Благодаря этому преимуществу их можно использовать не только в качестве накопителя электроэнергии для машин с двигателем внутреннего сгорания, но и как основной источник энергии для электромобилей.

В современных щелочных аккумуляторах, также как и раньше, в качестве электролита используются едкий калий и едкий натрий. Достоинства таких батарей заключается в том, что в процессе эксплуатации не происходит снижения количества химических веществ внутри корпуса. Кроме этого, изделия имеют минимальный саморазряд и длительный срок эксплуатации. В различных самоходных установках такие модели АКБ применяются, в основном, в качестве тяговых аккумуляторов.

Принцип работы аккумулятора несложен, но разобраться в нём всё-таки стоит. Несмотря на то, что в необслуживаемую АКБ невозможно даже долить воды, знание особенностей процесса зарядки и разрядки, позволит не допустить серьёзных ошибок во время эксплуатации батареи.

Устройство автомобильного аккумулятора. Характеристики и принцип работы.

Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в электролит. Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца.

Когда к АКБ подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается. То есть принцип работы аккумуляторных батарей основывается на химических реакциях между свинцом и диоксидом свинца в сернокислотной среде, в результате которых вырабатывается электричество.

Показатели АКБ

Наиболее существенными у автомобильных аккумуляторов являются четыре следующих показателя:

1. Емкость, выраженная в ампер-часах. Она характеризует способность АКБ давать определенный ток в течение некоторого времени. Например, ёмкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
2. Характеристики стартовых токов, что наиболее востребовано у европейских марок автомобилей и позволяет завести машину при любых погодных условиях (высокие показатели тока холодной прокрутки).
3. Резервная емкость. Этот параметр показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25 А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
4. Габаритные размеры, полярность. Для определения полярности на выводных клеммах аккумулятора проставляют знаки «+» и «-». При установке аккумуляторной батареи на автомобиль отрицательную клемму присоединяют к «массе», а положительную — в цепь.

Свинцово-кислотный аккумулятор, кроме видимой части, а это корпус аккумулятора, крышка, клеммы, индикатор заряда, имеет сложную внутреннюю конструкцию. Внутри аккумулятора находятся электроды (положительные и отрицательные), представляющие собой свинцовые решётки, и разделенные изоляторами (сепараторами), которые погружены в электролит.

Сепараторы предохраняют пластины (решётки) от соприкосновения друг с другом. Если будет соприкосновение разноименных пластин, произойдет короткое замыкание и аккумулятор не будет действовать. Сепараторы, не допуская короткого замыкания, в тоже время должны пропускать ток через электролит. Материалом для сепараторов служит, как правило, микропористая пластмасса.

Электроды погружены в химическое вещество электролит, состоящий из разбавленной дистиллированной водой серной кислоты (h3SO4). При разряжении аккумулятора активно расходуется серная кислота, в результате чего образуется вода. С образованием воды, общая плотность электролита снижается.

При зарядке аккумуляторной батареи, все происходит в обратном порядке. Вода «используется» на создание серной кислоты, соответственно общая плотность электролита повышается. Срок службы автомобильного аккумулятора и его характеристики напрямую зависят от качества серной кислоты и воды, входящих в состав электролита.

Электроды или решетки, изготавливаются из свинцовых сплавов. Эти сплавы содержат в себе такие компоненты, как сурьма, кальций, олово, наделяющие сплав определенными свойствами, и защищающие свинец от коррозии. Состав сплава свинца, а также форма решетки электрода, значительно влияют на характеристику батареи, например, мощность кислотно-свинцового аккумулятора или пусковой ток аккумулятора. Решетка заполнена активной пастой, которую изготавливают из свинцово-оксидного порошка. Состав свинцово-оксидного порошка и свойства пасты влияют на свойства аккумулятора

Корпус аккумулятора обычно изготавливают из ударопрочного, термостойкого пропилена.

Автомобильный аккумулятор (АКБ). Общее устройство аккумулятора

Неотъемлемой частью каждого автомобиля является аккумуляторная батарея, которая предназначена для питания электрических цепей управления и сервиса бортовой сети, когда двигатель автомобиля не работает. Но самое главное,- приводить в действие стартер, во время заводки авто. Аккумуляторная батарея включается в буфер с автомобильным генератором и во время движения, или просто работы двигателя, является нагрузкой для генератора. Но как только вся совокупная электрическая нагрузка превысит мощность выдаваемую генератором, в действие «вступает» аккумулятор и поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 12 вольт.

Обычно для автомобилей применяются кислотно-свинцовые аккумуляторы, которые имеют напряжение 12 вольт и различаются только по емкости заряда. Автомобильный аккумулятор должен обладать несколькими важными параметрами.

1. Иметь малое внутренне падение напряжения
2. Иметь небольшой саморазряд во время эксплуатации
3. Иметь способность выдавать большие токи
4. Иметь небольшие габариты и минимальное обслуживание.

Всем этим параметрам и соответствует кислотно-свинцовый аккумулятор, об устройстве которого поговорим ниже.

Устройство аккумулятора автомобиля

Аккумулятор, с номинальным напряжением в 12 вольт состоит из (обычно 6) независимых друг от друга аккумуляторов (банок) меньшего напряжения (2 вольта), собранных в одном корпусе и соединенных последовательно между собой.

1. Банка аккумулятора представляет собой набор разно полюсных пластин, которые изолированы друг от друга кислотоупорными сепараторами.
2. Корпус аккумулятора изготавливается из кислотоупорных пластмасс или эбонита. В корпусе имеется отсеки для установки банок аккумулятора.
3. Полюсная пластина изготавливается из свинца и имеет вид решетки, в ячейки решетки впрессовывается специальный состав (активное вещество) пористой структуры, для увеличения площади соприкосновения с электролитом. Активное вещество изготавливается из свинцового порошка, с добавлением серной кислоты. В отрицательные пластины добавляется еще сернокислый барий. Во время формирования аккумулятора пластины заряжаются, и активное вещество в плюсовых пластинах превращается в диоксид свинца, а в отрицательных – в губчатый свинец.
4. Электролит заливается в банки аккумулятора и служит для движения заряженных частиц от полюса к полюсу. Изготавливается из серной кислоты и очищенной воды (дистиллированной).

Принцип работы аккумуляторной батареи

Физика процесса работы аккумулятора очень проста, при подключении нагрузки, в аккумуляторе начинается движение заряженных частиц, что приводит к появлению тока. В условиях заряда от генератора или зарядного устройства, напряжение заряда превышает номинальное значение напряжения аккумулятора, и движение частиц происходит в обратном направлении.

Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

1. Все статьи
2. Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции. Основанная функция АКБ – это запуск двигателя. Также, батарея питает бортовые электрические устройства – при неработающем двигателе. Вторая важная функция – возможность аварийного питания, источником которого аккумулятор выступает в случае поломки генератора. Третья функция – это достижение баланса напряжения, которое поступает от  генератора. Эта функция характерна для инжекторных двигателей.

Устройство аккумулятора автомобиля существенно не меняется уже много десятилетий. Хотя развитие технологий и появление новых материалов более высокого качества способствует более надежной конструкции и работе АКБ.

Основу работы аккумулятора составляет принцип возникновения разности потенциалов – то есть, напряжения. Оно возникает между пластинами, которые погружены в раствор электролита.

АКБ – устройство, которое, в зависимости от типа и производителя, имеет определенные  конструктивно-технологические различия. Но общий принцип – одинаков: все аккумуляторные батареи содержат электроды, разделенные сепараторами, и помещенные в пространство, заполненное электролитом.

Корпус

Корпус аккумулятора состоит из двух частей: основной глубокой емкости и закрывающей крышки. Она может быть оснащена горловинами с пробками или системой, при помощи которой стабилизируется давление внутри батареи, и отводится образующийся газ. Конструкция корпуса зависит от типа АКБ.

Сам корпус изготовлен из материала, к которому предъявляются большие требования прочности и безопасности. Он должен быть устойчив к воздействию агрессивных химических реагентов, переносить колебания температуры и сильную вибрацию. В большинстве современных аккумуляторов корпус сделан из полипропилена.

Внутренние отсеки

Стандартное устройство аккумуляторной батареи представляет собой контейнер, состоящий из шести секций (или, как их называют, «банок»). Каждая секция – это отдельный источник питания. Она вырабатывает порядка 2 – 2,1 В. Стандартная АКБ рассчитана на 12 В.

В каждой из ячеек находится набор (или пакет) из отдельных пластин с чередующейся полярностью. То есть, одна пластина положительная, другая отрицательная. Причем, пластины отделены друг от друга. Пластины сделаны из свинца и имеют решетчатую структуру в виде прямоугольных сот. Это облегчает нанесение них активной массы – основного рабочего реагента.

