Как работает автомобильный аккумулятор

Традиционная функция аккумулятора в моторном отсеке хорошо известна: без аккумулятора автомобиль не может быть запущен, Он попросту не заведеться. В нашей статье мы разберем, как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен.

Как работает автомобильный аккумулятор?

Вот как работает традиционный автомобильный аккумулятор, говоря простым языком: два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле. Похожий принцип работы имеет аккумулятор Варта и многие другие подобные аккумуляторы.

Автомобильный аккумулятор на 12В состоит из шести последовательно соединенных ячеек. Перегородки отделяют элементы друг от друга, а раствор серной кислоты в воде (электролит) заполняет аккумулятор.

Каждая ячейка содержит отрицательные (свинцовые) пластины и положительные (диоксид свинца) пластины с изолирующими разделителями.

Химическая реакция между пластинами и кислотным раствором заставляет электроны течь от отрицательной пластины к положительной, создавая электрическую энергию.

Каждая ячейка производит около 2,1 вольт в результате упомянутой выше химической реакции. Поскольку элементы соединены последовательно, батарея выдает примерно 12,6 вольт.

Это напряжение покидает аккумулятор через клеммы аккумулятора. Клеммы аккумулятора подключаются к кабелям аккумулятора, которые, в свою очередь, подключаются к автомобилю.

При подаче электроэнергии на автомобиль аккумулятор начинает разряжаться. Это означает, что серная кислота начинает переходить от электролита к пластинам.

В процессе разряда электролит начинает терять серную кислоту, поэтому выходное напряжение аккумулятора снижается. По этой причине генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора во время движения автомобиля.

Перезарядка аккумулятора удаляет серную кислоту с пластин, восстанавливая электролит до раствора нормальной крепости.

Свинцово-кислотные батареи иногда называют «аккумуляторными батареями», потому что они постоянно разряжаются и должны заряжаться генератором переменного тока. Теперь вы знаете, по какому принципу работают все автомобильные аккумуляторы, включая аккумуляторы Старт Стоп, которые можно приобрести, перейдя по ссылке.

Рейтинг автомобильных аккумуляторов

Автомобильные аккумуляторы имеют несколько номиналов, и все они относятся к емкости батареи – количеству электроэнергии, которую батарея может обеспечить при определенных условиях.

Емкость в первую очередь зависит от количества пластин, используемых внутри ячеек батареи. Различные номиналы автомобильных аккумуляторов включают:

• Амперы холодного пуска (CCA). Оценка CCA – это наиболее распространенный метод оценки батареи. Он указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при -17 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт.
• Пусковой ток (CA) Рейтинг CA указывает количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать в течение 30 секунд при 0 градусах Цельсия, не падая ниже 7,2 вольт. Рейтинг CA по сути то же самое, что и другой тип рейтинга, называемый судовым током запуска. Рейтинг в ампер-часах (более старый метод измерения) показывает, сколько ампер батарея может выдать за определенный период времени.
• Резервная емкость – это промежуток времени (измеряется в минутах), в течение которого 12-вольтовая батарея может подавать 25 ампер, прежде чем упадет ниже 10,5 вольт.

Еще один важный фактор – это размер группы батарей. Правильный размер группы гарантирует, что аккумулятор физически поместится в конкретном автомобиле. (К слову аккумулятор 40 ач обладает довольно неплохими показателями).

Что делает аккумулятор в вашем автомобиле?

Аккумулятор в вашем автомобиле выполняет две основные функции:

• Провернуть двигатель, чтобы запустить его.
• Подачу электроэнергии к транспортному средству, когда генератор не обеспечивает достаточную (или никакую) выходную мощность.

Аккумулятор также действует как конденсатор, сглаживая пульсации тока и защищая чувствительную бортовую электронику автомобиля.

Два кабеля (отрицательный и положительный) подключают аккумулятор к автомобилю. Отрицательный кабель подключается к общему заземлению, а положительный кабель соединяет аккумулятор со стартером и другими необходимыми точками на автомобиле.

Автомобильный аккумулятор переменного или постоянного тока?

Некоторые люди задаются вопросом, производит ли автомобильный аккумулятор электричество переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). Ответ таков: автомобильные аккумуляторы всегда производят постоянное напряжение.

Генератор, с другой стороны, вырабатывает переменное напряжение. Вот почему генератор переменного тока должен содержать полупроводники, называемые диодами, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

В чем разница между переменным и постоянным током?

