Соснин - Автотроника

Глава 4
4.3. Первичная заливка аккумуляторной	Таблица 4.1
батареи

При первичной заливке аккумуляторов стартерной батареи в условиях частного автосервиса следует придерживаться следующих правил:

а) Нельзя приготавливать электролит из концентрированной серной кислоты в неприспособленном для этого помещении. В крайнем случае можно приготавливать электролит на открытом воздухе с соблюдением все* мер предосторожности.

б) Приготовление электролита реализуется вливанием серной кислоты в дистиллированную воду. Обратное вливание является грубейшим нарушением технической безопасности, так как может иметь место интенсивное вскипание и разбрызгивание кислоты.

в) Приготавливать и заливать электролит в АКБ следует при температуре 15...25°С. Плотность электролита, измеренная при приготовлении и заливке, приводится к температуре 25°С по формуле

, где — плотность электролита при температуре измерения Т.

г) Сначала приготавливают электролит с плотностью , для чего в 650 объемных частей дистиллированной воды вливают 423 части концентрированной 94%-ной аккумуляторной серной кислоты. Использование технической серной кислоты недопустимо. При растворении серной кислоты в воде выделяется большое количество теплоты. Заливать в АКБ можно только остывший электролит (15 < Тэ < 25°С).

д) Нормы расхода компонентов для приготовления 1 дм3 (л) электролита приведены в табл. 4.1 [5].

в) При заливке электролита в АКБ приведенная плотность электролита обязательно указывается в сопроводительном документе на батарею — это необходимо для определения степени разряженности в дальнейшем.

ж) Плотность электролита при первичной заливке должна соответствовать климатической зоне эксплуатации АКБ, а для влажных и холодных регионов также и времени года.

и) Для предполярных и полярных широт необходимо учитывать возможность замерзания электролита в зимний период (см. табл. 4.2). Из таблицы видно, что увеличение плотности электролита выше значения 1,31 г/см3 приводит к повышению температуры замерзания.

к) Для точной подгонки плотности электролита при его заливке в батарею необходимо иметь дистиллированную воду и электролит с повышенной плотностью 1,4 г/см3. Если приготовленный электролит имеет

плотность ниже требуемой, то в него доливается не аккумуляторная кислота, а электролит с повышенной плотностью. При необходимости понизить плотность в электролит доливают дистиллированную воду.

Таблица 4.2

л) Для удобства составления электролита с требуемой плотностью приведена табл. 4.3 [5].

4.4. Способы заряда батарей

Одной из главных процедур сервисного обслуживания аккумуляторной батареи является ее заряд вI стационарных условиях.

Для заряда аккумуляторной батареи в условиях частного автосервиса необходимо иметь источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением Ua. Обычно это мощный полупроводниковый I выпрямитель с сетевым трансформатором, которые I

совместно образуют зарядное устройство 3V

(рис.4.1,а).

Для заряда одной АКБ максимальное выходное напряжение 3V без нагрузки должно быть не менее 25...30 В, а под нагрузкой 10 А — не менее 17 В. С помощью такого зарядного устройства можно эффективно и быстро заряжать батареи с номинальной емкостью до 100 А.ч, т.е. батарею любого современного легкового автомобиля.

Следует иметь ввиду, что зарядное устройство и аккумуляторная батарея включаются встречно-парал- лельно («+» с «+»; «-» с «-»), и ток заряда будет иметь место только при соблюдении условия UB > U63. При

UB = U63 ток заряда I3 = 0, а при UB < U63 батарея начнет разряжаться на зарядное устройство.

Существует несколько способов заряда аккумуляторных батарей [2].

40

Сервисное обслуживание автомобильных аккумуляторных батарей

Таблица 4.3

Первые два из них основные и на их основе воз-

е) Уравнительный заряд при постоянном токе —

можны комбинации:

это длительный (не менее

10

часов) заряд током

а)

Заряд

при

номинальном

постоянном

токе

I3=0,1 С„ под обязательным контролем плотности,

I3= 0,1 Сн или I3 = 0,05 С„ (рис. 4.4, а).

температуры и напряжения в каждой аккумулятор-

б)

Заряд

при

постоянном

напряженииной банке. Он проводится как профилактический пе-

U63=14,5

0,1 В (рис. 4.4, б).

ред зимней

эксплуатацией,

или

как восстановитель-

в)

Ступенчатый

заряд

при постоянном токе на но-ремонтный для сильно разряженной батареи в за-

каждой ступеньке, обычно двухступенчатый заряд

рядно-разрядном тренировочном цикле. Уравнитель-

при I31 = 0,1 С„ и I32

= 0,05 С„ (рис. 4.4, в).