Пластины

Для увеличения прочности пластин в них добавляют сурьму. У этой технологии есть и свои недостатки: присутствие сурьмы способствует выкипанию воды из электролита. Это – основная причина, по которой практически во все типы АКБ необходимо доливать воду. Но технологии не стоят на месте. Устройство автомобильных аккумуляторов совершенствуется. Количество сурьмы в свинцовых пластинах значительно уменьшилось, благодаря чему появились малообслуживаемые и гибридные аккумуляторы.

На положительный электрод наносится двуокись свинца, на отрицательный – губчатый свинец. Внутрь заливается электролит, который является водным раствором серной кислоты.

Каждая чередующаяся пластина является электродом, имеющим противоположную полярность. Таким образом, с целью предотвращения замыкания, между каждой парой пластин располагается сепаратор. Он изготовлен из пористого пластика и не создает препятствий для циркуляции электролита внутри ячейки.

Пластин с отрицательной полярностью больше на 1 единицу, так как каждая пластина с положительным зарядом помещена между двумя отрицательными (минусовыми).

Пакет с пластинами надежно фиксируется, чтобы предотвратить смещение и деформацию. Фиксация осуществляется при помощи специального бандажа. Токовыводы пластин (плюсовые и минусовые) объединены в пары. Концентрация энергии происходит при помощи токосборников – на выводные борны аккумулятора. К ним  токоприемные клеммы.

Устройство АКБ обеспечивает максимальную надежность. Современные аккумуляторы – это качественные устройства, выступающие источниками питания даже для самых мощных автомобилей.

Виды современных аккумуляторов

Современные АКБ подразделяются на два основных вида: классические и необслуживаемые. Классические существуют уже больше ста лет и описаны выше. Необслуживаемые аккумуляторные батареи были созданы всего несколько десятилетий назад. Они эффективно работают в любом, даже перевернутом, положении. Вместо жидкого электролита в них применяется гелиевый, или адсорбированный сепараторами. Устройство автомобильного аккумулятора, который является необслуживаемым, подразумевает максимальную герметичность. Для отвода газов, которые выделяются при заряде и разряде, предусмотрен специальный клапан.

Главное различие необслуживаемых АКБ от классических – в более низких разрядных и зарядных токах.  Причина – в конструкции необслуживаемых батарей. При больших токах классическая АКБ активно выделяет газ и «закипает». У необслуживаемых и герметизированных батарей этого нет.

Google

Принцип работы и устройство аккумулятора автомобиля

Исправно работающая аккумуляторная батарея — такой же неотъемлемый атрибут, как рулевое управление или колёса с нормальным давлением в шинах. Они выпускаются сегодня в разных интерпретациях, требуют определённого ухода и отличаются конструктивными особенностями.

Назначение аккумулятора в автомобиле

Главные функции, которые призван выполнять автомобильный аккумулятор, заключаются в том, чтобы запускать двигатель машины и ещё обеспечивать током некоторые приборы-потребители. Это источник тока, который относится к возобновляемым, то есть, ёмкость батареи может и должна восстанавливаться, если она исправна. Каждая АКБ превращает электроэнергию в химическую, а впоследствии этот процесс происходит в обратном порядке.

Более всего это устройство востребовано на этапе запуска двигателя внутреннего сгорания. Однако аккумулятор также отвечает за работоспособность и питание всего электрооборудования на борту транспортного средства. Как только запущен мотор, то питание приборов осуществляется уже за счёт генератора, который одновременно заряжает и аккумулятор, ведь каждый запуск приводит к уменьшению его ёмкости.

За последние годы автомобили всех марок активно насыщаются электроприборами, системами климатического контроля, звука и видео, а все они питаются за счёт бортового электрического тока. Если генератор не справляется с его поставкой, то дополнительно идёт подпитка от батареи. Однако ключевая задача её заключается всё-таки в подаче тока для запуска стартера. Наибольший разряд АКБ случается в холодное время года, когда и возникает большинство проблем у автолюбителей.

Параметры АКБ

Необходимость знать основные параметры аккумулятора важна не только на этапе его покупки, но и в процессе обслуживания. Одной из ключевых характеристик считается ёмкость этого оборудования, которая даст информацию о длительности его бесперебойной работы. Для измерения используется такая единица, как ампер-часы, показывающая срок, в течение которого изделие может работать без дозаряда, расходуя свою ёмкость. На само значение ёмкости оказывают влияние внешние факторы: температура окружающего воздуха, сила тока и особенности конструкции.

Другой важный критерий называют пусковой силой тока АКБ. Для того чтобы его узнать, измеряют значение, которое обеспечивает батарея при температуре 18 по Цельсию. Именно показатель пусковой силы тока берут во внимание, когда хотят определить исправность оборудования. Нормальное напряжение обычно находится около отметки в 12,6 В, но может колебаться в пределах 13–14 В, в зависимости от модели.

Каждая банка должна давать напряжение порядка 2В, а измерить его можно при помощи специальной нагрузочной вилки. Она устанавливает сопротивление, которое приходится на каждую из банок, учитывая также их ёмкость.

Важно помнить: перезарядка тоже нежелательна для аккумулятора, как и слабый заряд. Если не отключить вовремя зарядное устройство, это может спровоцировать закипание электролита.

Мощность заряда батареи можно получить, перемножив между собой напряжение и силу пускового тока. Однако, чтобы говорить о мощности, следует ещё учитывать температуру воздуха за окном машины. Слишком холодая погода отрицательно влияет на мощность. Потребуется больше тока для запуска, а потому зимой нужна большая мощность, нежели в тёплое время года.

Чтобы узнать детальные характеристики, лучше обратиться к маркировке — как правило, она наносится на корпусе изделия. На ней можно найти производителя и год выпуска, товарный знак и тип аккумулятора, вес, количество банок и другие необходимые стандарты. Основным материалом может выступать эбонит, термопласт или пластмасса, прошедшая специальную обработку. Вес батареи не относится к базовым характеристикам и может даже отличаться от того значения, что заявил производитель. Это может произойти из-за того, что свинцовые пластины взаимодействуют с электролитом и постепенно разрушаются.

Устройство аккумулятора

Разберёмся далее, как устроен автомобильный аккумулятор. Он состоит из нескольких гальванических элементов, которые ещё принято называть банками. Они находятся в отдельных ячейках изолированно друг от друга. Каждая из таких ячеек содержит в себе блок с электродами, часть из которых аноды, а другая часть — катоды. Полублок состоит из большого количества тонких пластин, которые обладают сетчатой структурой. Чтобы разделить между собой анод и катод, применяется специальный материал-сепаратор.

В полость заливают раствор разбавленной серной кислоты, которая хорошо проводит электрический ток. В традиционных аккумуляторах требовалось доливать дистиллированную воду. Из-за вступания в реакцию молекул кислорода и водорода плотность электролита постепенно повышалась. Современные батареи не требуют вмешательства человека, потому их принято называть необслуживаемыми. Излишек газов, который образуется под крышкой, автоматически выходит наружу при помощи специальных клапанов.

Разбирая устройство автомобильного аккумулятора, нужно заглянуть под его крышку. Там мы увидим 6 банок, которые подключены последовательно в одну цепь. Сам корпус устойчив к воздействию серной кислоты, а производится он обычно из специального пластика или другого изолята. В каждую из банок помещаются как положительные, так и отрицательные электроды, а на каждый из них, в свою очередь, наносится активная обмазочная масса.

Электрическое замыкание аккумуляторной батареи машины не происходит из-за разделяющих элементов, сепараторов. Для производства проводящих ток электродов чаще всего используется свинец с определёнными добавками. Если соединить его с кальцием, это позволит понизить уровень саморазряда и необходимость частого долива дистиллята.

Решётки электродов также могут быть изготовлены по разнообразным технологиям. Главная их задача заключается в отводе тока для снижения внутреннего сопротивления изделия. В конструкцию решётки для придания ей большей прочности вставляют направляющие и опорную раму. Иногда их могут располагать вертикально или в шахматном порядке — это тоже делает конструкцию более прочной. Чтобы улучшить взаимодействие с веществом-электролитом, на решётки наносят активную обмазку. В случае с положительными пластинами – это диоксид свинца, в случае с отрицательными — свинец губчатый.

Подавляющее большинство современных автомобилей работает на батареях свинцово-кислотного типа, основу которых составляет жидкий электролит, помещённый под крышку корпуса. Однако за последние пару десятилетий широкое признание получили принципиально новые конструкции, избавленные от многих недостатков.

Кроме изделий с классическим жидким электролитом, на рынке можно встретить АКБ типа AGM или GEL. В них производитель также помещает электролит, но уже в связанном состоянии. Материал наподобие стекловолокна пропитывается электролитом и за счёт своей пористой структуры держит его как губка. В таком виде он и прилегает к пластинам. В другие типы аккумуляторов помещают гелеобразный электролит благодаря оксиду кремния, который добавляют в серную кислоту.

