|
При эксплуатации автомобиля в холодных климатических районах должны быть приняты специальные меры для поддержания благоприятного температурного режима аккумуляторной батареи. При низких температурах окружающего воздуха их необходимо утеплять или обогревать, что осуществляется различными способами.
Частично решением проблемы сохранения высокой температуры батареи является размещение ее в утепленном отсеке (контейнере), имеющем двойные стенки, пространство между которыми заполняется войлоком, поролоном или каким-либо другим теплоизоляционным материалом. Теплоемкость аккумуляторной батареи достаточно высока, поэтому при помещении ее в контейнер с теплоизолированными стенками скорость падения температуры электролита будет настолько мала, что батарея сохранит работоспособность после межсменной стоянки автомобиля на открытой площадке в течение 10-12 ч при температуре окружающего воздуха до -50 °С. При таком способе утепления температура электролита в батарее практически не падает ниже О °С за 10-12 ч работы машины при температуре воздуха -40 °С.
При толщине теплоизолирующего слоя пенопласта в 20 мм показатели стартерного разряда после суточной стоянки автомобиля в 4 раза выше по сравнению с неутепленными батареями. Эффективность утепления батареи тем выше, чем больше толщина теплоизолирующего материала.
При движении автомобиля температура под капотом в местах установки батарей находится в пределах 20-40 °С. При длительном движении или стоянке автомобиля с изменением температуры окружающего воздуха изменяется температура электролита аккумуляторной батареи. Вследствие высокой теплоемкости электролита и малой теплопроводности материала моноблоков температура электролита в течение суток меняется меньше, чем температура окружающей среды. При длительной стоянке автомобиля среднесуточные температуры батареи и окружающей среды обычно равны.
Для нормальной работы батареи при наружной установке недостаточно одного утепления с помощью контейнера. Необходим обогрев батареи.
Можно применять жидкостные подогреватели одновременно для подогрева холодного двигателя и батареи.
При размещении батарей в теплозащитных или обогреваемых контейнерах необходимо предусмотреть принудительную вентиляцию, чтобы избежать взрыва водородно-воздушной смеси. Взрывоопасна уже 4 %-я концентрация водорода в воздухе, а количество выделяемого водорода при саморазряде в период бездействия батареи составляет 0,07 см3/мин на 1 А-ч, тогда как при работе в режиме цитирования во время движения автомобиля оно может возрасти до 0,6 см3/ мин на 1 А-ч.
Электронагреватели эффективны при установке внутри аккумуляторной батареи между дном ее моноблока и опорными призмами. Нагреватель представляет собой изолированный кислотостойким материалом нихромовый провод. При мощности 0,6 кВт электронагреватель повышает температуру электролита на 40-50 °С за 1,5 ч. Подогрев с помощью электронагревательных элементов НГТФ-100 применен в аккумуляторных батареях 6СТ-190ТРН. Нагреватели выполнены в виде графитизированных волокон с фторопластовой изоляцией, плотно прилегающих к стенкам моноблока. Они обеспечивают подогрев и поддержание теплового состояния батареи на уровне, необходимом для удовлетворительной работы при температурах окружающей среды от -25 до -40 °С. Электронагреватели получают питание от постороннего источника тока напряжением 20 В. Потребляемая мощность превышает 600 Вт. С помощью термовыключателя, размещенного в одном из аккумуляторов, нагревательные элементы включаются в работу автоматически. Температура электролита повышается и разрядные характеристики улучшаются с увеличением мощности подогрева.
Перспективно использование в батареях гибких электронагревателей пленочного типа, которые с помощью специальной пасты закрепляют на дне и боковых стенках моноблока. Собранная батарея устанавливается в пластмассовый бак. Толщина стенок бака в 1,5-3 раза больше, чем у стенок моноблока. Верхняя часть бака сваривается со специальным бортиком по контуру моноблока. Полость между стенками наружного бака и нагревателя заполняют быстротвердеющим составом, который после установки моноблока батареи в бак заполняет зазоры и через 2-3 мин превращается в твердое пористое вещество. Такие электронагреватели применены в необслуживаемой батарее 6СТ-110Н. Они показали высокую эффективность своего использования в условиях низких температур до -50 °С.
При повышенной температуре электролита быстрее разрушаются электроды, ускоряется сульфатация. Для снижения химической активности электролита его плотность в жарких и теплых влажных климатических районах понижают. Повышение температуры вызывает интенсивное испарение воды из электролита. Под воздействием солнечных лучей и высокой температуры уменьшается прочность моноблоков, крышек, герметизирующей мастики.
Летом в условиях жаркого климата периодичность доливки дистиллированной воды в батареи традиционного исполнения уменьшается до 5-7 суток, тогда как в районах с умеренным климатом эта периодичность составляет 12-15 суток. Необходимость более частого контроля уровня электролита и доливки дистиллированной воды возникает и при эксплуатации в районах жаркого климата необслуживаемых батарей, так как увеличение напряжения начала разложения воды на воздух и кислород за счет применения малосурьмянистых сплавов не снижает скорости испарения воды из электролита при повышенных температурах. При эксплуатации необслуживаемых батарей в районах жаркого климата рекомендуется измерять уровень электролита 1 раз в 2-4 месяца. Продолжительность периода между следующими друг за другом добавлениями дистиллированной воды зависит также от интенсивности эксплуатации автомобиля.
