В современном автомобиле ведущую роль в момент старта двигателя играет аккумулятор. От исправного состояния источника питания и его эксплуатационных характеристик зависит работа всей бортовой электросистемы. Также необходимо, чтобы все выходные параметры, включая ёмкость, вольтаж и количество ампер, находились в пределах нормы.
Что такое сила тока
Электричество в аккумуляторных батареях вырабатывается за счёт химических реакций при взаимодействии электролита (кислотный или щелочной раствор определённой плотности) и свинцовых пластин, выступающих в качестве электродов. В результате образуется ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Силой тока принято называть количество электричества, перемещающееся в поперечном сечении проводника за единицу времени (секунду).
Классический вариант при идеальных условиях предполагает, что сила тока на всём участке цепи неизменна. Практика доказывает, что на итоговое значение оказывают влияние различные внешние факторы:
- окружающая температура;
- возможные источники электромагнитного излучения, находящиеся поблизости;
- сложность электрической цепи и пр.
Для автомобильного АКБ важным параметром является пусковой ток, который в некоторых источниках называют ещё и током холодной прокрутки (Cold Cranking Amps – CCA).
В России установлены государственные стандарты для производителей автомобильных источников питания по CCA. Нижние пороговые значения батарей лимитированы в ГОСТ 53165-2008. По действующему на сегодня стандарту без посадки АКБ обязана выдавать на клеммах ниже 9 В на протяжении 30 секунд при окружающей температуре -180 С.
Такой параметр как ёмкость аккумуляторной батареи связан с количеством электричества. Значение измеряется в ампер-часах. Во время обычной эксплуатации автомобилистам не рекомендуют разряжать АКБ ниже предельных минимальных значений. Это негативно скажется на дальнейшей эксплуатации прибора.
Значение ёмкости помогает вычислить ориентировочный период отдачи батареей заряда. Ёмкость находится в прямой зависимости от силы тока, поэтому во время испытаний нормируются условия разряда. Для большинства аккумуляторов установлена ёмкость 60 Ач, соответственно для двадцатичасового разряда ампераж составит 3 А, а для десятичасовой работы – 6 А. Для тока разряда в 25 А типовая ёмкость АКБ составит 40 А, обеспечивая питанием бортовую систему на протяжении 96 минут.
Сопротивление
Закон Ома связывает ток и напряжение в еще один элемент – сопротивление. Именно это сопротивление является путем, по которому группы зарядов могут перемещаться с одной стороны на другую. Чем оно больше, тем уже этот путь, поэтому поток медленнее (меньший ток). Единица сопротивления – Ом.
Полезное: Свинцовые аккумуляторы: зарядка и правильное обслуживание АКБ авто
При вычислении напряжение обычно обозначают как U, ток как I, а сопротивление R. Если хотим выразить соотношение между этими переменными, то будем использовать закон Ома, а именно:
U = I * R
Например, на резисторе 100 Ом, через который протекает ток 0,1 А, будет падение напряжения:
0,1 А * 100 Ом = 10 В
Типы аккумуляторов
Прежде чем узнать, сколько обычно ампер в классическом аккумуляторе легкового автомобиля на 12 вольт, разберёмся с типами источников питания. Существуют такие наиболее популярные варианты батарей, как кислотные и щелочные. В первом случае металлические пластины (электроды) погружены в раствор серной кислоты, а во втором случае жидкость представляет собой щелочной раствор.
Для северных регионов не рекомендуется ставить щелочные источники питания, так как они себя плохо проявляют при низкой температуре.
Вне зависимости от того, сколько реально ампер в щелочном автомобильном аккумуляторе, они выпускаются в двух исполнениях: никелевые и литиевые. Первые могут иметь в связке кадмий либо металл-гидроксид. Такие аппараты в связи с крупными габаритами больше востребованы на электропогрузчиках либо в грузовиках, так как там есть больше пространства для расположения ячеек, обладающих меньшим удельным током, в сравнении с кислотными аналогами.
