Tadeusz - 2009-11-30, 17:23 Temat postu: Jak zbudowany jest akumulator kwasowy? Co z tego wynika? Co właściwie siedzi w akumulatorach samochodowych? Praktycznie sto procent akumulatorów z jakimi mamy do czynienia w samochodach to akumulatory kwasowe, zwane też ołowiowymi. Czyli takie w których elektrolitem jest wodny roztwór kwasu siarkowego ( niekoniecznie występujący w postaci cieczy), zaś elektrodami płyty z warstwą masy czynnej z porowatego dwutlenku ołowiu (płyty dodatnie) i ołowiu gąbczastego (płyty ujemne). Płyty te wykonane są w ten sposób, że ich szkieletem jest kratka pełniąca podwójne zadanie. Po pierwsze to na niej utrzymuje się masa czynna, po wtóre przewodzi ona prąd. Dla działania akumulatora najlepiej byłoby, gdyby kratki sporządzone zostały z czystego ołowiu, ale jest on materiałem zbyt miękkim i o stanowczo za małej wytrzymałości. Dlatego wykonuje się je ze znacznie wytrzymalszych stopów ołowiu. Ołowiowe, ale z antymonem albo z wapniem. Przed laty był to wyłącznie stop z 6-10% zawartością antymonu. Podstawową zaletą tego stopu jest łatwość jego uzyskania, główną wadą, że sprzyja zjawiskom samoistnego rozładowywania się akumulatora oraz ubywania elektrolitu na skutek wydzielania się z niego tlenu i wodoru w trakcie ładowania. Oba te niepożądane procesy zachodzą z wielokrotnie mniejszą intensywnością, gdy zamiast antymonu użyty zostanie wapń. Stosuje się go znacznie mniej, bo ok. 0,1%, co jednak wcale nie ułatwia uzyskania stopu. Jest to w ogóle dosyć trudne ze względu na drastyczną różnicę w gęstości (ciężarze właściwym) wapnia i ołowiu oraz wysokie powinowactwo wapnia do tlenu. Produkcja akumulatorów wykorzystujących stop ołowiowo-wapniowy została więc opanowana stosunkowo niedawno. Gdy to się udało, naturalną koleją rzeczy powstała potrzeba nazwania akumulatorów nowego rodzaju w specjalny sposób, by łatwo można je było odróżnić od wcześniej wytwarzanych baterii. Tym bardziej, że miały one odmienne cechy użytkowe. Ukute zostało zatem określenie akumulatory wapniowe, choć wapnia jest w nich tak naprawdę bardzo niewiele. Znacznie mniej niż antymonu w akumulatorach starszego typu, które przez całe dziesięciolecia nazywane były akumulatorami kwasowymi lub ołowiowymi (paradoksalnie w wapniowych ołowiu jest więcej, bo mniej stosuje się dodatku stopowego), obecnie zaś określane są mianem akumulatorów antymonowych. Akumulatory wapniowe też mają pewne wady. Zasadniczymi, z punktu widzenia użytkownika pojazdu, jest mała odporność na głębokie rozładowania, szczególnie zaś zachodzące cyklicznie. A co się dzieje, gdy kratki płyt ujemnych sporządzone zostaną ze stopu antymonowego, zaś dodatnich z wapniowego? Mamy wówczas akumulator o cechach pośrednich między wapniowym i antymonowym. Dla baterii tego typu przyjęta została nazwa akumulator hybrydowy. Bezobsługowy? Jednak wymagający obsługi Akumulatory wapniowe często bywają również nazywane bezobsługowymi. Z jednej strony ma to swoje uzasadnienie, z drugiej jednak prowadzi do nieporozumień. Rzecz w tym, że pojęcie akumulator