EAU
19. 11. 2012
Akumulátory
Ing. Jozef Klus
2012
Obsah tematického celku
Druhy akumulátorov
Konštrukcia oloveného akumulátora
Chemické procesy v olovenom akumulátore
Elektrické veličiny akumulátorov
Diagnostika nabíjania akumulátora v praxi
Prevádzka, údržba a oprava akumulátora, zásady
uvedenia do prevádzky
• Alkalické a striebro-zinkové akumulátory, palivové
články
•
•
•
•
•
•
Ing. Jozef Klus
1
EAU
19. 11. 2012
DRUHY AKUMULÁTOROV
Druhy akumulátorov
• Elektrická palubná sieť v automobile
– napájanie el. zariadení MV spravidla zaisťuje
alternátor,
usmerňovač s regulátorom a akumulátor
– ak motor beží energiu zabezpečuje alternátor (napája
el. zar. a dobíja akumulátor)
– MV v súčasnosti potrebuje
okolo 2 kW el. energie
– predstavuje to asi 1 liter
paliva za hodinu pre
chod alternátora
(má 60% účinnosť)
Ing. Jozef Klus
2
EAU
19. 11. 2012
Druhy akumulátorov
• Elektrické príslušenstvo možno rozdeliť do 4
skupín:
– zdroje elektrického prúdu
– spotrebiče elektrického prúdu
– zapaľovacie zariadenie
– pomocné zariadenie
Druhy akumulátorov
• Zdroje elektrickej energie - vyrábajú elektrickú energiu
• V motorových vozidlách sú to akumulátory a točivé zdroje
(dynamá, alternátory)
• Akumulátor – dodáva energiu v dobe nečinnosti motora a
počas veľkej záťaže
• Točivé zdroje – sú poháňané spaľovacím motorom a
pracujú, ak je motor v činnosti, dobíjajú akumulátor
Elektrická energia je potrebná aj keď motor nie je v činnosti (spúšťač, niektoré druhy
osvetlenia, zapaľovanie,...).
Vozidlo musí byť vybavené zdrojom, ktorý je na spaľovacom motore nezávislý - akumulátor.
Akumulátor ako jediný zdroj nestačí (má obmedzenú kapacitu energie a postupne sa
znižuje).
Točivý zdroj a akumulátor teda vzájomne spolupracujú.
Ing. Jozef Klus
3
EAU
19. 11. 2012
Druhy akumulátorov
• Akumulátorová batéria, alebo akumulátor
– Je to zásobník energie, ktorý mení privedenú
elektrickú energiu na energiu chemickú a je schopný
vydávať z energie chemickej, späť energiu elektrickú
• Každý chemický zdroj sa skladá z :
– kladných elektród
– záporných elektród
– elektrolytu
Druhy akumulátorov
• Napätie zdroja je závislé na:
– materiáli elektród
– druhu elektrolytu
– počet elektród a ich veľkosť ovplyvňuje kapacitu
zdroja.
• U akumulátorov sa mení elektrická energia v
chemickú (nabíjanie) a opačne, z chemickej na
elektrickú energiu (vybíjanie).
Ing. Jozef Klus
4
EAU
19. 11. 2012
Druhy akumulátorov
• Akumulátory sa rozdeľujú podľa použitého
druhu elektrolytu:
– kyslý elektrolyt - olovené akumulátory
– zásaditý elektrolyt - alkalické akumulátory
(niklokadmiové, nikloželezné a striebrozinkové
akumulátory)
• Vo väčšine automobiloch sa používajú olovené
akumulátory
Parametre akumulátora v MV sú
KONŠTRUKCIA OLOVENÉHO
AKUMULÁTORA
Ing. Jozef Klus
5
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora
• Hlavné časti oloveného akumulátora:
– kladné a záporné elektródy
– separátory
– elektrolyt
– nádoba s vekom a pólovými vývodmi
Ing. Jozef Klus
6
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora elektródy
• Kladné a záporné elektródy
– sú konštruované ako mriežky (1) odliate z olova a
sú legovaného prísadami (tvrdé olovo)
– mriežky pôsobia ako nosiče činnej hmoty
– tvar je taký, aby činný materiál bol pevne
zachytený s čo najlepším elektrickým stykom a aby
neodpadával pri vibráciách a pri pnutí, ktoré
vzniká pri nabíjaní a vybíjaní
Ing. Jozef Klus
7
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora –
činné plochy
• Činné plochy na elektródach:
– na kladnej sú činné plochy vyplnené oxidom
olovičitým PbO2
– na zápornej sú vyplnené hubovitým olovom Pb.
