Elektrolito tankis akumuliatoriuje

2024 Autorius: Trinity Chesterton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-16 15:03

Automobilio akumuliatorius, žinomas kaip akumuliatorius, yra atsakingas už automobilio užvedimo, apšvietimo ir uždegimo sistemas. Paprastai automobilių akumuliatoriai yra švino rūgšties, sudaryti iš galvaninių elementų, kurie suteikia 12 voltų sistemą. Kiekvienas elementas visiškai įkrautas sukuria 2,1 volto įtampą. Elektrolito tankis yra kontroliuojama vandeninio rūgšties tirpalo savybė, užtikrinanti normalų baterijų veikimą.

Švino rūgšties akumuliatoriaus sudėtis

Švino rūgšties akumuliatoriaus elektrolitas yra sieros rūgšties ir distiliuoto vandens tirpalas. Grynos sieros rūgšties savitasis tankis yra apie 1,84 g/cm³, ir ši gryna rūgštis skiedžiama distiliuotu vandeniu, kol tirpalo savitasis tankis yra 1,2–1,23 g/cm 3^.

Nors kai kuriais atvejais elektrolito tankis akumuliatoriuje rekomenduojamas atsižvelgiant į akumuliatoriaus tipą, sezonines ir klimato sąlygas. Visiškai įkrauto akumuliatoriaus savitasis svoris pagal pramoninį standartą Rusijoje yra 1,25–1,27 g / cm³ vasarą, o atšiauriomis žiemomis - 1,27-1, 29 g/cm^3.

Savitasis elektrolito svoris

Vienas iš pagrindinių akumuliatoriaus parametrų yra savitasis elektrolito svoris. Tai tirpalo (sieros rūgšties) masės ir vienodo tūrio tam tikros temperatūros vandens masės santykis. Paprastai matuojama hidrometru. Elektrolito tankis naudojamas kaip elemento ar akumuliatoriaus įkrovos būsenos indikatorius, tačiau negali apibūdinti akumuliatoriaus talpos. Iškrovimo metu savitasis svoris mažėja tiesiškai.

Atsižvelgiant į tai, būtina patikslinti leistino tankio dydį. Elektrolito kiekis akumuliatoriuje neturi viršyti 1,44 g/cm³. Tankis gali būti nuo 1,07 iki 1,3 g/cm^{3. Tada mišinio temperatūra bus apie +15 C.}

Gryna forma padidinto tankio elektrolitui būdinga gana didelė šio rodiklio reikšmė. Jo tankis yra 1,6 g/cm3.

Apmokestinimo lygis

Kai pilnai įkrauta pastovi būsena ir išsikrovimas, elektrolito savitojo svorio matavimas suteikia apytikslę elemento įkrovos būseną. Savitasis sunkumas=atviros grandinės įtampa – 0,845.

Pavyzdys: 2,13 V – 0,845=1,285 g/cm3.

Savitasis svoris sumažėja, kai akumuliatorius išsikrauna iki tokio lygio, kuris artimas gryno vandens lygiui, ir padidėja įkraunant. Baterija laikoma visiškai įkrauta, kai elektrolito tankis akumuliatoriuje pasiekia didžiausią įmanomą vertę. Specifinissvoris priklauso nuo temperatūros ir elektrolito kiekio ląstelėje. Kai elektrolitas yra netoli žemos žymos, savitasis sunkis yra didesnis nei vardinis, jis nukrenta ir į elementą įpilama vandens, kad elektrolitas pasiektų reikiamą lygį.

Elektrolito tūris plečiasi kylant temperatūrai ir susitraukia, kai temperatūra krenta, o tai turi įtakos tankiui arba savitajam sunkiui. Kai elektrolito tūris plečiasi, rodmenys mažėja ir, atvirkščiai, savitasis svoris didėja esant žemesnei temperatūrai.

Prieš padidindami elektrolito tankį akumuliatoriuje, turite atlikti matavimus ir skaičiavimus. Akumuliatoriaus savitasis svoris nustatomas pagal programą, kurioje jis bus naudojamas, atsižvelgiant į veikimo temperatūrą ir akumuliatoriaus veikimo laiką.