Принцип работы

Даже опытные автолюбители не всегда в полном объёме представляют себе принцип работы автомобильного аккумулятора. Основу составляет электрохимическая окислительная реакция свинца, которая происходит в растворе разбавленной водой серной кислоты. Когда происходит заряд, снижается количество диоксида свинца на пластине со знаком «минус». В это же самое время на положительной пластине количество свинца возрастает. При разряде аккумулятора осуществляются обратные процессы. Одновременно, когда АКБ автомобиля разряжается, возрастает объём воды в банках, а объём серной кислоты улетучивается. В большей степени это касалось батарей обслуживаемого типа.

Итак, принцип работы аккумулятора в машине можно свести к сложным химическим реакциям. Как только включается любой электропотребитель (стартер на запуске или другой прибор), батарея начинает утрачивать свою ёмкость. Диоксид свинца, помещённый на пластины со знаком «плюс», а также свинец обычный на отрицательных, вступают во взаимодействие с раствором серной кислоты. Как результат — появляются вода и сульфат свинца. Одновременно электролит становится менее плотным.

Когда мы подключаем аккумуляторную батарею своего автомобиля к зарядному устройству, начинается противоположная реакция. Накопленный сульфат свинца и дистиллированная вода обратно преобразовываются в серную кислоту и свинцовый диоксид. Чем дольше идёт заряд АКБ, тем большей становится плотность электролита. Одновременно происходит процесс сульфатации пластин.

Во время поездок на автомобиле происходит непрерывный, хотя и не быстрый, заряд аккумулятора, если, конечно, мы имеем дело с исправным генератором. То есть, восстанавливается его максимальная ёмкость, которую можно возобновить и принудительно, но для этого придётся снимать батарею и подключать её к зарядному устройству.

Немалое значение отводится температуре окружающего воздуха. Если она повышена, то мощность возрастает, но вместе с ней увеличиваются расход воды и разряд. Во время пониженной температуры все эти химические реакции замедляются, но вместе с ними уменьшаются ёмкость и значения пускового тока. В обычных условиях эксплуатации длительность службы АКБ не превышает 3–5 лет. Многое зависит от типа батареи и входящих в состав пластин добавок, а также от ухода за ней и климатических условий эксплуатации.

Чтобы алгоритм работы любой АКБ не нарушался, водитель должен уметь её обслуживать и соблюдать некоторые рекомендации для продления эксплуатационного срока службы. Они сводятся к следующим правилам:

• если оборудование относится к категории обслуживаемых, периодически проверяем уровень электролита в нём;
• клеммы и их наконечники должны быть сухими и чистыми, гарантировать хороший контакт;
• при окислении проводов или их наконечников их следует осторожно отсоединить, зачистить и проверить надёжность контакта;
• корпус батареи нужно держать в чистоте и сухости, убирать лишнюю пыль или следы масла.

Это основные советы для поддержания АКБ в своем автомобиле в исправном состоянии, что одновременно поможет продлить его эксплуатационный ресурс.

Как работает автомобильный аккумулятор и как он устроен?

Традиционная функция аккумулятора в моторном отсеке хорошо известна: без аккумулятора автомобиль не может быть запущен. Помимо стартера, для свечей зажигания, свечей накаливания, освещения и электронного оборудования требуется электрическая энергия. Но как устроен аккумулятор и как он работает?

Свинцово-кислотные батареи: компоненты и конструкция

Многие водители осознают большой вес автомобильных аккумуляторов, когда покупают новые.Возможен вес от 10,5 кг до 30 кг. Причина этого — свинцовые пластины в аккумуляторных элементах.

Положительный электрод:

• Положительная пластина: в свинцово-кислотной батарее положительно заряженная пластина (активный материал) состоит из оксида свинца (PbO ₂ ), который погружен в электролит.
• Положительная сетка: Положительная сетка состоит из свинцового сплава и используется для удержания активного материала и в качестве токосъемника.

Отрицательный электрод:

• Отрицательная пластина: отрицательно заряженная пластина (активный материал) состоит из чистого свинца (Pb), который также погружен в электролит.
• Отрицательная пластина: Как и положительная пластина, она также состоит из свинцового сплава и служит той же цели.

Электроды с разным зарядом разделены мешком-сепаратором.

Электролит представляет собой смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ) и дистиллированной воды.Этот электролит может быть в жидкой форме (как в обычных мокрых батареях или в усовершенствованной технологии EFB), в форме геля или в стеклянном мате (как в технологии AGM для новых приложений start-stop).

Несколько положительных электродов образуют набор положительных пластин, а несколько отрицательных электродов образуют набор отрицательных пластин. Вместе набор отрицательных и положительных пластин образуют блок пластин. Пластинчатый блок — это аккумуляторный элемент.

Обычная стартерная батарея состоит из 6 последовательно соединенных ячеек, каждая с номинальным напряжением 2 В, что дает напряжение ровно 12.72 В, когда аккумулятор полностью заряжен. Емкость и способность батареи к холодному запуску зависят от количества пластин на элемент.

Практическое правило: Чем больше пластин содержит элемент и, следовательно, формирует большую поверхность, тем большую мощность холодного пуска (CCA) может обеспечить аккумулятор. Однако, если пространство в ячейке используется для меньшего количества пластин большей толщины, стабильность цикла увеличивается. Это означает, что аккумулятор рассчитан на более высокую производительность заряда (непрерывный процесс зарядки и разрядки).

Ячейки заключены в корпус из кислотостойкого пластика (полипропилена). В обычной батарее SLI он закрыт крышкой с лабиринтной системой, которая предотвращает утечку жидкости из батареи и отделяет жидкость от газа.

Ранние батареи имели резьбовые пробки, которые позволяли доливать в них дистиллированную воду. Современные аккумуляторы полностью не требуют обслуживания. Воду не нужно и нельзя доливать. Хотя батареи AGM все еще имеют «односторонние вилки», их нельзя открывать ни при каких обстоятельствах.

Автомобильный аккумулятор хранит энергию в химической форме и преобразует ее в электрическую. В этом электрохимическом процессе четыре материала реагируют друг с другом:

• Водород (H)
• Кислород (O ₂ )
• Свинец (Pb)
• Сера (S)

Подключение внешнего потребителя вызывает химическую реакцию в аккумуляторе:

• Электролит, смесь серной кислоты (H ₂ SO ₄ ) и дистиллированной воды разлагается на положительно заряженные ионы водорода (H ⁺ ) и отрицательно заряженные ионы сульфата (SO ₄ ^2- ) .
• В то же время электроны (2e ^— ) перемещаются от отрицательного электрода к положительному через внешнего потребителя.
• Чтобы компенсировать этот поток электронов, ионы сульфата перемещаются из электролита в отрицательный электрод, где они реагируют со свинцом (Pb) с образованием сульфата свинца (PbSO ₄ ).
• Сульфат свинца также образуется в положительном электроде: связь кислорода (O ₂ ) с оксидом свинца (PbO ₂ ) нарушается переносом электронов, и кислород переходит в электролит.Оставшийся свинец (Pb) связывается с сульфатом (SO ₄ ) из ​​электролита.
• Здесь кислород связывается с водородом с образованием воды (H ₂ O). Поскольку серная кислота расходуется на образование сульфата свинца, концентрация раствора электролита снижается. Когда концентрация серной кислоты падает ниже определенного уровня, аккумулятор необходимо зарядить.
• Во время зарядки химические процессы происходят в обратной последовательности. В конце можно найти оригинальные элементы: положительный электрод состоит из сульфата свинца (PbSO ₄ ), отрицательный электрод состоит из чистого свинца (Pb), а электролит состоит из разбавленной серной кислоты (H ₂ SO _{). 4} ).Поскольку этот процесс преобразования связан с потерями, аккумулятор может выдержать только ограниченное количество циклов зарядки. Поэтому срок его полезного использования ограничен.

Если аккумулятор заряжается при слишком низком напряжении или если он всегда работает при слишком низком напряжении (ниже 80%), происходит расслоение кислоты, также называемое расслоением. Кислота в электролите расслаивается из-за плохого перемешивания.Различная плотность вызывает наслоение серной кислоты на дне и воды в верхней части батареи. По этой причине только среднюю часть электролита, то есть только треть, можно использовать для процесса разрядки и зарядки.

Возможная причина образования кислотных отложений — это в основном короткие поездки с одновременным использованием большого количества потребителей электроэнергии. В этом случае генератор не успевает зарядить аккумулятор.

Результатом кислотного наслоения является сульфатирование.Если это происходит в аккумуляторе или если он не заряжается постоянно до необходимого уровня, сульфат свинца (PbSO ₄ ) кристаллизуется на электродах, образуя более крупные кристаллические структуры с течением времени. Этот процесс известен как «сульфатирование». Кристаллизация предотвращает повторное преобразование сульфата свинца в исходные компоненты — свинец или оксид свинца, что приводит к предотвращению приема заряда и снижению мощности холодного запуска.

Острые кристаллы также могут повредить сепараторы или вызвать короткое замыкание в элементах.

Чтобы противодействовать этому эффекту и предотвратить преждевременный выход батареи из строя, никогда не следует подвергать батарею низкому уровню заряда в течение длительного периода времени. Для этого рекомендуется регулярно проверять аккумулятор и при необходимости полностью заряжать.