bezobsługowy przeszło do potocznego języka z norm, w których w ten sposób określane są baterie cechujące się tempem ubywania elektrolitu niższym niż pewna - fakt, że niewielka - wartość. Akumulatory wapniowe spełniają oczywiście ten warunek, co nie znaczy, że przynajmniej teoretycznie nie można sobie wyobrazić np. hybrydowego, który również będzie odpowiadał normie na bezobsługowość. Jednocześnie należy mieć świadomość, iż tak naprawdę nie ma baterii bezobsługowych. Przy wszystkich, w tym również zupełnie nie wymagających dolewania wody, trzeba przeprowadzać pewne zabiegi. Należy wszak sprawdzać, aby były dobrze zamocowane, miały czyste czopy, były ładowane odpowiednim prądem. Na zakończenie kwestii stopów wykorzystywanych w akumulatorach rozruchowych, godzi się jeszcze wspomnieć o srebrze, które też bywa dodawane do tychże stopów. Wedle firm, które tak czynią kratki dzięki temu lepiej przewodzą prąd oraz cechują się większą odpornością na korozję, co ma istotne znaczenie w nowoczesnych samochodach. A to dlatego, że w ciągu ostatnich 20 lat średnia temperatura w komorze silnikowej podniosła się z 50 do 100 oC, im zaś jest cieplej, tym procesy korozyjne zachodzą z większą intensywnością. Elektrolit w płynie, w żelu, w macie z włókien szklanych. Drugim ważnym podziałem jest rozróżnienie przeprowadzane pod kątem postaci w jakiej znajduje się elektrolit. Najczęściej do czynienia mamy z płynnym elektrolitem, gdyż rozwiązanie takie najmniej kosztuje. I na tym w zasadzie kończą się jego zalety. Do głównych wad należy ryzyko wycieku żrącego kwasu przy najmniejszym nawet pęknięciu obudowy, w wielu bateriach potrafi on wyciec również przy nadmiernym przechyleniu akumulatora. Kolejny istotny mankament to mała zdolność do rekombinacji (powtórnego łączenia się) tlenu i wodoru wydzielających się przy ładowaniu. Gazy te bowiem szybko wydostają się z elektrolitu i ulatują do atmosfery przez system odpowietrzenia akumulatora. Co gorsza niosą zwykle ze sobą mgiełkę z kwasu, czego skutki widać czasami na elementach nadwozia znajdujących się blisko akumulatora. W akumulatorach żelowych elektrolit przypomina galaretę. Potrafi jednak też wyciec, gdyż w trakcie ładowania i rozładowywania baterii staje się bardziej płynny. Z rekombinacją tlenu i wodoru są również problemy ze względu na powstające w żelu przy ładowaniu próżniowe bąble utrudniające kontakt między gazami wydzielającymi się na różnych płytach. Wreszcie z uwagi na to, że część elektrolitu to substancja żelująca, akumulator ma mniejszą pojemność i prąd ładowania niż bateria z płynnym kwasem. Niejako w zamian cechuje się natomiast dużo większą odpornością na drgania, skuteczniej też z jego wnętrza odprowadzane jest ciepło powstające przy przepływie prądu. Najwięcej dobrego można powiedzieć o akumulatorach typu AGM, czyli takich w których elektrolit uwięziony jest w macie z odpowiednio spreparowanych włókien szklanych. Z baterii tych kwas nie ma szans wyciec, praktycznie cały tlen i wodór wydzielające się przy ładowaniu łączą się z powrotem w wodę. Minus