Моноблок акб что это
Тяговые аккумуляторные моноблоки
Чем отличаются от тяговых АКБ для вилочных погрузчиков?
В любой нише есть свои профессиональные термины, которые понятны только узкому кругу людей. В аккумуляторной сфере тоже есть собственный словарь, и некоторые понятия из него не имеют строго установленного толкования, поэтому могут ввести в заблуждение. Одно из таких слов – моноблок.
Что это такое?
Когда речь идёт о комплектующих тягового аккумулятора, моноблоком называют корпус, в который помещают все элементы батареи. Основной материал, из которого изготавливаются моноблоки уже почти 70 лет – полипропилен.
Второе значение слова «моноблок» описывает одну из разновидностей тяговых батарей. Даже среди специалистов нет единого мнения о том, какие АКБ относить к тяговым моноблокам. Чаще всего так называют аккумуляторы с напряжением 6, 8 или 12 вольт, предназначенные для небольших транспортных средств и стационарных приборов, работающих исключительно на электрической тяге. Тяговые моноблоки имеют небольшие габариты – что-то среднее между классическими тяговыми аккумуляторами и автомобильными стартерными батареями.
Устройство и сферы применения
Моноблок состоит из корпуса, в котором последовательно соединены несколько элементов, что позволяет эффективно накапливать большое количество электроэнергии. Корпус производят из самых разных материалов: эбонит, полипропилен, составы, имеющие в своей основе стекло или керамику. Каждый элемент моноблока состоит из набора положительных и отрицательных пластин, сепараторов и электролита.
Благодаря своим небольшим размерам, моноблоки приводят в движение вспомогательную складскую технику: штабелёры, электротележки, поломоечные машины, платформенные столы и комплектовщики заказов. Кроме складов моноблочные АКБ можно встретить на электромоторных лодках, в инвалидных колясках, карах для гольфа, в небольших помещениях, как резервный источник питания и ещё много где.
Габариты тяговых моноблоков зависят от того, какую задачу они должны выполнить. Например, в небольших штабелёрах с электроподъёмным механизмом чаще всего используются одновременно две батареи по 12 вольт, с размерами 307×167×215 мм (практически как автомобильные стартерные АКБ). Замена и обслуживание такой батареи не требует больших усилий.
По сравнению с тяговым аккумулятором для вилочного погрузчика или ричтрака, моноблок имеет гораздо меньший размер, вес и количество соединённых последовательно элементов. На этом различия тяговых батарей для крупной складской техники от тяговых моноблоков заканчиваются.
Тяговые моноблоки делятся на две больших подгруппы: обслуживаемые и необслуживаемые. За первыми необходимо тщательно следить: проверять уровень электролита, доливать дистиллированную воду при недостаточном уровне, не допускать выплёскивание электролита из банок.
С необслуживаемыми в этом плане намного проще: батарея герметична и должна такой оставаться весь срок эксплуатации, а лишнее давление, которое иногда образуется внутри корпуса, сбрасывается при помощи специального клапана.
По типу электролита моноблоки делятся на три вида:
Самый распространённый и недорогой тип батарей. Благодаря простоте конструкции и низкой себестоимости производства обслуживаемые моноблоки этого вида являются самыми популярными;
Вместо жидкого электролита заправляется силикагель (обычный электролит с добавлением силиконового состава). Даже в случае пробития корпуса такой состав не вытечет через трещину, что даст время на устранение поломки. Гелевые АКБ не делают токсичные выбросы и исполняются в необслуживаемых корпусах. Цена у гелевых батарей на порядок выше, чем у классических кислотных;
Обслуживание
Чем серьёзнее относиться к техническому состоянию моноблока, тем дольше он прослужит. Батареи на гарантии – особый случай, поэтому перед проведением любых манипуляций с ними, ознакомьтесь с условиями, чтобы не слететь с гарантийного обслуживания.
На ежедневной основе перед парковкой техники после проведения работ, аккумулятор необходимо зарядить. Если АКБ обслуживаемая, то перед этим следует проверить уровень жидкости и долить, если её недостаточно.
Чтобы избежать увеличенного саморазряда батареи и замыкания элементов, один раз в неделю проводите обработку моноблока ветошью, смоченной в 5%-м содовом растворе. Даже на необслуживаемой тяговой батарее скапливается пыль, грязь и конденсат, смесь которых может стать причиной проблем с аккумулятором.