Хотите узнать больше по этой теме? Как правильно зарядить аккумулятор.

До сих пор обычные свинцово-кислотные батареи занимали большую долю рынка.Однако рынок быстро меняется: в инновационных технологиях аккумуляторных батарей для автомобилей со старт-стопом, таких как AGM, используется кислота, связанная в коврике, чтобы обеспечить большую стабильность цикла и гарантировать надежную работу в транспортных средствах с повышенным энергопотреблением. Еще одно преимущество AGM: кислотное расслоение больше невозможно из-за связанной кислоты.
Новое поколение автомобильных аккумуляторов для микрогибридных транспортных средств работает от напряжения 48 В и использует элементы с литий-ионной технологией.

Battery 101: как работает автомобильный аккумулятор?

Вашему автомобилю, как и пульту дистанционного управления от телевизора или необычной электрической зубной щетке, для работы необходим аккумулятор.Когда он умирает, ваша машина не заводится, в результате чего вы либо застрянете, либо застрянете дома. Вы знаете, что автомобильный аккумулятор важен, но действительно ли вы понимаете, как он питает ваш двигатель, фары и радио? Мы разберем сложность батареи и объясним, как работают автомобильные батареи! Если знания — это сила, вы будете в отличной форме.

Что такое аккумулятор?

Прежде чем углубляться в детали автомобильных аккумуляторов, давайте посмотрим, как аккумуляторы в целом работают.По словам сотрудников НАСА, аккумулятор — это «устройство, преобразующее химическую энергию в электричество». Батареи состоят из ячеек. Эти клетки и содержат настоящую энергию. Они накапливают химическую энергию и по команде преобразуют ее в электрическую. Это то, что питает ваши устройства, от пульта телевизора до электрической зубной щетки.

Как работают автомобильные аккумуляторы?

Большинство автомобильных аккумуляторов основываются на свинцово-кислотной химической реакции, которая приводит в движение и прорезание канавок.Эти батареи относятся к категории «SLI». SLI означает «запуск, освещение и зажигание». Этот тип батареи обеспечивает короткие всплески энергии для питания ваших фонарей, аксессуаров и двигателя. Как только аккумулятор пробуждает двигатель к жизни, питание для автомобиля подается от генератора. Большинство автомобилей поставляются с заводской стандартной батареей SLI. Узнайте больше о других типах автомобильных аккумуляторов.

Как работают автомобильные аккумуляторы

1. Типичная батарея SLI состоит из шести ячеек.Каждая ячейка имеет две пластины или решетки: одна сделана из свинца, другая — из диоксида свинца. Каждая ячейка способна производить около 2 вольт энергии. В большинстве автомобильных аккумуляторов есть шесть ячеек и, следовательно, 12-вольтовая батарея.
2. Пластины погружены в серную кислоту, которая вызывает реакцию между двумя пластинами. С научной точки зрения кислота действует как катализатор.
3. Эта кислота вызовет реакцию на пластине диоксида свинца, в результате чего пластина будет производить два вещества: ионы и сульфат свинца.
4. Ионы, образованные пластиной из диоксида свинца, реагируют с соседней пластиной с образованием водорода и сульфата свинца.
5. В результате химической реакции образуются электроны. Электроны бегают по пластинам и вырабатывают электричество. Электричество вытекает из клемм аккумулятора, чтобы запустить двигатель, включить фары и включить радио.
6. Эта химическая реакция полностью обратима, поэтому вы можете быстро запустить аккумулятор и продолжать заряжать его на протяжении всего срока службы.При подаче тока на батарею с правильным напряжением на пластинах образуются свинец и диоксид свинца, и вы можете повторно использовать батарею снова и снова!

Нужен ли мне новый автомобильный аккумулятор?

Вы могли бы! Несмотря на то, что свинцово-кислотные батареи чрезвычайно надежны, несмотря на перепады температуры, движение и стесненные условия под вашим капотом, типичный аккумулятор прослужит всего около трех-пяти лет.Воспользуйтесь нашим виртуальным тестером аккумулятора и посмотрите, сколько заряда осталось в аккумуляторе вашего автомобиля. Или зайдите в ближайший к вам сервисный центр Firestone Complete Auto Care, чтобы быстро и бесплатно проверить аккумулятор. Мы обеспечим бесперебойную работу вашего автомобиля и дольше с помощью простого профилактического осмотра.

Как работает автомобильный аккумулятор

Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В. Эти большие и довольно тяжелые батареи используются в каждом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания на планете. Они являются неотъемлемой частью автомобиля.Итак, что он делает и как работает? Это то, о чем мы расскажем в этой статье, спонсируемой Squarespace. Зайдите на squarespace.com, чтобы начать бесплатную пробную версию, или воспользуйтесь набором идей разработки кода, чтобы сэкономить 10% на веб-сайтах и ​​доменах.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство по YouTube.

Что такое автомобильный аккумулятор?

Свинцово-кислотный аккумулятор

Автомобильный аккумулятор на 12 В выглядит примерно так.

Это свинцово-кислотный аккумулятор. Мы называем это свинцово-кислотной батареей, потому что внутри устройства находятся свинцовые пластины, погруженные в кислоту.Это создает химическую реакцию, которая высвобождает энергию и дает нам напряжение и ток.

Химическая реакция

Таким образом, аккумулятор накапливает энергию в виде химической энергии. Не хранит электричество. Эта химическая энергия преобразуется в электрическую, когда нам это нужно. Эта батарея также является перезаряжаемой, если мы подадим на батарею электричество, мы сможем обратить вспять химическую реакцию и перезарядить батарею.

Зарядка с помощью генератора переменного тока

Эти типы батарей могут обеспечивать большой ток, особенно по сравнению с типичными бытовыми щелочными батареями меньшего размера.

Мы рассмотрели, как работают щелочные батареи в нашей предыдущей статье, проверьте ЗДЕСЬ.

Почему в автомобиле используется аккумулятор?

Типичный автомобильный аккумулятор находится в моторном отсеке автомобиля. Аккумулятор сначала используется для запуска двигателя, и он делает это, обеспечивая электричеством небольшой электродвигатель, известный как стартер. Он также подает электричество в систему зажигания, чтобы начать сгорание топлива.

Стартер включает небольшую шестерню на маховик двигателя.Он поворачивает коленчатый вал, который запускает двигатель внутреннего сгорания, после этого малая шестерня выключается, и двигатель запускается сам по себе. Стартер должен обеспечивать огромное усилие, чтобы вращать маховик, поэтому стартер будет потреблять очень большой ток, возможно, сотни ампер, но всего в течение нескольких секунд. Этот большой ток приведет к уменьшению энергии, хранящейся в батарее. Так что нам нужно снова пополнить его.

Стартер

К двигателю подключен генератор переменного тока.Генератор приводится во вращение двигателем и вырабатывает электричество. Он возвращается в батарею для ее подзарядки.

Генератор

Пока двигатель работает, генератор подзаряжает аккумулятор, но он также обеспечивает электроэнергией такие вещи, как освещение и музыкальная система. Когда потребность в электричестве превышает то, что может обеспечить генератор, аккумулятор обеспечивает дополнительную мощность, которая снова разряжает аккумулятор.

Если двигатель выключен, генератор перестанет вращаться и перезаряжать аккумулятор, поэтому аккумулятор будет обеспечивать полную электрическую мощность до тех пор, пока он не разрядится.На данный момент аккумулятор не может обеспечить достаточно электричества для запуска двигателя, поэтому нам нужно запустить автомобиль от внешнего источника.

Основные части

Давайте взглянем на основные части автомобильного аккумулятора, и тогда мы поймем, как он работает.

Прежде всего, у нас есть пластиковый корпус, в котором собраны все внутренние компоненты. Сверху у нас есть пластиковая крышка и две клеммы, положительная и отрицательная, которые называются клеммами.

Сняв крышку, мы можем заглянуть внутрь.Обратите внимание, что корпус разделен на 6 отдельных камер, каждая из которых разделена пластиковой стенкой. Каждая камера называется ячейкой. Каждая ячейка вырабатывает около 2,1 В постоянного или постоянного тока. Каждая ячейка соединена последовательно, отрицательная часть одной ячейки соединена с плюсом следующей ячейки, что дает нам общее напряжение около 12,6 В.

6 отдельных камер

Это то же самое, как если бы вы соединяли бытовые щелочные батареи вместе, их напряжения складываются вместе, чтобы обеспечить более высокое общее напряжение.

Каждая ячейка в батарее соединена с помощью пластинчатой ​​ленты, которая сделана из свинца. Они свариваются через пластиковую стенку, образуя соединение.

Когда мы смотрим на батарею с этой точки зрения, мы видим, что ток течет через элементы батареи от положительного к отрицательному, и это с использованием традиционной теории тока. На самом деле происходит то, что электроны текут в противоположном направлении от отрицательного к положительному. Но мы поговорим об этом немного позже в статье.

