CC BY
101
Писковой И.Е. , Плющ А.А., Филимонов С.В. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ПОСЛЕ ХРАНЕНИЯ ВОЕННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
В работе дано определение сохраняемости военной автомобильной техники и основные типы аккумуляторных батарей, которые на ней применяются.
Рассмотрены основные способы зарядки и их восстановление после хранения.
Анализ способов зарядки аккумуляторных батарей после хранения позволяет сделать вывод, что правильная зарядка и восстановление продлевает их срок службы и эксплуатации больше установленного срока, заложенного технической документацией. Это определение подтверждается и практической эксплуатацией батарей данного типа.
Под хранением изделия военной автомобильной техники при эксплуатации понимается этап эксплуатации, при котором используемое по назначению изделие военной автомобильной техники содержится в специально определенном для его размещения месте в заданном состоянии и обеспечивается его сохраняемость в течение установленных сроков.
В соответствии с нормативно-технической документацией сохраняемость — это свойство объекта сохранять в заданных пределах значение нормативов, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования и дальнейшая ее эксплуатация [1].
При хранении автомобильной техники и имущества скорость процессов старения зависит от ряда факторов, главными из которых является окружающая среда, продолжительность и условия хранения.
Одним из факторов определяющем нормальную работу автомобильной техники, является правильная эксплуатация аккумуляторных батарей и приведение их в рабочее состояние после хранения. Хранение автомобильной техники бывает кратковременное до одного года и длительное - более одного года. При постановке автомобилей на хранение аккумуляторные батареи снимают и они находятся в специально отведенном месте. Наиболее применяемые аккумуляторные батареи для военной автомобильной являются батареи типа 6СТ-140, 6СТ-90, 6СТ-75.
Для приведения аккумуляторных батарей в рабочее состояние необходимо приготовить электролит требуемой плотности, залить его в аккумуляторы, пропитать электроды (пластины) и сепараторы, при необходимости зарядить батарею.
Для приготовления электролита необходимо применять только аккумуляторную серную кислоту и дистиллированную воду. Вливать можно только кислоту в воду небольшой струйкой при непрерывном перемешивании стеклянной палочкой, так как реакция сопровождается большим выделением тепла. Сосуд для приготовления электролита может быть фарфоровым свинцовым, эбонитовым или из кислотостойкой пластмассы.
Для удобства использования аккумуляторную серную кислоту плотностью 1,83 г/см3 разводят в воде, получая электролит плотностью 1,40г/см3. В дальнейшем плотность электролита понижают до требуемой величины в соответствии с климатическим районом, в котором аккумуляторные батареи эксплуатируются. Плотность электролита измеряется аккумуляторным ареометром.
Для районов с умеренным климатом допускается заливать батареи электролитом с температурой не менее 15°С и не выше 25°С, и не более 35°С в жаркой и теплой влажной зонах [2].
Перед заливкой электролита в аккумуляторную батарею необходимо:
очистить батарею;
разгерметизировать батарею, для чего для батарей, у которых вентиляционные отверстия расположены в пробках, удалить герметизирующую пленку или срезать выступ полиэтиленовой пробки, или удалить герметизирующие диски, установленные под пробки; у батарей с автоматической регулировкой уровня электролита удалить закупорочные стержни, вывернуть пробки и плотно одеть их на вентиляционные штуцера;
прочистить вентиляционные отверстия в пробках.
Для заливки электролита применять фарфоровую, полиэтиленовую или эбонитовую кружку и воронку. Заливать электролит в аккумуляторы батарей следует тонкой струей до уровня на 10-15 мм выше предохранительного щитка. Уровень электролита проверяется стеклянной трубкой диаметром 5-6мм. После заливки батарей электролитом, но не ранее чем через 20 мин и не позднее чем через 2 часа плотность электролита контролируется. Если Плотность понизится не более чем на 0,03 г/см3против плотности залитого электролита, то батареи могут быть сданы в эксплуатацию. Если лее плотность понизится более чем на 0,03 г/см3, то батарею следует зарядить.
