Техническое обслуживание и ремонт аккумуляторных батарей

Рекомендации по эксплуатации

 

          Батарея,  не эксплуатировавшаяся в течение  длительного времени (4-5 мес.) нуждается в подзарядке. Связано это с тем, что батареям свойственно такое явление, как саморазряд. На графиках рис.2,3 показаны характеризующие саморазряд величины для различных батарей. В первом случае - это падение напряжения от времени хранения, во втором - снижение плотности. 
          Впрочем, зачастую подзарядки требует и находящаяся в эксплуатации батарея. Плотность полностью заряженной батареи составляет 1.27- 1.28 г/см³, напряжение - 12.5 В. О степени разряженности батареи судят по плотности электролита. Чем ниже плотность батареи, тем сильнее она разряжена. Уменьшение плотности на 0.01 г/см³ по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6 - 8%. Используя график (см. рис.4) можно оценить зависимость степени разряженности батареи от плотности. Степень разряженности определяют по той банке, в которой плотность электролита минимальная. Всем известна аксиома, тем не менее, позволим повторить ее еще раз - батарею, разряженную летом более чем на 50%, а зимой более чем на 25%, необходимо снять с автомобиля и зарядить. При этом следует помнить, что пониженная плотность зимой более опасна, т.к. кроме всего прочего может привести к замерзанию электролита. Так, при плотности электролита 1.2 г/см³ температура его замерзания составляет около -20°С. 
          Также необходимо подзарядить батарею, если плотность в разных банках отличается более чем на 0.02 г/см³. Оптимальной является зарядка батареи током, равным 0.05 от ее емкости. Для батареи с емкостью 55 Ач эта величина составляет 2.75 А. Чем меньше зарядный ток, тем глубже заряд. Однако не стоит впадать в крайность - при совсем низком токе батарея просто не "закипит", к тому же время зарядки будет несравнимо большим. Наоборот, при очень большом токе батарея "закипит" значительно быстрее, но при этом не успеет зарядиться на все 100%. Признаками окончания зарядки служит бурное выделение газа (т.н. "кипение") и не изменяющаяся на протяжении 1-2 часов плотность электролита. 
          Для ориентировочной оценки времени, требуемого на зарядку батареи, можно воспользоваться следующим алгоритмом. 
          Первоначально, используя график (рис.4) необходимо определить степень разряженности батареи, исходя из реальной плотности АКБ, замеренной ареометром. Далее по степени разряженности определяем потерянную емкость (или емкость, которую необходимо принять батарее). 
Затем, выбрав величину зарядного тока, вычисляем ориентировочное время зарядки по формуле:

         

 Тут следует отметить, что не вся энергия идет  на повышение емкости. КПД процесса  составляет 40-50%, остальное тратится  на нагрев, а также связанные  с этим электрохимические процессы. Потому реальное время увеличивается  примерно вдвое от расчетного (что и учитывается коэффициентом "2" в формуле). 
          Нужно сказать, что использование данного алгоритма оправдано лишь для облегчения процедуры, но ни в коей мере не избавляет от контроля за ходом зарядки. Процесс заряда, а особенно его окончание Вам необходимо контролировать самому, дабы не прозевать начало бурного кипения. 
          Другой вариант - использование для этих целей автоматических зарядных устройств, отличающихся тем, что зарядка идет при постоянном напряжении, но автоматически изменяющемся в зависимости от степени заряженности батареи токе. При этом зарядное устройство перестает давать ток, если батарея полностью заряжена. Принцип, используемый в подобных устройствах аналогичен зарядке от генератора на автомобиле. 
          Для примера определим время зарядки батареи емкостью 55 Ач током в 5А, плотность которой составляет 1.25 г/см³. Как видно из графика, при данной плотности батарея разряжена на 25%, что означает потерю емкости на величину

Таким образом, примерное  время зарядки 

         

 Оптимальным же  способом зарядки батареи, и  это подтверждают результаты  проводимых испытаний, является ее заряд от бортовой сети автомобиля (естественно, при условии исправности последней). При данном способе, в первых, невозможен перезаряд, а во-вторых, происходит постоянное перемешивание электролита и наиболее полное его проникновение во внутренние слои активной массы. 
          Однако было бы ошибочным полагать, что заряд батареи начинается сразу же после пуска двигателя и продолжается все время, пока двигатель в работе. Исследования показывают, что батарея начинает принимать заряд только после прогрева электролита до положительной температуры, что при эксплуатации в зимних условиях происходит примерно через час после начала движения. Именно этим и опасен довольно распространенный, по крайней мере, в нашем автомобильном городе, способ эксплуатации транспортных средств. Холодный запуск зимой с получасовым движением до работы, и затем редкие непродолжительные поездки на протяжении рабочего дня не дают прогреться электролиту и, следовательно, зарядиться Вашей батарее. Тем самым разряженность АКБ увеличивается изо дня в день и в итоге может привести к печальному результату.          