Литиевые источники питания дешевле в производстве, но на практике весьма чувствительны к низкой температуре. Данное оборудование оказалось востребованным в электромобилях.
Кислотные АКБ выпускаются таких типов:
- Сурьмянистые. Свинцовые пластины включают в себя более 5% сурьмы. Хотя такая батарея способна выдержать значительное количество разрядов/зарядов, но за счёт других недостатков не находит применения в современных авто.
- Малосурьмянистые. Изготавливаются по аналогичной технологии, что и сурьмянистые аккумуляторы, но с меньшим процентным содержанием сурьмы. Имеют более качественные практические характеристики.
- Кальциевые. Пластины в них изготовлены с добавлением кальциевых соединений (без сурьмы). В некоторых моделях электроды включают в себя сплавы серебра. Источники питания достаточно чувствительны к частым глубоким разрядам, но имеют стабильные эксплуатационные параметры.
- Гелевые или AGM батареи. Данная технология предполагает, что электролит находится в желеобразном (гелевом) состоянии. Подобные модели существенно выше по цене, чем жидкостные аналоги – в 2–3 раза. Плюсами их являются высокая стойкость к частым глубоким разрядам и хорошие выходные параметры, а к минусам – необходимость качественного зарядного устройства со сниженными параметрами тока и стабильными потребителями.
Напряжение
Напряжение выражается в вольтах, пишется [В]. Представьте себе двух враждующих собак, которых владельцы держат на поводках. Эти собаки представляют собой группы электрических зарядов и сила, которую они тянут – это напряжение. Чем больше сила взаимодействия между ними, тем больше напряжение. Поэтому нет смысла говорить о напряженности только в одной точке – она всегда определяется между двумя точками.
Точно так же высота холмов дана над уровнем моря (то есть мера простирается между поверхностью морской воды и вершиной горы) или относительно другой точки, например города, расположенного у его подножия. В обоих случаях это одинаковые высокие части, но измеренные по-разному.
То же самое с напряжением: измеренное относительно одной точки в схеме будет иметь одно значение, а относительно другой – другое значение. Поэтому электроника приняла существование так называемой массы, то есть точки, от которой измеряем все напряжения. Мы измеряем их с помощью вольтметра, подключенного параллельно цепи к источнику напряжения.
Напряжение может существовать и “само по себе”. Например покупаем батарейку 1,5 В и она имеет напряжение, близкое к номинальному напряжению между клеммами. Если оставим её лежать в шкафу, напряжение на контактах батареи будет оставаться таким-же через несколько дней, месяцев или даже лет. Со временем конечно напряжение будет уменьшаться в результате химических процессов, происходящих внутри ячейки.
Количество ампер в заряженном аккумуляторе автомобиля
На корпусе батареи или в инструкции (паспорте) по эксплуатации указана её ёмкость. Рассмотрим, как самостоятельно проверить указанные амперы на вашем аккумуляторе. Ёмкость важна для автомобилиста, так как с её помощью можно узнать, сколько заряда успеет отдать батарея в течение определённого промежутка времени. Параметр измеряется в ампер-часах.
Мониторинг осуществляется под нагрузкой и без неё. Показания выдаёт мультиметр, а нагрузкой служит обычная лампа. Хорошую работу должен показывать заряженный аккумулятор, когда лампочка долго горит, если же она быстро начинает гаснуть, то АКБ неисправный. В подобном тестировании рекомендуем брать лампу на 35–40 Вт, удерживать её около 2 минут.
Исправным можно считать автомобильный аккумулятор, который был заряжен до измерений и после нагрузки выдавал напряжение выше 12,4 В. При сниженных значениях стоит подумать о приобретении нового источника питания.
