Пристрій стартерних акумуляторних батарей - студопедія

Як і у більшості інших типів акумуляторних батарей, уст-ройство стартерних свинцево-кислотних батарей засноване на послідовно-вательного з'єднанні окремих акумуляторів. Використовувані кон-струкціонние матеріали повинні бути стійкі до тривалого впливу сірчаної кислоти. Одним з небагатьох стійких до такого впливу металів є свинець, тому всі струмопровідні деталі через готавліваются зі свинцю або свинцевих сплавів.

У стартерних батареях електроди з активними речовинами конст-руктівних виконуються у вигляді пластин, що складаються з профільовани-них решіток, в які Вмазати паста, що утворює при формуванні пластини активну масу. Грати відливають з свинцевих сплавів.

Маса решітки становить до 50% маси пластини. Грати поло-тивних пластин, більш схильні до корозії, мають більш тол-стое розтин. Загальна товщина пастірованних пластин залежить від режимів роботи і встановленого терміну служби акумуляторної батареї і становить 1,5. 2 мм для акумуляторних батарей, встановлюваних-мих на легкових автомобілях, і 2,4. 2,6 мм для батарей, встановлюється ваемих на тракторах. Однакова кількість активних матеріалів може бути закладено в малому числі пластин більшої товщини або в більшій кількості пластин малої товщини. У другому випадку увеличива-ється сумарна площа поверхні активної маси і максимально допустима сила

струму розряду, але знижується механічна міцність електродів.

Стартерні характеристики батарей краще при малій тол-щині електродів.

Решітка повинна забезпечувати рівномірний розподіл струму по всій масі активних матеріалів, тому пластина повинна мати форму, близьку до квадратної. У стартерних акумуляторах застосо- ють пластини; шириною 143 мм і висотою 119 і 133,5 мм.

За допомогою бареток 5 (рис.1.) Збираються напівблоки позитивних 4 і негативних 7 пластин. Баретки має Борн і місток 8.
До містку припаиваются вушка пластин, і він визначає відстань
між ними. Борн є токоотводом підлогу у блоку пластин.

Пласт в полублоке з'єднані паралельно. Число пластин за-висить від необхідної ємності акумуляторної батареї. Напівблоки об'єк-об'єднуючим в блок пластин 9. Число негативних пластин в блоках зазвичай на одну більше, ніж позитивних, і вони є в блоках крайніми.

Мал. 1. Акумуляторна батарея:

1 - негативна пластина; 2 - сепаратор; 3 - позитивна пластина; 4 - полублок по-
ложітельних пластин; 5 - баретки; 6 - запобіжний щиток; 7 - полублок отрица-
тільних пластин; 8

місток; 9 - блок пластин; 10 - кришка; 11- заливний отвір; 12-
межелементних з'єднання; 13- пробка; 14- полюсний висновок; 15 - моноблок; 16 - опор-
ная призма

Це пов'язано з тим, що активна речовина позитивних пластин щодо більшою мірою бере участь в хімічних пре-вирощених. Тому при симетричному двосторонньому зміні ак-тивної маси в процесі заряду і розряду вони менше деформуються.

Між пластинами в блоках встановлюються сепаратори 2 - роздільники з кислотостойкого пористого матеріалу. Вони предназ-начени для запобігання зіткнення різнойменних електро-дів і короткого замикання між ними. Завдяки високій пористо-сти і хорошою змочуваності сепаратори не перешкоджають вільному доступу електроліту до активної поверхні пластин.

Від якості сепараторів в значній мірі залежать експлуатаційно-ційних характеристики батареї. Сепаратори повинні володіти меха-нічної міцністю, еластичністю, зберігати свої властивості в ши-роком діапазоні температур протягом всього терміну служби батареї.

Як матеріал сепараторів в сучасних конструкціях стартерних батарей використовується Міпора, міпласт і поровініл.

Міпора, або мікропористий ебоніт, отримують в результаті складного технологічного процесу вулканізації суміші натурального каучуку з різними добавками. Промисловість випускає сепа-ратора з мипора товщиною 1,1; 1,5 і 1,9 мм.