• Samotný akumulátor sa skladá z článkov (7) a
každý článok je zložený z niekoľkých kladných
a záporných dosiek.
• Dosky (2) a (3) sú spojené vzájomne pólovým
mostíkom (6).
• Kladné a záporné dosky sú zasunuté do seba,
takže sa vzájomne striedajú a tvoria článok.
Konštrukcia oloveného akumulátora separátor
• Medzi kladné a záporné dosky je vložený
separátor (8).
– elektricky izoluje dosky (aby nevznikol medzi nimi
skrat)
– umožňuje ľahký prienik iónov medzi doskami
– separátor sa nesmie dotýkať dosiek na veľkej
ploche, aby bol ponechaný priestor pre elektrolyt
• Zhotovuje sa zo sklenej tkaniny a plastov,
alebo zo špeciálnych papierov.
Ing. Jozef Klus
8
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora elektrolyt
• Používa sa zriedená kyselina sírová H2SO4
(32%).
– Merná hustota riedenej kyseliny sírovej je 1,285
g/cm3.
– Kyselina je riedená destilovanou vodou.
• Ak by sa použil elektrolyt s väčšou hustotou,
svorkové napätie akumulátor sa síce zväčší, ale
došlo by k rozkladu dosiek.
Konštrukcia oloveného akumulátora nádoba
• Nádoba (9) je z tvrdej gumy alebo z plastov.
– Nádoby z priehľadných plastov umožňujú kontrolu
hladiny elektrolytu.
• Nádoba je rozdelená podľa toho, koľko článkov
má akumulátor obsahovať:
– akumulátor pre menovitú sústavu 12V má šesť
článkov zapojených do série,
– pre 6V má tri články,
– ak má vozidlo napäťovú sústavu 24V, akumulátory
sú radené do série.
Ing. Jozef Klus
9
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora nádoba
• Každý článok je oddelený prepážkou.
• Na dne nádoby sú rebrá, ktorými sú články
podopreté a medzi nimi sú tzv. kalové polia,
kde sa usadzuje kal.
• Jednotlivé články sú zakryté vekom (12).
• Veko je opatrené plniacimi otvormi so zátkami
(10) pre každý článok.
Konštrukcia oloveného akumulátora nádoba
• Pri nabíjaní sa rozkladá voda na kyslík a vodík,
takže zátky plniacich otvorov musia
umožňovať odvod vznikajúcich plynov.
• Nádoba je prispôsobená pre jednotné
uchytenie vo vozidlách. Na spodku nádoby je
lišta pre uchytenie (9) akumulátora. Toto
uchytenie zabranuje posunu akumulátora a
znemožňuje jeho obrátenú montáž.
Ing. Jozef Klus
10
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora –
pólové vývody
• Na veku nádoby sú vyvedené pólové vývody
(11), ktoré sú z olova.
– Kladný pólový vývod má o málo väčší priemer
(19,5 mm), ako záporný vývod (17,5 mm) - aby sa
nedali zameniť káblové svorky.
– Pólové vývody majú na vrchu označenú polaritu.
Konštrukcia oloveného akumulátora
• Články môžu mat v akumulátore usporiadanie
„0“ alebo „1“.
