Плохой акб чем плохо для авто
Как понять, что аккумулятор в автомобиле пора менять
Калькулятор расчета времени зарядки аккумулятора автомобиля
Онлайн расчет время зарядки АКБ. Калькулятор для подсчета, сколько нужно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством
Аккумуляторная батарея подвержена естественному износу в результате выкипания электролита, сульфатации и разрушения активных пластин. В нормальных условиях эксплуатации эти процессы происходят медленно и аккумуляторы служат в автомобилях по 3–5 лет.
При редких непродолжительных поездках, дополнительной нагрузке и без своевременного обслуживания ресурс АКБ сокращается, что приводит к падению емкости, пускового тока и невозможности запуска двигателя. Чаще всего проблемы проявляются в холодное время года из-за увеличения нагрузки на батарею и снижения эффективности её зарядки.
О том, как умирает аккумулятор автомобиля, какие признаки указывают на это и как понять, когда пора менять АКБ на автомобиле – расскажем в этой статье.
Основной признак, что аккумулятор в автомобиле пора менять — быстрое падение напряжения даже под небольшой нагрузкой во время стоянки (при условии, что ток потребления в этом режиме в пределах нормы – не выше 80 мА). Даже если напряжение подсевшего АКБ удалось поднять до 12,7 В с помощью зарядного устройства, но после установки на автомобиль и стоянки более 12 часов оно вновь просаживается до 12,5 и ниже — меняйте. В противном случае в какой-то момент (зачастую морозным утром) не сможете запустить двигатель. Но есть и другие показатели и тесты, которые помогут определить, стоит ли покупать новый АКБ.
Симптомы умирающего аккумулятора — когда стоит заглянуть под капот
Признаки износа аккумулятора на авто обычно наиболее явно проявляются при запуске двигателя и при повышении нагрузки на бортовую сеть. Некоторые из них могут указывать как на исчерпание ресурса самой батареи, так и просто на падение уровня заряда из-за неисправности генератора или повышенного энергопотребления, вызванного неправильной работой оборудования.
Основные симптомы умирающего аккумулятора автомобиля:
Симптомы уставшей АКБ на примере Lada Vesta: видео
При выявлении описанных симптомов необходимо заглянуть под капот и осмотреть АКБ. Явные признаки выхода аккумулятора из строя и их причины перечислены в следующем разделе.
Признаки и причины умирающего аккумулятора на автомобиле
Исчерпавший свой ресурс аккумулятор может отказать в любой момент. Помимо того, что машина может не запуститься при похолодании или после нескольких коротких поездок, возможно разрушение корпуса АКБ с вытеканием электролита, сбои в бортовой электронике из-за перепадов напряжения и т. д. Кроме того, существенно повышается нагрузка на генератор. Заметив признаки умирающего аккумулятора, необходимо принять меры для устранения причин их появления, после чего зарядить батарею или заменить её.
Признаки умирающего автомобильного аккумулятора и их причины:
Срок службы АКБ зависит от ее типа:
Признаки износа аккумулятора автомобиля могут появиться и раньше при коротких пробегах, частых запусках, большом количестве дополнительного оборудования, например, нештатной мультимедийной системе с усилителями и динамиками большей мощности, либо неисправностях, приводящих к недостаточному заряду или переразряду. В то же время в хороших условиях и при своевременном обслуживании АКБ может прослужить в 1,5–2 раза дольше положенного срока.
Как проверить, нужно ли менять аккумулятор
Однозначно на необходимость замены автомобильного аккумулятора указывают лишь повреждение корпуса, разрушение или замыкание пластин. В остальных случаях можно попробовать продлить срок службы батареи, попытавшись зарядить ее и проведя испытания. Для предварительной оценки износа автомобильного аккумулятора перед тестированием нужно:
Плотность электролита в зависимости от температуры и уровня заряда, нажмите для увеличения
Сульфат свинца на пластинах АКБ, нажмите для увеличения
Достоверно выявить износ аккумуляторов автомобилей можно с помощью диагностического оборудования или тестов.
