2.1. Общие сведения об аккумуляторных батареях

Аккумуляторные батареи устанавливаются на колесных и гусеничных машинах и предназначаются:

  • для питания электрической энергией системы электрического пуска двигателя машины;
  • для питания электрической энергией потребителей во всех режимах, когда при работающем двигателе генератор не обеспечивает необходимой мощности;
  • для питания потребителей на стоянке, когда двигатель не работает или работает на пониженных частотах вращения.

Стартерная аккумуляторная батарея состоит из нескольких аккумуляторов, соединенных между собой последовательно.

Аккумулятор — это химический источник тока, состоящий из положительного и отрицательного электродов и электролита, действие которого основано на использовании обратимых электрохимических систем.

Простейший свинцовый аккумулятор (рис. 1) состоит из положительного электрода, активным веществом которого является двуокись свинца РЬО2 (темно-коричневого цвета), и отрицательного электрода, активным веществом которого является губчатый свинец РЬ (серого цвета). Если оба электрода поместить в сосуд с электролитом (раствором серной кислоты H2SO4 в дистиллированной воде), то между электродами возникнет разность потенциалов. При подключении к электродам электрического сопротивления (потребителя) в цепи потечет электрический ток, и аккумулятор будет разряжаться. При разряде аккумулятора губчатый свинец и двуокись свинца отрицательного и положительного электродов преобразуются в сернокислый свинец (сульфат свинца) PbS04.

Работа простейшего аккумулятора
1. Работа простейшего аккумулятора
  • а - при заряде
  • б - при разряде
  1. двуокись свинца
  2. электролит повышенной плотности
  3. губчатый свинец
  4. сульфат свинца
  5. электролит низкой плотности

Во время разряда расходуется серная кислота из электролита и одновременно в электролит выделяется вода. Поэтому по мере разряда свинцового аккумулятора уменьшается концентрация серной кислоты, из-за чего плотность электролита понижается. При заряде происходят обратные химические реакции, в результате которых из сульфата свинца на положительном электроде вновь_образуется двуокись свинца, а на отрицательном электроде — губчатый свинец. Во время заряда в электролит выделяется серная кислота и расходуется вода. При этом плотность электролита по мере заряда возрастает.

Таким образом, свинцовый аккумулятор обладает свойством обратимости, т. е. способностью накапливать электрическую энергию от постороннего источника тока в процессе заряда, сохранять ее в течение некоторого времени и отдавать ее в процессе разряда.

Процессы, происходящие при разряде и заряде свинцового аккумулятора, можно представить следующим уравнением:

До разряда Разряд После разряда

РЬО2 + Pb + 2H2SO4 ⇔ PbS04 + PbS04 + H20

Двуокись свинца (положительный электрод) + Губчатый свинец (отрицательный электрод) + Серная кислота (в электролите)⇔ Сульфат свинца (положительный электрод) + Сульфат свинца (отрицательный электрод) + Вода (в электролите)

После заряда Заряд До заряда

Поскольку при разрядах и зарядах изменяется плотность электролита, то по величине плотности можно судить о степени заряженности аккумулятора, чем и пользуются на практике.

Основными электрическими характеристиками аккумулятора являются электродвижущая сила, напряжение и емкость.

Электродвижущей силой (э.д.с.) аккумулятора называется разность потенциалов между электродами аккумулятора при разомкнутой внешней цепи. Величина э.д.с. исправного аккумулятора зависит от плотности электролита (степени его заряженности) и изменяется в пределах от 1,92 до 2,15 В.

При эксплуатации аккумуляторных батарей по величине э.д.с. ориентировочно определяют их состояние, а также проверяют короткое замыкание между разноименными электродами.

Напряжением аккумулятора называется разность потенциалов между выводами аккумулятора под нагрузкой.

За номинальное напряжение свинцового аккумулятора принимается величина, равная 2 В.

Величина напряжения при разряде аккумулятора зависит от величины разрядного тока, продолжительности разряда и температуры электролита; она всегда меньше величины э.д.с. Разряжать аккумулятор ниже определенного предела, называемого конечным разрядным напряжением, недопустимо, так как это может привести к переполюсовке и разрушению активной массы электродов. Для разных величин разрядного тока принимается различное конечное разрядное напряжение.

При разрядном токе 10-часового разрядного режима, например, конечное разрядное напряжение составляет 1,7 В.

Величина напряжения при заряде зависит главным образом от степени заряженности аккумулятора, температуры электролита и всегда больше величины э.д.с.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, отдаваемое полностью заряженным аккумулятором при его разряде до допустимого конечного разрядного напряжения.

Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах и определяется как произведение величины разрядного тока (в амперах) на продолжительность разряда (в часах).

Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы (количества и размера электродов), величины разрядного тока, плотности и температуры электролита, срока службы аккумулятора и является его важнейшей эксплуатационной характеристикой.

При больших величинах разрядных токов, при низких температурах электролита, а также в конце срока службы емкость, отдаваемая аккумулятором, снижается.

За номинальную емкость аккумулятора принимается емкость, которую должен отдавать аккумулятор при его разряде током 20- или 10-часового разряда, т. е. при величине разрядного тока, численно равной соответственно 0,05 и 0,1 величины номинальной емкости. Для аккумуляторных батарей, применяемых в войсковых частях, основным является 10-часовой режим разряда. Стартерная аккумуляторная батарея состоит из 3, 6 иди 12 одинаковых аккумуляторов, соединенных последовательно. При таком соединении номинальное напряжение батареи равно сумме номинальных напряжений отдельных аккумуляторов и составляет соответственно 6, 12 или 24 В, а номинальная емкость батареи остается такой же, как и емкость одного аккумулятора.