Usporiadanie článkov akumulátora
Ing. Jozef Klus
11
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora
• Bezúdržbové akumulátory
– majú plniace zátky,
– nové sa skladujú suché,
– plnia sa pred prvým použitím (nabíjaním) 37%
kyselinou sirovou,
– minimálne samovybíjanie (0,3 % za 24 hodín),
– doplňovanie elektrolytu destilovanou vodou v
intervale 2 rokov,
– pri nabíjaní odpadá potreba odzátkovania
akumulátora,
– zlepšené štartovacie vlastnosti, väčšia životnosť,
Konštrukcia oloveného akumulátora
• Úplne bezúdržbové akumulátory
– sú tesne uzavreté bez zátok – nedopĺňa sa
destilovaná voda
– skladujú sa naplnené
– dobre znášajú skladovanie
– majú odplynovacie otvory a môžu byť nakláňané
do 70°
– stav nabitia nie je možné merať hustomerom –
uzavreté
– zvyčajne majú kontrolku stavu nabitia
• farba ukazovateľa môže mať význam
Ing. Jozef Klus
12
EAU
19. 11. 2012
Konštrukcia oloveného akumulátora
• Vysokoprúdové akumulátory
– so zvýšenou životnosťou a odolnosťou proti
otrasom a cyklickému vybíjaniu
– určené pre ťažké stavebné a poľnohospodárske
stroje
– separátory kladných dosiek sú zo sklenenej
tkaniny a zabraňujú mrveniu materiálu na dno
nádoby
– dosky sú stočené a zafixované živicou
– elektrolyt je v separátore
CHEMICKÉ PROCESY V OLOVENOM
AKUMULÁTORE
Ing. Jozef Klus
13
EAU
19. 11. 2012
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Vo vodnom roztoku kyseliny sírovej dochádza
k rozkladu molekúl kyseliny sírovej H2SO4 na:
– kladné ióny vodíka 2H+
– záporné ióny SO42-.
• V elektrolyte sa ióny pohybujú k príslušným
elektródam a pôsobia ako voľne nosiče
elektrického náboja (iónová vodivosť).
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Akumulátor nabitý.
– Anóda je tvorená oxidom olovičitým PbO2, katóda
hubovitým olovom Pb.
– Elektrolyt je 32 % zriedená kyselina sírová H2SO4,
jej hustota je 1,285 g . cm-3.
Ing. Jozef Klus
14
EAU
19. 11. 2012
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Vybíjanie akumulátora.
– Pri vybíjaní ide vo vnútri akumulátora prúd od
zápornej elektródy na kladnú.
– Kyselina sírová sa rozkladá na vodu H2O a síran
SO4.
– Síran SO4 prechádza na kladnú aj zápornú
elektródu, pričom na oboch elektródach vzniká
síran olovnatý PbSO4.
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Chemická reakcia pri vybíjaní.
– Anóda: PbO2 + 2H + H2SO4 PbSO4 + 2H2O
– Katóda: Pb + SO4 PbSO4
– Z rovníc vyplýva, že pri vybíjaní
sa materiál oboch elektród mení
na síran olovnatý a v elektrolyte
vzrástol podiel vody, hustota
elektrolytu klesá.
Ing. Jozef Klus
15
EAU
19. 11. 2012
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Akumulátor vybitý.
– Kladná i záporná elektróda sú tvorené síranom
olovnatým PbSO4.
– Elektrolyt je zriedený vodou, hustota pri vybití je
1,12 g . cm-3.
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Nabíjanie akumulátora.
– Pri nabíjaní ide prúd od kladnej elektródy na
zápornú.
– Z oboch elektród sa vylučuje síran SO4, ktorý sa
zlučuje s vodou a v elektrolyte stúpa podiel
kyseliny sírovej.
Ing. Jozef Klus
16
EAU
19. 11. 2012
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Chemická reakcia pri nabíjaní.
– Anóda: PbSO4 + 2H2O PbO2 + 2H2SO4
– Katóda: PbSO4 + 2H Pb + H2SO4
– Popísané reakcie prebiehajú
tak dlho, pokiaľ je k dispozícii
síran olovnatý.
– V okamihu, ked je na oboch
elektródach premenený na
aktívnu hmotu, je dalšie nabíjanie
zbytocné, potom už dochádza
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Znaky nabitia akumulátora.