Разница между переменным и постоянным током состоит в том, что постоянный ток течет только в одном направлении, тогда как переменный ток многократно меняет направление.

Какие бывают типы автомобильных аккумуляторов?

До сих пор мы обсуждали традиционные свинцово-кислотные батареи. Но есть и другие типы автомобильных аккумуляторов на 12 В. Общие типы включают:

Свинцово-кислотный аккумулятор

Большинство 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов являются свинцово-кислотными. Этот тип аккумулятора также известен как свинцово-кислотный аккумулятор (FLA), поскольку он содержит жидкий электролит.

Абсорбированный стеклянный мат (AGM)

Еще одна конструкция, которая становится все более распространенной, – это аккумулятор AGM. Вместо жидкого электролита кислота в аккумуляторе AGM абсорбируется в сепараторе.

Обычно этот тип батареи используется в приложениях с высокой зарядной емкостью.

Усовершенствованная залитая батарея (EFB)

Аккумуляторы EFB используются в автомобилях с технологией запуска/остановки двигателя. По сути, EFB – это тип залитой батареи, который более прочен, чем традиционный свинцово-кислотный аккумулятор.

как работает, виды, как проверить заряд, устройство, правила, безопасность

Автомобильный двигатель нуждается в электрическом токе для нормальной работоспособности. В процессе работы запускается генератор, поддерживающий напряжение в сети автомобиля. Но для запуска мотора также необходимо электричество, запас которого хранится в АКБ, который может разрядиться. Перед тем как зарядить аккумулятор автомобиля, важно знать методы проверки заряда и правила грамотного подключения АКБ к сети.

Как работает аккумулятор автомобиля

Аккумулятор состоит из двухвольтовых элементов. Суммарное их напряжение — 12 В. При подключении АКБ к сети происходит замыкание цепи и взаимодействие электролита с активным веществом. На положительных электродах в это время электроны восстанавливаются, а на отрицательных — высвобождаются. По замкнутой цепи проходит электрический ток с истощением электролитов на пластинах.

Интересно! Схема универсального зарядного устройства для всех типов аккумуляторов

С того момента, как аккумулятор автомобиля подключается к зарядному устройству, он начинает копить ток, а затем — отдавать его. В процессе зарядки электрическая энергия становится химической, а при разряде — снова электрической.

Принцип работы АКБ

Виды аккумуляторов для автомобиля

Хотя внешний вид АКБ разный, внутреннее устройство у них одинаково. Короб аккумулятора содержит пакеты электронных пластин с отрицательной и положительной полярностью и шесть банок. Кислотные батареи — самый распространённый тип, они имеют большую энергоемкость и отдают максимальное количество тока за короткое время. Это более эффективно способствует прокручиванию коленвала при запуске двигателя.

Если вы ищете ответ на вопрос: как заряжать Теслу, тогда стоит ознакомиться с отдельным материалом на эту тему.

Существует восемь видов АКБ:

• сурьмянистые — традиционные батареи. При использовании такого вида АКБ необходимо регулярно проверять электролит. Срок эксплуатации — до 4 лет. Такие аккумуляторы в автомобиле быстро разряжаются, необходимо их заряжать зарядным устройством. Эти батареи сейчас редко можно встретить на полках автомагазинов, их вытеснили более современные модели;
• малосурьмянистые схожи с предыдущим видом, однако защищены от быстрого выкипания. При хранении АКБ имеют низкий уровень саморазряда, устойчивы к перепадам электрического тока. Они используются в авто с любым видом бортовой сети;
• кальциевые аккумуляторы обладают напряжением электролита 3,6 В. Из-за того, что решетки электродов покрываются кальцием с добавлением серебра, у них выше КПД и параметр внутреннего сопротивления. Они защищены от выкипания и перезаряда. Кальциевые АКБ можно долго хранить без подзаряда, а срок эксплуатации составляет до 6 лет. Однако они чувствительны к перепадам тока, а при полном разряде могут потерять эксплуатационные качества, поэтому важно знать, как правильно заряжать аккумулятор автомобиля;