baterie MGM mają w zasadzie jeden - są droższe od innych. Sami widzicie, że ich budowa determinuje pewne stałe cechy i nie da się przeskoczyć głównych wad akumulatorów ołowiowo-kwasowych - samorozładowywania, braku odporności na głębokie rozładowanie szczególnie cykliczne, przeładowywanie lub ładowanie zbyt wysokim prądem. Na potrzeby marketingowe stworzono mity, w które bardzo chętnie wierzymy i niestety tracimy na tym. Jednym z tych mitów jest akumulator głębokiego rozładowania. Owszem, mając inną budowę, obliczony na pobór mniejszego prądu w dłuższym czasie, wydłuża niejako możliwość efektywnej pracy, ale nadal nie może jego napięcie na celi spaść poniżej 1,8 V, bo oznaczać to będzie wytworzenie stałej warstwy siarczanu ołowiu, odcinającego dostęp masy czynnej do elektrolitu. UWAGA! Na płytach znajduje się siarczan ołowiu i to jest normalne. Bierze on udział w procesie elektrolizy. Gdy z akumulatora pobierany jest prąd wtedy ołów z katody reaguje z kwasem siarkowym, uwalniając elektrony. Płyną one przez odbiornik do anody, gdzie są pobierane w reakcji dwutlenku ołowiu z kwasem siarkowym. W wyniku reakcji chemicznej na elektrodach powstaje siarczan ołowiu i maleje stężenie kwasu siarkowego w elektrolicie. Akumulator jest rozładowany, jeśli ołów i dwutlenek ołowiu z elektrod przekształcą się w siarczan ołowiu. W czasie ładowania np. przez alternator, na elektrodach zachodzą procesy prowadzące do rozkładu siarczanu ołowiu na ołów i dwutlenek ołowiu, a kwas siarkowy wraca do roztworu. Siła elektromotoryczna akumulatora ołowianego wynosi 2,2V i w małym stopniu zależy od temperatury. Dla uzyskania większej wartości napięć zasilających pojedyńcze ogniwa łączy się szeregowo w baterię akumulatorów. Przypominam: W czasie pracy akumulatora należy nie dopuścić aby siła elektromotoryczna na pojedynczym ogniwie spadła poniżej 1,8V. Wtedy na elektrodach zachodzą procesy nieodwracalne. Tworzy się postać krystaliczna siarczanu ołowiu o bardzo dużych kryształach, trudnych do rozłożenia. Mówimy wtedy że akumulator uległ zasiarczeniu. Dotyczy to każdego akumulatora ołowiowo-kwasowego(także żelowych!) Akumulator ołowiowy wrażliwy jest na wstrząsy, co wpływa na odpadanie porowatej masy płyt, która zwiera dolne części płyt. Wynikiem tego jest samorozładowanie się akumulatora a w konsekwencji zasiarczenie. Powyższe to tylko podstawowe wiadomości o budowie i cechach akumulatorów ołowiowo-kwasowych. O zachodzących procesach w trakcie pracy, czyli chemii akumulatora byłoby może ciekawie, ale nie wydaje mi się aby to była wiedza niezbędna dla prawidłowej eksploatacji. O samym procesie ładowania i umiejętnym doborze akumulatorów warto było by chyba jeszcze porozmawiać. 
wmaker - 2009-11-30, 21:12 jeszcze taki dokument: http://www.medcom.com.pl/dl/dobor-baterii.pdf stary ale ciekawy. 
Tadeusz - 2009-11-30, 21:21
Masz oczywistą rację, że ciekawy. Jak każda praca o charakterze naukowym, jednak dosyć hermetyczna językowo i dla przeciętnego kierowcy stanowi chyba nadmiar informacji, fakt, że bardzo ciekawych.  