Правильная подзарядка АКБ – та часть обслуживания батареи, которая поможет ей проработать максимальный срок. Жидкостные моноблоки не боятся перезаряда, и самое страшное, что может с ними случиться – выплескается небольшая часть электролита. А вот для необслуживаемых видов батарей перезаряд может стать фатальным. Клапан, который сбрасывает лишнее давление, может не справится с переизбытком газа и банки моноблока разорвёт. Чтобы этого избежать, следите за уровнем заряда или пользуйтесь зарядным устройством, которое будет оповещать об окончании процедуры или самостоятельно отключать питание.
Очень важно, чтобы батарея не замыкалась с частями техники там, где этого не должно быть. Минимум один раз в год следует проводить проверку целостности изоляции корпуса батареи и посадочного места, куда она устанавливается. Процедура происходит с применением приборов, измеряющих сопротивление и с привлечением профильных специалистов.
Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля
Аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля представляет собой особо значимый элемент устройства машины. Он является источником тока, имеющего способность запасать энергию, нужную для работы электрических элементов транспортного средства.
Его функции отвечают за:
Характеристика необслуживаемого аккумулятора
Сегодняшний уровень технического развития дал возможность фирмам автопроизводителям использовать наиболее совершенные и качественные аккумуляторы — необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Устройство необслуживаемого аккумулятора автомобиля имеет характерные особенности, дающие приятную возможность потребителям уделять данной батарее минимум внимания.
Стоит обозначить, что необслуживаемый аккумулятор – это современный источник энергии, который в своем устройстве не предполагает и не имеет специальных отверстий для доливания воды или электролита, корпус данных батарей полностью герметичен.
С момента разработки автомобильного аккумулятора прошло более 150 лет и его базовое устройство остается без изменений для любого типа АКБ по настоящее время. Главными элементами АКБ являются: кислота и свинцовые пластины.
Конструкция аккумуляторной батареи
Современные АКБ состоят из следующих основных элементов:
Пластины аккумулятора
В техническое устройство аккумуляторных батарей включены гальванические элементы (пластины) – химические источники электроэнергии. Их количество составляет 6 штук, они соединены друг с другом последовательно, при помощи перемычек. Один отрицательно заряженный вывод блока крепится к положительному выводу другого.
Гальванические элементы располагаются в отдельном корпусе, при этом они разделены перегородками. В своей совокупности аккумуляторы образуют батарею.
Гальванический элемент автомобильного аккумулятора относится к обратимым источникам химического тока – это означает, что цикл «заряд-разряд» можно повторять несколько раз. Он состоит из двух электродов (полублоков) разной полярности – свинцовых решетчатых пластин. Электроды располагаются в растворе серной кислоты (38 %) и дистиллированной воды. Их смесь является электролитом – веществом, способным проводить ток.
Сепараторы — прослойки
Между электродами, во избежание короткого замыкания, находится сепаратор – диэлектрическая прослойка. Сепаратор выполняет функцию изолятора, и не допускает соприкосновения электродов разной полярности, но при этом не нарушает электролитическую проводимость батареи.
Сепаратор изготовлен из пластмассы микропористой структуры, в виде конверта, надетого на гальванические элементы положительного заряда. Такой прием помогает активной массе с положительно заряженных пластин не оседать на дне моноблока и не соприкасаться с пластинами отрицательного заряда.
Разработка устройства сепаратора в форме конверта позволила фирмам производителям АКБ прийти к малообслуживаемым и необслуживаемым аккумуляторам.
Полюсные выводы
Полюсные выводы АКБ изготовлены из свинца. Их размер различается в зависимости от полярности вывода, так положительный является большим по отношению к отрицательному. Данная особенность не случайна и служит защитой от неправильного подключения элементов аккумуляторной батареи, что в свою очередь исключает потерю активных масс и помогает избежать сокращения работоспособности АКБ.
Герметичный корпус АКБ
Корпус аккумулятора (моноблок) прошел свою эволюцию от деревянного, покрытого изнутри листовым свинцом, далее – эбонита.
В 40-х гг. XX века появились первые корпуса из синтетических материалов. Современные АКБ состоят из синтетического полипропилена. К материалам моноблоков предъявляются большие требования относительно его долговечности и безопасности. Корпус рассчитан выдерживать постоянное соприкосновение химических составляющих, вибрацию и изменение температуры.
Крышка корпуса
Назначение крышки корпуса – плотное закрытие межэлементных соединений АКБ. У прежних аккумуляторов ячейками были резьбовые пробки, предназначенные для доливки электролита и отвода газа при эксплуатации аккумулятора. В конструкции необслуживаемого АКБ пробки не установлены вообще, либо плотно закрыты. Вывод газов предусмотрен при помощи центральной системы вентиляции.