ный заряд обязательно предусматривает 2...3-х ча-

г) Смешанный заряд, сначала при постоянном то-

совой перезаряд, в процессе которого плотность эле-

ке IЭ

= 0,1 С„, а затем при

постоянном напряжении

ктролита и напряжение заряда в каждом

аккумуля-

U63=14,5

ОД В (рис. 4.4, г).

торе исправной и полностью заряженной батареи

д) Ускоренный заряд (быстрый подзаряд в экстре-

становятся

одинаковыми.

мальных случаях) при увеличенном

постоянном

токе:

ж) Перезаряд — это уравнительный заряд бата-

- при 30-минутном заряде Iз = 0,7 СH, С3

= 0,35 СH;

реи (при I3

= const; U3 = const;

= const)

в течение

- при 45-минутном заряде Iз

= 0,5 СH, С3 = 0,37 СH;

2...3-х часов после того, как плотность электролита и

- при 90-минутном заряде

I3 = 0,3 СH, С3

= 0,45 СH.

напряжение заряда перестают возрастать под дейст-

Для батарей, находящихся в длительной эксплуа-

вием постоянного тока заряда.

тации, ускоренный заряд проводить не рекомендует-

и) В отличие от заряда в стационарных условиях,

Это может стать причиной их выхода из строя.

заряд АКБ на борту автомобиля может быть реализо-

Рис. 4.4.

41

Глава 4

Номинальными токами разряда для всех типов

вам от генераторной установки только при постоянном

напряжении {U3 = 14,5 В), но при ограничении макси-

свинцово-кислотных

аккумуляторов

(пр

мального тока заряда, который не должен быть более

Т = 15...25°С) являются значения номинальных то-

IЭ = 0,3 С„. Это достигается подбором генератора и

ков заряда

I31

= 0,05 С„

и I32

= 0,1 С„. В этих услови-

его регулятора напряжения к данному типу батареи и

ях батарея разряжается более равномерно, т.е. с бо-

сезонной подстройкой регулятора. Из сказанного сле-

лее полным участием глубинных активных масс в об-

дует, что батарея, регулятор напряжения и автомо-

разовании тока разряда.

бильный электрогенератор должны быть совместимы.

Время разряда определяется конечным напряже-

нием разряда (10,2 В при Т = 25°С).

4.5. Контроль параметров при заряде

Для определения

разрядной

емкости

батареи

СбР =IР

tp ток разряда 1Р

необходимо поддерживать

Проводя заряд аккумуляторной батареи, надо по-

постоянным, что легко реализовать с помощью ни-

жеописанного зарядно-разрядного устройства (см.

мнить следующее:

далее

рис.

4.6).

а) Перезаряд в течение более 3-х часов небезо-

В тех случаях, когда такого устройства нет, раз-

пасен для целостности активных масс на электрод-

ряд батареи с целью раскачки емкости проводит-

ных пластинах аккумулятора.

ся с применением неконтролируемого разряда.

б) Температура электролита при перезаряде не

Это когда к предварительно заряженной батарее

должна превышать 45°С.

подключают

лампу

от

автомобильной

фар

в) Нагрев электролита при заряде АКБ свыше

(12 В х 55 Вт) на десять часов и в конце разряда

+45°С может стать причиной разрушения аккумуля-

измеряют

напряжение

батареи,

которое

при

торных электродов. Так, при температуре +60°С ак-

Т = 20...25°С

должно

быть не менее 10,5 В (для

тивные массы теряют адгезию с решетками и начи-

батареи со стандартной емкостью 45...55 А.ч).

нают отслаиваться и осыпаться. Это приводит к ко-

Разряжать батарею до напряжения менее 10 В не

роткому замыканию в аккумуляторах. (Осыпание ак-

следует.

тивных масс может иметь место и после оттаивания

Затем батарею снова заряжают и вновь разряжа-

замерзшего в аккумуляторе электролита.)

ют на ту же лампу (tp

= 10 ч). Если конечное напря-

г) Если температура электролита в одной из сред-

жение разряда при втором разряде будет не менее

них банок станет выше +45°С, заряд АКБ необходи-

первого, то батарея исправна и ее следует снова

мо временно прекратить.

полностью зарядить. Если батарея не выдерживает

д) Заряд АКБ при отрицательных температурах

тренировки, ее можно попытаться восстановить

малоэффективен. Номинальным диапазоном темпе-

трехчасовым перезарядом или контрольно-трениро-

ратур для заряда АКБ является +15°С < Тэ < +30°С.

вочным зарядно-разрядным циклом.

в) После окончания заряда можно оценить теку-

щее состояние генераторной установки автомобиля,

на котором работала данная АКБ.

4.7. Контрольно-тренировочный цикл

Для этого необходимо контролировать и постоян-

но регистрировать напряжение U3 заряда, ток I3 за-

Процедуры контрольно-тренировочного зарядно-

ряда, температуру Тэ электролита и время ta заряда.