Тест 1: Испытание штатной нагрузкой
Узнать остаточный ресурс аккумулятора только по внешним признакам и напряжению не всегда возможно. Более правильный подход – испытание под нагрузкой. Самый простой способ определить умирающий аккумулятор – нагрузить его штатными электроприборами. Для теста необходимо:
Если АКБ еще исправная, а мотор в порядке, то он запустится с первой попытки, стартер будет крутить бодро. При изношенном аккумуляторе пуск окажется затрудненным (или вовсе невозможным) и должно быть слышно, как стартер работает «в натяг», его обороты проседают.
Тест 2: Проверка нагрузочной вилкой
Быстро определить, что аккумулятор пора менять, можно с помощью нагрузочной вилки. Тест проводится на заряженной батарее в таком порядке:
Тест АКБ нагрузочной вилкой: видео
В хорошем состоянии заряженная АКБ должна выдавать 12,6–13 В без нагрузки. После подключения вилки напряжение будет проседать и по величине просадки можно приблизительно оценить степень износа. На полностью исправной автомобильной батарее 55–75 А*ч должно происходить падение не ниже 10,5–11 В.
Если аккумулятор «уставший», но еще пригодный к работе, то напряжение в нагрузке составит 9,5–10,5 В. Если значения падают ниже 9 В, то такую АКБ вскоре придется заменить.
Характер изменения показаний – второй показатель износа. Если под нагрузкой напряжение на приборе стабильно или даже немного растет, то батарея исправна. Постоянное снижение вольтажа свидетельствует, что АКБ уже изношена и не держит нагрузку.
Тест 3: Измерение емкости нагрузкой
Емкость аккумулятора измеряется в А_ч и указывается на АКБ. Это значение получают путем разрядки батареи нагрузкой 0,05C или 5% от номинальной емкости, то есть 2,5 А для 50 А_ч или 5 А для 100 А*ч. Необходимо зарядить АКБ, а затем действовать в следующем порядке:
Зависимость напряжения от степени разряда АКБ, нажмите для увеличения
Если лампа потребляет 3,3 А, а батарея емкостью 60-65 А_ч за 5 часов разрядилась на 40%, то Cост.=3,3_5_100/40=41,25 А_ч, что свидетельствует о наличии заметного, но еще приемлемого износа. Такая АКБ будет работать, только в сильный мороз возможны трудности запуска.
Тест 4: Измерение внутреннего сопротивления
Еще один способ, позволяющий понять, что аккумулятор на авто умирает, состоит в измерении внутреннего сопротивления АКБ.
Проверка аккумулятора профессиональным прибором Fluke BT510
Сделать это можно прямым и косвенным методом:
Для косвенного расчета сопротивления понадобится мультиметр или вольтметр и нагрузка с известным током потребления. Лучше всего подходит автомобильная лампочка мощностью 60 Вт.
Как проверить ресурс аккумулятора путем расчета сопротивления:
Расчет внутреннего сопротивления аккумулятора: видео
Для примера возьмем АКБ на 60 А*ч и пусковым током 600 А, заряженную до 12,7 В. Её теоретическое сопротивление Rтеор.=12,7/600=0,021 Ом или 21 мОм.
Если перед НРЦ составило 12,7 В, а при замерах после нагрузки – 12,5 В, в примере это будет выглядеть следующим образом: Rпр.=(12,7-12,5)/5=0,04 Ом или 40 мОм. По итогам измерений можно рассчитать пусковой ток АКБ с учетом износа по закону Ома, то есть I=12,7/0,04=317,5 А (от заводских 600 А)
Если до замеров напряжение составляло 12,65 В, а после – 12,55, то Rпр.=(12,65-12,55)/5=0,02 Ом или 20 мОм. Это сходится с теоретическими 21 мОм, и по закону Ома получаем I=12,67/0,021=604 А, то есть батарея в идеальном состоянии.
Еще один способ расчета внутреннего сопротивления АКБ – с помощью измерения его напряжения при двух разных нагрузках. Он изложен на видео.
Ответы на часто задаваемые вопросы
Как понять что аккумулятор старый?
Определить, что аккумулятор сильно изношенный, можно по 4 признакам:
Какие признаки, что аккумулятор в автомобиле пора менять?
О критическом износе автомобильного аккумулятора свидетельствуют:
Как проверить аккумулятор на пригодность?