Świstak - 2009-12-11, 01:53 Przeczytałem materiały kilkakrotnie, ale wciąż mi brakuje informacji. Czy macie może dostęp do opracowań dotyczących optymalnego przebiegu procesów ładowania i odsiarczania stosowane w urządzeniach fabrycznych? Chodzi mi o wykresy (w funkcji czasu) przebiegu tych procesów. Myślę o automatyzacji tego procesu i zaszyciu algorytmu wewnątrz mikroprocesorka.... Taki superprostownik dla leniwych, a docelowo z możliwością rozbudowy do prawdziwego energobloku.... Aimeiz - 2010-09-02, 14:01 Hej. Ja znalazłem coś takiego: http://www.ia.agh.edu.pl/...kumulatorow.pdf Z dokumentu wynika iż akumulator ołowiowy należy ładować stałym prądem do momentu gdy osiągnie się nominalne napięcie. Później prąd stopniowo spada a napięcie ma się utrzymywać na stałym poziomie. To identyczny algorytm jak dla akumulatorów litowych wszelkiej maści: Lipo, Lilo, LiFe (Lipoe). Różnice są tylko w wartościach prądu ładowania i napięć. Dla Ołowiowych prąd ładowania w Amperach nie powinien być większy niż 1/10 pojemności wyrażonaj w amperogodzinach, co nie jest spełnione przy ładowaniu z alternatora. Pan na stacji, który wymieniał mi akumulator w dosyć nowoczesnym Passacie zmierzył prąd ładowania miernikiem cęgowym i widząc ok 10A powiedział że jest świetnie. Akumulator ma pojemność 55Ah więc prawie dwukrotnie większy prąd niż to wynika z teorii. Gdzieś czytałem że układ ładowania dla akumulatorów ołowiowo wapniowych (Tych bezobsługowych) musi ograniczyć napięcie ładowanie do 14.4V czyli 2.4V / celę, więc układ ładowania sprowadza się do układu stabilizatora napięcia 14.4V z ograniczeniam prądowym bez podcięcia charakterystyki o progowej wartości prądu 1/10 pojemności akumulatora, lub z podcięciem charakterystyki ograniczania tak, aby prąd w pobliżu maksymalnego napięcia zaczął się zmniejszać - to ponoć zdrowsze. Taki układ można dosyć łatwo zrealizować na elementach analogowych, lub jak chcemy mieć większe możliwości modyfikacji algorytmów, przełączanie ładowania na drugi akumulator, wyświetlacz cyfrowy, klawiaturkę i inne bajerki, jak również mniej wydzielanego ciepła w układzie to lepiej zrobić impulsowy układ mocy sterowany którymś z procesorów firmy ATMEL. Są gotowe ładowarki mikroprocesorowe do wielu typów akumulatorów i z ustawianymi parametrami. Sprowadzić można ze sklepu modelarskiego za kwotę od 120 zł z przesyłką włącznie, ale wszystkie mają jedną cechę, która utrudnia podłączenie jej na stałe - wymagają ręcznego zainicjowania procesu ładowania i przestają ładować po zakończeniu procesu. Można by spróbować zrobić tzw. reverse einginieering. Wykorzystać z ładowarki elektronikę i spróbować napisać nowy kod do procesora a jeśli procesor jest zablokowany to wymienić go na inny i wpisać swój program, lub jeśli ktoś jest dobry w hakerce to zmodyfikować kod .
Sam się przymierzam do układu ładowania na mosfetach i procesorze, ale z niechęcią patrzę na robienie takiej elektroniki od podstaw. Mógłbym za to poklepać nieco w klawiaturę i popracować nad kodem. maszakow - 2012-02-02, 23:45 Temat postu: Wszystko(prawie) o akumulatorach i ich traktowaniu HEj, podczas małego grzebanka po sieci znalazłem 2 interesujące linki z kompendium wiedzy na temat obsługi akumulatorów, oba zrobione na zasadzie FAQ. jak dla mnie super stronka http://www.akumulatory.auto.pl/porady a tu w uzupełnieniu - też można się paru ciekawych rzeczy dowiedzieć.... http://www.akumulator.pl/...y-eksperta.html Pawcio - 2012-02-03, 16:34 Troszkę o budowie akumulatorów na forum już było : http://www.camperteam.pl/...opic.php?t=6054 gino - 2012-02-03, 16:50 ok..tematy połączone