% sieros rūgšties	% vandens	Savitasis sunkumas (20°C)
37, 52	62, 48	1, 285
48	52	1, 380
50	50	1, 400
60	40	+1, 500
68, 74	31, 26	1, 600
70	30	1, 616
77, 67	22, 33	1, 705
93	7	1, 835

Cheminė reakcija akumuliatoriuose

Kai tik apkrova prijungiama prie akumuliatoriaus gnybtų, per apkrovą pradeda tekėti iškrovos srovė ir akumuliatorius pradeda išsikrauti. Iškrovimo proceso metu elektrolito tirpalo rūgštingumas mažėja, todėl tiek teigiamose, tiek neigiamose plokštelėse susidaro sulfatų nuosėdos. Šiame iškrovimo procese vandens kiekis elektrolito tirpale didėja, todėl sumažėja jo savitasis svoris.

Akumuliatoriaus elementai gali būti iškraunami iki nurodytos minimalios įtampos ir savitojo svorio. Visiškai įkrauto švino rūgšties akumuliatoriaus įtampa ir savitasis tankis yra atitinkamai 2,2 V ir 1,250 g/cm³, ir šis elementas paprastai gali būti iškraunamas tol, kol atitinkamos vertės nepasiekia 1,8 V ir 1,1 g/cm^3.

Elektrolitų sudėtis

Elektrolite yra sieros rūgšties ir distiliuoto vandens mišinys. Matuojant, jei vairuotojas ką tik įpylė vandens, duomenys nebus tikslūs. Reikia šiek tiek palaukti, kad gėlas vanduo spėtų susimaišyti su esamu tirpalu. Prieš didindami elektrolito tankį, turite atsiminti: kuo didesnė sieros rūgšties koncentracija, tuo elektrolitas tampa tankesnis. Kuo didesnis tankis, tuo didesnis įkrovimo lygis.

Elektrolito tirpalui geriausias pasirinkimas yra distiliuotas vanduo. Tai sumažina galimąteršalai tirpale. Kai kurie teršalai gali reaguoti su elektrolitų jonais. Pavyzdžiui, jei sumaišysite tirpalą su NaCl druskomis, susidarys nuosėdos, dėl kurių pasikeis tirpalo kokybė.

Temperatūros įtaka talpai

Koks elektrolito tankis – tai priklausys nuo temperatūros baterijų viduje. Konkrečių baterijų naudotojo vadove nurodyta, kokia pataisa turėtų būti taikoma. Pavyzdžiui, Surrette/Rolls vadove, kai temperatūra svyruoja nuo -17,8 iki -54,4^oC žemiau 21^{oC, atimkite 0,04 kas 6 laipsnių.}

Daugelis keitiklių arba įkrovimo valdiklių turi akumuliatoriaus temperatūros jutiklį, kuris tvirtinamas prie akumuliatoriaus. Paprastai jie turi LCD ekraną. Nukreipę infraraudonųjų spindulių termometrą taip pat gausite reikiamą informaciją.

Tankio matuoklis

Elektrolito tankio hidrometras naudojamas kiekviename elemente elektrolito tirpalo savitajam sunkiui matuoti. Rūgštinė baterija yra visiškai įkrauta, jos savitasis tankis yra 1,255 g/cm³ esant 26^oC. Savitasis sunkis yra skysčio matavimas, lyginamas su baze. Tai vanduo, kuriam priskirtas bazinis skaičius 1 000 g/cm^3.

Sieros rūgšties koncentracija vandenyje naujame akumuliatoriuje yra 1,280 g/cm³, tai reiškia, kad elektrolitas sveria 1,280 g/cm^{3 karto to paties tūrio vandens svorio. Visiškai įkrauta baterija bus išbandyta iki1,280 g/cm}3^{, iškrovus bus skaičiuojama nuo 1 100 g/cm}3^.