Устройство кальциевых аккумуляторов

• гибридные АКБ объединяют в себе положительные качества кальциевых и сурьмянистых аккумуляторов, имеют средние показатели энергоемкости и пускового тока. Электролит менять нужно каждые 6 месяцев. Они устойчивы к полному разряду и перезаряду, перепадам напряжения. Срок эксплуатации — до 5 лет;
• гелевые аккумуляторы отличаются тем, что электролит представлен в виде гелеобразной субстанции.
  Это предотвращает протекания и защищает от перегрева. Разряжаются такие АКБ медленно, поэтому срок хранения без активной работы составляет до 2 лет. Аккумулятор автомобиля можно зарядить в домашних условиях, он выдержит несколько циклов. Однако при сильных морозах (от -50 ⁰С) гель кристаллизуется, что негативно сказывается на энергоемкости устройства. Срок службы при правильной эксплуатации — до 15 лет;

• AGM-аккумуляторы — это усовершенствованная гелевая батарея. Они не требуют дополнительного обслуживания, устойчивы к перепадам напряжения, температуры за бортом и коротким замыканиям. Но, в отличие от гелевых АКБ, они не переносят большое количество зарядных циклов и быстро разряжаются, если хранить без эксплуатации. Срок службы — до 15 лет;

Устройство аккумулятора AGM

• EFB — это усиленный аккумулятор с электролитом жидкой консистенции. Микроволокно в устройстве АКБ защищает его от коротких замыканий. Батарея выдерживает большое количество остановок и стартов за небольшой промежуток времени.
  Обладают высокой скоростью заряда и большой ёмкостью. Глубокие разряды не приводят к потере эксплуатационных характеристик;

• щелочные батареи отличаются от остальных наличием в составе щелочи, а не серной кислоты. Имеют высокий показатель энергоемкости. Процесс саморазрядки медленный, глубокие заряды не губят характеристики АКБ. Устойчивы к перепадам температур. Применяются такие устройства обычно в спецтехнике и грузовых авто.

Рынок аккумуляторных батарей постоянно растёт. Каждая из моделей имеет свои преимущества и недостатки. На данный момент наиболее распространены устройства типа AGM.

Интересно! Как завести машину с севшим аккумулятором — способы и советы.

Как проверить заряд аккумулятора автомобиля

Степень заряженности аккумуляторной батареи определяет уровень её работоспособности. При эксплуатации устройства теряют некоторое количество изначального заряда, поэтому необходимо обеспечивать им должный уход. Важно правильно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством — это обеспечит длительный срок службы.

О схеме зарядки ВАЗ 2106 читайте в отдельном материале.

При полном разряде двигатель не удастся запустить, т. к. уровень заряда не был проверен заранее. Есть несколько способов проверки:

1. Встроенный индикатор поможет определить уровень заряда АКБ без дополнительного оборудования. Корпус устройства оборудован стеклянным окошком, зелёная подсветка которого говорит о полном заряде батареи. С изменением цвета на красный аккумулятор необходимо заряжать.
2. Если устройство не оборудовано индикатором, на помощь придёт мультиметр. Присоединив щупы прибора к аккумулятору, на табло можно увидеть уровень заряда устройства.
3. Определить степень заряженности АКБ поможет плотность электролита. Для этого потребуется ареометр, который необходимо поместить поочередно в каждую ёмкость. Показатели плотности должны быть одинаковы. При полном заряде уровень должен быть 1,25-1,27 г/см³.

Самым простым способом считается определение уровня заряда при помощи индикатора. Если же он не предусмотрен конструкцией, на помощь придут дополнительные приборы: мультиметр или ареометр.

Зарядные устройства для аккумулятора

Заряжать аккумулятор автомобиля можно и в домашних условиях, т. к. существуют специальные зарядные устройства. Они подключаются к обычной розетке мощностью 220 В. Клеммы необходимо присоединить к АКБ. Процесс займёт не более 6 часов.

Ещё один способ зарядки — пусковое устройство. Прибор передаёт аккумулятору ток более 200 А, двигатель запускается. Такое устройство особенно актуально в зимнее время, однако оно не может долго снабжать авто током. Уже через 10 минут двигатель необходимо заглушить и снова подключить прибор.

Схема пускового устройства

Зарядно-пусковые устройства включают в себя функцию запуска мотора и зарядки АКБ. Однако они сложны в эксплуатации и часто быстро приходят в негодность.