Tadeusz - 2012-02-03, 17:05 Koledzy, w czasie tych mrozów akumulatorom grozi zamarzanie. Normalnie w temp. pokojowej w pełni naładowany akumulator posiada elektrolit o gęstości 1,28 g/cm3. Jednak w tak silnych mrozach ich pojemnośc może spadać do 60%, a jeśli jeszcze są nie doładowywane na zbyt krótkich odcinkach jazdy to elektrolit może osiągnąć gęstość 1,15 g/cm3 i wtedy zamarza w temperaturze -15st.C. Jeśli dopuścimy do jeszcze silniejszego rozładowania i gestości 1,1 g/cm3 to zamarznie już w temeraturze -9 st.C. Warto zatem poczytać na ten temat tu: http://www.autoflesz.pl/a...umulatorem.html Może jeszcze warto przypomnieć sobie jak się ma gęstość elektrolitu do stanu naładowania: 1,28 Akumulator naładowany 1,20 ÷ 1,24 Akumulator wymaga naładowania 1,15 ÷ 1,20 Akumulator wymaga natychmiastowego naładowania 1,14 Minimalna dopuszczalna gęstość elektrolitu przy normalnym wyładowaniu akumulatora (stan alarmowy) 1,10 Akumulator całkowicie rozładowany szadok - 2012-02-03, 17:55
Ponieważ coraz więcej akumulatorów jest bezobsługowych, i nie da się dojść do cel, sądzę, że może warto podać wartości napięć dla danej gęstości elektrolitu... Jak sądzę, wartości poniżej podane będą dla temperatury 25'C. Tabelę znalazłem w instrukcji obsługi akumulatorów Trojan.
Tadeuszu, spojrzałbyś, czy jest to w miarę OK? Czy da się wprowadzić jakąś poprawkę dla niższych temperatur (znaczy co i o ile się zmienia  )?
maszakow - 2012-02-03, 17:57 Wiem Pawciu że było - i fajnie że gino scalił posty  .
Teoria to jedno, ja znalazłem trochę praktyki - z powyższych linków widać że życie weryfikuje teorie, dlatego uważam że warto tam zajrzeć Tadeusz -guru Aku...mulatora - jeszcze dołozy coś od siebie i mamy pigułkę wiedzy. i o to chodzi
Tadeusz - 2012-02-03, 20:44
Masz, Kolego, oczywistą rację. Teraz rzadko uzytkownicy mierzą gęstość elektrolitu, choćby z racji innej konstrukcji akumulatorów. Dlatego też nie namawiam do tego a tylko informuję o skutkach bardzo niskich temperatur. Twoja tabelka jest świetną pomocą bo wprost pokazuje współzależność gęstości elektrolitu i napięcia na zaciskach akumulatora. Rzeczywiście pomiar typowy wykonywany jest dla temperatury 25 st. C Zatem teraz uściślijmy co dzieje się w temperaturach niskich dla akumulatora naładowanego maksymalnie: Ten sam sprawny akumulator, który w temperaturze 25 st. C ma 100 proc. pojemności elektrycznej, w temperaturze 0 st. będzie miał 80% pojemności, w temperaturze - 10 st. już tylko 70%, a przy siarczystym mrozie, - 25 st., tylko 60%. To oznacza, że wieczorem naładowany i pozostawiony w samochodzie na ulicy akumulator np. 45 Ah, w obecnie pabujących temperaturach rankiem, gdy uruchamiamy auto, ma tylko 60% swej pojemności, czyli 27 Ah. I tu UWAGA! To bardzo ważne - akumulatora nie wolno nam rozładowywać w stopniu większym niż 50% jego pojemności. Dla aku 45 Ah jest to 22,5 Ah do wykorzystania. Jaki z tego wniosek? Taki, że w tych warunkach jakie obecnie mamy, czyli w temp. 25 st. pozostaje nam 4,5 Ah do dyspozycji i silnik musi nam zaskoczyć od razu. MUSI! Bo jeśli pokręcimy kilka razy mocniej to za chwilę już nie pokręcimy. Warto jeszcze Kolegom mniej doświadczonym przypomnieć, żę prąd dodatkowo zżera nam autoalarm i radio z podtrzymaniem daty, godziny i dostrojenia kanałów. Na koniec jeszcze dla uspokojenia - w temp. -15 st.C zamarznie nam aku rozładowany do gęstości elektrolitu na poziomie 1,15 g/cm3 a to oznacza rozładowanie już i tak na poziomie niebezpiecznym dla trwałości akumulatora nawet w normalnych temperaturach. Kiedy należy mieć prawie pewność, że elektrolit zamarznie i rozsadzi obudowę? Przy rozładowaniu całkowitym i temp. ok. -9 st.C. Życzę Wam Koledzy by Wasze autka uruchamiały się za pierwszym obrotem rozrusznika.