разрядного цикла (КТЦ) выполняются на снятой с ав-

По значениям этих параметров проводится расчет

томобиля батарее и сводятся к следующему:

степени разряженности батареи, а по степени раз-

— снятию батареи с автомобиля и проверке ее

ряженности судят о генераторной установке.

пригодности к дальнейшей эксплуатации;

— приведению работоспособной батареи к нор-

4.6. Принудительный разряд батареи

мальному внешнему виду;

— проведению полного цикла заряда номиналь-

При сервисном обслуживании АКБ помимо заряда

ным постоянным током I3 = ОД С„

с целью оп-

ределения состояния разряженности батареи;

очень часто приходится проводить ее принудитель-

— проведению полного цикла разряда с целью

ный разряд. Это делается в процессе контрольно-тре-

тренировки батареи под нагрузкой в освети-

нировочного цикла с целью «раскачки» батареи, а

тельном

режиме (IР

= 0,1 Си);

также с целью определения ее рабочей емкости (С6),

— проведению повторного цикла заряда номи-

которой батарея обладает в данном техническом со-

нальным током I3

= 0,05 С„ с целью определе-

стоянии (на данном этапе срока службы).

ния рабочей (остаточной) емкости батареи и

Процесс разряда следует проводить под контро-

остаточного срока службы;

лем тока 1р разряда и времени tp разряда до конеч-

-

проведению выравнивания

плотности

электро-

ного напряжения U6p разряда.

лита и его уровня по всем банкам в батарее;

42

Сервисное обслуживание автомобильных аккумуляторных батарей

•

проведению трехчасового перезаряда

батареи

Это состояние у обслуживаемой батареи проявляет-

с целью полного восстановления активности хи-

ся началом интенсивного газовыделения, примерным

мических реагентов в порах электродных масс;

равенством и неизменностью плотности электролита в

•

аттестации батареи и ее установки

на автобанках и достижением напряжения на аккумуляторах

мобиль.

величины 2,65...2,7 В или 15,9...16,2 В на батарее.

•

КТЦ начинается с проверки пригодности бата-

•

Далее необходимо зафиксировать время заря-

реи к дальнейшей работе на автомобиле. Для этого

да и продолжать заряд АКБ еще два часа (при посто-

проводится измерение ЭДС и разрядного напряже-

янных токе I3

заряда, напряжении

U3

заряда и плот-

ния на клеммах каждого аккумулятора или батареи в

ности у электролита). За эти два часа происходит вос-

целом с помощью аккумуляторного пробника, кото-

становительный переразряд батареи, при котором

рый иногда называют нагрузочной вилкой.

сульфат свинца растворяется в самых тонких и глубо-

Если ЭДС батареи меньше 6 В (менее 1 В на ак-

ких

канальцах

активных масс. По истечении двух ча-

кумуляторе), а напряжение разряда батареи на но-

сов перезаряда, не прерывая тока заряда, необходи-

минальную нагрузку аккумуляторного пробника не

мо провести окончательную коррекцию плотности и

более 3 В (0,5 В на аккумуляторе) в конце 5-ой сек

уровня электролита по банкам и продолжать переза-

разряда, то, скорее всего, АКБ к дальнейшей эксплу-

ряд еще в течение одного часа. После коррекции за

атации не пригодна.

один час перезаряда аккумуляторы в исправной ба-

• Работоспособную АКБ промывают снаружи теп-

тарее становятся идентичными по всем параметрам.

лой проточной водой со щеткой и удаляют затвердев-

•

На протяжении всего времени заряда надо сле-

шие пятна грязи (предварительно заклеив липкой

дить за тем, чтобы температура электролита в одной

лентой, например скотчем, все вентиляционные от-

из средних банок не стала выше 45°С. Если это про-

верстия). Во время мойки батарея не должна пере-

изойдет, заряд надо временно прекратить.

ворачиваться или наклоняться более чем на 45 угло-

После окончания 3-х

часового

перезаряда бата-

вых градусов. После высыхания корпуса батареи его

рею необходимо обесточить и дать ей остыть до тем-

необходимо внимательно осмотреть.

пературы в

помещении

17...25°С.

•

Если на корпусе мало проработавшей батареи

•

Количество электричества С3, которое получит

обнаружатся места протечек электролита (короткие

батарея за время ступенчатого заряда, можно рас-

трещины, сколы, протертости), их можно устранить, за-

считать по формуле: Сэ = I3it3l + I32t32, где tЭ1Д32 —

лив повреждения эпоксидной смолой, армированной

продолжительности заряда током Iз1 = ОД С„ и током

обрезками ниток стеклоткани. Залить электролит об-

Iз2

= 0,05 С„

(в часах). Время перезаряда в продол-

ратно в аккумулятор необслуживаемой батареи можно

жительность

Iз2

не включается.