Быстро проверить аккумулятор на пригодность можно с помощью нагрузочной вилки. Напряжение под нагрузкой не должно падать ниже 9 В. Более достоверная проверка проводится путем измерения внутреннего сопротивления при помощи специальных приборов или прикладываемой нагрузки и сравнения фактического значения с эталонным.
Как определить износ аккумулятор с помощью зарядного устройства?
Продвинутые зарядные устройства для АКБ, такие как Berkut BCA-10, имеют режим тестирования и позволяют с его помощью определить пусковой ток, внутреннее сопротивление и оценить степень износа. Обычным ЗУ определить износ можно по косвенным признакам: активному газовыделению в одной из банок или напротив, его полному отсутствию в одном из отсеков, отсутствию падения тока по мере заряда постоянным напряжением, перегреву корпуса.
Ожидать от АКБ максимально длительный срок службы можно лишь при условии медленного или, если хотите, естественного протекания в нем рассмотренных выше процессов старения. Но что в таком случае может их ускорить и вызвать преждевременный выход АКБ из строя?
Влияют на продолжительность зарядки включенные обогревы стекол, сидений, зеркал и руля, вентилятор печки, приборы светотехники, аудиосистема и другие потребители, на питание которых также расходуется энергия, вырабатываемая генератором. Установленные дополнительно нештатные потребители и вовсе нарушают энергетический баланс, предусмотренный производителем автомобиля с учетом мощности генератора, в ущерб АКБ.
Нередко виновником недозарядки является сам генератор. Если при работающем на холостых оборотах двигателе и выключенных потребителях зарядное напряжение на клеммах АКБ ниже 13,8 В, это признак неисправности генератора и повод для обращения на СТО. Причастным к этой же проблеме способен быть и привод генератора, когда ослабло натяжение его ремня.
Из других причин состояния неполной зарядки, в котором может находиться АКБ, назовем саморазряд. Он в той или иной степени свойственен всем АКБ, но его ускоряет присутствие между полюсными выводами токопроводящей грязи.
При наличии в крышке АКБ пробок поверить степень заряженности нетрудно самостоятельно, определив с помощью ареометра величину плотности, которую имеет электролит.
Нормальной считается плотность 1,26-1,28 г/куб.см, но учитывая, что плотность сильно зависит от температуры, оценивать ее величину необходимо при температурах, близких к 25°С.
Плотность 1,24-1,25 г/куб.см свидетельствует о примерно 80-процентной зарядке аккумулятора.
Если плотность окажется ниже 1,22 г/куб.см, АКБ необходимо зарядить на стационарном устройстве.
Особенно актуально это для зимы, когда при разрядке более чем на 25% помимо трудностей с запуском как из-за недостаточного запаса энергии и увеличения внутреннего сопротивления АКБ, так и сопротивляемости запуску самого промерзшего мотора, также возникает угроза превращения электролита в лед.
В центрах, занимающихся сервисом АКБ, замерзшие аккумуляторы называют шариками или колобками, но кроме деформации и повреждения корпуса лед деформирует пластины и выдавливает активную массу из их решеток, что выводит батарею из строя.
При включении стартера батарея нагружается разрядным током большой силы, и хотя на такой режим работы АКБ рассчитана, если попытка запуска продолжается свыше 10 секунд, появляется риск коробления пластин и образования трещин в активной массе, после чего она начинает выпадать. Еще хуже, если таких попыток будет сделано несколько, и совсем плохо, если между ними АКБ не получит передышки. Кроме того, результатом рассмотренной ситуации становится глубокий разряд, о последствиях которого, если не будут приняты меры по немедленному его устранению, говорилось выше.
К короблению пластин ведет и зарядка током чересчур высокого напряжения. Однако у перезарядки есть еще одно следствие, которое оказывает существенное влияние на срок службы АКБ. Это потери воды, являющейся составной частью электролита, причем не только за счет испарения, но и по причине гидролиза, разлагающего воду на водород и кислород. Внешне интенсивный гидролиз напоминает кипение.
При потере воды уровень электролита понижается, зато увеличивается его плотность, вследствие чего растет активность в плане как коррозии, так и сульфатации. Если из-за уменьшения уровня оголятся верхние части электродных пластин, то вследствие контакта с кислородом они опять-таки тут же подвергнуться сульфатации.
Из-за выпадения активной массы и деформации решеток может произойти короткое замыкание между разноименными пластинами. Банка, в которой такое случилось, выводит из строя весь аккумулятор.