Типы АКБ
Все автомобильные аккумуляторы как упоминалось ранее одинаковы по конструкции и наполнены электролитом, лишь незначительно отличаются друг от друга. Каждая модификация предназначена для достижения определённой цели в ущерб другим характеристикам.
АКБ с жидким электролитом
Представляют собой открытые системы, т.е. газ, выделяющийся при зарядке может выделяться в атмосферу. У него отличные эксплуатационные характеристики, большой срок хранения до 15 месяцев, но отсутствует защита от вытекания электролита.
АКБ Economy
Этот тип аккумулятора оптимален по стоимости и сроку службы, в нём применяется меньшее количество свинца. У него пониженная мощность холодного пуска двигателя и незначительно уменьшен срок службы (4 года или 80000 км). При этом более выгодная цена, меньшая масса и низкий ток саморазряда, который не увеличивается по мере старения батареи. Могут применяться в автомобилях с системой старт-стоп.
Усовершенствованная АКБ
Они имеют аббревиатуру EFB (Enhanced Flooded Battery) – усиленная АКБ с жидким электролитом. Конструктивно отличаются более толстой решёткой отрицательного электрода, обеспечивающей высокую стойкость к коррозии при нагрузке большим током, а также добавлением углерода в активную массу отрицательного электрода, что приводит к улучшенной способности к зарядке.
Обладает защитой от глубокого разряда и отличными эксплуатационными характеристиками, но отсутствует защита от вытекания электролита.
В его конструкции применяется пассивный перемешивающий элемент, он уменьшает расслоение электролита, т.е. образование слоёв с различной концентрацией серной кислоты, которая концентрируется в нижней части гальванических элементов, что приводит к недостаточной плотности электролита в верхней части. Это происходит при частом повторении процессов зарядки и разрядки.
АКБ AGM
Absorbent Glass Mat – стекловолокно, обладающее очень высокой впитывающей способностью. Ещё их называют рекомбинационными, применяются на автомобилях с системой старт-стоп и функцией рекуперации энергии. В таких аккумуляторах электролит адсорбирован стекловолоконным ковриком. Они представляют собой закрытую систему, т.е. все гальванические элементы изолированы от атмосферы клапанами.
Обладает защитой от вытекания, даже при повреждении корпуса батареи вероятность незначительна и составляет не более нескольких миллилитров. У них большой срок службы, отличные эксплуатационные характеристики и высокая надежность. Но, с другой стороны, обладает высокой стоимостью и более высокой чувствительностью к повышенной температуре.
Гелевые АКБ
Также существуют батареи с гелеобразным электролитом, он образуется путём добавления в него кремниевой кислоты. Представляют собой обычные свинцовые батареи. Они имеют очень малую вероятность потери электролита, высокую циклическую стойкость и сниженное газообразование. Их массовое распространение ограничивает ряд серьезных недостатков, таких как: ухудшенные пусковые свойства при низких температурах, высокая стоимость, непереносимость повышенных температур и связанная с нею непригодность к установке в подкапотном пространстве.
Устройства отключения АКБ
В схеме подключения аккумуляторной батареи для безопасности могут применяться пиропатроны или реле отключения, особенно если она располагается в салоне или в багажнике. Задача этих элементов отсоединить от батареи провод стартера и генератора в момент аварии, т.к. замыкание этих проводов может вызвать возгорание. Но электропитание бортовой сети сохраняется для обеспечения функций безопасности (аварийная сигнализация, освещение и др.)
Процессы заряда и разряда
Процесс заряда АКБ означает накопление аккумулятором электрической энергии. В исходе данного процесса электрическая энергия проходит преобразование в химическую.
Аккумуляторная батарея питается от генератора при заведенном двигателе автомобиля. Напряжение, которое вырабатывает стандартный заряженный аккумулятор во время работы, равно 12,65 В.
Процесс заряда можно описать, как переход сульфата свинца и воды, образованных при разряде АКБ в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. При этом количество серной кислоты становится больше, плотность вещества электролита повышается.
В результате накапливается и восстанавливается химическая энергия, которая необходима в дальнейшем для выработки электроэнергии.
Процесс разряда АКБ характеризуется отдачей потребителям батареи электрической энергии. Идет обратный химический процесс – химическая энергия проходит преобразование в электрическую.
Аккумулятор подвергается процедуре разряда при наличии подключенного к нему потребителя электрического тока. В данном случае серная кислота распадается, соответственно, ее содержание в веществе электролита падает.
Протекающие химические реакции способствуют к образованию воды (Н2О). При повышенном уровне воды снижается плотность электролита.