через просверленное сверху аккумулятора отверстие,

•

Теперь АКБ необходимо поставить на трениро-

которое после заливки электролита надо заделать.

вочный

разряд

током

0,05 С„ А

и

зафиксировать

Работы по

устранению

протечек хотя и относятся

время начала разряда, а также начальную темпера-

к мелкому ремонту, но без соответствующего опыта

туру разряда. Поддерживая ток разряда постоянным

проводить их не следует, результат будет отрицатель-

и записывая через 2...3 часа температуру электроли-

ный. Ремонт батареи с ее разборкой для замены от-

та,

надо не пропустить тот момент, когда напряже-

дельных аккумуляторов в рамках сервисного обслу-

ние разряда на батарее станет равным 10,5±0,1 В

живания не практикуется.

или 1,75 В на отдельном аккумуляторе. Это напряже-

•

Затем проводят зачистку клемм АКБ

крупной ние является конечным напряжением разряда и ука-

наждачной бумагой и проверку уровня, а также плот-

зывает на то, что АКБ полностью разрядилась.

ности электролита во всех банках. Для этого все

•

Емкость Сбр, отданная батареей при разря-

пробки выворачивают из аккумуляторов. Аккумулято-

де, определяется следующим образом:

ры, уровень электролита в которых ниже электродов,

обязательно

доливают

дистиллированной

водой. где

С„ — паспортная (номинальная) емкость бата-

Плотность электролита в банках на этом этапе вы-

реи в ампер-часах, указанная на заводской этикет-

равнивать не следует, но ее и температуру электро-

ке; tD — продолжительность разряда в часах;

лита

необходимо зафиксировать до начала заряда.

— средняя

температура

•

Далее аккумуляторную батарею надо поставить

электролита в °С за время разряда; п — число и но-

под заряд ступенчатым током с контролем и регист-

мер измерений.

рацией времени заряда и температуры. Начальный

•

Величина С6р. измеренная и рассчитанная опи-

ток заряда устанавливают равным 0,1 С20 А,

и заря-

санным способом, называется рабочей (остаточной)

жают батарею до напряжения 14,4±0,1 В постоян-

емкостью батареи. Она должна быть не менее 50%

ным

током.

Затем ток заряда уменьшают доот С„, чтобы батарея могла еще некоторое время по-

0,05 С20 А и, поддерживая его постоянным, продол-

работать на борту автомобиля. Батарею, еще пригод-

жают заряд до состояния полной заряженности.

ную

для

последующей

эксплуатации

с

С6р > 0,5 СНр

43

14,5 В и поддерживают его постоянным на протя-

жении десяти часов заряда. Полная заряженность где К6 — номинальный срок службы батареи необслуживаемой и монолитной батарей проявляпри соблюдении правил эксплуатации. Данная эм-

ется по резкому падению тока заряда почти до нупирическая формула хорошо согласуется с практиля (при постоянном напряжении заряда 14,5 В). кой. Из этой формулы следует, что аккумуляторная

Временные зарядные характеристики для случая батарея с остаточной емкостью менее 50% от носмешанного заряда необслуживаемой АКБ привеминальной емкости Сн не имеет остаточного срока

дены на рис. 4.4, г. службы. Однако такую батарею можно использоЕсли напряжение на АКБ не превысит значения вать на автомобиле летом до полной выработки

14,5 В (что иногда имеет место при заряде на борту ресурса. автомобиля от генератора с неисправным регулято-

ром напряжения), то перезаряда в необслуживаемых батареях не происходит. По этой причине даже 4.10. Зарядно-разрядное устройство

для батарей с малой остаточной емкостью увеличение продолжительности заряда до 30-ти часов не Практика показала, что даже глубоко разря-

представляет опасности. Остаточная емкость необженную батарею иногда можно привести в рабо-

служиваемых и монолитных батарей определяется в чее состояние специальными тренировками. Крорежиме тренировочного разряда так же, как и для ме того, нормально работающую батарею на втообычных АКБ. Но так как температура электролита в ром-третьем году работы перед зимней эксплуата-

аккумуляторах, не имеющих пробок, измерена быть цией, необходимо подвергать профилактической не может, в формулу для расчета С6р вместо средней тренировке.

температуры Тср электролита подставляют среднее Для проведения тренировок помимо зарядного усзначение температуры в зарядном помещении и притройства необходимо иметь устройство для разряда

бавляют к нему 10°С на самопрогрев АКБ при зарябатареи. Оно включает в себя вольтметр постоянноде. Тогда го тока, амперметр постоянного тока и ламповый ре-

остат (рис. 4.1, б).