Быстрее в районах с жарким климатом перегреваются батареи, выполненные в моноблоках с темной окраской и устанавливаемые снаружи, когда они не защищены от прямого попадания солнечных лучей. При температуре окружающего воздуха в тени 45-47 °С температура находящихся на солнце батарей в эбонитовых моноблоках черного цвета очень быстро возрастает до 60-65 °С.
Регулируемое напряжение генераторных установок для районов с жарким климатом должно быть снижено до значения, при котором исключается продолжительный перезаряд батарей. При одних и тех же уровнях регулируемого напряжения из-за многократного ускорения процесса снижения уровня электролита батарей, эксплуатируемых при повышенных температурах, срок службы батарей резко уменьшается, в основном, в связи с ускоренным разрушением решеток положительных электродов.
Подключенная параллельно генераторной установке, батарея работает в режиме цитирования — чередования разрядов и зарядов. Это связанно с тем, что частота вращения генератора при постоянстве передаточного числа к двигателю изменяется в широких пределах, а генератор способен отдавать электроэнергию только при частоте, большей частоты начала отдачи.
Токи и продолжительность непрерывного заряда и разряда аккумуляторной батареи при движении автомобиля зависят от частоты вращения ротора генератора, мощности включенных потребителей, степени заряженности и температуры электролита батареи. Частота вращения ротора генератора, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала.
Генератор должен компенсировать электроэнергию, отданную аккумуляторной батареей в период разряда. Количество электроэнергии, которое получает батарея в период заряда, зависит оттоков заряда и предшествующего разряда, напряжения генераторной установки, температуры электролита, величины ПР и КПД батареи.
Время непрерывного разряда колеблется в пределах от 2 до 20 с, а заряда — от 0,1 до 20 мин в зависимости от дорожных условий. Средняя продолжительность одного цикла тц = Тр + т3 в городских условиях составляет 0,7-1,5 мин, а за городом — 10-12 мин.
Правильный выбор параметров генераторной установки с учетом номинальной емкости батареи и режимов работы потребителей энергии на автомобиле должен обеспечивать положительный баланс электроэнергии применительно к наиболее характерным условиям эксплуатации машины. Положительный зарядный баланс исключает эксплуатацию батареи в течение длительного времени с недостаточной степенью заряженности. Правильно выбранный уровень регулируемого напряжения генераторной установки исключает длительную работу батареи в режиме перезаряда. При эксплуатации батареи с низкой степенью заряженности больше скорость коррозии решеток положительных электродов. При длительных перезарядах происходит ускоренное оплывание активной массы электродов. В обоих случаях заметно сокращается срок службы батареи.
Аккумуляторная батарея в системе электроснабжения является также сглаживающим фильтром пульсаций напряжения генераторной установки и перенапряжений в системе электрооборудования на переходных режимах. К переходным режимам относятся период начальной отдачи генератором энергии, включение отдельных мощных потребителей. Роль аккумуляторной батареи особенно возросла в связи с применением генераторов переменного тока и широким внедрением электронных устройств.
Следует подчеркнуть, что в свое время переход на генераторы переменного тока способствовал увеличению срока службы батарей на автомобилях в широком диапазоне изменения интенсивности эксплуатации в тыс. км/мес. Это стало возможным благодаря меньшим частотам начала отдачи энергии генераторами переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока, что позволяет поддерживать более высокий уровень заряженности батареи.
Подзаряд аккумуляторной батареи на автомобиле происходит при постоянстве напряжения. При подключении разряженной батареи к зарядному устройству с постоянным напряжением резко увеличивается зарядный ток. Через несколько минут заряда сила тока стабилизируется. Чем больше продолжительность непрерывного заряда, тем меньше средняя сила тока заряда. При циклировании во время движения автомобиля средняя сила разрядного тока существенно больше (в 2-3 раза) его установившегося значения.
Максимальная сила тока заряда, которую может обеспечить генераторная установка при определенной частоте вращения ротора генератора, представляет собой разность между током генератора и током включенных потребителей электроэнергии. Батарея не всегда может принять тот зарядный ток, который способна обеспечить генераторная установка.
Для поддержания определенного уровня заряженности батареи генератор должен сообщить ей количество электричества, которое батарея отдала во время предшествующего разряда. При движении автомобиля степень заряженности аккумуляторной батареи колеблется около какого-то среднего установившегося значения. Если среднее значение степени заряженности 75 %, то при начальной степени заряженности как 50, так и 100 % вследствие саморегулирования зарядного процесса (зарядного тока) через 7-8 ч работы батареи на автомобиле ее степень заряженности приближается к среднему значению. Установившаяся степень заряженности батареи будет тем выше, чем выше уровень регулируемого напряжения генераторной установки, температура электролита, и чем меньше сила тока и время цикла разряда. Этим и объясняется снижение уровня заряженности батареи на автомобиле зимой даже при выполнении рекомендаций по величине регулируемого напряжения генераторной установки (рис. 2.45). Средний уровень заряженности заметно снижается по мере старения аккумуляторной батареи.
|
Карта сайта
КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