Aimeiz - 2012-02-03, 21:44 Teoria teorią a praktyka praktyką. Jeżdżę prawie 30 lat samochodem, były różne zimy, temperatury -30. Bywało że zabrałkło energii z akumulatorze i samochód, zwłaszcza diesel z superolem w misce olejowej odpalić nie chciał. Bywało że w filtrze paliwa był korek z lodu i parafiny. Bywało że samochód stał tydzień na mrozie i nawet automat rozrusznika nie pyknął. Zamarzł płyn zimowy do spryskiwaczy - tak jak najbardziej. Zamarzł olej napędowy w przewodzach i to podczas jazdy - tak. Ale żeby elektrolit w akumulatorze zamarzł i jeszcze rozszczelnił obudowę - to chyba jakaś bajka, może gdzieś na Syberii. Ale teoretycznie jest to możliwe. SlawekEwa - 2012-02-03, 22:01
W "maluchu" pozostawione włączone oświetlenie kabiny od póżnego popołudnia do rana dnia następnego rozładowało aku do 3,5V !!! . Po naładowaniu małym prądem, akumulator służył jeszcze 3 lata 
maszakow - 2012-02-03, 22:34 Sławku - nic dziwnego. akumulator malucha to była bateryjka bodajże 10 Ah. Najlepszy dowcip na prima aprilis na wydziale elektroniki w Gdańsku - POwiedzieć koledze któy właśnie wdrapał się na szóste piętro na zajęcia z klapek, że zostawił światła w maluchu zapalone... NAtomiast ładowanie małym prądem to jedna z paru procedur regeneracji akumulatorów. Właśnie jestem po zabawie z akumulatorem i H2SO4 oraz rozmowie z ojcem który potwierdził wasze opinie. koszmarnie długo trwało ładowanie takiego akumulatorka 50Ah, ale rezultat był pewny. Akumulator po łagodnym traktowaniu odwdzięczał się pracą przez czas znacznie dłuższy niż ten który mu dawali znający jego historię. Tadeusz - 2012-02-03, 22:37
Widocznie nie pozostawiłeś na mrozie całkowicie rozładowanego akumulatora. Rozładowany całkowicie napełniony jest już właściwie wodą, bo gęstośc 1,1 to przecież już prawie woda. Zapewniam, że w temperaturach - 25, - 30 musi zamarznąć. I nie jest to teoria. Pozostawiłem na Mazurach akumulator z jachtu, który rozładował mi się całkowicie. Miałem go zabrać na wymianę i trzymałem pod przyczepą, aby wracając do domu zabrać go na wymianę. Oczywiście zapomniałem o nim. Wiosną wyciągnąłem spod przyczepy napuchnięty i oczywiście rozszczelniony. Mam propozycję, rozładuj stary, już nie potrzebny aku do zera i wystaw na ten silny mróz. Porównasz teorię z praktyką.
SlawekEwa - 2012-02-03, 22:54
Tadziu masz rację- rozdupcyło wczoraj dwa aku, które od dwóch lat czekały na wywiezienie dco składnicy odpadów wtórnych 
A aku "malucha" miał 36Ah 
|