Hidrometro bandymo procedūra

Hirometro rodmenų temperatūra turi būti sureguliuota iki 27oC, ypač atsižvelgiant į elektrolitų tankį žiemą. Aukštos kokybės hidrometrai turi vidinį termometrą, kuris matuos elektrolito temperatūrą ir apima konversijos skalę, kad būtų galima koreguoti plūdės rodmenis. Svarbu pripažinti, kad temperatūra labai skiriasi nuo aplinkos, jei transporto priemonė važiuojama. Matavimo tvarka:

1. Kelis kartus su gumine lempute įpilkite elektrolitą į hidrometrą, kad termometras galėtų reguliuoti elektrolito temperatūrą ir paimti rodmenis.
2. Ištirkite elektrolito spalvą. Ruda arba pilka spalvos pakitimas rodo akumuliatoriaus problemą ir yra ženklas, kad baigiasi akumuliatoriaus naudojimo laikas.
3. Nukreipkite į hidrometrą mažiausią elektrolito kiekį, kad plūdė laisvai plūduriuotų nesiliesdama su matavimo cilindro viršumi ar apačia.
4. Laikykite hidrometrą vertikaliai akių lygyje ir atkreipkite dėmesį į rodmenis, kur elektrolitas sutampa su plūdės skale.
5. Pridėkite arba atimkite 0,004 vienetus, kad rodytumėte kas 6^oC, kai elektrolito temperatūra yra aukštesnė arba žemesnė nei 27^oC.
6. Pakoreguokite rodmenis, pavyzdžiui, jei savitasis tankis yra 1,250 g/cm³, o elektrolito temperatūra yra32^oC, 1,250 g/cm³ suteikia pataisytą vertę 1,254 g/cm^{3. Panašiai, jei temperatūra buvo 21}o^{C, atimkite 1,246 g/cm}3^{. Keturi taškai (0,004) iš 1,250 g/cm}3^.
7. Prieš tikrindami elektrolito tankį, patikrinkite kiekvieną elementą ir pažymėkite rodmenis, pakoreguotus iki 27oC.

Krovinio matavimo pavyzdžiai

1 pavyzdys:

1. Hidrometras rodo 1,333 g/cm3.
2. Temperatūra yra 17 laipsnių, rekomenduojama 10 laipsnių žemiau.
3. Atimkite 0,007 iš 1,333 g/cm3.
4. Rezultatas yra 1,263 g/cm3, taigi įkrovimo būsena yra apie 100 procentų.

2 pavyzdys:

1. Tankio duomenys – 1,178 g/cm3.
2. Elektrolito temperatūra yra 43 laipsniai C, o tai 16 laipsnių viršija normalią.
3. Pridėkite nuo 0,016 iki 1,178 g/cm3.
4. Rezultatas yra 1,194 g/cm3, 50 procentų įkrauta.

MOKESČIO BŪSENA	KONKRETUS SVORIS g/cm3
100%	1, 265
75%	1, 225
50%	1, 190
25%	1, 155
0%	1, 120

Elektrolito tankio lentelė

Toliau pateikta temperatūros pataisų lentelėyra vienas iš būdų paaiškinti staigius elektrolitų tankio verčių pokyčius esant skirtingoms temperatūroms.

Norėdami naudoti šią lentelę, turite žinoti elektrolito temperatūrą. Jei dėl kokių nors priežasčių išmatuoti neįmanoma, geriau naudoti aplinkos temperatūrą.

Elektrolito tankio lentelė parodyta toliau. Šie duomenys pagrįsti temperatūra:

%	100	75	50	25	0
-18	1, 297	1, 257	1, 222	1, 187	1, 152
-12	1, 293	1, 253	1, 218	1, 183	1, 148
-6	1, 289	1, 249	1, 214	1, 179	1, 144
-1	1, 285	1, 245	1, 21	1, 175	1, 14
4	1, 281	1, 241	1, 206	1, 171	1, 136
10	1, 277	1, 237	1, 202	1, 167	1, 132
16	1, 273	1, 233	1, 198	1, 163	1, 128
22	1, 269	1, 229	1, 194	1, 159	1, 124
27	1, 265	1, 225	1, 19	1, 155	1, 12
32	1, 261	1, 221	1, 186	1, 151	1, 116
38	1, 257	1, 217	1, 182	1, 147	1, 112
43	1, 253	1, 213	1, 178	1, 143	1, 108
49	1, 249	1, 209	1, 174	1, 139	1, 104
54	1, 245	1, 205	1, 17	1, 135	1, 1

Kaip matote iš šios lentelės, elektrolitų tankis akumuliatoriuje žiemą yra daug didesnis nei šiltuoju metų laiku.

Akumuliatoriaus priežiūra

Šiose baterijose yra sieros rūgšties. Dirbant su jais visada reikia dėvėti apsauginius akinius ir gumines pirštines.