Зарядно-пусковое устройство

Как правильно заряжать аккумулятор автомобиля

Перед тем как зарядить аккумулятор автомобиля зарядным устройством, важно правильно подготовиться. Для этого необходимо:

• отключить АКБ от сети и снять его;
• очистить клеммы устройства, удалив остатки окиси и смазки;
• протереть корпус АКБ;
• снять заглушки или крышки с банок, чтобы не допустить высокого давления и выпустить пары;
• долить электролит (дистиллированную воду) в банки, если его недостаточно.

После этого необходимо определиться с методом зарядки. В каждом из них есть свои нюансы.

Перед тем как зарядить аккумулятор автомобиля зарядным устройством, нужно правильно определить силу тока. Данный показатель не должен превышать 10% емкости АКБ. После этого необходимо довести напряжение до 14,4 В, снизить силу тока вдвое и зарядить АКБ до 15 В. Затем сила тока снизить снова вдвое и повторять это, пока индикаторы не перестанут менять цвет.

Интересно! Почему аккумулятор в машине быстро разряжается: причины, что делать.

Безопасность при зарядке аккумулятора автомобиля

Поскольку «минус» подключен к бортовой сети авто, его необходимо отключить в первую очередь, перед тем как заряжать аккумулятор автомобиля дома. Это предотвратит короткое замыкание.

Зимой АКБ необходимо занести в тёплое помещение и отогреть, а потом подключать к ЗУ. Это необходимо для того, чтобы замерзший электролит не стал причиной поломки батареи.

Заряжать аккумулятор рекомендуется при низком значении силы тока. Процесс будет долгим, но батарея зарядится полностью.

Перед подключением к сети необходимо присоединить клеммы зарядного устройства к аккумулятору. Чёрный провод соединяют с минусовым электродом, а красный — с плюсовым.

Для безопасности с каждой банки необходимо снять заглушки или пробки. Это поможет избежать повышения давления и позволит выйти парам из АКБ.

До подключения ЗУ и после зарядки нужно проверить уровень электролита в банках. Если его мало, необходимо долить дистиллированную воду до отметки на банке.

Соблюдение правил зарядки аккумулятора автомобиля — гарантия того, что водитель всегда сможет завести двигатель и мотор не откажет при движении. Важно своевременно проводить техническое обслуживание АКБ, понимать, как это работает. В ином случае устройство придет в негодность, потребуется покупка нового дорогостоящего аккумулятора.

Автомобильные аккумуляторы | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22.10.2007

В:

Как именно работают автомобильные аккумуляторы? Какие реакции участвуют в процессе внутренней реакции аккумулятора. (Пожалуйста, уточните; ответ на уровне средней школы-колледжа, пожалуйста)
— Анонимный

A:

Автомобильный аккумулятор на самом деле представляет собой 6 меньших аккумуляторов, соединенных последовательно. Это приводит к тому, что напряжения каждой батареи складываются.

Общий принцип работы батареи заключается в том, что когда к ней подключается электронная схема, электронам разрешается течь. Внутри аккумулятора находятся 3 важные вещи. Есть 2 разъема, которые выходят из аккумулятора. Они называются катод и анод. Существует также решение, в котором находятся катод и анод. При нормальной работе между раствором и анодом происходит химическая реакция, которая высвобождает электроны, протекающие по цепи. Они возвращаются в батарею через катод, где между катодом и раствором происходит другая химическая реакция. Электроны включаются в продукты этой реакции. При работе в обратном направлении (с некоторыми батареями) электроны вынуждены двигаться в другом направлении в обратных реакциях. Когда батарея умирает, это происходит потому, что один или несколько химических реагентов более или менее израсходованы.

В автомобильном аккумуляторе (иногда называемом свинцово-кислотным аккумулятором) катод представляет собой диоксид свинца (PbO ₂₎ , анод представляет собой губку из свинца (Pb), а раствор представляет собой серную кислоту (H ₂ SO ₄ ). Когда батарея используется, 2 соединения вступают в реакцию с образованием сульфата свинца (PbSO ₄ ) при взаимодействии с серной кислотой.
В частности, две реакции:
PbO ₂ + 4H+ + SO ₄ ^— + 2e ^— -> PbSO ₄ + 2H ₂ O и
Pb + SO ₄ ^— -> PbSO ₄ + 2e ^—

Обратите внимание, что одна реакция высвобождается s электронов, а другой использует их. Поскольку электроны не могут проходить непосредственно через раствор, чтобы попасть из того места, где они высвобождаются, туда, где они используются, реакции могут продолжаться только в том случае, если они проходят через внешнюю электрическую цепь.