 Физические процессы, происходящие при пуске двигателя,  отличаются от процессов при  разряде батареи потребителями.  При пуске участвует не весь  объем активной массы и электролита, а лишь та ее часть, которая находится на поверхности пластин и соприкасающийся с поверхностью пластин электролит. Поэтому, после неудачной попытки запустить двигатель, следует подождать некоторое время для того, чтобы электролит перемешался, плотность его выровнялась, он проник в поры активной массы. Нормальный запуск двигателя при однократном вращении стартера в течение 10 с забирает емкость 300А х 10с = 3000 Ас = 0.83 Ач, что составляет около 1.5% от емкости автомобиля. 
          При медленном же разряде участвуют не только поверхностные слои активной массы, но и глубинные, потому и разряд происходит более глубокий. Однако это не означает, что стартерные режимы не так губительны для батареи - стартером точно также можно разрядить батарею до критической величины. 
          Каковы же признаки выхода из строя батареи? Батарея не заряжается, плотность низкая и не повышается в процессе заряда. Большой саморазряд - батарея зарядилась, но не держит заряд. Можно попытаться потренировать батарею, однако если произошло осыпание активной массы пластин, либо кристаллизация сульфата свинца, то это уже не исправить.          

 Вообще, освоить способ  оценки степени возможной разрядки  батареи от каких-либо действий (в том числе и осознанных) не  составит большого труда. Необходимо усвоить несколько истин и запомнить несколько цифр.

1. Батарея начинает принимать заряд лишь только после прогрева электролита до положительной температуры (как вы понимаете, при температуре воздуха -20°С температура электролита в батарее хранящегося на свежем воздухе автомобиля будет примерно такой же.)
2. Коэффициент полезного действия процесса зарядки составляет примерно 50%.
3. Каждый автомобильный генератор характеризуется следующими показателями:
• ток отдачи генератора при работе двигателя на холостом ходу.
• ток отдачи генератора при работе двигателя на номинальных оборотах.

Для вазовских автомобилей  эти цифры имеют следующие  значения:

Таблица 1
	2101-2106	2108-2109	2110
ток отдачи на холостом ходу	16	24	35
ток отдачи на номинальных оборотах	42	55	80

Как видно из таблицы, на последних моделях автомобилей  Волжского автозавода устанавливаются  генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие  по величине характеристики генераторов  первых моделей.

4. И наконец примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Таблица 2
потребитель	ток, А
зажигание	2
габариты	4
ближний свет	9
дальний свет	10
обогрев заднего стекла	10-11
вентилятор отопителя:  1-я скорость  2-я скорость	5-7   10-11
стеклоочистители	3-5
магнитола	5
ИТОГО	38-48

 

          Зная  эти азы, Вам не составит  труда подсчитать, что оставленные  включенными на автомобиле габариты (естественно, при неработающем  двигателе), например, под окнами  любимой девушки за 3 часа "съедят" 4А х 3ч= 12 Ач емкости батареи, что соответствует разряду приблизительно на 20%. Это не страшно для одного раза. Однако если у Вас есть и вторая девушка, навестить которую Вы решаетесь сразу же после первой, то, выходя через те же 3 часа от нее, Вы уже рискуете не завести свою машину, особенно, если дело происходит зимой, т.к. разряд составит порядка 40% (тем более, что к тому же зимой батареи, как правило, эксплуатируются заряженными далеко не на 100%). Какой из этого сделать вывод - сократить время свиданий, количество любимых, запастись вторым аккумулятором, либо не включать габаритные огни - решать Вам. 
          Аналогично можно прикинуть, что Вы имеете при продолжительной работе двигателя на холостом ходу. Как уже показано выше, ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой цифры 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору (при этом помните про КПД зарядки, составляющий 50%). 
          Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты проводимых в ГенДР исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму "город-зима-ночь") аккумулятор получает порядка 1А в час. 
          Нередко доводилось наблюдать картину, как растерянный автовладелец, помыв на автоматической мойке свой автомобиль, тщетно пытается завести его под нетерпеливые реплики напирающих сзади очередников. И вот кто-то подсказывает - что ты мучишься, включай передачу и выезжай на стартере. Понятно, что советчика мало волнует чужой автомобиль, но услугу эту иначе как медвежьей не назовешь. Категорически запрещается использовать батарею вместе со стартером в качестве электропривода автомобиля (причем в большей степени из-за стартера), т.к. помимо полного разряда АКБ это может привести к выходу из строя стартера, загоранию проводки со всеми вытекающими последствиями.

Маркировка АКБ

На современные аккумуляторные батареи наносится следующая  маркировка:

Емкость батареи - способность батареи принимать и отдавать энергию - измеряется в ампер-часах (Ач). Для оценки емкости батареи принята методика 20-ти часового разряда током 0.05С₂₀ (т.е. током, равным 5% от номинальной емкости). Т.е., если емкость батареи 55Ач, то, разряжая ее током 2.75 А, она полностью разрядится за 20 часов. Аналогично для батарей емкостью 60 Ач полный 20-ти часовой разряд произойдет при чуть большем токе разряда - 3А. 
Данная характеристика определяет возможность питать потребителей в экстремальной ситуации (при отказе генератора). Характеризуется объемом активной массы.