где ; Тк — температура в помещении Схема для разряда батареи может быть собрана (20...30°С). совместно с зарядным выпрямителем, и тогда полу-

44

Глава 4
снова	полностью		заряжают	постоянным	током 4.9. Определение остаточного срока
I3 = 0,05 С2о А в течение 20-ти часов.							службы батареи
• Если		батарея	имеет остаточную емкость		менее
0,8 С2о, ее заряд током IЭ = 0,05 С20 до состояния пол-						Степень разряженности батареи, определенная
ной заряженноети будет продолжаться менее 20-ти						сразу после ее снятия с автомобиля, служит важным
часов, но трехчасовой перезаряд и в этом случае не-						показателем технического состояния автомобильной
обходимо выполнить.						бортовой системы электроснабжения.
Состояние полной заряженности аккумуляторной						Так, если после проведения контрольно-трениро-
батареи определяют так же, как и при первом трени-						вочного цикла выясняется, что АКБ поступила на сер-
ровочном заряде.						висное обслуживание со степенью разряженности
						более 10% от остаточной емкости С6р, то это говорит
4.8. Тренировка необслуживаемых						о том, что батарея постоянно недозаряжалась авто-
						мобильным генератором. Недозарядка, как и пере-
батарей						зарядка, понижает срок службы АКБ.
Что касается необслуживаемых и монолитных						Причинами		недозаряда чаще всего являются:
						-	слабое	натяжение ремня генератора;
АКБ, то их сервисное обслуживание отличается						—	несоответствие климатической зоне эксплуата-
только в части процедуры заряда. Их заряжают в							ции автомобиля рабочего диапазона регулиро-
основном		при	постоянном	напряжении	U3	=	вания напряжения генератора;
14,5±1 В. Однако, если батарея сильно разряже-						-	низкая плотность электролита в АКБ зимой;
на, ее	заряжают		смешанным	способом. Началь-		-	скрытая	неисправность в генераторе.

ный ток заряда устанавливают не более 0,1 С„ А и							Основной причиной перезаряда АКБ на автомоби-
поддерживают		его постоянным до		тех	пор,	пока ле является		повышенное	напряжение генератора.
зарядное напряжение на			батарее	не станет		равПерезаряд, полученный батареей от автомобильного
ным 13,5±0,1 В при температуре в зарядном по-							генератора, проконтролирован быть не может.
мещении 25±5°С. После этого батарею заряжают							Экспериментально установлено, что по остаточ-
не менее 20-ти часов при постоянном					напряженой емкости			С6р можно ориентировочно определить
нии. Далее		напряжение	заряда	устанавливаютее остаточный срок службы					К^ (в месяцах):

Сервисное обслуживание автомобильных аккумуляторных батарей

чается универсальное зарядно-разрядное устройст-

ков, занимающих в новой обмотке места: 0,5 WB;

во—3PУ.

0,6 WB; 0,7 WB; 0,8 WB.

Отечественная

промышленность

малоформатные

После обратной сборки трансформатора необхо-

3PV для обслуживания одного аккумулятора не выпу-

димо

проверить полученные

выходные

напряжения

скает. А такие изделия зарубежного производства

на отводах. Они должны быть близкими к ряду: 14,0;

имеют

высокую

стоимость. Поэтому для

владельца

16,5; 19,5; 22,5; 28,0 В.

частного автосервиса целесообразно изготовить за-

Ламповый реостат можно собрать из девяти авто-

рядно-разрядное устройство своими силами.

мобильных

одноконтактных

электроламп

На рис. 4.1 приведена принципиальная электри-

12 В х 21 Вт, каждая из которых имеет сопротивле-

ческая

схема 3PV.

ние

около

7 Ом,

и

девяти

аналогичных

ламп

Для сборки схемы потребуется силовой трансфор-

12 В х 4 Вт (

).

Конструктивно ламповый

матор мощностью 300...400 В-А, например от старо-

реостат собирается из 18-ти ламповых патронов, со-

го цветного лампового телевизора;

мощный

полупро-

единенных параллельно и установленных на общем

водниковый выпрямительный мост, диоды которого

алюминиевом основании, которое одновременно бу-

рассчитаны на прямой ток 30...50 А и на рабочее на-

дет являться радиатором охлаждения для ламп.

пряжение не менее 50 В; четыре мощных радиатора

Управлять таким реостатом очень просто: надо

для выпрямительных диодов; амперметр постоянно-

вынуть или вставить определенное количество элект-

го тока со шкалой 0...30 А; вольтметр постоянного

роламп. При этом общее сопротивление лампового

тока со шкалой 0...30 В; ламповый реостат R, изго-

реостата можно изменять в очень широком диапазо-

товленный по приведенной на рис. 4.5 схеме.

не от 0,65 до 36 Ом с большим числом промежуточ-

Телевизионный силовой трансформатор надо ра-

ных значений. Перемычкой всех ламп сопротивление

зобрать и с его катушек смотать все обмотки, кро-

реостата делается равным нулю.