Обратите внимание, что в каждой ячейке есть две планки для планшетов. Один положительный и один отрицательный. Они называются пластинчатыми лентами, потому что каждая полоса соединена с несколькими пластинами, которые представляют собой листы свинца.

Пластины имеют решетчатую структуру, увеличивающую площадь поверхности. Сетки покрыты пастой из оксида свинца. Паста — это место, где происходит химическая реакция, и мы увидим это чуть позже в статье. Паста действует как губка и впитывает часть электролитной жидкости, что улучшает характеристики аккумулятора.Размер пластины определяет, какой ток может обеспечить батарея, но не меняет напряжение. Используемые материалы и количество пластин определяют напряжение, создаваемое каждой ячейкой. Сетка удерживает пасту на месте, чтобы обеспечить равномерное распределение тока по пластине и помогает транспортировать электроны из батареи по электрической цепи.

Отрицательная пластина — это анод, и это пластина из чистого свинца, хотя небольшое количество добавок добавлено для упрочнения свинца и защиты его от коррозии.Положительная пластина — это катод, сделанный из оксида свинца. Пластины сделаны из разнородных материалов, которые образуют химическую реакцию и высвобождают электроны. Однако мы не хотим, чтобы положительная и отрицательная пластины соприкасались друг с другом, это может привести к короткому замыканию аккумулятора. Поэтому вместо этого мы помещаем каждую положительную пластину в разделитель конвертов. Это пористый материал, который позволяет ионам проходить сквозь него без прямого контакта материалов друг с другом.

Положительная пластина

Положительная и отрицательная пластины располагаются между собой с небольшим зазором между ними.Затем камера заполняется жидким электролитом, состоящим из серной кислоты и воды. Следовательно, аккумулятор называется свинцово-кислотным.

Положительные и отрицательные

Основы электроэнергетики

Мы хотим кратко рассказать об основах электричества, чтобы вы поняли, как работает аккумулятор в следующей части.

Электроны

Электричество — это поток электронов в цепи. Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении по проводу, чтобы мы могли размещать на пути электронов предметы, например, лампочки.Электроны должны пройти через это, и при этом они излучают свет. Когда много электронов течет в одном направлении, хорошо называть это током.

Атомы

Каждый материал состоит из атомов. Атомы имеют разное количество протонов, нейтронов и электронов, что и отличает материал. Некоторые материалы, такие как медь, имеют электрон, который может свободно перемещаться к другим атомам. Если мы подключим источник питания, например аккумулятор, к медному проводу, напряжение подтолкнет электроны, и они устремятся к положительной клемме аккумулятора.

Мы сказали, что электроны текут от отрицательного к положительному. Это называется потоком электронов, это теория о том, как работает электричество, и о том, что происходит на самом деле. Но, возможно, вы привыкли видеть обычный ток, который меняется от положительного к отрицательному, это первоначальная теория, известная как обычный ток. Это было ошибочно доказано Джозефом Томпсоном, который открыл электрон и обнаружил, что они текут от отрицательного к положительному.

Джозеф Томпсон

Однако мы до сих пор используем традиционную теорию тока при проектировании электрических цепей.Если мы посмотрим на эту простую схему, мы всегда должны предположить, что ток течет от положительного к отрицательному, но инженеры и ученые знают, что электроны на самом деле текут в противоположном направлении. Электрические формулы, которые мы используем, по-прежнему будут давать одни и те же ответы независимо от того, в каком направлении течет электричество, так что это не имеет особого значения.

Постоянный ток

Есть два типа электричества: постоянный ток, который мы получаем от батарей. Электроны этого типа толкаются в одном направлении.Это называется постоянным током. Думайте об этом, как о воде, текущей по реке. Другой тип электричества — это переменный или переменный ток, который вы получаете от электрических розеток в своих домах. В этом типе электроны постоянно толкаются и тянутся вперед и назад. Думайте об этом типе как о приливе и отливе.

Переменный ток

Когда мы смешиваем вместе определенные материалы, мы можем вызвать химические реакции. Это когда атомы одного материала взаимодействуют с атомами другого материала.Во время этого взаимодействия атомы будут связываться или распадаться. Электроны также могут быть освобождены или захвачены атомами во время реакции.

Химическая реакция

Когда мы говорим об атомах, вы обычно слышите термин ион. Ион — это атом, у которого неравное количество протонов или электронов. Атом имеет нейтральное изменение, когда у него одинаковое количество протонов и электронов, потому что протоны положительно изменены, а электроны заряжены отрицательно, поэтому они уравновешиваются. Если в атоме электронов больше, чем протонов, то это отрицательный ион.Если в атоме протонов больше, чем электронов, это положительный ион.

Ion

Как это работает

Вместо того, чтобы пытаться понять эту сложную конструкцию, мы собираемся упростить ее до этой простой модели ячейки с одним катодом и анодом.

В этой ячейке находится жидкий электролит, состоящий на 1/3 серной кислоты и 2/3 воды.

У нас есть положительный электрод, который является катодом, он сделан из оксида свинца (PbO ₂ )

У нас есть положительный электрод, который является анодом, он сделан из чистого свинца (Pb)

Катод и анод

Когда эти материалы объединить, мы получим небольшую химическую реакцию между атомами.Мы покажем атомы этих материалов этими цветными сферами.

Положительный катодный вывод оксида свинца (PbO ₂ ) будет реагировать с сульфатом (SO ₄ ^-2 ) в электролите, это сформирует слой сульфата свинца (PbSO4) на катодном выводе. . Во время этой реакции ион кислорода (O ₂ ^-2 ) выбрасывается с катода в электролит. Попадая в электролит, эти ионы кислорода объединяются с ионами водорода (H +) с образованием воды (H ₂ O).

В то же время атомы свинца на аноде будут реагировать с ионами сульфата (SO ₄ ^-2 ) в электролите. Эта реакция приведет к образованию слоя сульфата свинца (PbSO ₄ ) вокруг электрода. Во время этой реакции два электрона высвобождаются и собираются на отрицательной клемме.

Итак, теперь у нас есть скопление электронов на отрицательной клемме. Поскольку электроны заряжены отрицательно, это означает, что у нас есть разница в заряде на двух клеммах, и мы можем измерить это с помощью вольтметра или мультиметра.

Если вы думаете о магните, противоположные концы притягиваются, а одинаковые концы отталкиваются. Электроны заряжены отрицательно, поэтому они отталкиваются друг от друга и притягиваются к положительному полюсу, на котором меньше электронов. Но они не могут этого достичь. Если мы обеспечим путь для электронов, например, провод, то электроны будут проходить через него, чтобы добраться до положительного вывода. Затем мы можем поместить на пути этих электронов такие предметы, как лампу, и использовать их для выполнения такой работы, как освещение лампы.

Пока существует путь, химическая реакция продолжается, но это не будет длиться вечно. Химические вещества, необходимые для реакции, закончатся. Кислота становится более разбавленной и слабой, и наложения сульфата свинца покрывают оба электрода, это означает, что материалы становятся более похожими, и химическая реакция становится более сложной.

Но, к счастью, эта химическая реакция может быть обращена вспять, поэтому, если мы запитаем батарею электричеством от генератора переменного тока, мы можем начать обратную реакцию.

Может обратная реакция

Электроны входят в отрицательную клемму и снова соединяются с сульфатом свинца, высвобождая сульфат в электролит, оставляя только свинец на отрицательной пластине. Ионы сульфата попадают в электролит и объединяются с ионом водорода, высвобождая ион кислорода, так что кислота электролита становится сильнее. Ион кислорода соединяется со свинцом, образуя оксид свинца, который высвобождает сульфат обратно в электролит, снова делая его сильнее.

Если мы оставим аккумулятор полностью разряжаться слишком долго или слишком много раз, будет очень трудно обратить вспять химическую реакцию.Кроме того, слой сульфата может оторваться от электродов и акклиматизироваться на дне батареи, что означает, что он больше не участвует в химической реакции, поэтому батарею необходимо отремонтировать или заменить.

Итак, когда мы смотрим на батарею, эта химическая реакция происходит между каждой пластиной в каждой ячейке, чтобы обеспечить ток в сотни ампер для запуска стартера, а также обеспечить напряжение для питания фонарей и т. Д. Затем он перезаряжается с помощью генератор.

Проверка автомобильного аккумулятора мультиметром

Чтобы проверить напряжение автомобильного аккумулятора, мы просто переключаемся на настройку постоянного напряжения на нашем мультиметре, а затем подключаем красный провод к положительному, а черный провод к отрицательному. Мы должны увидеть напряжение около 12,6 В, если оно ниже 12, значит, батарея не работает должным образом.

Двигатель выключен

Когда мы заводим автомобиль, напряжение падает, потому что стартер потребляет большой ток. Напряжение упадет примерно до 11 вольт, если оно упадет ниже примерно 10 вольт, аккумулятор не работает должным образом.