Продолжительность первого заряда аккумуляторных батарей зависит от срока хранения их в сухом виде с момента изготовления до приведения в рабочее состояние. При необходимости срочного ввода сухозаряженных батарей в эксплуатацию допускается их ускоренное приведение в рабочее состояние.
Существуют два основных способа заряда аккумуляторных батарей:
первый способ-заряд при постоянном значении силы зарядного тока;
второй способ-заряд при постоянном значении зарядного напряжения.
Первый способ заряда (при I3=const) применяется на аккумуляторных заводах при формировании электродов (пластин), а также на зарядных станциях.
Второй способ заряда (при ^=const) применяется для подзаряда батарей на автомобилях.
При первом способе постоянная сила зарядного тока 13 достигается изменением напряжения источника тока, изменение ем сопротивления реостата, включенного последовательно в зарядную цепь батареи; применением регуляторов тока (например, тиристорных), которые путем периодического включения и выключения резисторов в цепь меняют силу тока так, чтобы среднее ее значение во времени осталось постоянным (1).
1з = U3 - Е6 /1 Rp ( 1).
где ^-напряжение заряда;
Еб-э.д.с. аккумуляторной батареи;
X Rp-сумма сопротивлений зарядной цепи: реостата, проводов, батареи. Определяющим является сопротивление реостата.
Расчетное напряжение заряда должно быть 2,7 В на один аккумулятор. Для новых батарей сила зарядного тока должна составлять 1/10 часть величины емкости аккумуляторной батареи. Например, для батареи 6СТ-90ЭМС величина зарядного тока составит 9А, для 6СТ-140М-14А и т.д. В качестве источников тока используются генераторы постоянного тока, преобразователи или выпрямительные устройства. Перед зарядом аккумуляторные батареи одного и того же типа подбираются в группы. В каждой группе батареи между собой соединяются последовательно. Положительный выводной зажим каждой
группы подсоединяют к положительному выводу зарядного устройства, а отрицательный - к отрицательному. То есть, по сути дела группы батарей между собой соединяются параллельно.
Количество батарей в каждой группе, а также максимальное количество группу которое можно заряжать одновременно, зависят от типа батарей, напряжения и мощности зарядного устройства, а также от числа и характеристик применяемых зарядно-распределительных устройств.
При подключении к зарядному устройству аккумулятора напряжение на нем быстро возрастает. Это объясняется резким повышением плотности электролита в порах активной массы. Затем в течении почти всего времени заряда напряжение изменяется плавно, так как процесс диффузии электролита стабилизируется. В Конце заряда происходит резкое увеличение напряжения. В этот период в аккумуляторе наряду с основными электрохимическими реакциями происходит реакция разложения воды электролита на водород у отрицательного электрода и кислород у положительного. Этот процесс стабилизирует напряжение аккумулятора в конце заряда. Дальнейший заряд сопровождается бурным газовыделением. Критериями окончания заряда является совокупность следующих признаков: напряжение заряда остается постоянным, равным 2,7 В;
плотность электролита не изменяется (нормируется в зависимости от климатических зон эксплуатации);
происходит интенсивное газовыделение («кипение»);
после отключения аккумулятора от зарядного агрегата и прекращения газовыделения напряжение снижается до 2,11В.
При заряде способом постоянного напряжения (например, заряд батарей на автомобиле от его генератора) максимальное напряжение выбирается таким, чтобы заряд аккумуляторной батареи доводился только до начала газообразования, т.е. чтобы не было ее перезаряда. Обычно напряжение заряда Пэ должно быть 2,3-2,4 В на один аккумулятор.
