Рубрика:

Техзона

 Журнал: 3 (2012)

Аккумулятор





 

Аккумулятор

    Поднять тему об аккумуляторах нас надоумили два фактора: чрезвычайно холодные конец января и февраль (у многих гаражи промерзали до –150 С и даже ниже!), а также стремительно приближающийся март – ведь именно в этом месяце наиболее нетерпеливые и дотошные владельцы заканчивают подготовку своего байка к новому сезону, открывая его не позже апреля.

   Что представляет собой аккумулятор, и почему его называют батареей, а также на ряд других вопросов по теме вы сможете найти ответы в этой статье. Многообразие типов и серий «электрохимических источников питания» – а именно так на бюрократическом языке называется наш предмет обзора, не говоря уже о массе различных торговых марок, под которыми они продаются, способно поставить в тупик любого покупателя.

   Поскольку все мотоаккумуляторы произошли от автомобильных, давайте выясним, что же собой представлял их «предок». Если внимательно посмотреть на него «под углом в 73 градуса», то можно увидеть, что это ёмкость прямоугольной формы, наполненная электролитом, состоящем из водного раствора серной кислоты, в которую опущены металлические пластины. Принцип работы аккумуляторных батарей основывается на химических реакциях между свинцом и диоксидом свинца в сернокислотной среде, в результате которых вырабатывается электричество.

Вот эти реакции:

При заряде:


• у положительных пластин: PbSO4 + Н2О + О -> РЬО2 + H2SO4;

• у отрицательных пластин: PbSO4 + 2Н -> Pb + H2SO4.

При разряде:

• у положительных пластин: PbО2 + Н2О -> PbSO4 + Н2О + О;

• у отрицательных пластин: Pb + H2SO4 -> PbSO4 + 2Н.

    То есть, в моменты расхода энергии происходят реакции восстановления диоксида свинца на катодной пластине и окисление свинца на анодной пластине. При зарядке аккумулятора идут зеркально обратные процессы, к которым на завершающей стадии присоединяется ещё и электролиз воды с выделением кислорода на аноде и водорода – на катоде.

Важно: заряжать аккумулятор следует в проветриваемом помещении и не пользоваться вблизи него открытым огнём!

    Говоря простым языком, при разряде аккумулятора активно расходуется серная кислота и образуется вода, снижая плотность электролита. При заряде АКБ всё происходит в обратном порядке. Вода расходуется на создание серной кислоты, а плотность электролита повышается.

    Но ничто не вечно в этом мире и, поскольку эти основные реакции сопровождает ряд других процессов (самый вредный – сульфатация пластин), то секции аккумулятора со временем теряют свои свойства. Снижается их ёмкость и, в конечном счёте, аккумулятор приходится заменять на новый. Чтобы уменьшить негативное влияние сульфатации, в состав свинцово-сурьмяных пластин вводили кальций и даже серебро – так появились ещё два поколения обслуживаемых аккумуляторов.

    Но всё же, чем мотоаккумуляторы отличаются друг от друга? Следует заметить, что формально все они делятся по назначению (стартерные и обычные) и химизму (кислотные и щелочные). Поскольку нестартерные батареи (для эндуро / снегоходов / квадров и гидроциклов – БЕЗ стартеров) используются в нашей теме крайне редко (тем более, щелочные), то остановимся на рассмотрении только стартерных кислотных. Есть несколько категорий, которые определяют применимость той или иной «батарейки» для конкретной модели мотоцикла, они изложены ниже, порядке их важности.