Напряжение на выводах нормально заряженного аккумулятора должно составлять не менее 12,6 В. Таким образом вклад каждой из шести банок составляет чуть более 2 В.
На эту величину при замыкании в одной из банок уменьшается напряжение на выводах АКБ.
При зарядке на стационарном устройстве электролит в замкнувшей банке не кипит, а при подаче нагрузки с помощью нагрузочной вилки, наоборот, закипает очень быстро.
Способствуют выпадению активной массы тряска и вибрации, что требует уделить внимание правильному и надежному креплению АКБ на месте расположения.
Из других эксплуатационных причин, вызывающих преждевременный выход АКБ из строя, работники сервисных центров называют механические повреждения корпусов, которые чаще всего являются результатом неаккуратной переноски этих нелегких по весу изделий.
Мнение специалиста
Игорь Иванов, сотрудник сервисного центра СООО «Батавтотрейд»:
В общем, там есть все, что касается ухода, но кроме тех, кто научен горьким опытом или действительно является заботливым владельцем, остальные ничего не делают. Отсюда все проблемы.
Окисляются клеммы. Люди видят окислы на клеммах, но ничего с ними не делают. А ведь это не только затрудняет работу батареи, но и мешает ее зарядке. Причем кроме клемм на АКБ внимания требуют крепления массового провода на двигателе и кузове. Их состояние тоже сильно влияет и на запуск, и на зарядку.
Все это есть в инструкции по уходу, надо только следовать тому, что в ней сказано, и тогда батарея прослужит столько, сколько ей было отмерено производителем.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото и видео автора
ABW.BY
Благодарим СООО «Батавтотрейд» за консультации и помощь в организации фотосъемки
Что убивает кальциевые аккумуляторы, и убивает ли?
В Сети полно негативных отзывов на кальциевые аккумуляторы, которые служат недолго, не заряжаются, не держат заряд, замерзает электролит. Популярны мифы о том, что они боятся «кипячения» при 16 и более вольтах, а ещё боятся разрядов, стремительно теряя ёмкость с каждым из них, будто бы, вследствие формирования слоя гипса — нерастворимого сульфата кальция, и вообще, стартерный аккумулятор, в отличие от тягового, для разряда не предназначен, разве только секунду покрутить стартер. Что, если взять реальный аккумулятор и проверить?
Будут видео и опыты с показаниями приборов. Попутно выясним, что такое мнимый или поверхностный заряд. И возможно, мы уже не раз сдавали в утиль хороший исправный аккумулятор. Что же с ним можно было сделать?
Подача слишком высоких токов и напряжений при заряде свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторных батарей, они же просто АКБ, чревата целым спектром опасных последствий, главными из которых являются выделение пожаровзрывоопасного водорода, токсичного сероводорода, разбрызгивание едкой кислоты, потеря воды из электролита, перегрев аккумулятора, вплоть до коробления пластин и короткого замыкания.
В отличие от популярной страшилки, будто пузырьки газов разрывают активную массу, (что не соответствует действительности, но чёрно-коричневую муть оплывшей активной массы положительных пластин они в электролит действительно поднимают, когда она уже оторвалась по иным причинам), перечисленное в предыдущем абзаце действительно опасно и для здоровья живых существ, и для сохранности окружающих аккумулятор ценностей, в первую очередь, самого автомобиля. Потому производители и продавцы аккумуляторных батарей публикуют легко запоминающиеся инструкции по максимально безопасным способам их подзаряда.
Да, именно подзаряда, то есть, частичного восполнения уровня заряженности, снизившегося в результате хронических, (например, езда в городском формате), или острых, (забыли выключить фары, пользовались лебёдкой, предпринимали попытки пуска не совсем исправного двигателя) причин.
▍Рекомендации предельно просты: заряжать током 10% ёмкости (6 А для 60 А*ч) до напряжения 14.4 вольта, (в разных версиях может варьироваться.) Легко запомнить и осуществить.
Это первая стадия заряда аккумулятора, основной заряд. А чтобы зарядить кальциевый аккумулятор полностью, необходимы ещё и последующие этапы заряда, которых в профиле может быть несколько. Эти этапы уже требуют знаний, оборудования и предосторожностей, потому о них краткие инструкции для широкого круга автомобилистов умалчивают.
