Температурный режим эксплуатации аккумуляторов

Особенности эксплуатации автомобильных аккумуляторов зимой и при повышенной температуре

Аккумуляторная батарея является простым устройством, в котором происходит ряд сложных химических процессов. Сильное влияние на них оказывает температура среды вокруг аккумулятора, и в зимний период принципы эксплуатации автомобильного источника питания серьезно отличаются от использования батареи летом или при высоких температурах. Чтобы зимой не пришлось прибегать к способам старта двигателя при севшем аккумуляторе, следует знать особенности эксплуатации батареи в различных температурных условиях.

На что следует обращать внимание при использовании автомобильного аккумулятора?

Многие автомобилисты не уделяют должного внимания автомобильному аккумулятору, из-за чего батарея довольно быстро становится неисправной и требует замены. Снять аккумулятор с автомобиля и установить на его место новый несложно, и данная процедура не требует особых умений, но следует учитывать и финансовую сторону вопроса. При неверной эксплуатации батареи автомобиля, ее замена может потребоваться через год-два или даже раньше, тогда как аккуратные владельцы машин меняют аккумулятор не чаще, чем раз в 4 года. Весь их секрет заключается в грамотном техническом обслуживании источника питания.

Техническое обслуживание автомобильных батарей заключается в приведении их в рабочее состояние, в уходе за ними в процессе эксплуатации и грамотном хранении при долгих паузах между использованием.

В зависимости от климатической зоны использования автомобильной батареи, следует подбирать плотность электролита. Для современных источников питания автомобилей плотность электролита составляет:

• При холодном климате (от -50 до -30 градусов по Цельсию): 1,30 грамм на кубический сантиметр;
• При умеренном климате (от -10 до 20 градусов по Цельсию): 1,28 грамм на кубический сантиметр;
• При жарком климате (от 30 градусов по Цельсию и выше): 1,23 грамм на кубический сантиметр.

Если требуется получить плотность электролита для автомобильного аккумулятора в районе от 1,28 до 1,30 грамм на кубический сантиметр, необходимо взять ровно 285 грамм серной кислоты (H₂SO₄) и около 780 грамм дистиллированной воды. При их смешивании получится электролит необходимой плотности.

Как использовать автомобильный аккумулятор зимой при низких температурах

Зимою в умеренных климатических зонах или в регионах, где низкая температура сохраняется постоянно, необходимо грамотно эксплуатировать аккумуляторную батарею, обращая внимание на нестандартные для нее условия работы. При пониженных температурах (как правило, меньше -20 градусов по Цельсию) автомобильный аккумулятор приобретает следующие отрицательные свойства:

• У него заметно понижается герметичность;
• При попадании любой жидкости (брызг с дороги, частичек снега или дождя) на корпус источника питания, у него серьезно повышается саморазряд;
• Из-за замерзания пластмассовых деталей корпуса повышается хрупкость аккумулятора и его крышки;
• Повышение опасности заряда аккумулятора при замерзшем электролите. Процесс зарядки может вызвать пенообразование на поверхности аккумулятора и его взрыв при подключении к бортовой системе автомобиля.

Понижение плотности электролита приводит к повышению температуры его замерзания. К примеру, если плотность электролита составляет 1,3 грамм на кубический сантиметр, его замерзание происходит при температуре около -66 градусов по Цельсию, понизив плотность до 1,24 грамм на кубический сантиметр, температура замерзания увеличится до -14 градусов по Цельсию.

Обратите внимание, что плотность электролита аккумулятора определяется при температуре в 25 градусов по Цельсию.

Таблица температур замерзания электролита аккумулятора при различной плотности:

Плотность электролита при 25°C, г/см³	Температура замерзания, °С	Плотность электролита при 25°C, г/см³	Температура замерзания, °С
1,09	-7	1,22	-40
1,10	-8	1,23	-42
1,11	-9	1,24	-50
1,12	-10	1,25	-54
1,13	-12	1,26	-58
1,14	-14	1,27	-68
1,15	-16	1,28	-74
1,16	-18	1,29	-68
1,17	-20	1,30	-66
1,18	-22	1,31	-64
1,19	-25	1,32	-57
1,20	-28	1,33	-54
1,21	-34	1,40	-37

Опытные автолюбители стремятся в условиях пониженных температур дополнительно обогревать аккумулятор, чтобы не происходило замерзание электролита. Обогреть источник питания можно двумя эффективными способами:

• Утепление с использованием дополнительных материалов. Хорошим решением при утеплении аккумуляторной батареи автомобиля является установка источника питания в контейнер с двойными стенками. Между стенками помещается материал, который затрудняет охлаждение аккумуляторной батареи. Чаще всего в качестве подобного материала выступает пенопласт, войлок или силиконовые блоки;
• Использовать «теплые» детали подкапотного пространства. В условиях пониженных температур можно переместить аккумулятор ближе к деталям, которые нагреваются при работе. К примеру, источник питания зимою часто размещают около охлаждающей жидкости. При этом не забывайте, что аккумулятор необходимо плотно закрепить, чтобы он не перемещался в процессе движения автомобиля.