– hustota elektrolytu dosiahne hodnotu 1,285 g .
cm-3 a po dve hodiny už nevzrastá,
– napätie jedného článku dosiahne hodnotu 2,75 V
a po dve hodiny už nevzrastá,
– všetky články živo plynujú.
– pri prebíjaní je hodnota napätia asi 2,75 V, po
skoncení nabíjania klesne napätie na hodnotu 2,4
Ing. Jozef Klus
17
EAU
19. 11. 2012
Chemické procesy v olovenom
akumulátore
• Znaky vybitia akumulátora.
– hustota elektrolytu klesne na hodnotu 1,12 g . cm3,
– napätie jedného clánku klesne na hodnotu 1,75 V,
– úplne vybitý akumulátor je pri hodnote napätia
1,33 V na článok.
ELEKTRICKÉ VELIČINY
AKUMULÁTOROV
Ing. Jozef Klus
18
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Nabíjacia a vybíjacia charakteristika
A – začiatok nabíjania
B – aku. nabitý na 80%
V- vybíjacie charakter.
pri rôznych prúdoch
Elektrické veličiny akumulátorov
• Nabíjacia charakteristika.
– Na zaciatku nabíjania vzrastie svorkové napätie U
(bod A).
– Na elektródach sa uvoľňuje kyselina sírová a jej
koncentrácia rastie v póroch. V priebehu nabíjania
rastie koncentrácia elektrolytu a svorkové napätie
vzrastá.
– Ak dosiahne svorkové napätie akumulátora
hodnotu 2,4 V na článok (bod B), je akumulátor
nabitý na 80 %.
– V činnej hmote sa zhoršuje prístup k PbSO4 a prúd
sa stále viac spotrebováva len na rozklad vody, čo
Ing. Jozef Klus
19
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Vybíjacia charakteristika.
– Po pripojení záťaže k akumulátoru klesne napätie z
kľudovej hodnoty (bod A) asi na 2 V.
– Pri vybíjaní sa kyselina spotrebováva na vytvorenie
PbSO4, jej hustota na povrchu dosiek sa znižuje,
vzrastá vnútorný odpor RB a svorkové napätie
klesá.
– Pretože ku koncu vybíjaniu má PbSO4 väčší objem
ako Pb a PbO2, póry činnej hmoty sa zužujú,
kyselina do nich preniká horšie a účinnosť
akumulátora klesá.
– Pri vybití akumulátora je napätie 1,75 V na článok
Elektrické veličiny akumulátorov
• Akumulátor je charakterizovaný nasledovnými
veličinami:
– kapacita akumulátora,
– menovitá kapacita,
– vybíjací prúd,
– vnútorný odpor akumulátora.
Ing. Jozef Klus
20
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Kapacita akumulátora
– Kapacita akumulátora je elektrický náboj
(množstvo) v ampérhodinách Ah, ktorý môže
akumulátor vydať.
Q=I . t [Ah; A, h]
Ako príklad možno uviesť akumulátor s kapacitou
40Ah. Teoreticky môže akumulátor vydať prúd 1 A
za 40 hodín, ale aj 40 A za 1. hodinu.
Tieto hodnoty môžu byt akékoľvek, no ich súčin sa
Elektrické veličiny akumulátorov
• Kapacita akumulátora – pokrač.
– Kapacita nie je stála, mení sa s podmienkami:
• s klesajúcou teplotou sa kapacita zmenšuje
• pokles kapacity nastáva aj pri veľkom vybíjacom prúde
• kapacita sa zmenšuje aj s vekom akumulátora
(sulfatácia a odpadávaním aktívnej hmoty v podobe
kalu)
Ing. Jozef Klus
21
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Menovitá kapacita K20
– je to porovnávací údaj pre posúdenie
akumulátorov za rovnakých podmienok
– udáva sa vybitie plne nabitého akumulátora za 20
hodín pri teplote elektrolytu + 28°C, prúdom o
hodnote 1/20 číselnej hodnoty menovitej
kapacity, do zníženia napätia na 1,75 V na článok
(10,5V)
– Príklad: Akumulátor budeme vybíjať 20 hodín
prúdom 2A, až do zníženia napätia na 10,5 V.