Зачем нужен полный заряд аккумулятора, как его произвести, и чем чревато его отсутствие, мы сегодня установим экспериментальным путём.
Подопытный аккумулятор Bosch S4 005 2015 года выпуска, три с половиной года в эксплуатации. НРЦ — напряжение разомкнутой цепи, оно же ЭДС без нагрузки, 12.57 вольт.
Ток холодной прокрутки по стандарту EN 521 из 540 А, здоровье 96 %, внутреннее сопротивление 5.96 мОм.
Просадка под нагрузочной вилкой 200 А до 10.25 В. На холоде падало до 9.9.
Перед зарядом аккумулятор не забываем отогреть, помыть, зачистить клеммы. Устанавливаем следующие параметры заряда.
Этап основного заряда: максимальное напряжение 14.4 В, напряжение начала снижения тока 14.2 В, максимальный ток 6 А.
Окончание заряда по снижению тока до 50 мА, максимальное время заряда 48 часов.
Этап дозаряда: напряжение до 14.4 В, максимальный ток 2А, продолжительность 5 часов.
Такие настройки программируемого зарядного устройства (ЗУ) будут действовать следующим образом:
▍ На клеммы подаётся ток 6 ампер до достижения 14.2 вольт. Это этап CC — constant current — постоянного тока
▍ Далее напряжение стабилизируется на уровне 14.2, ток снижается. Это называется этапом CV — constant voltage — заряд снижающимся током при постоянном напряжении
▍ Когда ток доходит до 50 мА, ЗУ без паузы переходит в дозаряд током 2А, который, скорее всего, пролетит очень быстро, до достижения напряжения 14.4 В
▍ И далее продолжится при этом напряжении без ограничения минимального тока. Общее время дозаряда 5 часов.
Таким образом, имеем профиль, который можно назвать: либо двухэтапным — (основной заряд 6 А, 14.2 В, до 50 мА или 48 ч, и дозаряд 2 А, 14.4 В, 5 ч), либо четырёхэтапным — (1 — СС 6 А до 14.2 В, 2 — СV 14.2 В до 50 мА, общее время 1 и 2 не более 48 часов, 3 — CC 2A до 14.4В, 4 — CV 14.4 В, общее время 3 и 4 ровно 5 часов).
Когда аккумуляторщикам приходилось по показаниям приборов вручную переключать обмотки трансформаторов и двигать ползунки реостатов, логично было называть такой профиль 4-этапным, потому что роль стабилизатора напряжения и тока выполнял человек, который должен был знать, на каком этапе каких положений стрелок добиваться. Сейчас время автоматических стабилизаторов тока и напряжения, выполняющих обе функции в одном устройстве, потому логично назвать заряд двухэтапным. Пока есть, куда расти напряжению, ток стабилен, работает обратная связь по току. Когда напряжение достигло уставки, ток снижается, действует ОС по напряжению.
Если в распоряжении нет программируемого ЗУ с таймером и отслеживанием минимального тока или ЗУ-автомата, реализующего более сложные алгоритмы с паузами и реверсом в реальном времени, а есть регулируемый стабилизированный блок питания или ЗУ на основе такого блока, устанавливаем напряжение и ток регуляторами, за временем следим по часам, а за током по амперметру.
Разряжать будем до напряжения под нагрузкой 12 В, током 2.4 А, всего проведём 4 таких цикла. Как известно, контрольно-тренировочный цикл улучшает состояние аккумулятора, если производится адекватно.
Прошло чуть более 4 суток, идёт заряд после четвёртого разряда. Наблюдаем монотонное снижение отдаваемой ёмкости с каждым циклом. Получается, что сейчас мы либо подтвердили на опыте расхожий тезис о том, что разряд даже до 12 вольт под нагрузкой вредит кальциевым аккумуляторам, (зачем только они тогда производятся, ведь именно при разряде химический источник тока приносит пользу, для этого он предназначен), либо попалась плохая (изношенная, умирающая, неудачная, поддельная) батарея, (почему тогда тестер и вилка показали хорошее здоровье?), либо заряд производился неадекватно.