ме сетевых, которые, как правило, расположены

Переключатель П можно изготовить из штекер-

первыми к каркасу. На освободившееся место нуж-

ных клемм К и гибкого провода с наконечником N,

но намотать новую вторичную обмотку с 4-мя ство-

рассчитанных на ток не менее 15 А. Все элементы

лами, проводом (или плоской шиной) с двойной изо-

схемы, кроме лампового реостата и измерительных

ляцией и с сечением не менее 4-х кв. мм. Число вит-

приборов, можно собрать на общей горизонтальной

ков WB

новой обмотки следует определить экспери-

плате. Ламповый реостат лучше расположить сверху

ментально по числу витков WH

смотанной накальной

над трансформатором и выпрямителем на отдельном

обмотки: WB = 4 WH. Отводы

нужно сделать от витрадиаторе (на приподнятом листе

алюминия). Изме-

рительные приборы следует установить на отдельной

вертикальной плате.

Примером исполнения может служить конструк-

ция зарядно-разрядного устройства, показанная

на

рис. 4.6.

Самое большое неудобство при работе с таким 3PУ

состоит в том, что приходится вынимать горячие лам-

пы из гнезд при необходимости их отключения. Во из-

бежание ожогов лампы следует вынимать в кожаной

перчатке или с помощью деревянных щипцов с пено-

пластовыми

губками.

Такие

щипцы

надо

изготовить.

Рис.4.5.
		Рис. 4.6.

45

Глава 4

На описанном стенде можно проводить все виды зарядно-разрядных работ, в том числе и контрольнотренировочный цикл.

4.11. Выводы и рекомендации

Специалисту частного автосервиса, занятому техническим обслуживанием автомобильных аккумуляторных батарей, следует иметь в виду:

•новая малообслуживаемая сухозаряженная батарея до начала эксплуатации должна храниться

вгерметичной целлофановой упаковке;

•срок хранения новой сухозаряженной АКБ до продажи не должен превышать 12 месяцев со времени выпуска;

•не следует покупать новую необслуживаемую

залитую электролитом батарею, если вмонтированный в нее указатель степени заряженности указывает на разряженное состояние батареи;

•при самостоятельной заливке батареи электролитом необходимо строго соблюдать правила приготовления электролита и техники безопасности при работе с серной кислотой и ее растворами. Применение индивидуальных средств защиты обязательно;

•после заливки и зарядки батареи необходимо откорректировать приведенную плотность

электролита под условия эксплуатации батареи в данном регионе и зафиксировать плотность

в сопроводительном документе на АКБ;

•хранить АКБ следует только в заряженном состоянии и при пониженной температуре, летом в прохладном помещении, зимой — при температуре не ниже -20°С;

•снятую с автомобиля АКБ для хранения следует подзаряжать не реже одного раза в 3 месяца (в

теплых регионах) и не реже одного раза в 6 месяцев (в холодных регионах);

• после 2...3-х лет эксплуатации батарею необходимо подвергать ежегодному профилактическому контрольно-тренировочному зарядно-разрядному циклу;

• номинальная (паспортная) емкость С„ батареи является ее рабочим параметром только для номинальных условий эксплуатации (Т = 15...30°С). При отрицательных температурах рабочая емкость полностью заряженной батареи значительно ниже паспортной;

• отдача по емкости исправной и полностью заряженной АКБ прежде всего зависит от температуры и тока разряда. В осветительном режиме (когда Iр = 0,05 С„ при Т > 15°С) отдача может составить 95% от С„. В режиме тока холодной прокрутки (IР = 3 С„ при Т = -18°С) отдача не превышает 8...10% от С„.

46

Глава пятая

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Генератор является источником электрической энергии на автомобиле при работающем двигателе. Когда Авигатель не работает, электроэнергия поступает в бортсеть от аккумуляторной батареи. Таким образом, электрогенератор и аккумуляторная батарея образуют автономную бортовую электроэнергетическую установку, которую принято называть системой электроснабжения автомобиля. Когда в этой системе применялся генератор постоянного тока, то она обладала недостаточно высокой эксплуатационной надежностью и низким качеством * вырабатываемого электричества. Кроме того, технология изготовления генераторов постоянного тока сложная и дорогостоящая. Все это привело к необходимости применения на автомобилях генераторов переменного тока, дооборудованных мощным полупроводниковым выпрямителем и электронным регулятором напряжения. Основные сведения об автомобильных электрогенераторах нового поколения рассматриваются в данной главе.

5.1.Законэлектромагнитной индукции

Принцип действия любого электрогенератора основан на первом законе электромагнитной индукции.