Запуск двигателя

После запуска двигателя генератор переменного тока должен вырабатывать электричество, и поэтому мы должны увидеть более высокое напряжение около 14 вольт, потому что генератор перезаряжает батарею, и напряжение должно быть выше, чтобы помочь вернуть электроны и обратная химическая реакция.

Engine Running

Но теперь, когда вы все заряжены, зайдите на сайт squarespace.com, чтобы создать свое собственное присутствие в Интернете, наполненное функциями, позволяющими людям запускать, публиковать и продвигать свои собственные проекты.

Существуют мощные инструменты для ведения блога, позволяющие демонстрировать фотографии, видео и новости о ваших проектах.

Вы можете легко запланировать встречи на занятиях и занятия с членами команды и клиентами с помощью встроенного инструмента. И вы даже можете собирать платежи или пожертвования, чтобы поддержать свое дело.

Посетите squarespace.com, чтобы получить бесплатную пробную версию, а когда будете готовы к запуску, перейдите на squarespace.com/engineeringmindset, чтобы сэкономить 10% на первой покупке веб-сайта или домена.

---

Как батареи заводят ваш автомобиль | Как работают батареи

Когда вы вставляете ключ в замок зажигания автомобиля и поворачиваете переключатель или нажимаете кнопку в положение «ВКЛ», на аккумулятор автомобиля отправляется сигнал. Получив этот сигнал, автомобильный аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую. Эта электрическая мощность подается на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор также обеспечивает питание автомобильных фар и других аксессуаров.

Напряжение аккумулятора

Напряжение — это величина электрического потенциала, который удерживает ваша батарея. Стандартный автомобильный аккумулятор в современных автомобилях — это аккумулятор на 12 В. Каждая батарея имеет шесть ячеек, каждая на 2,1 В при полной зарядке. Автомобильный аккумулятор считается полностью заряженным при напряжении 12,6 В или выше.

Когда напряжение аккумулятора падает, даже небольшое, это сильно влияет на его производительность. В таблице слева показано, сколько энергии остается в батарее при изменении показаний напряжения батареи.

Несмотря на то, что автомобильный аккумулятор заряжен не полностью, он считается заряженным от 12,4 В или выше. Он считается разряженным при напряжении 12,39 вольт или меньше.

Примечание. Предполагается, что удельный вес полностью заряженного заряда составляет 1,265 с поправкой на 80 ° F.

Химическая реакция

Электрическая энергия в батарее вырабатывается в результате химической реакции. В случае свинцово-кислотной батареи смесь серной кислоты и воды, известная как электролит, вступает в реакцию с активным материалом внутри батареи.

Напряжение аккумулятора во многом зависит от концентрации серной кислоты. Чтобы получить напряжение 12,6 В или выше, массовая доля серной кислоты должна составлять не менее 35 процентов.

По мере разряда батареи реакция между серной кислотой и активным материалом приводит к образованию другого соединения, и концентрация серной кислоты снижается. Со временем это вызывает падение напряжения аккумулятора.

Мощность запуска

Автомобильным двигателям для запуска требуется мощность проворачивания.Необходимая мощность зависит от многих факторов, таких как тип двигателя, объем двигателя и температура. Обычно при понижении температуры для запуска двигателя требуется больше мощности. Ток холодного пуска (CCA) — это номинал, который измеряет мощность пуска батареи. Это относится к количеству ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд, поддерживая напряжение не менее 7,2 вольт. Например, 12-вольтовая батарея с рейтингом 600 CCA означает, что при 0 ° F батарея будет обеспечивать 600 ампер в течение 30 секунд без падения ниже 7.2 вольта.

Как работает автомобильный аккумулятор? | Как работает автомобильный аккумулятор?

Свинцово-кислотный аккумулятор, который используется в большинстве современных автомобилей, существует уже 150 лет. Базовая технология и конструкция практически не изменились с тех пор, как французский физик Гастон Планте изобрел ее в 1859 году.

Современные автомобильные аккумуляторы питают стартер, автомагнитолу и все, что между ними. Без него ваша машина — не что иное, как неподвижный кусок пластика и металла.Если вы когда-нибудь задумывались, как работает автомобильный аккумулятор, читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как он помогает поддерживать бесперебойную и безопасную работу вашего автомобиля.

Как работает автомобильный аккумулятор?

В автомобильном аккумуляторе используется свинцово-кислотная технология для превращения химической энергии в электричество. Это достигается за счет использования ячеек, которые содержат и накапливают энергию до тех пор, пока она не понадобится.

Большинство стандартных автомобильных аккумуляторов содержат шесть ячеек, расположенных в ряд внутри пластикового корпуса. Каждая ячейка содержит пластину из диоксида свинца и свинцовую пластину.Вместе они создают два вольта для каждой ячейки, поэтому ее часто называют 12-вольтовой батареей.

Ряды клеток погружены в серную кислоту, которая запускает химическую реакцию между диоксидом свинца и пластинами свинца, в результате чего образуются сульфат и ионы свинца. Когда ионы свободно перемещаются вокруг свинцовых пластин, происходит другая химическая реакция, в результате которой образуется водород и сульфат свинца.

Движение ионов генерирует электричество, которое перемещается либо к положительной, либо к отрицательной клемме батареи.Два провода, которые подключаются к автомобильному аккумулятору, затем распределяют электричество по стартеру и другим жизненно важным электрическим системам.

Как заряжается автомобильный аккумулятор?

Устройство, называемое генератором, подзаряжает аккумулятор во время движения автомобиля. Он генерирует электрический ток через ремень генератора, прикрепленный к двигателю, который превращает физическую энергию в электричество.

Когда ремень вращает генератор, он вырабатывает электричество, которое затем используется для питания электрических систем автомобиля.Часть энергии, которую он создает, отправляется обратно для пополнения заряда батареи. Регулятор напряжения — это устройство, которое помогает поддерживать поток электричества на оптимальном уровне и предотвращает перезарядку аккумулятора.

Какие бывают типы автомобильных аккумуляторов?

В большинстве современных автомобилей есть свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Это самый доступный и распространенный вид на рынке. Эта технология существует уже 150 лет и зарекомендовала себя как чрезвычайно надежная.В некоторых автомобилях, например в электромобилях, используются литий-ионные аккумуляторы с другим химическим составом и очень высокой производительностью и емкостью.

Пусковые батареи

— все эти типы батарей предназначены для пусковой мощности и наиболее распространены в автомобильном и коммерческом парке. Пусковые батареи обычно имеют более тонкие, но более многочисленные пластины на элемент, чем батареи глубокого цикла, что дает им большую площадь поверхности для большей начальной «пусковой» мощности.

Аккумуляторы глубокого цикла — Эти типы аккумуляторов чаще всего встречаются на гольф-карах и лодках, поскольку они обеспечивают стабильную работу в течение длительного периода времени.Эти батареи обычно имеют большую резервную емкость, что обеспечивает более длительное время работы для многих электромобилей или дополнительных аксессуаров на транспортном средстве. Батареи глубокого цикла чаще всего имеют более толстые пластины, что приводит к меньшему количеству пластин на элемент, но большей резервной емкости, чем у типичной пусковой батареи.

Аккумуляторы с мокрыми и сухими элементами (AGM) — Что касается свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов, покупатели могут выбрать либо сухие, либо мокрые аккумуляторы. Хотя основная операция такая же, разница в том, что батареи с сухими элементами имеют сепаратор из стеклянного мата, который поглощает и взвешивает электролит, в то время как влажный элемент погружает пластину в раствор электролита.Батарея с сухими элементами обычно герметична и не проливается.

Сухая аккумуляторная батарея позволяет устанавливать аккумулятор в большем количестве мест, например в багажнике, и в других конфигурациях, например, на боку. В этом случае из аккумуляторной батареи с жидкими элементами может пролиться электролит. Это значительно ограничивает размещение и расположение влажных аккумуляторных батарей, безопаснее держать их в вертикальном положении под капотом автомобиля.

Что такое мощность запуска?

Двигатель вашего автомобиля требует физического усилия для запуска.Точное количество зависит от нескольких переменных, таких как объем двигателя, температура и тип двигателя. Эта мощность называется током холодного пуска (CCA) и представляет собой измерение, определяющее общую мощность пуска батареи.

Формула CCA — это количество ампер, которое 12-вольтовая батарея может выдавать при 0 ° F в течение 30 секунд, одновременно поддерживая напряжение 7,2. Чем выше рейтинг CCA аккумулятора, тем выше его способность запускать двигатель. Это важно, если вы живете и работаете в более холодном климате.Вообще говоря, чем холоднее на улице, тем тяжелее должна работать батарея, чтобы обеспечить мощность, необходимую для запуска двигателя.

Автомобильные аккумуляторы Continental

Мы надеемся, что это руководство помогло вам лучше понять, как работает аккумулятор. Компания Continental Battery уже более 85 лет предоставляет своим клиентам высококачественные аккумуляторы.