Разряд аккумуляторной батареи приводит к появлению сульфата свинца. Такой эффект одинаков для положительного и отрицательного электродов.
Основные характеристики АКБ
Коэффициент преобразования энергии
Поступающая к батарее энергия во время заряда аккумулятора больше отдаваемой им при разряде. Превышение энергии «заряда» к энергии «разряда» основывается на необходимости покрытия затрат при протекании электрических и химических процессов.
Для полного заряда нужно 105–110 % энергии от количества расходованной ранее. Таким образом, коэффициент преобразования будет иметь значение от 1,05 до 1,10.
Емкость
Емкость АКБ пропорциональна выдаваемому ей количеству электрического тока. Единица измерения емкости—ампер-часы (А-ч).
На показатели емкости влияют разрядный ток и температура. Она имеет свойство снижаться при увеличении разрядного тока и падении температуры, в частности при значениях меньше 0 градусов.
Номинальное напряжение
Стандартное напряжение каждого элемента АКБ соответствует 2 В, а напряжение всей цепи батарей равно количеству гальванических элементов. Аккумулятор машины состоит из 6 батарей, что соответствует номинальной емкости в 12 В.
Ток холодной прокрутки
Данный показатель служит характеристикой пусковых возможностей аккумулятора при его эксплуатации в условиях низкой температуры. Этот параметр замеряется при –18 °С. Напряжение полностью заряженного АКБ не опускается ниже заданного в течение определенного количества времени. Уровень тока влияет на запуск двигателя автомобиля, так как чем выше величина тока в холодной прокрутке, тем легче двигатель будет запускаться в зимнее время года.
Напряжение
Напряжение, значение которого измерено между двумя полюсными выводами аккумулятора – напряжение на клеммах.
Напряжение газовыделения – параметр, при превышении которого в корпусе аккумулятора образуется вода. Это возникает при превышении напряжения всей батареи, максимально допустимое значение при этом 14,4 В.
Напряжение покоя или напряжение холостого хода – состояние, когда нагрузки на выходах АКБ нет. Циклы заряда и разряда изменяют напряжение холостого хода. При восстановлении количества серной кислоты между гальваническими элементами напряжение холостого хода приходит к окончательному значению – напряжению покоя.
Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах
Автомобильная аккумуляторная батарея (АКБ) — это обратимый (многократно заряжаемый) химический источник электрического тока, состоящий из шести отдельных кислотно-свинцовых аккумуляторов, электрически соединенных последовательно и конструктивно скомпонованных в единый моноблок.
Автомобильная аккумуляторная батарея, АКБ, обслуживаемая, малообслуживаемая, необслуживаемая, монолитная, устройство и особенности конструкции.
Сразу заметим. Из всех электротехнических устройств современного высоконадежного и долговечного легкового автомобиля аккумуляторная батарея — самое ненадежное и недолговечное. Низкая надежность наиболее отчетливо проявляется зимой при попытке запустить промерзший двигатель в те дни, когда температура воздуха не превышает –30°С.
К сожалению, двигатель может и не завестись. Виной тому, как правило, автомобильная аккумуляторная батарея. Недолговечность всем хорошо известна. Любой самый современный автомобильный аккумулятор работает не более трех-пяти лет.
По конструктивному исполнению стартерные АКБ подразделяют на:
— Обслуживаемые.
— Малообслуживаемые.
— Необслуживаемые.
— Монолитные.
Автомобильная аккумуляторная батарея в повседневной речи чаще называется автомобильным аккумулятором. В научно-технической литературе под термином «аккумулятор» принято понимать один отдельно взятый аккумуляторный элемент, входящий в состав батареи. Внешние отличительные признаки указанных четырех типов батарей следующие.
Обслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Имеет корпусной моноблок из черного эбонита, разделенный на несколько отдельных аккумуляторных банок. В каждую банку помещается один аккумуляторный элемент (аккумулятор) борнами (токовыми выводами) вверх. Каждый аккумулятор накрывается защитной пластмассовой пластиной с двумя отверстиями под борны и с одним центральным резьбовым отверстием под пробку для заливки электролита.
Поверх пластины аккумулятор заливается разогретой до текучего состояния термопластичной массой, например битумной мастикой. Выступающие вверх токовые выводы (борны) соединяются наружными свинцовыми перемычками, которые припаиваются к борнам. Соединения выполняются так, чтобы все аккумуляторы оказались соединенными последовательно. На краевые борны напаиваются полюсные выводы (свинцовые выходные клеммы) батареи, которые имеют конусную форму и разные диаметры у вершины и основания.