Принципиальная схема устройства АКБ:

    Корпус (1) аккумулятора – из кислотостойкой пластмассы (как правило, это полипропилен) и разделен перегородками на шесть секций. В каждой секции установлен отдельный электрохимический элемент, состоящий из положительных и отрицательных пластин (9) и сепараторов (8) (разделительных прокладок) между ними. Каждый элемент имеет номинальное напряжение 2 Вольта и все они последовательно соединены между собой мостиками (4). Корпус аккумуляторной батареи закрыт общей для всех элементов пластмассовой крышкой (2). Крышка по периметру приварена к наружным стенкам корпуса. Соединения крышки с перегородками корпуса при сборке дополнительно уплотняются герметиком, чтобы исключить переливание электролита из одной секции в другую. Для каждой секции в крышке имеется резьбовое отверстие с пробкой (6) для заливки и индикаторным кольцом (7) контроля уровня электролита. АКБ имеет два вывода: положительный (3) и отрицательный (5).

Устройство AGM-батареи:

   Корпус из полипропилена (1) содержит резервное количество электролита для оперативного поддержания t, он масло-бензостойкий, выдерживает экстремальный холод и жару. Крышка (2) посаженная «на горячую», полностью герметична и увеличивает прочность корпуса. Клемма «минус» с покрытием (3) защищена от попадания кислоты, не корродирует, продлевая жизнь батареи. Предохранительный клапан (8) сбрасывает избыточное давление газов. Разделители уникальной конструкции (4) обеспечивают минимальное внутреннее сопротивление и короткий путь для стартерного тока, позволяя батарее выдавать его максимальное значение.

    Специальная активная масса (5), её компаунд отлично противостоит вибрациям, повышая надежность и срок службы аккумулятора. Решетка особой конструкции (6) устойчива к сильным вибрациям и обеспечивает максимальную проводимость. Спецсепаратор из стекловолокна (7) обеспечивает батарее долгую жизнь без обслуживания и, даже при разрушении корпуса не дает пролиться электролиту.

Размерность

    Эта категория включает в себя следующие параметры: геометрические размеры (высота-глубина/ширина-длина) и клеммность (тип клемм и их расположение). Первый параметр измеряется в миллиметрах и вместе со вторым указывается в каталоге (как правило, схематично). Оба привязаны к кодировке, которая у каждого производителя отличается. Но, при этом практически все они параллельно используют и кодировку фирмы Yuasa – признанного лидера в этой сфере.
    Важно: помните, производитель ВСЕГДА указывает номинальные размеры батареи и вы сможете установить в отсек мотоцикла аккумулятор как чуть меньших размеров, так и бОльших – просто перед покупкой аналога не поленитесь его промерять!

Электропараметры

Их всего три.


Вольтаж – показывает соответствие бортовой сети мотоцикла – а это 6 или 12В, но все современные мотоциклы имеют сети с номиналом 12В.

    Ёмкость – измеряется в АЧ (Ампер-часах) и этот параметр означает, какой ток и в течении какого времени способен отдавать аккум. Если Ваш аккумулятор имеет ёмкость 14АЧ, это означает, что при подключении потребителей (свет, музыка) с общем потреблением 1 ампер, батарея сможет «кормить» их в течение 14 часов. Но это в теории, на практике же, время работы имеет нелинейную зависимость от потребления. Ну и само собой, чем больше потребление, тем меньше время работы, и наоборот. Для примера – зарядка мобильного телефона потребляет 100 мА (0,1 А)… следовательно, аккумулятор 14АЧ способен заряжать мобильные телефоны более 100 часов подряд! Примерно также вы можете рассчитать потребление для телефона, музыки, света и прочего при палаточной ночёвке.

    Пусковой ток – способность батареи проворачивать ротор стартера. Он указывается в амперах, но по нескольким стандартам (как правило, это DIN, SAE, EN – см. таблицу №1). Этот параметр весьма важен и стоит рассмотреть его подробнее.

    Пусковой ток (стартерный ток, или ток холодной прокрутки – по-английски CCA, cold cranking ampers, далее – ПТ) – это ток, который практически сможет отдать батарея на клеммы стартера при минус 18° С в момент пуска. Чем больше величина этого тока, тем увереннее пройдёт и быстрее закончится запуск мотора – вал стартера (а значит и коленвал) будет вращаться быстрее. Но, даже в пределах одной величины ёмкости есть батареи с различными показателями ПТ. Это связано с уровнем технологий, применяемых для сборки (пример: ПТ обслуживаемой батареи с обычным электролитом может быть на 20-30% ниже необслуживаемой). Такое вполне возможно, когда применяют улучшенные материалы для пластин и клемм, что даёт уменьшение внутреннего сопротивления в аккумуляторной батарее.

