Тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы: общие сведения.

Аккумулятором называют такие устройства, в которых химические реакции позволяют вырабатывать электрическую энергию. Энергия, которая вырабатывается в результате химической реакции, проходит преобразование в электрическую, после чего заряд используется конечными устройствами. Во время разряда электричество переходит в химическую энергию. Во время заряда процедура идет в обратную сторону — химический состав аккумулятора проходит восстановление (он снова имеет возможность вырабатывать электричество). Отсюда можно разрушить распространенный миф о том, что аккумуляторы могут «накопить» электрическую энергию, ведь они ее производит.

Аккумуляторные батареи имеют три режима работы:

  • циклический (автономная работы устройства, не подключаясь к источникам тока);
  • буферный режим (при постоянном подключении к внешнему питанию);
  • смешанный режим (первые два режима комбинируются между собой).

Построение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Самое первое, с чем вы столкнетесь – это корпус АКБ. Корпус аккумулятора должен обладать надежностью и высоким качеством. Такие характеристики необходимы из-за наличия внутри сложных химических элементов. Если бы корпус был плохого качества, ненадежным или хлипким, то его было бы очень опасно использовать. Основные составляющие расположены на корпусной коробке, которая должна обладать стойкостью к вибрациям, полной герметичностью, неподверженностью к химическим преобразованиям различных реагентов и других веществ.

Открыв крышку корпуса, вы увидите два электрода в виде пластин, которые имеют разные заряды (положительный и отрицательный). В физике их просто называют анод и катод. Материал, из которого они производятся — свинец. Пластины сконструированы таким образом (решетка), чтобы химические преобразования проходили более стабильно.

Тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы: общие сведения. - image001

Для лучшего эффекта положительная пластина смазывается комбинацией таких веществ, как свинец и кислород. Вместе они образуют активную массу двуокиси свинца.

В свою очередь на отрицательную электродную решетку наносят активную массу, основу которой составляет губчатый свинец. Чтобы предотвратить короткое замыкание во время пользования батареей, необходимо воспользоваться изоляционным материалом и поместить его между электродных пластин.

Последним, но не менее важным элементом аккумулятора является электролит, представляющий серную кислоту в жидком виде, в которую помещают блоки с решетчатыми электродами.

Как работает аккумулятор?

  • при подключении к АКБ нагрузки в виде какого-то электрического прибора или механизма, внутри аккумулятора начинается преобразование активной массы обеих пластин в новое вещество — сернокислый свинец;
  • происходит постепенное снижение плотности электролита;
  • когда цепь замыкается, начинается движение ионов, следом за чем течет электричество. Во время этих процессов выделяется тепло, а также взрывоопасные газы (кислород и водород). В аккумуляторах, которые используют жидкий электролит такие газы необходимо отводить наружу, а при использовании герметизированных АКБ происходит рекомбинация (повторный преобразование в жидкость).

Указанную процедуру называют разряд. При разряде электричество получают благодаря внутренним химическим реакциям.

Тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы: общие сведения. - image003

Зарядом называют процесс, при котором к аккумулятору подключается внешнее питание. В таком случае происходит восстановление всех веществ, в том числе и электролитной массы (возвращается первоначальная плотность).

Разница между тяговыми, резервными и стартерными батареями

  • стартерные аккумулятора применяются для того, чтобы запускать двигатели. Больше всего электрического тока в таких батареях вырабатывается во время запуска мотора, а восстанавливается аккумулятор при езде от генератора;
  • АКБ резервного питания предназначены для того, чтобы обеспечить питанием потребителей при пропадании электричества на время, пока не восстановится внешнее питание. Такие аккумуляторы чаще всего используются как составляющие источника бесперебойного питания (сокращенно ИБП). К нему подключают такую технику как компьютер, газовой котел, оборудование телекоммуникационных сетей и другие. Буферный режим является основным при работе аккумуляторов резервного питания, потому что они большую часть работы подключены к внешней сети и глубоко разряжаются только при долгом отсутствии электричества;
  • тяговые аккумуляторы предназначены для того, чтобы обеспечивать долгим и стабильным питанием технику, которая работает от электрической тяги. Таким АКБ не страшен сильный разряд (80% и больше от емкости) из-за химического состава и толстых пластин из свинца, которые имеют специальную конструкцию.

В большинстве случаев тяговые батареи используются в электромобилях, складской и поломоечной технике и других устройствах с электродвигателями. Благодаря толстым пластинам из свинца, тяговые батареи обладают устойчивостью к разрушению (сульфатации), которое в случае глубоких разрядов является неизбежным. Также для увеличения износостойкости при помощи специальной пасты, основу которой составляет свинец, обрабатываются пластины тяговых аккумуляторов. Это объясняет разницу в цене между тяговыми батареями, стартерными и резервирования. Технология, по которой изготовлены пластины, электролит, паста и химические вещества, из которых они состоят, представляют собой абсолютное ноухау на рынке АКБ. Передовые компании по производству аккумуляторов вкладывают огромные средства в научно исследовательскую деятельность, закупают новое оборудование, приглашают сильных специалистов. Такие действия позволяют не проигрывать конкуренцию другим компаниям.

Тяговые свинцово-кислотные аккумуляторы: общие сведения. - image005

Какие бывают типы свинцово-кислотных аккумуляторов?

Уже долгое время свинцово-кислотные аккумулятора пользуются большим спросом из-за того, что они являются дешевыми, неприхотливыми в обслуживании, а также не имеют «эффекта памяти». WET-аккумулятор отличается тем, что в качестве электролита выступает жидкая кислота. В такого типа батарей есть существенный недостаток, который заключается в том, что нет возможности изготовить герметичный корпус из-за того, что необходимо отводить газы, которые выделяются во время работы. Также в силу этой причины указанные аккумуляторы не рекомендуется эксплуатировать в любом положении, кроме того, которое определено производителем. Выделяемые газы относятся к разряду взрывоопасных, поэтому необходимо выбирать помещение, оборудованное хорошей вентиляцией, для эксплуатации. В указанные батареи необходимо периодически доливать дистиллированную воду, а также проводить техническое обслуживание согласно эксплуатационной документации.

Космические корабли и спутники также используют свинцово-кислотные батареи. Однако в условиях космоса необходимо соблюдать герметичность корпуса аккумуляторов. Как быть в таком случае? Благодаря такой проблеме мир увидел аккумуляторы новых типов, которые используют современные технологии — AGM АКБ (использование специального сепаратора из стекловолокна, который насквозь пропитан электролитом, и располагается в пространстве между пластинами из свинца), GEL батареи (используется специальное вещество на основе кремния, которое добавляется в электролит, что впоследствии приводит к загущению).