Сурьмянистый аккумулятор, кальциевый аккумулятор, — это всё тот же свинцово-кислотный аккумулятор. Раньше для прочности в свинцовый сплав пластин добавляли сурьму, и газовыделение начиналось при низком напряжении, что вело к потере воды и необходимости её доливать несколько раз в год. После долива дистиллированной воды следовало заряжать АКБ, что обременяло и огорчало автолюбителей. Зато газовыделение способствовало перемешиванию электролита.
В целях снижения расхода воды при эксплуатации аккумулятора, чтобы он меньше нуждался в обслуживании, производители стали переходить на кальциевую технологию. Добавка кальция в сплав не только повышает прочность пластин, но и снижает саморазряд, позволяет повысить пусковые характеристики, уменьшает газовыделение, так как разложение воды из электролита на кислород и водород происходит при более высоком напряжении, чем в сурьмянистом аккумуляторе.
В результате, при эксплуатации расходуется меньше воды, её приходится доливать реже. Пробки можно закрыть этикеткой, либо вообще запаять крышку, упразднив доступ к электролиту, если расход воды настолько мал, что её заводской заправки хватает на весь срок службы батареи. Для отвода газов в обоих случаях делается лабиринт в крышке.
Но снижение газовыделения означает ухудшение перемешивания электролита. Насколько это важно, и к чему ведёт?
Прошёл час с момента завершения заряда после четвёртого цикла. Напряжение разомкнутой цепи 13.45 В.
Снимем так называемый поверхностный заряд вилкой 200 ампер. ЭДС просела до 10.6 В. Это лучший результат, чем в начале, но ёмкость АКБ, тем не менее, упала.
С момента прекращения заряда прошло 18 часов. НРЦ 13.3 В. Как видим, оно завышенное.
Просадка под вилкой до 10.55.
Прошло больше часа. НРЦ 13.25. Запомним это напряжение после циклов с максимальным напряжением заряда 14.4 В. Далее произведём выравнивающий восстановительный цикл по методике аккумуляторщика Виктора, и сравним два значения НРЦ.
Первый этап заряда — до падения тока ниже 100 мА при напряжении 14.7 В.
Второй этап — до 16.2 В током 1/30 номинальной ёмкости (для 60 А*ч это 2 ампера) до неснижения тока в течение 2 часов.
В таком режиме отдано всего 5.1 ампер*часов, потому продолжим дозаряд до 16.5 В для качественного перемешивания электролита.
За 5 часов батарее сообщено почти 10 А*ч. Это оказалось необходимым вследствие сульфатации и расслоения электролита.
Ночью процесс дозаряда не завершился, остановим и возобновим с утра. Показания тока в районе 1.2 А держатся в течение часа. Понаблюдаем ещё час.
Час почти прошёл, ток не снижается. Останавливаем заряд.
Обратим внимание на НРЦ. Прошло более полутора часов, напряжение 13.25 В.
ЭДС под нагрузкой 200 А просела до 10.65, затем поднялась до 10.7 В. Результат лучше всех предыдущих в этом эксперименте.
Прошло 18 часов, НРЦ 13.06 В.
Итак, после нескольких часов «кипячения» при 16.5 вольтах мы получили напряжение разомкнутой цепи ниже, чем после заряда до 14.4. Получается, аккумуляторная батарея теперь заряжена хуже, и правы те, кто утверждает: «кипятить» не нужно и вообще вредно?
В напряжение разомкнутой цепи и ЭДС под малой нагрузкой делает свой вклад не только термодинамическая ЭДС активных масс, несущих полезный заряд, но и целое множество других факторов.
Во-первых, пузырьки газов в порах активных масс имеют свою электродвижущую силу. На этом эффекте основан топливный элемент, в котором электролиз идёт наоборот: происходит синтез воды из подаваемых водорода и кислорода с выработкой электрической энергии. Потому НРЦ свинцово-кислотной ячейки, или вообще любой пары электродов в каком-нибудь электролите с пузырьками выше, чем без них.
Во-вторых, потенциал той или иной точки в электрическом поле зависит от расстояний между носителями заряда в пространстве. В банке аккумулятора носителями заряда являются ионы, главным образом, сульфат-ион и гидроксоний, или попросту протон H+, ядро атома водорода.