Súčin 20 hodín a 2 A je 40 Ah. Akumulátor má
Elektrické veličiny akumulátorov
• Vybíjací prúd za studena
– Táto veličina je dôležitá pre posúdenie schopnosti
akumulátora pre spustenie motora.
– Podľa európskej normy je to prúd, ktorý
akumulátor v nabitom stave musí dodať pri
teplote mínus 18°C po dobu 10 sekúnd, pričom
napätie nesmie poklesnúť pod hodnotu 7,5 V.
Ing. Jozef Klus
22
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Vnútorný odpor akumulátora
– Vnútorný odpor (Ri) akumulátora je tvorený
vnútornými zložkami, ako sú:
•
•
•
•
odpor činnej hmoty,
odpor spojenia cinnej hmoty a mriežky,
vlastnosti prechodovej vrstvy a separátorov,
hustota a teplota elektrolytu.
– Hodnota Ri= 0,01 až 0,03 Ω pri teplote +27°C.
– Pri teplote -18°C je Ri asi dvojnásobný.
– Ri stúpa aj so znižovaním kapacity.
Elektrické veličiny akumulátorov
Príklad:
Akumulátor je napäťový zdroj, takže vnútorný odpor Ri
je ku zdroju pripojený sériovo. Cez pripojenú záťaž Rz
preteká prúd 100 A (štartovací prúd). Predpokladajme,
že vnútorný odpor Ri = 0,02Ω. Na odpore Ri vznikne
úbytok napätia Ur = Ri . I po dosadení 0,02 . 100 = 2 V.
Podľa II Kirchhoffovho zákona bude napätie na
zaťažovacom odpore
Rz = 12 V mínus 2 V = 10 V.
Z toho plynie záver, že pôsobenie
vnútorného odporu akumulátora
Ing. Jozef Klus
23
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Napätie naprázdno U0
– je to napätie namerané na svorkách nezaťaženého
akumulátora
Napätie
naprázdno
Stav nabitia
– závisí
od teploty
elektrolytu a stavu nabitia
menej ako 12,2 V
vybitý
– slúži ako predbežná informácia pri kontrole
12,2V-12,5V
čiastočne nabitý
12,5V-12,8V
úplne nabitý
Elektrické veličiny akumulátorov
• Nabíjacie napätie
– je to napätie na svorkách pri nabíjaní za behu
motora, alebo pri nabíjaní nabíjačkou
– nesmie prekročiť 14,4V
– ak je väčšie, začne elektrolýza (už sa nenabíja)
vody na vodík a kyslík (akumulátor sa „varí“),
dochádza k úbytku vody a tvorí sa výbušná zmes
plynov (H a O)
– nabíjacie U musí byť regulované pod touto
hodnotou U (splynovacie napätie)
Ing. Jozef Klus
24
EAU
19. 11. 2012
Elektrické veličiny akumulátorov
• Štartovací prúd
– pri štartovaní krátkodobo prúd až 400A
– pri štartovaní sa spotrebuje energia asi 1%
menovitej kapacity
• Skratovací prúd
– najväčší prúd ktorý môže byť z akumulátora
doberaný
– akumulátor môže byť týmto prúdom zaťažovaný
maximálne
2 sekundy
Starnutie akumulátorov
• Samovybíjanie
– prebieha aj bez vonkajšieho odberu
– rozkladá sa voda na vodík a kyslík – ubúda
elektrolyt
– rýchlosť je približne 1% menovitej kapacity denne
– moderné bezúdržbové akumulátory sa z plne
nabitého stavu vybijú za 2 až 3 mesiace na 40%
svojej kapacity (pri izbovej teplote
– urýchľuje ho vyššia teplota a znečistenie
elektrolytu, vek akumulátora, koncentrácia a
hladina elektrolytu, stav a opotrebenie
akumulátora
Ing. Jozef Klus
25
EAU
19. 11. 2012
Starnutie akumulátorov
• Strata kapacity a skraty článkov
– dochádza k strate materiáli elektród a tým k strate
kapacity
– ak sa vykrúšený materiál na dne nádoby akumulátora