Принципиальным отличием схемы заряда при постоянном напряжении от схемы заряда при постоянном токе является отсутствие регулирующих и контролирующих приборов (даже вольтметр может отсутствовать). Аккумуляторная батарея подключается непосредственно к источнику напряжения. Сила зарядного тока в цепи ограничивается разностью напряжений источника и э.д.с. батареи, а также сопротивлением проводов и батареи (3).
^^^6^3 (2) .
где X Rз-сумма сопротивлений батареи и проводов.
Поскольку составляющая общего сопротивления очень мала (отсутствует сопротивление реостата) и не превышает нескольких Ом, а разность напряжений большая, сила тока в цепи в начале заряда достигает больших значений и поэтому в течении примерно 3ч батарея заряжается на 90-95% своей емкости. Основные достоинства заряда батарей при постоянном напряжении: малое время заряда;
заряд заканчивается при малой силе тока, почти без газообразования, что предупреждает разрушение и выпадение активной массы электродов и коррозию токоотводов положительных электродов; возможность подключения на заряд батарей различной емкости;
автоматическое регулирование силы зарядного тока, что уменьшает время контроля за зарядом батарей.
Недостатки данного способа заряда батарей:
перегрузка зарядного устройства в начале заряда и недогрузка в конце заряда батареи; невозможность полного заряда батареи, так как при зарядном напряжении 2,3-2,4В на один аккумулятор заряд доводится только до начала газообразования, при этом исключается возможность устранения сульфатации электродов. Поэтому рекомендуется заряд на зарядной станции постоянным током батарей, имеющих разряженность летом 50%, а зимой на 25%.
Достоинством заряда батарей постоянным током является возможность устанавливать любую силу зарядного тока, можно контролировать и корректировать ее в процессе всего заряда, батареи могут быть заряжены на 100%. Мощность зарядного устройства может быть использована с большей эффективностью [3].
Основными недостатками этого способа являются: относительно большое время зарядки (18-20ч);
необходимость регулирования силы тока в процессе всего времени заряда батареи; необходимость контроля за зарядом каждой батареи; значительные потери энергии в реостатах;
потери энергии в конце заряда на разложение воды. Одним из показателей состояния батарей является саморазряд, который для исправных батарей не должен превышать 0,07% в сутки, т.е около 0,01 от емкости. Для батарей типа 6СТЭН-140М это составит около 1,4А-ч. Таким образом, сила тока саморазряда составляет около 50мА.
Для компенсации естественного саморазряда батарей применяют специальные устройства, позволяющие подзаряжать батареи на местах их хранения. Разработано два способа подзаряда: при постоянном напряжении и при постоянной силе зарядного тока. Сущность подзаряда батарей при постоянном напряжении состоит в том, что на батарею подается постоянное стабилизированное напряжение. Отличие режима подзаряда от режима заряда батарей при постоянном напряжении состоит в том, что при заряде напряжение выбирается из расчета 2,3-2,4В на один аккумулятор, а при подзаряде 2,18-2,25В. Поэтому сила тока в цепях будет разная. Существенное снижение силы тока в цепи вызывается еще и состоянием батарей: при заряде батареи находятся в разряженном состоянии, а при подзаряде-в заряженном. По-
этому разность между напряжением зарядного агрегата и э.д.с. батареи минимальна. Благодаря этому сила тока при подзаряде составляет доли ампера. В этой связи один подзарядный агрегат, представляющий собой выпрямитель со стабилизацией выходного напряжения, обеспечивает подзаряд малыми токами до 12 0 аккумуляторных батарей.
Сущность подзаряда батарей постоянным током состоит в том, что сила тока автоматически устанавливается примерно одной величины благодаря бареттору, включенному последовательно с подзаряжаемой батареей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноградов В.В. Учебник военного водителя. Рязань, «Узорочье», 2002, -544 с.
2. Подчинок В.М. Эксплуатация военной автомобильной техники. Рязань, 1995.
3. Руководство по единым типовым требованиям к паркам воинских частей Вооруженных Сил Российской Федерации. М.: Воениздат, 1992 .
