Цифрой "1" указано месторасположение аккумуляторной батареи на автомобиле Mazda 3
..На смену ярким цветам осенних красок приходят тусклые зимние холода. В автомобилях водители включают всевозможные обогреватели и чаще пользуются световыми приборами. Наступает самое время поговорить о аккумуляторной батарее ( далее - аккумулятор ), и почему её постоянно сравнивают с банковским счётом.
С первого взгляда, аккумулятор и правда похож на монументальное здание банка эпохи модернизма с такими большими и строгими квадратными формами. Но внутри, этот с виду цельный пластмассовый монолит разделён на 6 ячеек залитых водным раствором серной кислоты ( в дальнейшем - электролит ).
В этом "аквариуме", благодаря химической реакции, происходит накопление электричества от генератора автомобиля ( или от внешнего подзарядного устройства ). И хотя описаний принципа работы свинцовых аккумуляторов написана не одна страница в интернете, на пару абзацев остановимся и мы.
Внутри каждой ячейки корпуса аккумулятора помещены две группы пластин. Пластина представляет собой решётку из сплава свинца с запрессованной активной массой. Каждая из двух групп пластин имеет самостаятельный штырь, у одной группы он служит отрицательным полюсом, у другой - положительным. Пластины собраны таким образом, что положительные распологаются между отрицательными. Чтобы поверхности пластин не соприкасались, их упаковывают в специальные конверты именуемые сепараторами.
Если к пластинам в кислотной среде электролита подвести электрический ток от генератора ( или от подзарядного устройства ), то внутри аккумулятора произойдёт химическая реакция: электролит начинает воздействовать на активную массу решёток, в результате чего отрицательная пластина покрывается слоем чистого губчатого свинца серого цвета, а положительная - слоем двуокиси свинца (PbO2) коричневого цвета. Электрическая энергия преврашается в химическую - аккумулятор заряжён.
Как только к клеммам аккумулятора подключаются потребители тока, происходит обратная реакция, в которой взаимодействуют в растворе серной кислоты губчатый свинец на отрицательных пластинах и двуокись свинца на положительных. Кислота электролита разлагается, её частица SO4 соединяется со свинцом пластин, и образуется сернокислый свинец. Благодаря химической реакции, получаем электрический ток.
.. Занудные строчки "сухой" теории нам были необходимы, чтобы выяснить роль электролита аккумулятора. При зарядке, вода из электролита поглощается, выделяется серная кислота, отчего повышается плотность раствора. И наоборот: при потреблении тока из аккумулятора, плотность электролита падает и в процессе реакции происходит выделение воды.
Плотность электролита - это и есть наши "электрические деньги", что хранятся в "банке электричества" под названием аккумуляторная батарея. Существует название единицы измерения плотности электролита - это грамм на сантиметр кубический (г/см3). Плотность электролита имеет прямую зависимость от его температуры, и в качестве "нормы" для заряженного аккумулятора для умеренных климатических условий является цифра в диапозоне 1,26 ... 1,27 г/см3
Плотность падает - "счёт" электричества уменьшается. Плотность восстанавливается в процессе зарядки аккумулятора - восстанавливается и "запас денег". Можно вывести энергетический баланс расхода и потребления электрооборудования автомобиля.
Однако, предварительно хочу заострить внимание на основных характеристиках аккумуляторных батарей (АКБ):
1. Ёмкость АКБ.
Ёмкость АКБ равна отдаваемой электроэнергии, измеряемой в Ампер-часах (А-ч).Она уменьшается при увеличении разрядного тока и снижении температуры окружающей среды ( особенно при минусовых значениях ).
2. Напряжение АКБ.
Напряжение АКБ - это величина напряжения электрического тока на клеммах аккумулятора, не является постоянной величиной и зависит от плотности электролита. Заряженная ячейка ( банка ) аккумулятора имеет напряжение +2Вольта. Учитывая, что в аккумуляторах рассматриваемого автомобиля применяются батареи из 6 ячеек, общее напряжение заряженного АКБ составляет +12 Вольт.
3. Номинальная ёмкость АКБ.
Ёмкость аккумулятора, которая определяется в режиме 20 часового разряда полностью заряжённой АКБ. При этом, стандарт предусматривает порог напряжения АКБ, равный не менее +10.5Вольт. Например, АКБ ёмкостью 60А-чдолжна отдавать ток 3Ампера в течении 20 часов ( 60А-ч : 20 часов = 3 А ).
4. Ток холодной прокрутки.
Это указанный производителем ток, который способна отдать новая полностью заряженная АКБ при температуре -18 град. по Цельсию в течении 10 секунд. При этом, стандарт EN задаёт требование, чтобы в этот момент холодного запуска напряжеие АКБ не падало ниже +7.5Вольт. Так, например для аккумулятора 60А-ч, ток холодной прокрутки может быть указан, как 480А.