Таблица 1: соответствие CCA разным стандартам DIN, EN, SAE (испытания аккумуляторов по всем стандартам проводится при температуре –180 С).
DIN     EN   SAE

170     280   300


    Где DIN – это немецкий индустриальный стандарт; EN – европейский стандарт и SAE – стандарт американского инженерного сообщества. Чаще всего на корпусах батарей встречается стандарт DIN.

    Важно: производители практически всегда дают величину пускового тока, основываясь на номинале либо на максимальных величинах, и могут её округлять. Помните, что указанная величина пускового тока несёт в себе ориентировочную (оценочную) информацию.

Учитывая малые размеры мотоциклетных АКБ и невозможность взять с собой другую батарею, побольше, к этому параметру следует подойти со всей серьёзностью. Ведь любой стартер в момент начала пуска потребляет в 10 раз больший ток, чем когда он уже крутится. Также потребление стартером тока повысится, если ему будет тяжело (плохой контакт, износ щёток или загустевшее масло).

Конструкция

    Любая АКБ (и мотоциклетная – не исключение) состоит из нескольких отдельных аккумуляторов, скрытых под одним корпусом. И если ранее, когда на мотоциклах массово стояли кикстартеры, а электрическим запуском могли похвастаться только люкс-модели, конструктивно аккумуляторы для мотоциклов были самыми простыми и… тяжёлыми. Каждая секция содержала в себе так называемый «пакет» из набора свинцовых решётчатых пластин, разделённых диэлектрическими пористыми прокладками (или сепараторами) и отделялась от других секций глухими перегородками. В каждую из секций заливался электролит (раствор серной кислоты c плотностью 1,27) и, проникая сквозь поры сепараторов, омывал пластины, в ячейках решётки которых находилась плотная масса из окислов свинца, которую называют «активной».

    Пластины в пакете делятся на «положительные» и «отрицательные» и соединяются перемычками, выходя на две клеммы, которыми АКБ и подсоединяется в электросхему мотоцикла. В прошлом веке так выглядели практически все АКБ на автомобилях и мотоциклах. К началу 70-х годов прошлого века была изобретена новая, «гелевая» технология для АКБ и к концу века они стали преображаться.

Технологии

    Большинство современных мотоциклетных батарей производятся с использованием полностью герметичной сборки, что позволяет использовать их на любых видах мототехники – от скутеров до гидроциклов. «Начало конца» традиционному конструктиву обычных свинцово-кислотных мотоаккумуляторов было положено уже в начале нашего века, с массовым внедрением технологии «GEL» – в этих батареях электролит присутствует в виде геля, а не жидкости. Что это даёт?
    Такие батареи лучше переносят вибрации и удары, а также могут работать не только «на боку», но даже перевёрнутыми – ведь утечка электролита из них невозможна! Удержание высоких значений тока вне зависимости от степени разряда батареи – вот что важно при использования гелевых аккумуляторов на мототехнике. Даже при остаточном заряде в 30-20% аккумулятор прокрутит стартер и зажжёт фару, а после зарядки полностью восстановит свою номинальную емкость. Современные гелевые аккумуляторы способны выдержать до 1000 и более циклов глубокого разряда.

    Важно: следует помнить, что при максимально полном разряде такой аккумулятор нельзя оставлять «без помощи» надолго и следует как можно быстрее его зарядить – иначе, «забыв» о нём более, чем на несколько суток, вы его окончательно потеряете!