Большинство источников питания, располагающихся в подкапотном пространстве легковых автомобилей, обладают объемом на 55–65 Ач. Этого вполне хватает, чтобы заводить мотор в любую погоду. Однако стоит учесть, что у стоящего в гараже или на парковке автомобиля постепенно идёт расход тока на мелкие нужды, например, часы с приборной панели, сигнализация, центральный замок, контроллер впрыска и пр. Если суммарный объём потребителей не превышает 50–70 мА, то это не окажется критическим. В противном случае требуется подумать о снижении расхода тока или о покупке более мощной АКБ, которая сможет выдавать больше энергии.
Применение АКБ
Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:
- В энергетике, подстанциях телекоммуникационного оборудования, в качестве аварийного источника питания железнодорожных переездов применяются стационарные свинцовые аккумуляторы.
- Для питания шахтерских подъемников, средств связи, для запуска дизельных станций и двигателей авиации применяют Никель-кадмиевые АКБ.
- Для автономного питания портативных приборов используют Никель-металлогидридные АКБ.
- Портативные устройства, типа мобильного телефона, колонок, камер питаются с помощью Li-ion аккумуляторов.
- Некоторые портативные гаджеты могут снабжаться литий-полимерными АКБ. Их обычно позиционируют с повышенной безопасностью и увеличенным ресурсом, по сравнению с Li-ion.
Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.
Как следует заряжать автомобильный аккумулятор
Существует несколько способов зарядки батареи в автомобиле. В первом случае можно обойтись силами встроенного оборудования в машине. Достаточно завести мотор, не снимая батареи, и погонять его на высоких оборотах около 10–15 минут. Проделывать подобную операцию необходимо не в гаражах или в закрытых боксах, а на открытом воздухе, чтобы не отравиться ядовитыми выхлопами.
Мероприятие рекомендуем проводить в дневное время, чтобы исключить использование электроосветительных приборов. Также надо отключить аудиосистему, подогрев стёкол, зеркал, руля, кресел и остальных потребителей электричества.
Во втором случае потребуется внешнее зарядное устройство. Предпочтительнее достать АКБ из машины и проводить зарядку батареи, установив её на ровную горизонтальную поверхность. Далее проводим такие действия:
- в обслуживаемых батареях слегка вывинчиваем пробки, чтобы обеспечить выход газа, а в необслуживаемых – проверяем газоотводные отверстия;
- соединяем плюсовой контакт зарядного с плюсом на клеммах, а минусовой – с минусом;
- включаем устройство и устанавливаем на нём силу тока, равную 1/10 от ёмкости, например, для источника питания на 55 Ач требуется ток в 5,5 А, а для агрегата на 60 Ач – 6 А;
- оставляем подключённую батарею примерно на 9 часов, контролируя степень заряда, так как точное время зависит от эксплуатационных характеристик АКБ и выходных параметров з/у;
- после выключения необходимо дать постоять аккумулятору минут 15–20, чтобы вышел весь газ, а лишь потом закручиваем пробки до упора.
Полностью заряженная батарея даёт после замеров мультиметром на клеммах 12,6–12,7 В без подключённой нагрузки. Для регулярно эксплуатируемой АКБ нормальными являются значения в пределах 12,3–12,2 В. Не стоит допускать значительного разряда кислотных приборов, так как это негативно скажется на продолжительности срока их использования.
Резервная емкость аккумуляторной батареи
Для аккумулятора машины характерен такой параметр, как резервная емкость, который указывает на то, сколько продержится автомобиль в том случае, если у него внезапно откажет генератор. При этом машина должна будет эксплуатироваться:
Зарядное устройство
- в дождь;
- вьюгу;
- темное время суток.
Резервная емкость, как правило, составляет примерно двадцать пять ампер при зарядке аккумулятора. Этот параметр приблизительно равняется току, потребляемому бензиновым двигателем автомобиля, при этом самым лучшим аккумулятором считается тот, который выдает резервную емкость в сто десять минут. На этой резервной мощности машина сможет преодолеть не менее, чем сотню километров за два часа, даже, если у нее полностью откажет генератор.