.. Каждый потребитель электроэнергии в автомобиле Mazda 3 имеет свою уникальную мощность: так лампочка габарита потребляет всего 5 Ватт, в то время как лампочка ближнего света фар имеет мощность в 55 Ватт. Из курса школьной физики вспоминаем, как расчитывается потребляемый ток - например, сколько "денег" ( ампер ) расходует лампочка ближнего света фар. Итак:
Потребляемый ток = Мощность : Напряжение.
55 Ватт : 12 Вольт = 4.6 Ампер
Теперь складываем две лампочки ближнего света фар, и получаем "расход электроэнергии" 4.6 + 4.6 = 9.2 Ампера
На производительность и качество работы генератора очень сильное влияние оказывает частота вращения коленчатого вала. На холостом ходу, генератор работает не "полной мощностью", и в случае одновременного включения нескольких мощных потребителей ( фары, обогрев заднего стекла, обдув салона ) - электроэнергией начинает снабжать аккумулятор.
Если потребление энергии превышает её "поступление",происходит постепенный разряд аккумулятора. Идеальным для нормального баланса электроэнергии является соответствие её расхода пополнением. Нормальный баланс может быть нарушен подключением мощных потребителей ( усилитель сабвуфера, доп.фары ), или же частым включением стартера двигателя, например. Таким образом, на энергетический баланс существенное влияние оказывает суммарное потребление электричества при определённых, сложившихся условиях эксплуатации.
Полноценная работа генератора не возможна в режиме работы двигателя на холостом ходу при одновременном включении протвотуманных фар, обогрева заднего стекла и включенного вентилятора обдува ветрового стекла. В данном случае, генератор не в состоянии адекватно расходу, наполнять содержимое бортовой электросети автомобиля, и энергия черпается из аккумулятора. Ситуация для него складывается неблагоприятным образом, и о подзарядке батареи генератором даже не приходится говорить.
И наоборот: например, фары дальнего света будучи мощным потребителем электротока, включаются в движении на скорости, когда двигатель не работает в "пробке" на "холостых", а развивает некоторые обороты. В таком режиме, генератор обеспечивает питанием как потребителей, так и осуществляет процесс подзарядки аккумулятора.
Чтобы обеспечить надёжную работу электрооборудования, необходимо привести в соответствие ёмкость аккумуляторной батареи и мощность потребителей электричества в автомобиле. Существют досужие разговоры, дескать, аккумулятор бОльшей ёмкости ставить нежелательно и связывают этот миф с мощностью генератора.
На самом деле, единственным препятствием к установке АКБ большей ёмкости являются габариты посадочного места под капотом автомобиля. Ведь, мощность стартера либо же суммарная мощность потребителей тока электрооборудования не изменяется при установке аккумулятора бОльшей ёмкости. Всё остаётся на режнем уровне, как и со штатной батареей - следовательно, генератор способен компенсировать расход электроэнергии в любом случае.
Получается, вместо АКБ ёмкостью 55А-ч, предписанной штатно, можно смело покупать АКБ ёмкостью 62А-ч, или же даже 72А-ч ( если позволяют габариты аккумулятора ). А принимая во внимание такие важные детали эксплуатации, как:
- химический саморазряд аккумулятора;
- разряд батареи постоянно включенными устройствами электрооборудования автомобиля;
- воздействию низких температур окружающей среды;
выбор аккумулятора с ёмкостью бОльшей от предписанного мануалом даже предпочтительнее.
Саморазряд батареи обусловлен протеканием химической реакции внутри ячеек ( банок ) аккумулятора. Активные вещества, находясь в электролите, частично растворяются в нём. Практика показала, что в свинцовых батареях плотность электролита за 6 месяцев снижается до 1.20 г/см3 ( что эквивалентно 50% степени зарядки АКБ ). В этом плане, гораздо устойчивые к химическому саморазряду аккумуляторные батареи с решётками пластин из свинцово-кальциевого сплава. Плотность электролита в таких АКБ достигает значения 1.20 г/см3 при хранении примерно через 18 месяцев, что однозначно говорит о преимуществе "кальциевых" аккумуляторов.
Нужно отдельно подчеркнуть, что явление саморазряда аккумулятора находится в сильной зависимости от температуры окружающей среды: чем она выше, тем более лучше созданы условия для реакции саморазряда.
К постоянно включенным потребителям относят часы и память блоков управления автомобилем, пульт центрального замка и аудио-медиа головное устройство, а также сигнализация. Все эти устройства постоянно "черпают" энергию из аккумулятора. Особое внимание из списка нужно уделить сигнализации , так как при срабатывании она включает мощные потребители в виде световых и звуковых приборов на долгое время.
При понижении температуры окружающей среды ниже 0 град. по Цельсию, разрядная ёмкость аккумулятора уменьшается, так как "минусовая" температура приводит к замедлению скорости химических процессов внутри АКБ. А ещё, "холодный пуск" двигателя провоцирует экстримальную нагрузку на аккумулятор из-за особенной пуска, накладываемых в виде сопротивления прокрутки коленчатого вала, и особенности зимнего смесеобразования для старта, когда двигатель нужно "прокрутить" стартером за большее время от обычного.
Продолжение следует..
Бесёнок ©
для m3club.ru