Для одновитковой токопроводной рамки, вращающейся в постоянном магнитном поле U-образного магнита, этот закон имеет вид Е = -В L V,

где Е— электродвижущая сила (ЭДС), наведенная в рамке; В — магнитная индукция поля постоянного магнита; L — длина той части рамки, которая находится в магнитном поле; V — вектор линейной скорости перемещения рамки относительно неподвижного магнитного поля.

Если рамка содержит несколько витков W, то индуцированная ЭДС Ек является суммой электродвижущих сил в этих витках и определяется как:

(5.1)

Знак "минус", который часто опускается, но всегда подразумевается, означает, что если под действием ЭДС Ек по рамке начнет протекать электрический ток (при подключении нагрузки), то созданное этим током магнитное поле будет противодействовать механической силе F, приводящей рамку во вращение.

Формула 5.1, отображающая закон электромагнитной индукции для многовитковых рамок, может быть представлена в другом виде, если линейную скорость V перемещения витков рамки L относительно магнитного поля В выразить через путь dx перемещения витков W по периметру окружности вращения с диаметром X за время dt поворота рамки на соответствующий угол. Тогда V = dx/dt, и формула для ЭДС Ек несколько изменится: Е„ = -W В L V =

-W В L dx/dt.

* См. сноску на стр. 12 главы 1.

Выражение В L dx соответствует изменению магнитного потока dФ при повороте рамки на шаг dx за время dt.

Изменение магнитного потока реализуется вращением ротора с диаметром X в магнитопроводе статора, когда площадь витка ротора (S = LX), пронизанная магнитным потоком Ф = BS, постоянно изменяется во времени t, и тогда:

(5.2)

Эта формула является основным расчетным выражением для определения индуцированной электродвижущей силы еф, возникающей в фазных обмотках электрических машин переменного тока под воздействием изменения магнитного потока через обмотки:

амплитудные значения величин Ф и ЭДС еф.

При этом под фазной обмоткой подразумевают электропроводную катушку, в которой наводится ЭДС еф и которая в генераторах переменного тока всегда расположена на неподвижном статоре.

5.2.Модели автомобильных генераторов переменного тока

Генератор — это такая электрическая машина, которая способна непрерывно вырабатывать электрическую энергию из механической. Генераторы бывают постоянного и переменного тока.

Наиболее просто непрерывность работы генератора переменного тока можно обеспечить вращением постоянного магнита в неподвижном магнитопроводе статора, на котором размещена фазная обмотка.

47

Глава 5

Рис. 5.1.

Бесконтактный генератор переменного тока с возбуждением от постоянного магнита:

а — модель генератора; б — ротор с коаксиальным (цилиндрическим) постоянным магнитом NS и с шестью когтеобразными полюсами; в — шестиполюсный статор с тремя фазными обмотками, соединенными "звездой"; NS — кооксиальный (цилиндрический) постоянный магнит с полюсами N и S; М — магнитопровод статора; R — магнитопровод ротора в виде ког-

теобразных	наконечников	из	твердой стали; Ф — магнитный поток ротора; d — воздушный
Шф — фазная обмотка статора; Еф — ЭДС, наведенная в фазной обмотке; ш — круговая частота вращения ротора; 1, 2
3, общ. —	выводы фазных	обмоток,	соединенных "звездой".

На рис. 5.1, а представлена модель однофазноная (чаще всего трехфазная) система обмоток на

го синхронного генератора переменного тока с	статоре (рис. 5.1, в).
возбуждением от постоянного магнита, в котором	При определенной конфигурации полюсных нако-
вращающийся ротор — это двухполюсный постоян-	нечников (на роторе и статоре) можно получить из-
ный магнит NS, а неподвижный магнитопровод М с	менение электродвижущей силы генератора по зако-
одной фазной обмоткой WФ — это статор. Синхрон-	нусинуса	, где	— круговая, а
ным он назван потому, что электрическая частота	f — электрическая частота генератора.
наведенной в фазной обмотке ЭДС еф строго соот-	Электрическая частота f генератора измеряется в
ветствует (синхронна) частоте вращения постоян-	герцах (1 Гц = 1/с = с-1) и связана с числом оборотов
ного магнита.	(п) ротора генератора выражением f = р п, где р —
Так как в данном типе генераторов отсутствует	число пар полюсов постоянного магнита ротора.
коллекторно-щеточный механизм (КЩМ), то их то-	Ясно, что для генератора, модель которого пока-
же относят к группе бесконтактных генераторов	зана на рис. 5.1, а,	— число пар	полюсов ротора

переменного тока.

В реальных генераторах переменного тока с постоянными магнитами на роторе используются многополюсная система ротора (рис. 5.1, б) и многофаз-

равно единице. В таком случае fr (Гц) = nR (об/с). Если же постоянный магнит на роторе многопо-

люсный, электрическая частота генератора fr (Гц) увеличивается в число пар полюсов. Так, для гене-

Рис. 5.2.

