............................................—
7.2. Подготовка акумуляторных батарей к эксплуатации 84
7.3. Условия эксплуатации аккумуляторных батарей на
автомобилях.........................................89
7.4. Методы заряда и разряда аккумуляторных батарей 95
7.5. Работоспособность аккумуляторных батарей при от-
рицательных и высоких температурах .... 105
7.6. Срок службы автомобильных аккумуляторных ба-
тарей .............................................108
7.7. Хранение автомобильных аккумуляторных батарей 112
7.8. Обслуживание аккумуляторных батарей
7.9. Оборудование и приборы, используемые для заря-
да и разряда свинцово-кислотных акумуляторных
батарей............................................121
Глава восьмая. ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ АККУМУЛЯ-
ТОРНЫХ БАТАРЕЙ ..........................................124
8.1. Классификация неисправностей ...... —
8.2. Неисправности моноблоков, заливочной мастики
и полюсных выводов t ........................... 125
8.3. Повышенный саморазряд .........................127
8.4. Короткое замыкание . 128
8.5. Сульфатация электродов ........................130
8.6. Разрушение электродов . , , . . , , , 131
8.7. Переполюсовка аккумуляторов....................134
8.8. Снижение уровня электролита . , . ... 135
8.9. Загрязнение и замерзание электролита . . . 136
8.10. Преждевременный разряд . . . . . , . 137
Глава девятая. РЕМОНТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ . . 138
9.1. Общие вопросы организации ремонта . . , . —
9.2. Мастерская по ремонту аккумуляторных батарей . 139
9.3. Оборудование мастерской по ремонту аккумулятор-
ных батарей....................................... 142
9.4. Ремонт аккумуляторных батарей.................157
207
9.5. Сборка аккумуляторных батарей ..... 170
9.6. Приведение батарей в рабочее состояние после ре-
монта ............. 177
Глава десятая. УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕ-
СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАРТЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ
БАТАРЕИ ................................. . 181
10.1. Внедрение необслуживаемых аккумуляторных ба-
тарей ....................................—
10.2. Свинцовые аккумуляторы для электромобилей . 188
Глава одиннадцатая. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАС-
НОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ АККУМУЛЯТОР-
НЫХ БАТАРЕЙ . ........................ ..... 199
11.1 Общие сведения ............... . . —
11.2. Правила техники безопасности при техническом
обслуживании и ремонте. аккумуляторных батарей - 200
11.3. Правила техники безопасности при работе с сер-
ной кислотой...........................,201
11.4. Правила техники безопасности при заряде акку-
муляторных батарей......................202
11.5. Правила санитарии и оказание первой помощи . —
Приложение. ПЛОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕМПЕРАТУРА ЕГО ЗАМЕРЗАНИЯ . 204
Список литературы ............ 205
Издание для досуга
Болотовский Валерий Ильич
Вайсгант Зиновий Израилевич
ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ
СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Редактор Л. С. Абрамсон
Художественный редактор Т. Ю. Теплицкая
Технический редактор Н. А. Минеева
Корректор Н. Д. Быкова
ИБ № 1796
Сдано в набор 11.01.88. Подписано в печать 20.05.88. М-26329. Формат
84Х1087з2- Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Высокая пе-
чать. Усл. печ. л. 10,92. Усл. кр.-отт. 11,13. Уч.-изд. л. 12,71. Тираж 100 000 экз.
Заказ № 28. Цена 95 к.
Ленинградское отделение Энергоатомиздата. 191065, Ленинград, Марсово поле, I’
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
600000, Владимир, Октябрьский проспект, д. 7