При перезарядке аккумулятора происходит обратная реакция. Эта реакция дает примерно 2В. 6 ячеек добавляются, чтобы дать 12 В, необходимых для запуска автомобиля.

Адам

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение к этому ответу

Похожие вопросы

• Конденсаторы и зарядка

• комплектация цепей

• лампочка подключения

• магниты и светодиод параллельно

• светодиод с длительным сроком службы

• слишком много батареек для лампочки

• питание двух гирлянд гирлянд

• батареи и лампочки

• питание светодиода

• мемристоры

Все еще любопытно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Схемы и батареи

Как работают аккумуляторные электромобили?

Отчеты и мультимедиа / Объяснение

Опубликовано 25 февраля 2015 г. Обновлено 12 марта 2018 г.

Tennen-Gas/Wikimedia, CC BY-SA 3.0

Аккумуляторные электромобили или BEV используют электричество, хранящееся в аккумуляторной батарее, для питания электродвигателя и вращения колес.

Когда батареи разряжены, они заряжаются с помощью электроэнергии из сети либо от настенной розетки, либо от специального зарядного устройства. Поскольку они не работают на бензине или дизельном топливе и полностью питаются от электричества, аккумуляторные электромобили и грузовики считаются «полностью электрическими» транспортными средствами.

Во время движения BEV не загрязняют выхлопную трубу — у них даже нет выхлопной трубы. Однако электричество, которое они используют, может производить улавливающие тепло газы и другие загрязняющие вещества в источнике его производства или при добыче ископаемого топлива. Количество производимого загрязнения зависит от того, как производится электричество. В Соединенных Штатах аккумуляторные электромобили заряжались от самой грязной электросети с преобладанием угля все еще загрязняют окружающую среду меньше, чем их бензиновые аналоги. BEV, работающие от возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, практически не производят выбросов.

Отсутствие бензина или дизельного топлива также означает, что электромобили с аккумуляторными батареями обходятся значительно дешевле, чем обычные автомобили. Точное сравнение зависит от модели автомобиля и цен на топливо, но вождение BEV может сэкономить водителям более 1000 долларов в год на бензине.

Характеристики электромобиля с аккумулятором

Как и другие электрические и гибридно-электрические транспортные средства, BEV минимизируют потери энергии, выключая автомобиль при остановке («холостой ход») и заряжая аккумулятор при торможении («рекуперативное торможение»). Электродвигатели также по своей природе более энергоэффективны, чем бензиновые или дизельные двигатели.

Аккумуляторные электромобили имеют дополнительное преимущество в виде домашней подзарядки. Розетка на 240 вольт, аналогичная той, что используется для сушилок для белья, может заряжать автомобиль за ночь. Полностью заряженные аккумуляторные электромобили имеют запас хода от 70 до 100 миль, что вполне соответствует повседневным требованиям большинства американцев, хотя некоторые BEV могут проехать до 265 миль без подзарядки. Растущее число общественных и рабочих зарядных станций обеспечивают дополнительную зарядную способность.

С субъективной точки зрения многие водители высоко оценивают впечатления от вождения, которые обеспечивают полностью электрические автомобили. Электродвигатели генерируют почти мгновенный крутящий момент или вращающее усилие, в то время как крутящий момент двигателей внутреннего сгорания увеличивается вместе с оборотами двигателя (об/мин). Это означает, что BEV имеют чрезвычайно быстрое ускорение и ощущение «легкости» или «резкости» по сравнению с обычными легковыми и грузовыми автомобилями.

Технологии

Отличия аккумуляторных электромобилей от других электромобилей

Подключаемые гибридные электромобили имеют как электродвигатель, так и обычный бензиновый или дизельный двигатель. По сравнению с аккумуляторным электромобилем это увеличивает общий запас хода, но снижает полностью электрический запас хода. Обычные гибриды, которые нельзя подключить, не считаются электромобилями. Узнайте больше о том, как работают электромобили

Электромобили на топливных элементах преобразуют газообразный водород в электричество для питания электродвигателя и аккумулятора. Автомобили на топливных элементах являются относительно новой технологией в пассажирских транспортных средствах, но они играют значительную роль в сокращении выбросов углерода наряду с другими полностью электрическими транспортными средствами.