ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
Студенти допускаються до виконання лабораторних робіт тільки за умови достатніх теоретичних знань, які виявляються викладачем на усному опиті студентів перед початком лабораторних занять.
Час, необхідний на перевірку знань студентів і прийом звітів повинен бути передбачений в загальному бюджеті часі, що відводиться на заняття в лабораторії.
Студент, не допущений до чергового заняття унаслідок непідготовленості або пропустив його, може продовжувати роботу в лабораторії тільки з дозволу декана, в години додаткових навчань за розкладом, встановленим кафедрою.
В процесі виконання робіт викладач надає допомогу студентам тільки у разі істотних утруднень.
Чорновий протокол роботи може бути загальним для бригади, але кожен студент повинен представити окремий звіт по роботі, акуратно оформлений і відредагований, з ретельно виконаними схемами і ескізами.
В кінці звіту студент повинен дати короткий висновок за результатами роботи.
Звіт складається за формою, що рекомендується СТП 15-96.
Звіт по роботі приймається викладачем окремо по кожній роботі в найближчий тиждень після її виконання.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1
Дослідження характеристик стартерної свинцевої акумуляторної батареї
Мета роботи.
Вивчення характеристик і освоєння методів перевірки технічного стану стартерної свинцевої акумуляторної батареї.
|
|
|
Загальні відомості.
Для пуску автотракторних двигунів внутрішнього згоряння застосовують свинцево-кислотні акумуляторні батареї з високими питомими електричними характеристиками. Стартерні можливості цих батарей, що характеризуються як відношення «струму холодної прокрутки» Jх.п. при температурі –18оС до маси батареї складає 20-23 А/кг (під «струмом холодної прокрутки» розуміють максимальний струм, при якому за 30 с. розряду при –18оС напруга на батареї буде не менше 7,2 В). Таким чином, «струм холодної прокрутки» пропорційний потужності, що віддається батареєю, при мінімально допустимій напрузі під час пуску двигуна.
Автомобільна акумуляторна батарея (АКБ) – це оборотне (що багато разів заряджається) хімічне джерело електричного струму, що складається з шести окремих кислотно-свинцевих акумуляторів, електрично сполучених послідовно і конструктивно скомпонованих в єдиний моноблок.
За конструктивним виконанням стартерні АКБ підрозділяють на обслуговувані, малообслуговувані, необслуговувані і монолітні (рис. 1.1).
Зовнішні відмітні ознаки вказаних чотирьох типів батарей наступні.
Обслуговувана АКБ має корпусний моноблок з чорного ебоніту, розділений на декілька окремих акумуляторних банок. У кожну банку поміщають один акумуляторний елемент (акумулятор). Кожен акумулятор покривається захисною пластмасовою кришкою з двома отворами під виводи (борни) і з одним центральним різьбовим отвором під пробку для заливки електроліту. Поверх кришок акумулятор заливається бітумною мастикою. Струмові виводи (борни) з'єднуються зовнішніми свинцевими перемичками. З'єднання виконуються так, щоб всі акумулятори виявилися сполученими послідовно.
|
|
|
а – обслуговувана АКБ, б – малообслуговувана АКБ,
в – не обслуговувана АКБ, г – монолітна АКБ;
1 – моноблок, 2 – кришка, 3 – пристрій вентиляції, 4 – клема АКБ,
5 – індикатор зарядженості, 6 – внутрішнє з'єднання акумуляторів,
7 – сполучний місток, 8 – позитивний електрод, 9 – сепаратор,
10 – негативний електрод, 11 – заливний отвір, 12 – блок електродів акумуляторів, 13 – опора на дно, 14 – перемичка для зовнішнього з'єднання акумуляторів, 15 – заливальна маса, 16 – опорна призма, 18 – пробка,
19 – прокладка під заливку, 20 – активна маса електроду,
21 – свинцеві решітки електроду, 22 – сепаратор, 23 – вимірник рівня електроліту, поміщений в пробку
Рисунок 1.1 – Стартерні акумуляторні батареї
|
|
|
Конструкція обслуговуваної АКБ дозволяє проводити перевірки технічного стану кожного акумулятора окремо (по щільності електроліту і розрядному струму) та у разі його виводу з ладу замінити на новий акумуляторний елемент.
До основних недоліків обслуговуваних АКБ відносяться: великі габарити і вага (в загалі із-за застосування важкого і масивного ебонітового корпусу); підвищений внутрішній опір батареї, вірогідність саморозряду по брудних містках на зовнішніх з'єднаннях; наявність можливості витоку і випаровування електроліту через пробки, що вимагає періодичного (1-2 рази на місяць) додавання дистильованої води, перевірки щільності електроліту і у разі потреби вирівнювання значень щільності по окремих акумуляторах. Зниження рівня електроліту відбувається в результаті електролізу води при проходженні струму в кінці заряду і при перезарядці батареї. Електроліз води пов'язаний з виділенням активного кисню, що приводить до прискореної корозії решітки позитивного електроду. Термін служби стартерів АКБ обмежується головним чином корозією цих решіток.