Некоторые автомобилисты 2 раза за год меняют плотность электролита сознательно, чтобы улучшить свойства аккумулятора в зависимости от температуры окружающей среды. Зимою в источник питания доливается электролит с плотностью в 1,4 грамм на кубический сантиметр, а летом имеющееся в батарее химическое соединение разбавляется дистиллированной водой.

Эксплуатация автомобильного аккумулятора при высоких температурах

В жаркий период автолюбитель также может столкнуться с проблемами при эксплуатации аккумулятора. Источник питания способен выйти из строя по причине серьезного снижения уровня электролита. Связано это с тем, что при высоких температурах сильно повышается скорость испарения воды из электролита, что понижает его уровень.

Если вы желаете сохранить в жаркую погоду автомобильный аккумулятор в рабочем состоянии, обязательно еженедельно проверяйте уровень электролита. Не исключено, что каждую неделю будет требоваться доливать дистиллированную воду в аккумулятор. Обратите внимание: доливать необходимо именно чистую дистиллированную воду, поскольку испаряется именно она, тем самым повышая плотность электролита, что губительно для источника питания в жаркий период времени.

(407 голос., средний: 4,49 из 5)

Источник

Ёмкость и срок службы аккумуляторов в зависимости от температуры

Место монтажа АКБ должно быть оптимально по температуре для максимальной ёмкости и срока службы.

Рабочий диапазон температуры окружающей среды большинства инверторов и ИБП находится в границах от 0 до 40°С и такие условия обеспечить, как правило, не составляет труда. Совсем иная ситуация в отношении аккумуляторных батарей. Давайте обратимся к документации.

Рабочий диапазон температур большинства AGM аккумуляторов:

• Разряд: от -20°С до +60°С
• Заряд: от 0°С до +60°С
• Хранение: от -20°С до +60°С

С первого знакомства с этими данными может показаться, что никаких проблем с эксплуатацией нет, но обратим внимание на график падения ёмкости при снижения температуры:

Ёмкость при различных температурах

Из графика видно, что при 10-ти часовом разряде номинальная ёмкость достигается при температуре 20-25°С. Снижение температуры приводит к потере ёмкости: при 0°С мы имеем порядка 85% ёмкости (тормозится химическая реакция). Повышение температуры ведет к увеличению ёмкости + 40°С – 105%.

Однако следует иметь ввиду, что с ростом температуры падает срок жизни АКБ из-за ускорения процессов сульфатации свинцовых пластин.

Срок службы АКБ в зависимости от температуры

При температуре окружающей среды в 30°С срок жизни падает на 30%. И далее, мы наблюдаем линейное падение срока службы с повышением температуры.

Таким образом, выбирая помещение для размещения аккумуляторного банка следует уделить особое внимание температурным режимам.

Источник

Эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей при отрицательных температурах

Условия эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторных батарей будь то в составе резервных источников питания, применяемых в системах автоматики и телемеханики на видах транспорта, телекоммуникационного оборудования и оборудования связи, охранных и пожарных систем безопасности и других устройств предусматривают различное их размещение и монтаж непосредственно на самих объектах эксплуатации. Если свинцово-кислотные аккумуляторные батареи расположены внутри помещений в специально оборудованных аккумуляторных комнатах с системами отопления, вентиляции и кондиционирования, то условия их работы, как правило, мало чем отличаются от тех, которые предписаны заводом-изготовителем. Условия эксплуатации батарей в наружных шкафах, где практически нет разницы с температурой внешней среды, заслуживают отдельного внимания. В этом случае не всегда выполняются требования к режиму заряда аккумуляторов, они часто эксплуатируются при низких и даже отрицательных температурах. Это, в свою очередь, ограничивает не только доступную разрядную емкость аккумуляторных батарей, но и зачастую ведет к постоянному недозаряду последних.

Все технические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов, включая проектируемый срок службы, определены для эталонной температуры 20° (как правило, для европейских производителей) или 25°С (преимущественно для производителей Юго-Востока Азии) в зависимости от серии батарей и производителей. Поддерживать эту температуру в течение всего срока службы очень сложно, поэтому рекомендуемая температура эксплуатации без использования поправочного температурного коэффициента варьируется в пределах 10-30°С. Для многих типов аккумуляторов в этом диапазоне не требуется регулирование напряжения заряда с применением температурного коэффициента.

Зависимость емкости аккумулятора от температуры

Как уже отмечалось выше, условия работы батареи в наружных шкафах существенно отличаются от рекомендуемых производителем. В зимний период в зависимости от региона температура в них может опускаться ниже -50°С. Поэтому при этих условиях заряд аккумуляторных батарей, как правило, производят повышенным напряжением из расчета на 0,003 В/°С, отличной от рекомендованной заводом-изготовителем.

При эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов при пониженной температуре ограничивается их допустимая разрядная емкость.Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей герметизированного исполнения («AGM» и «GEL») примерные данные зависимости емкости в процентном соотношении от температуры окружающей среды представлены в таблице.