Міпласт, або мікропористий поліхлорвініл, отримують з .полі-хлорвінілової смоли методом спікання. Випускаються промисло-ністю сепаратори з міпласта мають товщину 1,1; 1,3; 1,5; 1,7 і 1,9 мм.

Високими експлуатаційними властивостями володіють сепаратори з Поровініл а, які виготовляють з поліхлорвінілової смоли із використанням користуванням циклогексана і крохмалю. Застосування поровініла дозволяє на 10. 15% підвищити потужність батареї при низьких тим-пература.

Блоки пластин в зборі з сепараторами встановлюються в осередки моноблока 15 (див. Рис. 1.). Моноблок - це єдиний корпус батареї, розділений герметичними ізоляційними перегородками на 3 або б осередків (по числу акумуляторів, відповідно для- батарей на 6 і .12 В). ( 'Моноблоки стартерних батарей виготовляються з ебоніту, термопласта (наповненого поліетилену), поліпропілену і полістирол-ла. Ці матеріали забезпечують тепло- і морозостійкість, кислото-стійкість і механічну міцність, особливо в умовах вібрації.

Пластини блоку мають в нижній частині «ніжки», які після збирання-ки спираються на спеціальні виступи на дні моноблока - донні призми 16. В результаті в нижній частині батареї утворюється так називаються ваемое шламовое простір, в якому накопичується поступово обсипається з електродів активна маса . Це запобігає преж-девременний вихід з ладу акумулятора через коротке замикання цими частками різнойменних пластин.

Кришки 10 з ебоніту або пластмаси можуть закривати окремі акумуляторні відсіки. На сучасних батареях застосовують оди-ні кришки, що приварюються або приклеюються до моноблоку. Дахів ки мають отвори 11 для виведення борнов і заливки електроліту. За-зливи горловини закриваються пробками з вентиляційними отвер-стіямі.

Спеціальні відбивачі в пробках перешкоджають виплеск-ванию електроліту через вентиляційні отвори. Електроліт не повинен вихлюпуватися при нахилі батарей від нормального робочого стану на кут 45 °.

Герметизація індивідуальних кришок виробляється заливанням спеціальної бітумною мастикою. При застосуванні пластмасових мо-ноблоков на 20. 25% підвищується питома енергія акумулятор-ної батареї. Моноблоки з поліпропілену і поліетилену в кілька разів міцніше ебонітових моноблоків. Конструкція акумуляторної батареї 6СТ-55П з прозорим корпусом з поліпропілену зображення-на на рис. 2. Вона встановлюється на автомобілях ВАЗ.

Окремі акумулятори з'єднуються в батарею за допомогою пере-мичек, які можуть мати різну конструкцію (рис. 5). У ба-тарі з індивідуальними кришками перемички проходять зверху, як це показано на рис. В, а. У разі застосування загальної кришки (монокришкі) перемички розташовуються над перегородками моноблок-А (рис. 3. б). При виготовленні нових конструкцій моноблоків з пластмас (поліетилен, поліпропілен) межелементние з'єднання про-пускаються крізь отвори в перегородках (рис. 3. в).

Укорочені межелементние з'єднання, крім зменшення омі-чеського опору, дозволяють скоротити витрату свинцю при виго-ленні батареї, а отже, її масу.

Відстань між верхніми крайками пластин і кришкою склад-ляет не менше 20 мм. Це відстань необхідно для компенсації ко-

лебанія рівня електроліту і для відділення крапель електроліту при сильному газовиділенні ( «кипінні») в кінці заряду. Велика частина недоліків, властивих звичайним аку-раторних батареям (зниження рівня електроліту, прискорена корозія решітки позитивними-ного електрода, саморозряд і не-які інші), обумовлена ​​наявністю 4,5 ... 6% сурми в сплаві свинцю, використовуваного для виготовлення решіток електродів. Згідно з вимогами по догляду за стартерний ми аку-Торна батареями через каж-Диє 2500 км пробігу необхідно перевіряти рівень електроліту і при його зменшенні доливати дистильовану воду.

Мал. 3, Способи з'єднання акумуляторів:

а - із зовнішнім розташуванням перемичок; б - через перегородку під загальною кришкою; в - крізь отвір в перегородці під загальною кришкою

Зазначені недоліки призвели до появи так званих «необслуговуваних» батарей.