    Но, чуть позже в компании Gates Rubber Corporation была придумана, а в 1980 году впервые серийно реализована брэндом Yuasa другая технология, когда в батарею перед использованием заливается обычный жидкий электролит, а после отстоя он полностью впитывается и прочно удерживается «хитрыми» стекловолоконными сепараторами. Она получила наименование «AGM» (Absorbent Glassfibre Mat) и очень быстро стала популярной.
    В чём основные преимущества так называемых «гелевых» необслуживаемых батарей перед обычными, мы описали выше. Но есть ещё несколько дополнительных. Срок службы как у AGM, так и у GEL аккумуляторов может достигать 10-ти лет при соблюдении условий их эксплуатации. Но это – в идеале. Как правило, это три года минимум. Ещё у обоих типов батарей очень малый ток саморазряда. Заряженная батарея может храниться достаточно долгое время – за год простоя заряд падает только до 80% от первоначального.

    Но и у батарей типа AGM есть несколько преимуществ перед батареями типа GEL. Главное – это очень длительный срок предпродажного хранения в сухом состоянии. Минимально – три года, а максимально – 5 и даже более лет без потери своих качеств! Есть только ДВА условия, которые необходимо соблюсти перед установкой такого аккумулятора на мотоцикл: после заполнения электролитом ему следует отстояться минимум 2 часа и ещё его желательно подзарядить слабым током (не боле 1/2 от номинала). Второе преимущество батарей AGM заключается в уникальной конструкции пакета пластин, что позволяет им выдавать чрезвычайно высокий пусковой ток (CCA).

«Who is who?»

    Если ранее у всех на слуху была только пара премиум-брэндов – японская Yuasa, американский Exide и немецкие Varta с Bosch, то сейчас в стране немало глобально известных (впрочем, и неизвестных тоже) производителей, включая и отечественный «Bi-Force», не говоря о массе мало кому известных «артельных» торговых марках из Китая.

    Но на нашем рынке есть и серьёзные производители из Поднебесной – это брэнд Dynavolt, что производит свои необслуживаемые АКБ по технологии «nanogel» на новом автоматическом заводе со сборкой в среде инертных газов. Он самый недорогой из «гелевых» на нашем рынке и, пожалуй, оптимален по соотношению «цена-качество». Самым же дорогим брэндом (кроме АКБ официальных дилеров) в Украине является Yuasa c AGM батареями.

Как покупать

    Какие «подводные» камни могут поджидать при покупке мотоаккумулятора? Первый и, пожалуй, самый важный: избегайте покупки «левой» АКБ. На рынках вам могут вообще «впарить» частично пустой аккумулятор – с уменьшенным количеством пластин! Для избежания этого не следует отдавать деньги за первый попавшийся вам на глаза «недорогой» аккумулятор, а стоит перед покупкой потратить немного времени на поиски в Интернете официальных продавцов АКБ, дающих на них гарантию не менее одного года и документы, или воспользоваться советами специалистов из той же Сети. Естественно, кто-то скажет, что самое правильное решение – это прийти в официальный сервис марки и купить тот аккумулятор, который рекомендован производителем мотоцикла. Это будет на 100% верное, но не самое дешёвое решение. Если модель вашего мотоцикла более или менее распространена и выпускалась только для какого-то одного рынка (европейского, американского или японского), то в торгующей организации есть шанс заглянуть в каталог и подобрать батарею по модели мотоцикла или кодировке батареи. Это идеально. Но если вы владелец чего-то нестандартного, внутрияпонского, или модель шла на разные рынки в разных комплектациях, то – линейка вам в помощь! Замеряйте посадочное место, фиксируйте расположение и форму клемм, и только потом перекапывайте каталоги на сайтах или звоните в магазины. Если найденный вами аккумулятор идеально встал на своё место, но имеет небольшие отклонения по параметру ёмкости – не беда, отличия в 1-2 Ач не критичны.