Мы стремимся к развитию и поддержанию прочных и длительных отношений с клиентами, подкрепленных нашими продуктами высочайшего качества.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о нашей компании и линейке аккумуляторов для автомобилей, морских судов и гольф-мобилей.

Как работает автомобильный аккумулятор?

02 окт. Как работает автомобильный аккумулятор?

Отправлено в 00:00 в блогах по Шубхам

Автомобильные аккумуляторы отвечают за питание всего автомобиля. Если аккумулятор не работает, то и остальная часть автомобиля тоже. Так как же получается, что одна маленькая батарея обеспечивает достаточно энергии, чтобы запустить целую машину и поддерживать ее в рабочем состоянии?

Автомобильные аккумуляторы работают на химической и электрической энергии.К внешней стороне батареи подключена электрическая цепь, которая заряжает батарею и позволяет электронам течь. В батарее также есть химические вещества, которые вступают в химические реакции друг с другом и с электронами. Электроны действуют как субатомная частица, которая активирует аккумулятор, позволяя ему приводить в действие двигатель автомобиля.

Если вам всегда было интересно, как работает автомобильный аккумулятор, эта статья для вас. Продолжайте читать, чтобы узнать все, что вам нужно знать о том, как работает автомобильный аккумулятор.

Как работает автомобильный аккумулятор

В батарее есть три компонента, а именно два соединителя, известные как анод и катод, а затем химический раствор, в котором находятся соединители. Электрический заряд извне батареи заряжает ее и активирует химическую реакцию внутри батареи.

Химическая энергия преобразуется в электрическую; таким образом, аккумулятор заряжается.

Анод — это положительно заряженный электрод внутри батареи, который позволяет электронам перемещаться за пределы батареи, а катод — это противоположный отрицательно заряженный электрод, через который электроны снова входят.

Каждая химическая реакция между химическим раствором в батарее, анодом и катодом позволяет происходить движению электронов. Электроды участвуют в химических реакциях, происходящих между раствором и разъемами.

Физика работы автомобильного аккумулятора

С точки зрения физики, батарея состоит из трех основных типов компонентов:

• Сепаратор
• Электролит
• Два электрода

Два электрода конкретно называются анодом и катодом, и оба состоят из проводящих материалов, которые позволяют электрическому току проходить через них.Два электрода выполняют разные функции в батарее.

Катод присоединяется к положительному полюсу батареи. Положительный конец — это также место, где ток выходит из батареи. Это происходит, когда внутри него разряжается энергия или когда используется энергия от батареи.

Пока батарея разряжается, электрический ток поступает в батарею на противоположном конце, отрицательном конце. Эта сторона называется анодом.

Не следует путать электрический ток с электронами, главным образом потому, что они более подробно рассматриваются в следующих подзаголовках.Когда электрический ток проходит через анод, электроны выходят через него. Следовательно, они движутся в противоположных направлениях.

Между электродами внутри батареи, а также внутри них (поскольку оба электрода являются губками, которые также впитывают смесь электролита) находится электролит.

Эти частицы, также известные как ионы, объединяются и вступают в реакцию с материалом, из которого сделан каждый из электродов, в результате чего происходит химическая реакция. Химическая реакция позволяет батарее генерировать электрический ток, который может приводить в действие все, что к ней подключено.

Аккумулятор получает электрический заряд от автомобильного генератора. Генератор переменного тока представляет собой компонент, состоящий из магнитной катушки и стержня внутри двигателя автомобиля, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Электроэнергия вырабатывается через аккумулятор, давая ему заряд. Затем аккумулятор может, в свою очередь, питать электрические компоненты двигателя автомобиля, в первую очередь стартер, без которого невозможно запустить автомобиль.

Химия работы автомобильного аккумулятора

Чтобы понять химический состав автомобильного аккумулятора, мы должны сначала понять химические вещества, присутствующие в каждом из компонентов аккумулятора.Все химические вещества, обнаруженные внутри батареи, содержат некоторую комбинацию водорода, кислорода, серы и свинца.

• Химический раствор — Серная кислота в виде h3SO4 (представляет собой соединение водорода, серы и кислорода)
• Катод — диоксид свинца, обозначенный химической аннотацией PbO2 (соединение свинца и кислорода)
• Анод — Свинец, обозначенный химической аннотацией Pb

Аккумулятор накапливает энергию в химической форме и преобразует химическую энергию в электрическую.Реакция компенсируется внешним подключением электрического кабеля, который передает электрический заряд через батарею.

Катод, губка, состоящая из диоксида свинца и химического раствора серной кислоты внутри батареи, в которой находятся два разъема, взаимодействуют вместе с образованием сульфата свинца

Вот уравнение, показывающее, как это происходит:

Что мы видим из этой формулы, если разложить ее на простые термины, так это то, что когда электроны от электрического заряда, проходящего через клемму батареи, взаимодействуют с диоксидом свинца катода и серной кислотой химического раствора, сульфат свинца и тяжелая вода являются побочными продуктами.

Со стороны анода свинец в аноде реагирует с серной кислотой в химическом уравнении. Взаимодействие двух химических веществ создает сульфид свинца и электроны.

Электроны играют важную роль в химической реакции, происходящей на катодной стороне; однако электроны не могут пройти через химическую формулу к катоду. Вместо этого они должны пройти через внешнюю электрическую цепь и вернуться в катод.

Уравнение дает эту химическую реакцию:

Эти две химические реакции протекают по замкнутому кругу, одна питает другую и наоборот, питая аккумулятор и позволяя ему заряжать двигатель автомобиля.

Как долго работает автомобильный аккумулятор?

Средний срок службы аккумулятора автомобиля — три года. Однако на этот период влияет множество факторов, которые также необходимо учитывать.

Поскольку большая часть работы батареи связана с химическими агентами внутри нее, факторы окружающей среды, которые обычно влияют на эти химические агенты, также являются факторами окружающей среды, которые могут повлиять на батарею. Прекрасный пример этого — температура.

В холодную погоду машину нужно завести и дать немного поработать, чтобы холод не перегрузил аккумулятор. Такая нагрузка на аккумулятор может ослабить аккумулятор и сократить срок его службы, чем предполагалось изначально. И потенциально может привести к поломке вашего автомобиля на обочине дороги.

С другой стороны, тепло имеет тенденцию значительно снижать производительность и запас заряда батареи. Жаркая погода может вызвать испарение жидкости внутри батареи, а также вызвать дополнительные внутренние повреждения.

Как только тепло ослабит аккумулятор, он более уязвим для разрушения при низких температурах, потому что он не имеет сопротивления, чтобы справиться с глубокими перепадами температуры.

Еще одна вещь, которая может убить аккумулятор вашего автомобиля, — это оставить его бездействующим на долгое время. Это приведет к тому, что все заряды полностью разрядятся из аккумулятора до того, как вы в следующий раз начнете движение. Чтобы решить эту проблему, вам необходимо перезарядить разряженный аккумулятор, вынув аккумулятор и зарядив его, а затем заменив его на месте перед повторным запуском автомобиля.

Как работает зарядка автомобильного аккумулятора?

Как упоминалось выше, во время движения автомобиля аккумулятор заряжается с помощью другого компонента двигателя, который называется генератором переменного тока, который преобразует механическую энергию в электрическую, которая поступает через аккумулятор. Поэтому обычно аккумулятор специально заряжать не нужно.

Аккумулятор сам по себе разряжает электрическую энергию в остальную часть автомобиля, поэтому ему нужен источник электричества, чтобы поддерживать напряжение на определенном уровне, чтобы автомобиль продолжал работать.

Напряжение батареи — это количество электроэнергии, производимой батареей. Большинство автомобильных аккумуляторов работают при напряжении 12 В, но в большинстве автомобилей аккумулятор должен иметь напряжение выше 10,5 В, чтобы он мог питать двигатель автомобиля.

У батареи есть так называемая зарезервированная емкость. Зарезервированная емкость определяет, как долго батарея может разряжаться со скоростью около 25 ампер в случае неисправности соединения между генератором переменного тока и батареей из-за разрыва браслета.

Это мера того, как долго аккумулятор может работать, если он не может постоянно получать новый заряд от генератора во время движения автомобиля. Однако, как только напряжение упадет ниже отметки 10,5, аккумулятор необходимо перезарядить.

Итак, в ситуации, когда аккумулятор не получает заряд от генератора переменного тока, из-за проблемы в соединении между двумя частями необходимо использовать внешний источник для зарядки аккумулятора. Это неустойчиво: одно без другого не работает очень долго.

Необходимо заменить генератор и осмотреть весь двигатель, чтобы убедиться, что проблема не является более серьезной. Если проблема заключается в ремне, который соединяет две части, инженер может заменить ремень и исправить соединение.

Кроме того, аккумулятор можно заряжать одним из двух способов. Вы можете подключить два кабеля напрямую к аккумулятору, так называемые «соединительные кабели», чтобы подключить аккумулятор, или вы можете отсоединить аккумулятор от автомобиля и подключить его к зарядному устройству.