Конструкция обслуживаемой АКБ позволяет проводить проверку технического состояния каждого аккумулятора в отдельности (по плотности электролита и разрядному току на контрольную вилку) и в случае его выхода из строя заменять на новый аккумуляторный элемент.
К основным недостаткам обслуживаемой АКБ относятся:
— Большие габариты и вес. В основном из-за применения тяжелого и массивного эбонитового корпуса.
— Повышенное омическое сопротивление батареи. В том числе из-за наличия протяженных наружных соединений.
— Вероятность саморазряда по грязевым мостикам на наружных соединениях.
— Наличие возможности протечек и испарения электролита через пробки.
Малообслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Такая автомобильная аккумуляторная батарея собирается в полупрозрачном пластмассовом корпусном моноблоке (из полипропиленовой или полиэтиленовой термопластмассы) с применением внутренних соединений между отдельными аккумуляторами под общей герметичной крышкой. Это уменьшает габариты и вес АКБ, а также исключает случайный саморазряд по внешним грязевым мостикам.
Каждый аккумулятор имеет отдельную заливную пробку. Это позволяет контролировать его состояние по плотности и уровню электролита. Внутреннее сопротивление меньше, чем у обслуживаемых АКБ. Главный недостаток малообслуживаемой АКБ — невозможность измерить напряжение на каждом аккумуляторном элементе в отдельности и исключительная трудоемкость при его замене на новый аккумулятор.
Необслуживаемая автомобильная аккумуляторная батарея.
Принципиально отличается от малообслуживаемой отсутствием пробок для заливки электролита и наличием на корпусе индикатора заряженности. Имеется и вентиляционный клапан. Батарея заправляется электролитом на заводе-изготовителе. Внутренние соединения выполняются через стенки аккумуляторных банок. Необслуживаемая АКБ считается неремонтопригодной. Основное преимущество — повышение эксплуатационной надежности из-за исключения потребности в доливке и контроле за уровнем электролита и, как следствие, более длительный срок службы.
Монолитная автомобильная аккумуляторная батарея.
Это новый тип автомобильной аккумуляторной батареи, созданный с применением ленточных электродов, которые после сборки аккумуляторных элементов и пропитки электролитом сворачиваются в трубки. Основные внешние отличия — аккумуляторы имеют цилиндрическую форму и внешние соединения с обеих сторон аккумуляторных цилиндров.
Главные преимущества:
— Малогабаритность.
— Значительное увеличение тока холодной прокрутки.
— Долговечность.
Недостаток — высокая стоимость.
Конструктивные особенности стартерной АКБ на автомобиле.
Основное назначение АКБ на борту автомобиля — это работа на электростартер при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно поэтому ее часто называют стартерной аккумуляторной батареей. В исправной автомобильной стартерной батарее отдельные аккумуляторы совершенно идентичны. Это позволяет рассматривать устройство и работу батареи на примере одного аккумулятора.
Каждый аккумулятор в АКБ представляет собой активную электрохимическую систему, включающую в себя пластины из губчатого свинца и пластины из двуокиси свинца, которые разделены друг от друга сепараторами, помещены в кислотостойкую аккумуляторную банку и залиты сернокислотным электролитом.
В общем случае электролит — это жидкое, желеобразное или даже твердое химическое соединение, обладающее ярко выраженной ионной электропроводностью. В таких веществах имеет место электролитическая диссоциация. То есть полный или частичный распад растворенного вещества на ионы вследствие его взаимодействия с растворителем.
В автомобильных аккумуляторах электролитом является 30% водный раствор серной кислоты в дистиллированной воде с массовой концентрацией в 28-40% и плотностью 1,21-1,31 г/см3. Рабочая температура для такого сернокислотного электролита лежит в интервале –30…+50°С.
Конструктивно каждый аккумулятор содержит несколько положительных и несколько отрицательных пластин, которые по знаку полярности собраны в полублоки. Таким образом, каждый полублок представляет собой аккумуляторный электрод, набранный из параллельно соединенных пластин. При сборке аккумулятора полублоки вдвигаются друг в друга, образуя тем самым аккумуляторный моноблок. Внутри моноблока все пластины разделены сепараторами.
Аналогичную конструкцию пластинчатых электродов имеют все современные батареи, кроме монолитных. Известные конструкции электродов монолитных аккумуляторов представляют собой длинные тонкие свинцовые ленты, между которыми проложены пропитанные электролитом ленточные сепараторы, и все это свернуто в трубку.
По материалам учебного пособия «Автомобильная электроника и электрооборудование»
Ю. А. Смирнов, В. А. Детистов.