Jei elementai yra perkraunami, fizinės švino sulfato savybės palaipsniui keičiasi ir jos sunaikinamos, o tai sutrikdo įkrovimo procesą. Todėl elektrolito tankis mažėja dėl lėto cheminės reakcijos greičio.

Sieros rūgšties kokybė turi būti aukšta. Priešingu atveju baterija gali greitai neveikti. Žemas elektrolito lygis padeda išdžiūti vidines įrenginio plokštes, todėl baterijos atkurti neįmanoma.

Sulfuotas baterijas galima nesunkiai atpažinti pažiūrėjus į pasikeitusią plokštelių spalvą. Sulfatuotos plokštės spalva tampa šviesesnė, o jos paviršius tampa geltonas. Tokios ląstelės rodo galios sumažėjimą. Jei sulfonavimas vyksta ilgą laiką, negrįžtamasprocesai.

Norint išvengti šios situacijos, rekomenduojama švino rūgšties akumuliatorius krauti ilgą laiką esant mažam įkrovimo srovės greičiui.

Visada yra didelė tikimybė sugadinti akumuliatoriaus elementų gnybtų blokus. Korozija daugiausia paveikia varžtines jungtis tarp elementų. To galima lengvai išvengti užtikrinant, kad kiekvienas varžtas būtų užsandarintas plonu specialaus tepalo sluoksniu.

Kai akumuliatorius kraunamas, yra didelė rūgšties ir dujų purslų tikimybė. Jie gali užteršti atmosferą aplink akumuliatorių. Todėl šalia akumuliatoriaus skyriaus reikalinga gera ventiliacija.

Šios dujos yra sprogios, todėl atvira liepsna neturi patekti į švino baterijų įkrovimo vietą.

Kad išvengtumėte akumuliatoriaus sprogimo, kuris gali sukelti rimtų sužalojimų arba mirtį, į bateriją nekiškite metalinio termometro. Turite naudoti hidrometrą su įmontuotu termometru, kuris skirtas baterijoms išbandyti.

Maitinimo maitinimo trukmė

Akumuliatoriaus veikimas laikui bėgant blogėja, nesvarbu, ar naudojamas, ar ne, jis taip pat blogėja dėl dažnų įkrovimo ir iškrovimo ciklų. Tarnavimo laikas – tai laikas, per kurį neaktyvią bateriją galima laikyti, kol ji tampa netinkama naudoti. Paprastai manoma, kad tai sudaro apie 80 % pradinės talpos.

Yra keli veiksniai, kurie labai veikia akumuliatoriaus veikimo laiką:

1. Ciklinis gyvenimas. Laikasakumuliatoriaus veikimo laiką daugiausia lemia baterijos naudojimo ciklai. Įprastai naudojant 300–700 ciklų.
2. Iškrovimo gylio (DOD) efektas. Jei atsisakysite didesnio našumo, gyvavimo ciklas bus trumpesnis.
3. Temperatūros efektas. Tai yra pagrindinis veiksnys, lemiantis akumuliatoriaus veikimą, galiojimo laiką, įkrovimą ir įtampos valdymą. Esant aukštesnei temperatūrai, akumuliatoriuje vyksta daugiau cheminio aktyvumo nei žemesnėje temperatūroje. Daugumai baterijų rekomenduojamas temperatūros diapazonas yra nuo -17 iki 35oC.
4. Įtampa ir įkrovimo greitis. Visi švino rūgšties akumuliatoriai kraunant išskiria vandenilį iš neigiamos plokštės ir deguonį iš teigiamos plokštės. Baterija gali sukaupti tik tam tikrą elektros energijos kiekį. Paprastai baterija įkraunama iki 90% per 60% laiko. Ir 10 % likusio akumuliatoriaus įkraunama maždaug 40 % viso laiko.

Geras akumuliatoriaus veikimo laikas yra 500–1200 ciklų. Faktinis senėjimo procesas veda prie laipsniško talpos mažėjimo. Kai elementas pasiekia tam tikrą tarnavimo laiką, jis staiga nenustoja veikti, šis procesas ilgainiui užsitęsia, jį reikia stebėti, kad būtų galima laiku pasiruošti baterijos keitimui.