Если вы хотите прыгнуть или зарядить аккумулятор, вы должны сначала выключить все фонари и компоненты, обычно подключенные к аккумулятору, и провести на нем некоторое обслуживание.Сначала отсоедините отрицательный кабель или заземляющий кабель. Это всегда черный кабель, если только он не менялся годами.

Даже если кабель был заменен, вы можете идентифицировать его как кабель с маркировкой отрицательного заряда. Затем удалите кабель с пометкой для положительного заряда.

Если какая-либо аккумуляторная кислота вылилась наружу аккумуляторной батареи, очистите клемму щеткой для очистки клемм и смесью воды и пищевой соды для нейтрализации кислоты.

Используйте средства защиты глаз, носа и рта.Если аккумулятор имеет съемные крышки, осторожно подденьте их, чтобы проверить уровень воды. Если уровень воды низкий, доливайте дистиллированную воду только до полной отметки. Обратите внимание, что это требуется не для всех батарей, поэтому, если крышки нет, пропустите этот шаг.

Чтобы запрыгнуть в машину, соединительные кабели подключатся к разряженной батарее и к исправной, которая будет использоваться для зарядки. Подсоедините положительный кабель красного цвета к обеим батареям, начиная с разряженной, а затем к положительной стороне батареи.Затем в том же порядке подключите черный провод (отрицательный заряд). Начните с самого низкого уровня заряда и постепенно увеличивайте его до максимального уровня.

Точно так же, если вы планируете зарядить аккумулятор, выньте его из машины и поместите в прочное и безопасное место. Подключите зарядное устройство сначала к красному проводу, затем к черному.

Начните с минимальной скорости зарядки и продолжайте работать до идеальной. Если вам нужна помощь, проверьте стоимость быстрого старта и обратитесь к профессионалу, который поможет вам зарядить автомобиль в их магазине, если вы боитесь ошибок.Включите зарядное устройство и установите таймер на полную зарядку.

Если вы хотите узнать больше о функциях автомобильного аккумулятора, ознакомьтесь с этой статьей!

Заключение

В заключение, автомобильные аккумуляторы получают электрическую энергию, преобразуют ее в химическую энергию, а затем обратно в электрическую энергию, используемую для запуска стартера автомобиля и других электрических компонентов. Если вам нужна дополнительная помощь с автомобильным аккумулятором, поищите «мобильного механика рядом со мной», который поможет вам.

Более того, если вы когда-нибудь окажетесь в ситуации, когда вы не знаете, как зарядить разряженный аккумулятор вашего автомобиля, и вам понадобится дополнительная помощь, Mach 1 здесь, чтобы помочь!

Источники

batteryworld.varta-automotive.com

www.manbat.co.uk.

www.cars.com.

www.science.org.au

Physics.aps.org

Physics.stackexchange.com

https://www.youtube.com/watch?v=–DIXM2_OB4

www.livescience.com

ресурс-центр.meineke.com

Как работает автомобильный аккумулятор?

Аккумулятор является важным требованием для работы большинства электрических и электронных устройств, и автомобильная система не является исключением. Понимание химии того, как работает автомобильный аккумулятор — совсем другое дело.

Почти каждый знает что-то об автомобильном аккумуляторе, например, как его снимают, заряжают или хранят. Но сколько людей знают, как работает автомобильный аккумулятор? Думаю, очень мало. Что ж, вы собираетесь получить отличное представление о том, как работает автомобильный аккумулятор?

Как работает автомобильный аккумулятор

Когда зажигание автомобиля включается, внутри аккумулятора начинается последовательность реакций, в результате которых возникает электричество.Чтобы поддерживать эту последовательность, устройство, называемое генератором переменного тока, продолжает генерировать электроны, а также сохранять те, которые может.

Создает генерирующую часть с помощью ремня, который передает энергию аккумулятору. Боюсь, без этой последовательности реакций ваша машина не заведется.

Давайте покажем, как это работает изнутри

Стандартная батарея содержит 12 сеток на шести элементах SLI, что означает две сетки на ячейку.Одна из решеток состоит из свинца как единого элемента, а вторая — из оксида свинца. В общей сложности батарея излучает мощность 12 вольт, при этом каждая ячейка излучает два вольта.

Обе аккумуляторные решетки погружаются в раствор серной кислоты, который активирует реакцию между ними. Но как работает батарея , так это то, что раствор кислоты катализирует реакцию выброса, которая производит ионы и сульфат свинца.

Ионы, образующиеся в результате первой реакции, реагируют со второй сеткой с выделением водорода и сульфата свинца.

Электроны, образующиеся в результате этих реакций, производят необходимое электричество, питающее автомобиль. Этот поток электронов вокруг ячеек активирует клеммы аккумулятора, который передает его всему автомобилю через кабели. Теперь вы можете включить машину и стерео.

Существует возможность реверсирования, если генератор не работает для зарядки аккумулятора. Чтобы избежать разряда аккумулятора, убедитесь, что он заряжается во время работы автомобиля.

Автомобильный аккумулятор не только излучает электроны, которые производят энергию, но также обеспечивает единообразную подачу электричества для поддержания работоспособности автомобиля. Он также может хранить заряды для будущего использования.

Структура автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор не похож на элементы, используемые в небольших электронных устройствах, таких как фен. У него есть шесть других малых ячеек, которые соединены последовательно. Это соединение заставляет энергию от каждой ячейки складываться, создавая 12 вольт.

На каждую ячейку поступает 12 вольт (по два вольта), хотя при правильном расчете это 12,6 вольт. Принцип излучения энергии остается прежним. Однако некоторые модели батарей могут отличаться по излучаемому напряжению.

Как работает автомобильный аккумулятор внутри?

Обычный метод работы батарей, когда они соединены с электрической цепью, — это испускание электронов. Проще говоря, электрон имеет отрицательный заряд (единственная отрицательная часть атома), и он играет важнейшую роль в обеспечении энергии.

При работе аккумулятора следует учитывать важные моменты. Во-первых, ячейка содержит два вывода, а именно катод (положительный) и анод (отрицательный). И эти клеммы глубоко погружаются в раствор серной кислоты, реагируя с анодом с испусканием электронов.

После этого катод отправляет эти электроны обратно в раствор для поддержания химического баланса. Этот перенос электрона представляет собой совершенно новую реакцию между катодом и кислотой, которая отличается от первой реакции.Если батарея разряжена, значит, одна из этих реакций была неполной.

Химические реакции в батарее

В типичном свинцово-кислотном элементе есть положительные и отрицательные клеммы. Положительный вывод — это оксид свинца (катод), а свинцовый элемент (анод) — отрицательный вывод. Катализатор, известный как кислотный раствор, представляет собой серную кислоту (h3SO4), которая образует сульфат свинца на клеммах при использовании аккумулятора.

Химическое определение формулы реакции

• PbO2 + 4H + + SO2- + 2e- -> PbSO2 + 2h3O
• Pb + SO2- -> PbSO4 + 2e-

В приведенном выше наборе реакций первая реакция поглощает электроны, в то время как реакция два испускает электроны.А электроны могут быть полезны только через клеммы, которые подключаются к проводам аккумулятора.

Как заряжается автомобильный аккумулятор?

Пользователям необходимо своевременно заряжать автомобильный аккумулятор, чтобы он не разрядился, поэтому необходим надежный метод зарядки. Без этого, когда аккумулятор обеспечивает энергию, необходимую для работы автомобиля, он обязательно умрет.

В обычном современном автомобиле генератор заряжает аккумулятор во время его использования. Но в старых моделях автомобилей функции зарядки выполняет динамо-машина.Оба зависят от системы с ременным приводом от двигателя, который вращает ротор в кабелях генератора.

Ротор получает электроны за счет намагничивания мелких частиц, когда медный углерод царапает железное зажимное кольцо на балке. Вращение электромагнита внутри катушки статора — это то, что производит внутри них электричество.

Поток электронов, производящий электричество, является переменным. Это означает, что он течет вперед и назад, в зависимости от направления ротора.Но для большей эффективности его нужно выпрямить, чтобы получить постоянный ток.

Динамо-машина работает с постоянным током, но не так эффективна, как частота вращения двигателя. Но одно можно сказать наверняка: он тяжелее генератора переменного тока.

Когда он не заряжается должным образом, приборная панель становится яркой, указывая на предупреждающий знак. Это происходит чаще всего, когда двигатель останавливается.

Как автомобильный аккумулятор накапливает энергию

Быстрый поток электронов от клемм попадает в двигатель автомобиля, в результате чего генератор начинает подавать электроны.Цинк-медно-солевой аккумулятор Volta не меняет реакцию электронов так быстро, как свинцово-свинцовый оксид-h3SO4 в Plante.

Избыточное количество генерируемых электронов переходит в раствор, который отдает его терминалам для производства электроэнергии. Эти серии возвратно-поступательных реакций использовались с течением времени, и можно сказать, что они являются надежным источником энергии для автомобилей.