Моноблок
Собрать батарею из отдельных аккумуляторов можно с помощью медного провода или шины с клеммами. Этот процесс, хотя и несложный, все же довольно трудоемкий, поэтому на заводах изготавливают готовые моноблоки. Они представляют из себя несколько элементов, собранных в одном корпусе из прочной пластмассы. Моноблок свинцово-кислотных аккумуляторов, как правило, состоит из 6 или 12 отдельных элементов. Напряжение составляет, соответственно, 12 V или 24 V.
Моноблок
Все элементы моноблока ничем не отличаются друг от друга, и их старение протекает одновременно, поэтому срок эксплуатации моноблока больше, чем у каждого отдельного аккумулятора. В процессе сборки моноблока возможно использование как параллельного, так и последовательного соединения его отдельных элементов.
Обратите внимание! Срок службы АКБ измеряется не в годах или месяцах, а количеством зарядных циклов. Чтобы батарея могла служить как можно дольше, повторную зарядку желательно производить после использования лишь малой части ее номинальной емкости
Последствия глубоко разряда АКБ и как его правильно зарядить после этого
При глубоком разряде АКБ происходит сульфитация пластин. Крупные кристаллы сульфата свинца (PbSO4) откладываются на положительно заряженных пластинах АКБ, тем самым забивая их. При этом сильно уменьшается площадь поверхности пластин, свободной от кристаллов сульфата свинца. Вследствие чего уменьшается ёмкость аккумулятора. Три, четыре полных разряда и практически все пластины будут забиты, а аккумулятор можно будет выкинуть.
Пластины АКБ забитые кристаллами сульфата свинца.
При штатных режимах работы (заряд – разряд) — образуются кристаллы небольших размеров и при заряде они растворяются в электролите. Таким образом очищаются пластины и ёмкость АКБ восстанавливается. Этого не происходит если произошел глубокий разряд аккумулятора, так как при нормальной зарядке крупные кристаллы сульфата свинца практически не растворяются в электролите. В этом случае для их растворения нужно использовать другой режим зарядки.
Как самостоятельно заменить ниппель (сосок) на бескамерной шине без снятия колеса.
Глубоко разряженный аккумулятор следует заряжать напряжением 16,2 — 16.3В и малой силой тока — 1-0.5А. В таком режиме зарядки возможно частичное восстановление ёмкости АКБ. За один цикл восстановить АКБ и поднять плотность электролита до 1,27 г/см3 не получится. Поэтому, когда электролит на малых токах начал кипеть, то заряд необходимо прекратить и дать отстояться 2-3 часа. После этого опять повторяем зарядку. Этот процесс повторяем несколько раз. Таким образом возможно поднять плотность электролита до состояния полностью заряженного аккумулятора.
Но не следует забывать, что напряжение выше 14.5В подходит не для всех АКБ. К таким относятся гелиевые и гибридные аккумуляторы.
Как соединить батарейки чтобы увеличить суммарную емкость?
Для достижения поставленной цели по увеличению технических характеристик источника питания при работе прибора либо устройства есть варианты различного соединения элементов электрической цепи.
Существует два метода или схемы подключения:
- Последовательное соединение.
- Параллельное соединение.
Емкость батареи при последовательном и параллельном соединении будет разная. Первый способ даст увеличение только суммарного напряжения, а второй — увеличит суммарную C б во столько раз, сколько будет взято элементов в схеме:
C∑ = C1 + C2
Прежде чем приступить к эксперименту, нужно взять два аккумуляторных источника питания с одинаковой степенью износа и зарядки, два диода. Для параллельного соединения минусы батарей нужно соединить вместе, а плюс одной к аноду одного диода, плюс другой к аноду другого. Катоды диодов также надо соединить между собой. Включить нагрузку минусом в точку соединения отрицательных клемм элементов, плюсом в месте соединения диодных катодов. Такая схема соединения увеличит C б в два раза. Собирать такую цепь без диодов нельзя, т. к. элементы питания разрядятся один через другого.