Гази, що виділяються з батареї, і пари електроліту викликають корозію металевих деталей автомобіля, а також володіють токсичністю (сурм'янистий водень-стибін токсичний).
|
|
|
Основною причиною, що викликає всі перераховані недоліки, є наявність більше 4,5% сурми в сплаві свинцю, з якого виготовлені решітки електродів. Сурма забезпечує створення необхідної механічної міцності і в теж час наявність сурми в решітках позитивних електродів сприяє інтенсивнішому виділенню кисню та одночасно електрохімічному перенесенню і відкладенню сурми на поверхні негативного електроду. Присутність сурми на поверхні негативного електроду призводить до зниження об'єму електроліту, тобто до збільшення втрат води.
Слід також мати на увазі, що киснево-воднева суміш, що виділяється, вибухонебезпечна.
Поява не обслуговуваних батарей, стала можливою завдяки застосуванню решіток зі свинцево-кальцієвого сплаву або свинцево-сурм'янистого сплаву із зменшеним змістом сурми.
Батареї з решітками електродів з малосурм'янистих сплавів мають достатньо високий термін служби і малочутливі до глибоких розрядів, проте вимагають один раз в рік доливу води. Батареї такого типу називають малообслуговуваними.
Малообслуговувана АКБ збирається в напівпрозорому пластмасовому корпусному моноблоку (з поліпропілену або поліетиленової термопластмаси) із застосуванням внутрішніх з'єднань між окремими акумуляторами під загальною герметичною кришкою. Це зменшує габарити і вагу АКБ, а також виключає випадковий саморозряд по зовнішніх грязьових містках.
Кожен акумулятор має окрему заливну пробку, що дозволяє контролювати його стан по щільності і рівню електроліту. Внутрішній опір менший, ніж у обслуговуваних АКБ.
Головний недолік малообслуговуваних АКБ – неможливість зміряти напругу на кожному акумуляторі окремо і виняткова трудомісткість при його заміні на новий акумулятор.
АКБ на основі свинцево-кальцієво-оловянистих сплавів для решіток електродів є необслуговувані батареї, які серійно встановлюються на усі нові автомобілі.
Необслуговувана АКБ принципово відрізняється від малообслуговуваної відсутністю заправних отворів для заливки електроліту і наявністю на корпусі індикатора зарядженості. При зменшенні ступеня зарядженості нижче певного рівня міняється колір видимої плями індикатора (зелений колір – нормальний заряд). Є також вентиляційний клапан. Батарея заправляється електролітом на заводі-виготівнику. Внутрішні з'єднання виконуються через стінки акумуляторних банок. Необслуговувана АКБ вважається неремонтопридатною. Основна перевага – підвищення експлуатаційної надійності із-за виключення потреби в доливці та в контролі за рівнем електроліту, і як наслідок – більш тривалий термін служби.
Монолітна АКБ – це новий тип автомобіля АКБ. Прагнення зробити акумулятор необслуговуваним привело до впровадження технології Са/Са, тобто використанню свинцевих сплавів з високим вмістом кальцію. Всі крупні виробники АКБ використовують такі сплави. Проте, не дивлячись на очевидні переваги (низький саморозряд, довговічність, відсутність необхідності доливки води), батареї володіють одним істотним недоліком – значною втратою ємкості при глибоких розрядах. При звичайній експлуатації на справному автомобілі акумулятор рідко розряджається на 15-25% від номінальної ємкості, але у ряді ситуацій глибоких розрядів не уникнути.
У абсолютно герметичних АКБ позитивними і негативними електродами є дуже тонкі циліндрові пластини, «намотані» навколо банки. Велика робоча площа спресованих в циліндр свинцево-олов’янистих пластин (без змісту сурми) дозволила «виробляти» великий пусковий струм при малих габаритах і вазі АКБ. Так, при холодному пуску (–18оС) монолітна батарея виділяє пусковий струм 800 А, тоді як традиційний акумулятор таких же розмірів всього 300 А. Дуже маленький внутрішній опір монолітної батареї дозволяє заряджати її великим струмом (до 100 А) в перебігу короткого часу, а підвищена жорсткість пакетів циліндрових пластин сприяє високій вібростійкій. АКБ володіє і такими перевагами як відсутність рідкого електроліту, тобто вибухобезпечністю і відсутністю пари кислоти в моторному відсіку, відсутністю загрози витікання кислоти і збільшенням терміну служби 5-10 років.