В школьном опыте мы берём какой-нибудь материал, трём его о ткань или бумагу, подносим к шару электроскопа, и ничего не происходит. Стрелка не отклоняется, искр не видно и не слышно, не пахнет озоном. Всё потому, что заряженные тела не разнесли в пространстве.
Оторвав предмет от бумаги или ткани, мы своей мускульной силой преодолеваем электростатическое притяжение, а работа этой силы преобразуется в электрическую энергию. Получаем заряд, отклоняющий стрелку электроскопа, и энергию, способную, например, зажечь неоновую или ртутную лампу, произвести коронный или искровой разряд с выделением теплоты, света, звука, преобразованием кислорода в озон, и так далее.
Для получения разности потенциалов и энергии потребовалось не просто соприкосновение материалов с разными свойствами, но разнести носители заряда в пространстве. В современном свинцовом аккумуляторе имеется губчатая структура активных масс и плотные сепараторы. Всё это мешает дрейфу ионов, в виде которых находится серная кислота в жидком водном растворе, и эти ионы в пространстве создают электрическое поле, то есть, градиент потенциала, влияющий на разность потенциалов электродов.
Наконец, термодинамическая ЭДС свинцово-кислотной электрохимической ячейки зависит от концентрации кислоты, а она тяжелее воды и стремится вниз. При расслоении даже недозаряженные участки активных масс внизу банок дают НРЦ как у заряженных и даже выше.
Потому уровень заряженности одним только вольтметром не определить. Чем выше НРЦ — не факт, что лучше. Более того, завышенное НРЦ чаще всего свидетельствует о расслоении электролита и недозаряде. Адекватные тестеры аккумуляторных батарей при НРЦ сверх нормы рекомендуют снять поверхностный заряд, фарами, и повторить тест.
Все вышеописанные паразитные перенапряжения имеют общее свойство: «мнимый» заряд не способен давать значительный ток, в отличие от «честного» заряда активных масс. Потому под адекватной нагрузкой ЭДС проседает до уровня, адекватного истинному уровню заряженности. Разрядный ток снимает поляризацию, но не устраняет расслоение электролита. В этом различие расслоения и поверхностного заряда — поляризации. То и другое часто называют «мнимым зарядом».
Мнимый заряд — явление, при котором напряжение разомкнутой цепи свинцово-кислотного аккумулятора не соответствует реальному уровню заряженности при данной температуре и концентрации электролита. Составляющими мнимого заряда являются расслоение (стратификация) электролита, перенапряжение от которого восстанавливается после снятия нагрузки, и поверхностный заряд — совокупность явлений поляризации, создаваемое которыми перенапряжение не возвращается после отключения разрядного тока.
Нагрузочная вилка 200 А после заряда по методу Виктора через 20 часов показывает точно такую же просадку с 13.10 до 10.65 и подъём до 10.70 В, как и 18 часов назад. Это очень хороший результат.
Тестер показывает ток холодной прокрутки 605 из 540 А по EN, внутреннее сопротивление 5.13 мОм, здоровье АКБ и уровень заряженности 100%. Сделав выравнивающий восстановительный заряд, мы вернули аккумулятору былую молодость.
В процессе разряда кислота по всему объёму и всей высоте банок АКБ уходит на химическую реакцию Гладстона-Трайба. В процессе заряда кислота по всему объёму и всей высоте выходит из сульфатов и возвращается в электролит. Но законы природы не обмануть. Чистая серная кислота имеет плотность 1.84 грамма на кубический сантиметр, что почти вдвое тяжелее воды. Выделяясь, она стремится уйти вниз и выталкивает воду наверх. При 14.4 В на клеммах газообразование в банках кальциевого аккумулятора отсутствует или пренебрежимо мало, потому не происходит перемешивания электролита. Губчатая структура активных масс и плотные сепараторы усугубляют проблему.
Для осуществления реакции в направлении заряда необходима вода, потому в нижней части банок и глубине активных масс заряд прекращается раньше времени, тогда как в верхней части и на поверхности средней части пластин он ещё идёт. Потому низ пластин и глубина активных масс испытывают прогрессирующую сульфатацию: всё больше активных масс выходят из полезной работы. Взглянем ещё раз на таблицу контрольно-тренировочных циклов до 14.4В, где хорошо видна эта плохая динамика.