Значение  тока холодного старта при -18°С (по DIN) - Величина тока, которую батарея способна отдать при пуске двигателя при температуре - 18 °С. Наиболее важная характеристика, напрямую сказывающаяся на пуске двигателя. Ведь при -20°С ток, потребляемый стартером, составляет порядка 300А. (Для пуска в летнее время горячего двигателя этот же показатель равен 100-120А.) Значение стартового тока определяется конструкцией батареи, пластин, сепараторов. Сепараторы карманного типа без каких-либо других дополнений увеличивают напряжение батареи на 0.3В, одновременно улучшая стартовые характеристики. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем выше стартовый ток, тем надежнее пуск двигателя при низких температурах. 
Некоторые батареи имеют такую маркировку:

Несмотря на то, что  после емкости стоит значение 280А, цифра, интересующая нас и показывающая ток холодного старта по принятому у нас стандарту DIN равна 255А.

Резервная емкость - время, в течение которого батарея сможет обеспечить работу потребителей в аварийном режиме. Величина резервной емкости, выраженная в минутах, последнее время все чаще проставляется изготовителями батарей после значения тока холодного старта.          

 Кроме того, на необслуживаемых  батареях проставляется соответствующая  надпись. Чаще всего на русском,  английском или немецком языке, (либо на языке производителя,  как, например, на испанских батареях "Tudor"). Большинство АКБ, изготавливаемых в настоящее время известными производителями являются необслуживаемыми, то же можно сказать и о поставках на Волжский автозавод - на его конвейере используются только необслуживаемые батареи. Однако это вовсе не означает, что к ней не нужно подходить и следить за ее состоянием. Производители гарантируют данный показатель только при соблюдении нормальных условий эксплуатации. (Нелишне отметить, что необслуживаемые батареи выпускаются как с пробками для заливки электролита, так и полностью закрытыми. К разряду необслуживаемых могут относиться и сухозаряженные батареи, поставляемые в торговлю, однако они требуют заливки электролита и последующей зарядки. 
          Кроме того, на батареи, поставляемые на автозавод, фирмы-производители наносят на корпусе дату изготовления. Плюс к этому, на ВАЗе на клеммы наносится дата установки батареи на автомобиль.          

 Как обычно, попробуем  дать несколько рекомендаций  при покупке аккумуляторов в  магазине. Во-первых, как и любой  другой товар, батареи следует приобретать в специализированных магазинах, предоставляющих гарантию. При покупке желательно запастись ареометром. Плотность батареи должна быть не менее 1.25 г/см³ (лучше 1.27) и одинаковой во всех банках. Если же замер плотности в магазине связан с определенными трудностями, можно ограничиться измерением напряжения вольтметром. Оно должно быть не ниже 12.5 В. (Именно 12.5. а не 12, как нам может казаться достаточным. Напряжение 12 В, наносимое на АКБ - это напряжение бортовой сети, на которое данная батарея рассчитана, а вовсе не напряжение батареи.) 
          Еще одно замечание. В данной отрасли сильно развито такое направление, как производство баков фирмами, не связанными с производством батарей. И многие фирмы - производители аккумуляторов, в том числе и достаточно солидные, используют уже готовые баки, вставляя в них свою начинку и наклеивая свои "лейблы", становясь при этом менее уязвимыми от производителей внешне дешевых похожих подделок. 
          Бытует мнение, что выбирая батарею, прежде всего, необходимо обращать внимание на ее емкость. Однако все далеко не так просто. Нельзя сказать, что чем выше емкость батареи, тем она лучше. Во-первых, габаритные размеры батареи - величина, строго регламентированная международным стандартом. (Это же относится и к автомобилям Волжского автозавода - размеры бака едины для всех поставщиков.) А потому для увеличения емкости батареи при тех же габаритных размерах неизбежно приходится жертвовать каким-либо другим показателем - и чаще это сказывается на долговечности батареи. Если же и выбирать по какой-либо характеристике, так правильнее это делать по величине тока холодного старта. Его значение играет более весомую роль при эксплуатации автомобиля в период суровых российских зим.          

 Перспективным направлением  в производстве АКБ является  снижение их обслуживаемости,  повышение электрических характеристик.  Необслуживаемость - свойство, которого  требуют автозаводы от производителей  автомобилей. Это связано с  широко распространяющейся тенденцией увеличения срока службы автомобиля, в течение которого автолюбителю вообще нет надобности никуда заглядывать в своем вновь купленном автомобиле, кроме как в бензобак. А в связи с этим и аккумулятор должен удовлетворять тем же самым требованиям. Достигается это использованием конвертных сепараторов, снижения содержания сурьмы в решетках. Однако по своей сути стартерные автомобильные батареи еще долгое время будут оставаться свинцово-кислотными - как оптимальные по цене и характеристикам.