Перспективно застосування на автомобілях конструкцій герметичних монолітних АКБ.
Стартерні акумуляторні батареї мають умовне позначення, встановлене ДСТУ по наступній структурі.
Приклад умовного позначення батареї, що складається з 6 акумуляторів, ємністю стартера, номінальної 50 А-ч із загальною кришкою:
Батарея 6 СТ – 50 А
Після умовного позначення типу батареї указують позначення стандарту або технічних умов на батарею конкретного типу.
В якості електроліту свинцевих акумуляторів використовується водний розчин сірчаної кислоти. Для приготування електроліту використовуються дистильована вода та акумуляторна кислота, що концентрувалася сірчана. Щільність її рівна 1,83 г/см3 при 25оС, що відповідає вмісту кислоти майже 95%.
Розчинення кислоти, що концентрувалася сірчаної у воді супроводжується виділенням великої кількості тепла. Тому для приготування електроліту застосовується посуд, стійкий не тільки до дії кислоти, але і до високої температури (пластмасова, керамічна і т.п.).
В судину для приготування електроліту заливається вода, а після цього при безперервному перемішуванні сірчана кислота. Змішувати рідини у зворотному порядку забороняється, бо в цьому випадку діється швидкий нагрів води, вона скипає і розбризкується разом з кислотою.
ЕРС спокою акумулятора у відзнаку від напруги визначається при розімкнутому зовнішньому ланцюзі, тобто за відсутністю струму. Величина її залежить головним чином від електродних потенціалів, тобто фізико-хімічних властивостей матеріалів пластин і електроліту, і не залежить від розмірів акумулятора. ЕРС мало залежить від температури.
Номінальна ЕРС свинцевого акумулятора складає 2,1 В, нікель-кадмієвого – 1,36 В, а срібно-цинкового – 1,86 В.
ЕРС свинцевого акумулятора визначається по емпіричній формулі
, (1.1)
де Е - ЕРС спокою акумулятора, В;
γ - наведена до температури 25оС щільність електроліту, г/см3.
Для приведення щільності електроліту до температури 25оС використовується формула
, (1.2)
де γt – зміряна щільність електроліту, г/см3;
t – температура електроліту в момент виміру щільності, оС.
Напруга акумулятора, як різниця потенціалів електродів при замкнутому зовнішньому ланцюзі, при розрядці і зарядці буде не однаковим. При розрядці менш, а при зарядці більше ЕРС на величину внутрішнього падіння напруги. В процесі заряду і розряду напруга змінюється внаслідок зміни щільності електроліту, ЕРС і внутрішнього опору.
Залежність напруги акумуляторної батареї в певний момент її розряду від сили розрядного струму називається вольтамперною характеристикою. Рівняння вольтамперної характеристики представляється у вигляді
, (1.3)
де Uб – напруга на клемах акумуляторної батареї, В;
Uн.р. – початкова розрядна напруга, В;
Rб – внутрішній опір акумуляторної батареї, Ом;
Ір – розрядний струм, А.
В режимі короткого замикання, коли напруга на клемах батареї Uб = 0, сила струму
. (1.4)
Внутрішній опір акумуляторної батареї складається з опору поляризації і омічиського опору електродів, електроліту, сепараторів, міжелементних перемичок та інших струмоведучих частин. Зростання внутрішнього опору акумуляторної батареї з пониженням температури пов'язане, в основному, зі збільшенням електроопору електроліту і просочений електролітом сепараторів.
Ємність акумуляторних батарей визначається кількістю електрики, що може віддати повністю заряджений акумулятор при його розряді струмом певної сили і при певній температурі до допустимої напруги. Ємність розряду при постійній силі струму визначається
, (1.5)
де Ір – розрядний струм, А;
tр – час розряду у годинах.
Номінальна ємність згідно з ДСУ визначається шляхом безперервного розряду батареї постійним струмом Ір=0,05 С20, а при температурі електроліту +25оС до досягнення кінцевого розряду на висновках до батареї 10,5 В на клемах 12-вольтної батареї (С20 – номінальна ємність 20-годинного режиму розряду, означена в умовній позначці батареї).
Ступінь розрядженості визначають по величині обміряної щільності з урахуванням початкової щільності електроліту щільністю зарядженої батареї у відповідному кліматичному районі
, (1.6)
де DСр – ступінь розрядженості акумулятора, %;
γз і γр – відповідно щільність електроліту цілком зарядженого і цілком розрядженого акумулятора при температурі 25оС, г/см3 
;
γ – обміряна щільність електроліту, наведена до температури 25оС, г/см3.
Технічний стан акумуляторних батарей можна оцінити за допомогою навантажуючої виделки.
Контрольні запитання для самоперевірки і контролю
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!