Примерный график зависимости отдаваемой емкости (Сразр.) в процентном соотношении к номинальной емкости от температуры (°С) представлен на Рис. 1. Если исходить из того, что 100% емкость батареи соответствует температуре 25°С, то из графика видно, что с понижением температуры отличной от 25°С отдаваемая емкость аккумуляторных батарей падает, а с повышением, наоборот, возрастает.

Такое поведение свинцово-кислотного аккумулятора объясняется обратной зависимостью его внутреннего сопротивления от температуры. Величина сопротивления возрастает, прежде всего, за счет ухудшения проводимости электролита, а также по мере разряда аккумулятора. Это связано с тем, что при отрицательных температурах снижается скорость диффузии ионов электролита (и его концентрации в порах активной массы), проводимость самой активной массы и сепаратора. При этом уменьшается электропроводность в целом.С увеличением внутреннего сопротивления усиливается поляризация и создаются условия для образования мелкокристаллических плотных осадков сульфата свинца, вызывающих пассивирование отрицательного электрода.

Если вспомнить Закон Ома для полной цепи (I= ε/R+r), который устанавливает связь между силой тока, электродвижущей силой (ЭДС) и внешним и внутренним сопротивлением в цепи, то видно, что чем выше внутреннее сопротивление (особенно электролита), а оно повышается с понижением температуры, тем меньше отдаваемый аккумуляторной батареей ток, а соответственно и емкость самой батареи.

Динамика снижения напряжения аккумулятора при разряде зависит от изменения ЭДС элемента, динамики роста его внутреннего сопротивления, а также величины тока разряда. Иными словами, чем ниже температура аккумулятора и больше ток разряда, тем быстрее упадет напряжение на его выводах и, соответственно, меньше окажется снятая емкость. Возникает эффект так называемой «кажущейся» потери емкости, когда запас непрореагировавших активных веществ еще достаточен, а разряд приходится прекращать из-за недопустимого снижения напряжения на выводах батареи.

Точка замерзания электролита

С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что затрудняет его проникновение в поры глубоких слоев активной массы пластин. При этом поверхностные слои активной массы быстрее преобразуются в PbS04 и кристаллы PbS04 закрывают поры активной массы, а поэтому химическая энергия, запасенная в глубоких слоях активной массы пластин, полностью не используется и разрядная емкость батареи понижается. При понижении температуры электролита ниже +25 °С емкость аккумуляторной батареи при ее разряде силой тока, соответствующей 0,05Сном., уменьшается на 1% на каждый градус понижения температуры, а при большей силе разрядного тока — на большую величину.

Более того, работа аккумуляторной батареи при низких отрицательных температурах связана с опасностью замерзания электролита. Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой водный раствор серной кислоты и непосредственно участвует в токообразующих реакциях. Из-за того, что при разряде расходуются молекулы серной кислоты и образуются молекулы воды, плотность электролита постепенно снижается.

Оценивая работоспособность аккумулятора при отрицательных температурах, необходимо учитывать не только номинальную (начальную) плотность его электролита, но и плотность в конце разряда при снятии расчетной емкости.

Начальная плотность электролита полностью заряженного аккумулятора зависит от его конструкции и технологии производства. Например, аккумуляторы со свободным электролитом в зависимости от модели могут иметь номинальную начальную плотность: 1,22; 1,24; 1,26 кг/л. Температуры замерзания электролита этих полностью заряженных батарей составляют: -32; -42 и -54°С, то есть аккумулятор с электролитом плотностью 1,24 кг/л нельзя разряжать при температуре ниже -40°С

-45°С из-за угрозы его замерзания. Поэтому эксплуатация батареи при температуре ниже точки замерзания электролита полностью заряженного аккумулятора недопустима.

Область замерзания электролита примерно одинакова для всех типов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Усредненный график зависимости температуры замерзания электролита от плотности электролита представлен на рис. 2.

Кроме этого, в зависимости от температуры следует ограничивать глубину ее разряда. Чем ниже температура эксплуатации, тем меньше допустимая глубина разряда. Поэтому при отрицательной температуре приходится использовать аккумуляторы с повышенной номинальной емкостью.

Таким образом, если предполагается эксплуатировать свинцово-кислотные аккумуляторы при пониженной температуре, то при расчете и выборе батареи необходимо предусмотреть запас по емкости.

Ограничение отбора емкости батареи при отрицательной температуре — это принудительная остановка разряда или снятие с аккумуляторов определенного количества электричества. Более экономичное и технологичное решение — использование подогреваемых батарейных шкафов, особенно в регионах с холодным климатом. В идеальных условиях температура в них не должна опускаться ниже 5°С. Это предотвратило бы опасность замерзания электролита и ограничило коэффициент запаса номинальной емкости относительно разрядной. Но даже поддержание температуры в шкафу в пределах оптимальной существенно облегчит выбор батареи и сделает ее работу более предсказуемой.

Оставьте свои контактные данные, и наши специалисты свяжутся с вами, для консультации или оформления заказа

Источник