zhromaždí v takom množstve, že dôjde k skratu
dosiek článku, akumulátor sa stane nepoužiteľným
– spôsobuje to sulfatizácia, cyklické a hlboké vybíjanie
• Sulfatizácia
– vznik veľkých kryštálov PbSO4
– ak to ešte nie je v kritickom stave, je to možné
odstrániť nabíjaním malým prúdom do 0,2A
• Cyklické vybíjanie
DIAGNOSTIKA NABÍJANIA
AKUMULÁTORA V PRAXI
Ing. Jozef Klus
26
EAU
19. 11. 2012
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
• Druhy nabíjania:
– štandardné – nabíjací prúd je nastavený tak, aby
sa nabil za 10 hodín
– rýchle – nabíjací prúd je nastavený na takú
hodnotu, aby sa akumulátor nabil na 80% kapacity
za 1 hodinu
(môže trvať len do dosiahnutia plynovacieho
napätia a teplota elektrolytu nesmie prekročiť 55
°C)
– udržiavacie – udržiavací nabíjací prúd je číselne
rovný 0,1% menovitej kapacity (pri tomto prúde
by sa nabíjal 1000 hodín), používa sa ak sa ak je
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
• Nabíjačky
– rozlišujú sa podľa nabíjacej charakteristiky:
• W – odporová charakteristika
• U – charakteristika konštantného napätia
• I – charakteristika konštantného prúdu
Ing. Jozef Klus
27
EAU
19. 11. 2012
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
Neregulovaná nabíjačka s
odporovou charakteristikou
- nabíjacie UL nie je regulované
- s rastúcou dobou nabíjanie
rastie Ri akumulátora a tým
klesá nabíjací IL
- UL stúpa na hodnotu plynovania
aku. – tvorba výbušnej zmesi
- musí sa sledovať nabíjanie a
teplota elektrolytu (do 55 °C)
- bezúdržbové a gelové aku. sa
nemôžu nabíjať takýmto typom
nabíjačky
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
Regulovaná nabíjačka –
obmedzenie napätia
- až do dosiahnutia stavu tesne pod
plynovacím napätím udržuje
regulátor konštantný nabíjací IL
- po dosiahnutí tohto napätia začne
udržiavať toto napätie UL na
konštantnej úrovni a obmedzí IL
- môžu sa týmto typom nabíjačky
nabíjať aj bezúdržbové
akumulátory (uzavreté), lebo
nedôjde k plynovaniu
Ing. Jozef Klus
28
EAU
19. 11. 2012
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
Meranie stavu nabitia
akumulátora
- balónikom sa nasaje
elektrolyt do banky a
podľa ponorenia plaváku
sa odčíta hustota
- pri 25 °C hustota 1,28 g/
cm3
- podľa hustoty sa dá určiť
napätie naprázdno U0
- meria sa v každom článku
Diagnostika nabíjania akumulátora
v praxi
• Nabíjanie akumulátora:
– nutné pred nabíjaním vybrať z auta, alebo aspoň
odpojiť kontakty
– nabíjací prúd by mal byt 1/10 menovitej
– doba nabíjania bude závisieť od vybitia batérie (aj 6
hodín)
– občas skontrolujte, či sa batéria neprehrieva a či príliš
nevrie elektrolyt (môže len mierne bublinkovať)
– lepšie urobíme, keď prúd znížime na polovicu a čas
predĺžime na 12 hodín
– pred nabíjaním aj po ňom si môžeme zmerať
hustomerom na to určeným hustotu elektrolytu, ktorá
vypovedá o nabití akumulátora
môžeme voltmetrom zmerať napätie naprázdno (bez
Ing. Jozef Klus
29
EAU
19. 11. 2012
PREVÁDZKA, ÚDRŽBA A OPRAVA
AKUMULÁTORA, ZÁSADY UVEDENIA DO
PREVÁDZKY
Prevádzka, údržba a oprava akumulátora,
...
