Устройство и принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора мотоцикла, соединение аккумуляторов в батарею

Принцип работы и устройство свинцово-кислотного аккумулятора

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея служит для питания приборов зажигания, освещения и сигнала электрической энергией при пуске двигателя мотоцикла и при работе его на малых оборотах.

На мотоциклах чаще всего устанавливается батарея, которая состоит из трех кислотных аккумуляторов.

Простейший свинцово-кислотный аккумулятор (рис. 1) состоит из двух свинцовых пластин, которые погружены в сосуд (банку), наполненный раствором серной кислоты в дистиллированной воде; такой раствор называется электролитом.

Рис. 1. Устройство простейшего свинцово-кислотного аккумулятора: 1 — сосуд (банка); 2 — пластины; 3 — электролит.

Для того, чтобы свинцово-кислотный аккумулятор сам стал источником тока, его надо зарядить от постороннего источника постоянного тока. При зарядке аккумулятора (рис. 2) в нем происходят химические процессы, в результате которых электрическая энергия постороннего источника тока преобразуется в химическую, внутри свинцово-кислотного аккумулятора, при этом аккумулятор запасает электрическую энергию.

Рис. 2. Схема работы свинцово-кислотного аккумулятора: а — зарядка; б — разрядка. 1 — банка; 2 — пластины; 3 — электролит; 4 — генератор; 5 — потребитель тока.

После того как свинцово-кислотный аккумулятор зарядился, он становится источником тока. Поэтому, если пластины заряженного аккумулятора соединить с каким-либо потребителем электрического тока, паприке р с лампочкой, то в цепи потечет ток — лампочка загорится, начнется разрядка аккумулятора — химическая энергия будет преобразовываться в электрическую.

Возможность свинцово-кислотного аккумулятора запасти то или иное количество электрической энергии характеризуется понятием «емкость».

Емкостью свинцово-кислотного аккумулятора называется количество электричества, которое можно получить в пределах допустимой разрядки (при разрядке аккумулятора нормальной величиной тока до напряжения 1,8 В). Емкость свинцово-кислотного аккумулятора измеряется в ампер-часах (А-ч) и подсчитывается как произведение допустимой величины тока на время работы в часах.

Запас электрической энергии в свинцово-кислотном аккумуляторе создается путем химических реакций между пластинами и электролитом при зарядке, следовательно, чем большая поверхность пластины будет участвовать, и реакции, тем больше электрической энергии может запасти аккумулятор. Емкость свинцово-кислотного аккумулятора зависит от площади пластин и от их устройства.

Существует несколько способов увеличения активной поверхности пластин свинцово-кислотного аккумулятора. Проще всего увеличить размеры самой пластины, но тогда и свинцово-кислотный аккумулятор будет больших размеров, что для мотоцикла неприемлемо. Кроме того, при увеличении размера пластин не используется вся масса металла, а только поверхность. Лучшие результаты получаются, если поверхность пластин свинцово-кислотного аккумулятора сделать рифленой. Наибольшая емкость получается при изготовлении пластин в виде решетки, в которую вмазана так называемая активная масса.

В этом случае электролит пропитывает массу пластин и вся она участвует в химической реакции. Наряду с этим для повышения емкости свинцово-кислотного аккумулятора к каждому полюсу присоединяется не одна, а несколько пластин (рис. 3), соединенных вместе свинцовыми пластинками — баретками.

Рис 3. Устройство аккумуляторной батареи: 1 — банка батареи; 2 — свинцово-кислотный аккумулятор; 3 — отрицательная пластина; 4 — положительная пластина; 5 — сепараторы; 6 — полюсные зажимы (клеммы); 7 — пробки заливных отверстий; 8 — межэлементные соединения; 9 — полюсные штыри.

При сборке пластины собираются так, чтобы каждая положительная пластина находилась между двумя отрицательными.

Для того чтобы соседние пластины не соединялись, между ними устанавливают перегородки из эбонита или специально обработанной фанеры, называемые сепараторами.

Все автомобильные и мотоциклетные свинцово-кислотный аккумуляторные батареи составляют из нескольких отдельных двухвольтовых аккумуляторов, имеющих определенную емкость, в соответствии с чем каждый тип батареи обозначается буквами и цифрами. Например, обозначение советского аккумулятора 3МТ-7 указывает, что эта батарея мотоциклетного типа, состоит из трех свинцово-кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно (напряжение батареи 6 В), и имеет емкость 7 А-ч.

Соединение свинцово-кислотных аккумуляторов в батарею

В зависимости от условий работы несколько свинцово-кислотных аккумуляторов соединяют в группы для увеличения емкости или повышения напряжения. Различают два вида соединений: параллельное и последовательное.

При параллельном соединении свинцово-кислотных аккумуляторов одноименные полюса нескольких аккумуляторов соединяют вместе (положительный с положительным, отрицательный с отрицательным). Параллельное соединение применяется в тех случаях, когда требуется увеличить емкость. При параллельном соединении нескольких свинцово-кислотных аккумуляторов емкость батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а напряжение в этом случае такое же, как у одного свинцово-кислотного аккумулятора.

При последовательном соединении у нескольких свинцово-кислотных аккумуляторов соединяются разноименные полюсы (положительный полюс одного аккумулятора с отрицательным полюсом другого). Оставшиеся свободными положительный и отрицательный полюса батареи включают в цепь.

При последовательном соединении напряжение свинцово-кислотной аккумуляторной батареи будет равно суммарному напряжению всех аккумуляторов.

Емкость свинцово-кислотного аккумулятора зависит также от температуры окружающей среды и уменьшается при значительном понижении температуры по следующим причинам:

а) с понижением температуры увеличивается вязкость электролита и замедляется проникновение его в массу пластин при разряде;

б) с понижением температуры возрастает сопротивление электролита, а вместе с этим увеличиваются потери на внутреннее сопротивление свинцово-кислотного аккумулятора.

Кроме перечисленных выше показателей, емкость свинцово-кислотного аккумулятора зависит также и от удельного веса электролита.

Электролит приготовляется путем смешивания аккумуляторной серной кислоты с дистиллированной водой. Приготавливая электролит, можно вливать только кислоту в воду, а не наоборот, во избежание ожогов.

Требуемое количество воды и кислоты в зависимости от удельного веса приготовляемого электролита приведено в табл. 1.

Плотность электролита контролируется с помощью ареометра или кислотомера (рис. 4) и доводится до 1,12–1,14.

В процессе зарядки удельный вес электролита вследствие химической реакции повышается и к концу зарядки доходит до 1,31–1,32, а при разрядке удельный вес электролита понижается.

Наивыгоднейший удельный вес электролита в условиях работы свинцово-кислотных аккумуляторов мотоциклов (без резких колебаний разрядного тока) составляет около 1,27.

Рис. 4. Ареометр-кислотомер: 1 — резиновая груша; 2 — стеклянный баллон для ареометра; 3 — ареометр.