Синхронный генератор переменного тока с контактными кольцами

(с внешним возбуждением от постоянного напряжения UB) и с клювообразным ротором:

а — модель генератора; б — расчлененный ротор с катушкой возбуждения WB и с шестью северными шестью южными S клювообразными полюсами постоянного электромагнита; в — упрощенная конструкция генератора; J — магнитопровод М статора с фазными обмотками Wф; 2 — клювообразные полюсные наконечники ротора; 3 — обмотка возбуждения WB; 4 — крыльчатка вентилятора; 5 — приводной шкив; 6 — магнитопровод R ротора; 7 — корпусные крышки; 8

— встроенный выпрямитель; 9 — контактные кольца К; 10 — щеткодержатель КЩМ со щетками.

48

Принципы построения автомобильных генераторов

Рис. 5.3.

Индукторный генератор переменного тока с

расположением обмоток WB электромагнитного

возбуждения

на

статоре:

а — модель генератора; 6 — схема соединения обмоток на однофазном статоре;

в —

упрощенная конс

генератора;

1 —

паз

ротора; 2

—

подшипник; 3

— вал

ротора;

4

—

полюс ротора;

5

—

корпус г

WB, WФ — обмотки возбуждения и фазные.

ратора с тремя парами полюсов

на

роторе бор тонких пластин из трансформаторного железа),

(рис. 5.1, б) электрическая частота в три раза вы-

а обмотка возбуждения постоянного магнита поме-

ше

частоты

генератора, отвечающего

модели щена вместе

с

фазной

обмоткой

на

статоре

рис. 5.1а (fr = р п = 3 п).

(рис. 5.3, а).

Следует заметить, что число N полюсов у ротора с

Такие генераторы называются индукторными и в

постоянными магнитами может быть только четным,

последнее время находят применение на автомобилях.

т.е. N всегда равно 2р, где р — любое целое положи-

тельное число (1, 2, 3...).

5.3. Получение синусоидальной ЭДС

• Вращающийся постоянный магнит на роторе

может быть и электромагнитом. Тогда на ротор поме-

в автомобильных генераторах

щается обмотка WB возбуждения.

Вращающаяся обмотка возбуждения соединяет-

Несмотря на простоту приведенных моделей, они

ся с внешней электрической цепью при помощи

позволяют наглядно представить устройство и рабо-

контактных колец на роторе и неподвижных щеток

ту электрогенераторов переменного тока (ГПТ). Вра-

на крышке генератора, который в таком случае на-

щающая часть во всех ГПТ называется ротором R.

зывается генератором переменного тока с контакт-

Неподвижный магнитопровод М с рабочими обмот-

ными кольцами. Модель такого генератора показа-

ками Wф

и WB называется статором S; WФ

— фазная

на на рис. 5.2, а.

статорная обмотка; WB — обмотка возбуждения (ли-

Его принципиальным отличием от предыдущего гебо на роторе, либо на статоре). Если ротор выполнен

нератора с постоянными магнитами является воз-

как вращающийся электромагнит, то обмотка WB на-

можность изменения величины магнитодвижущей си-

зывается

роторной

обмоткой

возбуждения.

лы ротора, что позволяет регулировать величину вы-

Два магнитопровода (статорный и роторный) сов-

ходного напряжения генератора. Необходимость уп-

местно образуют главную магнитную цепь генерато-

равления напряжением

автомобильного

генератора

ра, в замкнутый контур которой обязательно входит

связана с его работой в условиях непрерывно изме-

воздушный зазор d между вращающимся ротором и

няющихся оборотов ротора. Так как в генераторе с

неподвижным статором.

роторной обмоткой

возбуждения

электродвижущая

Как в электрической, так и в магнитной замкну-

сила Ег есть функция двух переменных Er

= f (В, п), то

той цепи имеет место закон Ома: I = U/R. Только в

увеличение электродвижущей силы при повышении

магнитных цепях под током понимается магнитный

оборотов (п) двигателя внутреннего сгорания можно

поток Ф, под разностью потенциалов — магнитодви-

компенсировать соответствующим уменьшением то-

жущая сила (МДС) F, а резистивностью является маг-

ка IВ

возбуждения в роторной обмотке возбуждения.

нитное сопротивление Rm замкнутой магнитной цепи.

Функцию управления В = f (IB) выполняет регуля-

Тогда Ф = F/Rm

= FGm.

тор напряжения генератора.

По аналогии с электрической, магнитная проводи-

• Возможен и третий вариант конструктивного

мость GM определяется как обратная величина рези-

исполнения автомобильного генератора переменно-

стивности: Gm = 1/Rm = 1/(R0

+ Rd).

го тока, когда ротором является магнитомягкая пас-

Так как в электрических машинах магнитное со-

сивная ферромасса (например, спрессованный на-

противление воздушного

зазора

Rd всегда

значи-

49