• UVEDENIE AKUMULÁTORA DO PREVÁDZKY:
– naplniť elektrolytom, aby sa mohli sformátovať
kladné a záporné elektródy
– do článkov sa nalieva zriedená kyselina sírová
• elektrolyt sa nalieva 5 až 15 mm nad separátory (alebo
na úroveň špeciálnych značiek)
• nechá sa pôsobiť asi jednu hodinu - na elektródach
vytvára aktívna hmota (elektródy sa nasiaknu kyselinou
sírovou) - dosky sa formátujú
• u niektorých akumulátoroch sú už dosky sformátované
od výrobcu (volajú sa „nabité za sucha“) - stačí len
naliať elektrolyt
• sformované akumulátory sa potom musia nabiť
Ing. Jozef Klus
30
EAU
19. 11. 2012
Prevádzka, údržba a oprava
akumulátora, ...
Príklad: Akumulátor s kapacitou 40 Ah budeme
nabíjať prúdom 4 A ( 0,1 alebo 10 % zo 40 je
4).
Počas celej životnosti akumulátora, okrem prvotného
uvedenia do prevádzky, dolievame do clánkov
destilovanú vodu!
Prevádzka, údržba a oprava
akumulátora, ...
• Akumulátor prevádzkovaný vo vozidle:
– pocas jazdy sa dobíja z alternátora
– regulované napätie pre 12 V akumulátory je 13,5
až 14,2 V
• napätie nesmie prekročiť 14,4 V (vzniká nežiaduce
prebíjanie, veľmi sa začne uvoľňovať vodík a kyslík z
vody)
– akumulátory, ktoré sú v normálnej prevádzke
(niekoľko hodín denne) sa priebežne dobíjajú, tu
sa kontroluje len hladina elektrolytu
– doplňuje sa zásadne destilovaná voda, maximálne
po značku
Ing. Jozef Klus
31
EAU
19. 11. 2012
Prevádzka, údržba a oprava
akumulátora, ...
• Ako sa o akumulátor starať a ako ho nabíjať?
– Akumulátor udržiavajte v čistom stave. Nečistoty
(prach, mastnota, blato, voda a pod.) na povrchu
akumulátora zvyšujú jeho samovybíjanie.
– Vyhýbajte sa vybíjaniu akumulátora, keď motor
nepracuje (batéria sa vybíja) autorádio, svetlá,
kúrenie a pod. - akumulátor vybíjajú a dochádza k
cyklovaniu batérie (vybíjanie - nabíjanie).
– Každý akumulátor má obmedzený počet cyklov
vybitia a zbytočné vybíjanie skracuje jeho
životnosť.
Prevádzka, údržba a oprava
akumulátora, ...
– Elektrickú sústavu vo vozidle majte v dobrom
stave - základný predpoklad pre dlhú životnosť
akumulátora.
– Používajte adekvátnu, prípadne vyššiu kapacitu
akumulátora vo vozidle, podľa predpisov výrobcu.
– Ak je predpoklad, že vozidlo bude dlhšiu dobu
stáť, akumulátor treba nabiť nabíjačkou, aby
nedochádzalo k sulfatácii.
– Nabíjať batériu je vhodné aj vtedy, ak vozidlo jazdí
veľmi málo, prípadne len v meste. Vtedy nabíjanie
nepracuje dostatočne dlho, aby sa energia
odobraná pri štarte stihla doplniť.
Ing. Jozef Klus
32
EAU
19. 11. 2012
Prevádzka, údržba a oprava
akumulátora, ...
• Bezpečnostné pokyny
– pre vybratím akumulátora je nutné zabezpečiť
riadiacu jednotku pre stratou údajov
– vypnúť všetky el. zariadenia v automobile
– najskôr odpojiť ukostrovací kábel – aby nedošlo k
iskreniu pri odpájaní kladného pólu (pri
uvoľňovaní matky)
– pri manipulácii s kyselinou sírovou, alebo pri
doplňovaní vody sa musia používať ochranné
okuliare a rukavice
– hladina elektrolytu nesmie prevýšiť max. hladinu
(značka alebo 15mm nad dosky)
– akumulátor sa nesmie dlhodobo nakláňať
ALKALICKÉ A STRIEBRO-ZINKOVÉ
AKUMULÁTORY, PALIVOVÉ ČLÁNKY
Ing. Jozef Klus
33
EAU
19. 11. 2012
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
• Základným kritériom rozdelenia akumulátorov
je použitie druhu elektrolytu, ktorý môže byť
kyslý alebo zásaditý.