    На фоне всего вышеизложенного, многие выбирают для себя путь наименьшего сопротивления, покупая максимально дешёвые аккумы «на сезон»…На этот самый «сезон» хватит любого аккумулятора, и вас не будут беспокоить ни зимние температурные режимы, ни уровни и плотность электролита, ровным счётом НИЧЕГО. Просто нужно заготовить немного денег, чтобы весной купить новый. Правда, и гарантии надёжности – никакой, но зато предложений в нижнем ценовом сегменте – море! Китайские, польские, и даже наши, отечественные! Так почему бы не поддержать отечественного производителя? По крайней мере, будет кому рекламации предъявлять… ww

Из интересного:

  • Дешёвые обслуживаемые АКБ желательно «потренировать» перед тем, как устанавливать, зарядить малым током, затем «посадить» почти «до нуля» (например, при помощи лампочки), повторив эту процедуру минимум 2-3 раза. И только после этого устанавливать. Аналогично желательно подготовить «аккум» и на свежекупленной б/у технике. Он может казаться «убитым», но после замены электролита и «тренировки» – вполне откатать ещё сезон….
  • Очень часто пытливые умы мучает вопрос – можно ли использовать аккумуляторы от «бесперебойников»? Да, можно. Если у вашего мотоцикла невысокие требования к пусковому току (как правило, это японские моторы с объёмами 250-400 см3), то «ИБП-шные» аккумуляторы могут легко прослужить пару сезонов. Ведь это – такой же свинцовый «гелевый» аккумулятор, и повредить системам мотоцикла он не может. Единственный неприятный момент – «не те» клеммы. Лучше всего, дабы не резать «родные» провода, припаять к стандартным (но обязательно – из силовой серии) контактам, известным в народе под именем «мама», короткие куски толстого провода с круглыми плоскими клеммами, и присоединить к ним болтами М6 родные провода с такими же клеммами на концах. Всё тщательно заизолируйте и… готово!
    Важно: провод на «переходники-огрызки» должен быть коротким и толстым – с сечением, раза в два превышающим сечение проводов в проводке мотика.

    Севший аккумулятор во время подзарядки от генератора потребляет ток в несколько ампер, а это много – плюсовая клемма будет нагреваться. Если сечение провода будет недостаточным или качество пайки будет слабым – провод отвалится. На ходу можно смело попрощаться с реле-регулятором, а то и с блоком управления.

  • На клеммы после установки рекомендуется наносить специальную консервирующую, ну или, на худой конец, любую густую смазку. Это предотвратит места соединений от окисления в местах контакта, избавив вас от неожиданных «сюрпризов» в сырую погоду.

• Если в «банках» обслуживаемой батареи падает уровень электролита – доливайте ТОЛЬКО дистиллированную воду! В случае долива электролита аккум попросту выйдет из строя.

  • Необслуживаемые батареи рекомендуется заряжать малым током (до 5% от номинальной ёмкости), следовательно, время зарядки может достигать и суток.

  • Зарядить подсевшую батарею работой мотора «на холостых» НЕВОЗМОЖНО, даже если мотор проработает несколько часов! Поэтому, зимой, периодически запуская в гараже мотор и также периодически не подключая батарею к зарядному устройству, вы разряжаете свою АКБ. И в одно весеннее утро не заведёте мотоцикл.

  • При старте от чужого аккумулятора позаботьтесь о том, чтобы соединяющие клеммы «прикуриваемого» и «прикуривателя» были достаточно толстыми и качественными, а «крокодилы» плотно держались своими «зубами» за соответствующие клеммы.

  • Если заведомо исправный аккумулятор слишком часто подкладывает вам «свинью» и «садится» – не тяните, ищите утечку на одном из потребителей или «подкорачивание» в проводке.

  • Если нового аккумулятора вам хватает на сезон, то проблема чаще всего – в неисправном реле-регуляторе… Постоянная перезарядка «убивает» его.
 

Текст: Валерий Чуйков, Андрей Блинов
Фото: предоставлены авторами

 

Полное или частичное копирование статьи возможно только с активной ссылкой на http://motodrive.com.ua
Подписной индекс издания  90693

Все, что связано с МОТОКРОССом - здесь!
   Наши партнеры