При заряде по методу Виктора с активным перемешиванием электролита по всей высоте и всему объёму, в нижней части пластин концентрация кислоты снизилась, поступила вода, и пошёл процесс заряда. Сульфат стал постепенно растворяться, и после восстановительного заряда ранее сульфатированные активные массы вернулись в работу.
Прошёл ещё час с момента теста нагрузочной вилкой. НРЦ по вольтметру Кулона-912 12.98, по вольтметру вилки НВ-03 13.00. Запускаем разряд.
Спустя 12 минут разряда, под нагрузкой 2.4 А ЭДС 12.66 В.
Ёмкость разряда до 12 вольт под этим током составила 29.11 А*ч. Ставим на заряд.
Основной заряд длился 6 часов 20 минут, батарее сообщено 27.28 А*ч. Обратим внимание: это ниже 29.11, отданных при разряде. Потому без дозаряда прогрессирует недозаряд, (на что слово дозаряд прозрачно намекает).
Прошло 8 часов дозаряда, показания тока не менялись 2 часа. Пора завершать.
13 вольт — нормальное НРЦ здорового заряженного аккумулятора.
Показания тестера ещё немного улучшились: EN 607 A, 5.11 мОм. Два заряда с «кипячением» при 16.5 В улучшили все характеристики аккумуляторной батареи, тогда как при ограничении до 14.4 наблюдали падение ёмкости, (зато аномальный рост НРЦ вследствие прогрессирующего расслоения электролита).
Существуют таблицы для определения степени заряженности АКБ по напряжению разомкнутой цепи, но они не учитывают поляризации — поверхностного заряда, а также аномального завышения НРЦ вследствие расслоения электролита. Потому применительно к современным кальциевым аккумуляторам такие таблицы, а также реализующие их индикаторы уровня заряда на базе простейшего вольтметра, не дают адекватных показаний.
Отсутствие адекватного дозаряда в первых циклах нашего опыта привело к деградации параметров АКБ, но эта деградация не стала необратимой, а была исправлена путём адекватного выравнивающего восстановительного дозаряда с десульфатацией и перемешиванием электролита. Генератор автомобиля и зарядные устройства, не реализующие перемешивание и десульфатацию при повышенном напряжении, осуществить такой дозаряд не могут.
Потому очень многие сдают в утиль исправный, работоспособный аккумулятор, параметры которого можно восстановить путём адекватного дозаряда, что и произошло в описанном эксперименте.
Напоследок отметим, что этапы дозаряда при 16 и более вольтах актуальны не только для кальциевых АКБ с жидким электролитом, но входят в рекомендации таких производителей, как Chaowei (Chilwee) и Tianneng для… гелевых кальциевых тяговых АКБ с углеродными добавками в активные массы! Ещё один шах и мат страшилкам и мифам. Разумеется, фирменная документация содержит параметры каждого этапа, включая временные рамки, их очерёдность и условия, при которых запускать тот или иной этап, либо пропустить и перейти к следующему.
Встречается и вульгарная версия «кипячения» в один этап током 10% ёмкости, напряжением 16 вольт. Такой заряд аккумулятору и всему вокруг него действительно навредит, поскольку не учитывает кинетики физических и химических процессов в аккумуляторной батарее, в соответствии с которой разработаны многоступенчатые профили заряда. Большим током можно производить основной заряд до невысокого напряжения, и переходить к этапам высоковольтного дозаряда только после того, как ток основного заряда снизился до заданной величины. Существуют умные ЗУ со сложными алгоритмами, использующие токи и напряжения выше стандартных профилей для повышения эффективности этапов, но там реализованы обратная связь в реальном времени и микропроцессорный контроль.
Вульгарное одноэтапное «кипячение» как раз и породило миф о губительности 16 и даже 15 вольт, тогда как неспособность более низкого напряжения обратить вспять прогрессирующие недозаряд и сульфатацию мифы о мнимых недостатках кальциевых аккумуляторов. Разумеется, при недозаряде ёмкость и токоотдача будут падать, пластины разбухать от сульфатов вплоть до коробления и короткого замыкания, активная масса отвалится, а электролит замёрзнет. Но виной тому не заговор или недобросовестность производителей, а игнорирование особенностей современных аккумуляторов при их эксплуатации.
Статья составлена в сотрудничестве с автором видео, осуществившим описанный эксперимент.