Аккумуляторная батарея преобразует постоянный электрический ток, подводимый от внешнего источника, в энергию активной массы разнополюсных электродов и электролита, а их энергию — в постоянный электрический ток потребителей.
По назначению аккумуляторные батареи делят на стартерные, стационарные, авиационные, тяговые и др.
По виду электролита и электродов аккумуляторные батареи бывают свинцово-кислотные и щелочные: железоникелевые, кадмиево-никелевые, серебряно-цинковые.
Основной потребитель тока, определяющий тип аккумуляторной батареи на тракторах — стартер.
Требуемые свойства стартерной аккумуляторной батареи: приспособленность к разрядке током силой до 1000 А и более, высокая надежность в условиях реальной эксплуатации машин, малые габариты, масса и стоимость. Такими свойствами пока обладают только свинцово-кислотные батареи — старейшие химические источники тока (первая батарея создана Планте в I860 г.).
- Cвинцово-кислотная аккумуляторная батарея
- Неисправности аккумуляторной батареи
- Техническое обслуживание аккумуляторной батареи
Аккумуляторные батареи обозначают цифрами и буквами на стенке бака, межэлементном соединении или общей крышке. Например, сокращение 6СТ-75ЭМ означает: стартерная (СТ) свинцово-кислотная аккумуляторная батарея из шести (первая цифра) последовательно соединенных аккумуляторов с номинальным зарядом (емкостью) 75 А·ч (число после дефиса), эбонитовым баком (буква Э) и сепараторами из мипласта (буква М).
Батарею, предназначенную для эксплуатации в тяжечых условиях, обозначают ТСТ вместо СТ, бак из асфальтопековой пластмассы — буквой П, из термопласта — Т, сепараторы из мипора — буквой Р, а комбинированные из мипора или мипласта со стекловойлоком — PC или МС. Несухозаряженную батарею обозначают буквой Н, например 6СТ-75ТМСН. Указывают также товарный знак завода-изготовителя и дату выпуска батареи.
На тракторах с пусковыми двигателями и большинстве автомобилей применяют одну батарею типа 6СТ с номинальным напряжением 12 В и зарядом 45, 55, 60, 75 или 90 А·ч.
На тракторы МТЗ-100 устанавливают две последовательно соединенные батареи ЗСТ-235ЭМ, а на автомобили КамАЗ-5320 — 6СТ-190А. На тракторе К-701 две батареи 6СТ-182ЭМ переключают с параллельного соединения при работе двигателя на последовательное при пуске. Такая схема позволяет использовать более мощный стартер напряжением 24 В и сохранить номинальное напряжение 12 В при работе.
В серийных свинцово-кислотных батареях при длительных (10 и 20 ч) режимах разрядки используется около половины, а при стартерном режиме (продолжительность 3 и 5 мин) — только 4... 10% активных масс. В связи с этим ведутся работы по созданию высокопористых пластин скелетного типа с химически стойкими волокнистыми материалами в активной массе, совершенствуется конструкция решеток и сепараторов. Например, решетки положительных пластин можно изготовлять из титана, покрытого двуокисью свинца, или дырчатого винипласта, армированного свинцовым сплавом, а решетки отрицательных пластин — из освинцованных алюминия, меди, титана, армированного винипласта. Перспективные материалы для сепараторов — юмикрон, винипор, поровинил, асбодревкартон и др. С целью улучшения конструкции можно конвертировать положительные пластины дырчатым винипластом. При этом исключается замыкание положительных и отрицательных пластин.
В редко обслуживаемых батареях решетки изготовляют из малосурьмянистых сплавов (1,5...2,5 % сурьмы) с легирующими добавками. При этом напряжение интенсивного газовыделения повышается на 0,3 В по сравнению с обычными батареями.
Основная причина высокой трудоемкости технического обслуживания аккумуляторной батареи на машине — уменьшение уровня электролита из-за электролиза воды при напряжении на один аккумулятор около 2,4 В и выше. Устанавливая пластины в сепараторы-«конверты» на укороченные призмы или ровное дно моноблока, увеличивают уровень электролита над пластинами и сроки доливки аккумуляторов дистиллированной водой.
В стартерных железоникелевых батареях типа СЖНТ электролитом служит водный раствор щелочи КОН плотностью 1,23... 1,25 г/см3 с добавкой 18...20 г на 1 л раствора моногидрата лития LiOH. Их электроды изготовляют в виде таблеток, на которые напрессовывают активную массу. В заряженном состоянии активная масса положительного электрода состоит из смеси графита с гидратом закиси никеля, а отрицательного электрода — из порошка чистого железа Fe. Таблетки с положительной и отрицательной активной массой собирают в один столб и разделяют сепараторами из капроновой ткани. Электролит в химической реакции не участвует и служит только проводником тока. Поэтому для контроля заряженности батареи измеряют ее напряжение.
Поскольку в железоникелевом аккумуляторе ЭДС равна 1,38 В, то в батарею номинальным напряжением 12 В устанавливают и последовательно соединяют девять аккумуляторов. Масса щелочных батарей типа СЖНТ несколько больше, чем свинцово-кислотных. Например, масса батареи 9СЖНТ-60 с номинальным зарядом 60 А·ч составляет 39,5 кг, а свинцово-кислотной 6СТ-68—30 кг. Долговечность батарей типа СЖНТ в несколько раз больше и при повышении напряжения бортовой сети на 10 % не уменьшается, а увеличивается.
Разрабатывают также батареи других типов и электрохимические генераторы, иногда называемые топливными элементами.
Электрохимический генератор (ЭХГ) — это преобразователь химической энергии топлива (водорода и кислорода) в электрический ток, но не через теплоту, а непосредственно. Его КПД вдвое больше, чем у дизеля. Водородно-воздушные ЭХГ испытывают на электромобилях. Однако их еще необходимо совершенствовать: заменить дорогостоящие катализаторы (платина, серебро), увеличить срок службы, запас хода и надежность. Пока же запас хода электромобиля не превышает 150 км, а пробег до замены ЭХГ — 100 тыс. км.