Основним завданням при розробці необслуговуваних батарей являє-ся обмеження електролізу води в акумуляторі і, як наслідок, га-зовиделенія. Наявність сурми в сплавах решіток призводить до значи-тельно зниження перенапруги, інакше кажучи, інтенсивному га-зовиделенію задовго до повного заряду батареї.

Дослідження батарей з гратами з свинцево-кальцієво-олово-ність сплавів показали їх високу чутливість до глибоких раз-рядах. З цієї причини були розроблені батареї, в яких решітки позитивних електродів виготовляються зі свинцю, легованого сурмою (1,25%) і кадмієм (1, 5%), а решітки негативних - з свинцево-кальцієво-олов'янистого сплаву.

На рис. 4 представлена ​​графічна ілюстрація швидкості «википання» води електроліту протягом часу (t, ч)

функціонування на автомобілях батарей різних типів. По осі ординат відкладено рівень електроліту над верхніми крайками пластин (H,%).

У необслуговуваних і малообслуговуваних батареях, крім заміни матеріалу решіток, проведені наступні конструктивні зраді-ня:

позитивні електроди поміщені в сепаратор - конверт;

блок електродів поміщений на дно моноблока, тим самим збільшено кількість електроліту при збереженні габаритів батареї;

товщина електродів не перевищує 1,9 мм, що дозволяє збільшити їх кількість, т. е. знизити питомі струми, не змінюючи габарити батареї;

застосовані: сепаратори з меншим питомим опором і бо-леї тонкі;

з'єднання акумуляторів здійснено через перегородки моно-блоку.

Сопротпіленіе батареї зменшується за рахунок того, що питомий з-
спротив решіток з свинцево-кальцієво-оловяністих сплавів, а також: малосурм'янистих сплавів менше, ніж у решіток зі звичайного

Необслуговувані батареї мають такі переваги: ​​кращі пускові якості (більш висока напруга при постійному струмі); збільшений термін служби; поліпшені зарядні характеристики; менший саморозряд; зменшення корозії позитивних електро-дів; відсутність необхідності доливання води в процесі експлуатації.

Повністю не обслуговуються батареї випускаються в герметичному виконанні. Вони не мають заливних горловин та обладнані спеці-альних індикатором зарядженості. При досягненні певного мінімального рівня зарядженості змінюється колір індикатора.

До борнам крайніх блоків решіток акумуляторів привариваются конусні полюсні висновки (див. Поз. 14 рис. 1 поз. 5, 5 рис. 2). На висновках пли поруч з ними на кришці відзначена полярність. В екс-плуатації необхідно повністю виключити можливість неправіль-ного включення батареї в систему електрообладнання і, крім того, забезпечити уніфікацію цього вузла. Тому розміри позитивного негативного висновків стандартизовані і різні.

Конструкція і параметри кожної батареї стартера повинні задоволь-летворять відповідним ГОСТам або технічним умовам; відповідно до яких проводиться маркування батарей.

Перша цифра маркування (3 або 6) характеризує число послідовно з'єднаних акумуляторів (блоків пластин) в батареї, що визначає її номінальну напругу (6 або 12 В). Букви СТ означають, що ба-тарі стартерная. Наступні цифри визначають номінальну їм-кістка в 20 годинному режимі розряду, а букви - матеріал моноблока (Е - ебоніт, Т - термопласт, П - поліетилен), матеріал сепаратор-рів (М - міпласт, Р - Міпора, П - пластіпор, С - скловолокно спільно з будь-яким з сепараторів) і виконання (Н - несухоза-ряджений, А.- із загальною кришкою). Наприклад, батарея 6СТ-75ЕМ: номінальну напругу 12 В, стартерная, ємністю в 20-годинному ре-жимі заряду - 75 А • год, матеріал моноблока - ебоніт, сепараторів - міпласт, виконання - сухозаряженной.

Для деяких спеціальних типів стартерних батарей в маркиров-ку вводяться додаткові умовні позначення, що вказують, на-приклад, на застосування спеціального зовнішнього металевого кар-каса (МК), певного типу пластин і т. Д.