– Akumulátory s kyslým elektrolytom sú olovené
akumulátory a prakticky všetky automobily
používajú práve tieto.
– Alkalické akumulátory používajú zásaditý
elektrolyt.
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
• Alkalické akumulátory
– používajú zásaditý elektrolyt
– v praxi sa najviac z tejto kategórie uplatnili
• niklokadmiové
• nikloželezné
• striebrozinkové akumulátory
Ing. Jozef Klus
34
EAU
19. 11. 2012
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
• Niklokadmiové ( Ni – Cd) a nikloželezné (Ni – Fe)
akumulátory
– majú niekoľkokrát dlhšiu dobu životnosti než olovené
akumulátory
– sú odolné voči otrasom, skratom, prebíjaniu i úplnému
vybitiu
– sú však mnohonásobne drahšie než olovené
akumulátory
– uplatňujú sa len u niektorých zvláštnych a špeciálnych
vozidiel, ktoré musia byt stále v pohotovosti, i keď sú
dlhšiu dobu mimo prevádzky
– nevýhodou je taktiež veľký rozdiel medzi nabíjacím a
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
• Striebro-zinkové akumulátory
– kladné dosky majú z porézneho striebra a záporné
zo zlúčenín zinku
– elektrolytom je vodný roztok hydroxydu
draselného (KOH)
– striebro-zinkové akumulátory sú o 70% ľahšie a o
60% menšie ako olovené akumulátory
– sú drahé a majú krátku dobu životnosti
– uplatňujú sa len vo zvláštnych pretekárskych
automobiloch
– menovité napätie jedného článku je 1,5V
Ing. Jozef Klus
35
EAU
19. 11. 2012
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
• Palivový článok
– palivový článok pracuje presne opačne ako
elektrolyzér (elektrolýza vody na kyslík a vodík)
– spája vodík a kyslík na vodu a vytvára pritom
elektrickú energiu
– musia byť na to vytvorené špeciálne podmienky a
prítomné katalyzátory - látky, ktoré sprostredkujú
túto reakciu
– aj keď sa volá palivový článok,
v skutočnosti tu neprebieha
spaľovanie plameňom pri
vysokej teplote, ale iba
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
– palivom tu je vodík a kyslík, ktorý sa privádzajú na
špeciálnu membránu, na jej povrchu sa molekuly
plynov vplyvom katalyzátora štiepia na atómy až
ióny
– protóny vodíka, ktoré už elektróde odovzdali svoj
elektrón, prechádzajú cez membránu k opačnej
elektróde, kde sa zlučujú s aniónmi kyslíka - vzniká
voda
– odovzdané elektróny pritom prechádzajú cez
vonkajší elektrický obvod a sú zdrojom elektrickej
energie
Ing. Jozef Klus
36
EAU
19. 11. 2012
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
– výhodou palivových článkov oproti akumulátorom
je hlavne to, že elektrická energia vzniká podľa
potreby - iba vtedy, keď na elektródy privádzame
plyny
– takýto "akumulátor" sa teda nevybíja a má oveľa
lepšiu účinnosť premeny chemickej energie na
elektrickú
Alkalické a striebro-zinkové
akumulátory, palivové články
– začalo sa to vývojom vesmírnej techniky v projekte
Apollo,
– v odľahlých oblastiach Ameriky niekoľko tisíc
domácností využíva palivové články na zemný plyn
ako zdroj elektrickej energie,
– v Chicagu jazdia autobusy
na kyslíkovo-vodíkové
palivové články,
– vyvíja sa napájanie
počítačov, tlačiarní,
televízorov, mobilných
telefónov, vzniklo
Ing. Jozef Klus
37
Download

Akumulatory.pdf