Самый распространенный среди химических источников электрического тока свинцовый или кислотный аккумулятор (в переводе с латинского - "накопитель", "собиратель") представляет собой усовершенствованный гальванический элемент, который изобрел в 1859 году французский физик Гастон Планте. Первые аккумуляторы практически сразу нашли применение на "потаенных" судах - подводных лодках. Позже лидерство захватили автомобильные аккумуляторные батареи. Они накапливают электрическую энергию и отдают ее стартеру в момент пуска двигателя, а затем заряжаются от работающего генератора. Уже 100 лет с помощью аккумулятора заводят практически все автотранспортные средства, и серьезной замены ему пока не придумали.

Элемент (банка) аккумуляторной батареи с пластинами без сепараторов.

Аккумуляторная батарея 6СТ-55.

Если аккумулятор "сел", его можно подзарядить от исправной аккумуляторной батареи другого автомобиля, использовав "прикуриватель" - два провода с зажимами-"крокодилами".

Неисправные элементы батареи "выключают", закорачивая их выводы медным или латунным шунтом.

Механизмы зарядки и разрядки

Чтобы получить источник тока с выходным напряжением 6 или 12 В, нужно последовательно соединить в батарею три или шесть элементов напряжением 2 В. В каждом таком аккумуляторе, который автомобилисты называют "банкой", находятся собранные в пакеты положительные и отрицательные электроды. Роль положительных электродов - анодов выполняют решетчатые свинцовые пластины, в которые вмазана активная масса - паста из двуокиси свинца, а отрицательных - катодов такие же пластины, но покрытые слоем губчатого свинца. Электролитом служит разбавленная серная кислота. Когда ею заполняют банки аккумуляторной батареи, между пластинами возникает разность потенциалов.

Если к электродам приложить напряжение, несколько превышающее разность потенциалов, в батарее начинается химическая реакция, в результате которой на аноде осаждается оксид свинца, а в электролите увеличивается концентрация серной кислоты. Плотность электролита и его удельный вес возрастают, и аккумулятор заряжается. Когда же аккумулятор отдает ток стартеру, электрохимические процессы в батарее идут в обратном направлении. Количество воды в электролите увеличивается, концентрация серной кислоты и соответственно ее плотность снижаются, и аккумулятор разряжается.

Чтобы анодная и катодная пластины не соприкасались и не замыкались, между ними помещают водопроницаемые пластиковые сепараторы. В последние годы их стали делать в виде конвертов, запаянных снизу. Это связано с тем, что со временем активная масса с анода и катода осыпается, скапливается на дне аккумулятора, и, когда ее уровень достигает нижнего края пластин, тоже может произойти замыкание. С пакетированными сепараторами замыкание пластин исключено.

Важнейшая характеристика аккумуляторной батареи - ее емкость. Это то количество электричества, которое полностью заряженный аккумулятор может отдать при непрерывном электрическом разряде. Емкость измеряется в ампер-часах. Другая характеристика - плотность электролита, в зависимости от типа батареи и условий, в которых она работает, может находиться в пределах 1,18-1,29 г/см³. Эта величина выбрана не случайно: при температуре 20^оС раствор серной кислоты с такой плотностью обладает наибольшей удельной электропроводностью.

Режимы зарядки

Аккумулятор можно заряжать либо при постоянной величине тока, либо при постоянной величине напряжения практически от любого источника постоянного тока при условии, что его напряжение выше, чем у батареи. Большинство бытовых зарядных устройств предназначено для работы в режиме неизменного напряжения, который позволяет реанимировать почти "мертвый" аккумулятор.

Для быстрой зарядки аккумулятора можно воспользоваться так называемым законом ампер-часов. Батарею заряжают током, численно равным 95 % емкости, которой не хватает до полной зарядки. Чтобы это соотношение сохранялось, силу тока постепенно снижают. Таким способом можно восстановить до 90% емкости почти полностью "посаженного" аккумулятора за 2,5-3 часа. Но лучше не доводить батарею до полного разряда и заряжать ее обычным способом по инструкции к зарядному устройству и аккумулятору.

Аккумулятор рекомендуется подзаряжать раз в полгода. Если вы постоянно пользуетесь машиной зимой, то эту процедуру надо проводить ежемесячно, поскольку во время езды на малых скоростях, да еще с часто работающими фарами, печкой и другими электроприборами аккумулятор почти не заряжается.

И еще. При значительном понижении температуры вязкость электролита возрастает в несколько раз, а электропроводность падает, уменьшается и эффективная емкость батареи. Из-за этого завести машину на морозе бывает очень трудно. Выход один: нужно не оставлять в ней аккумулятор надолго, а держать его в теплом месте.

Если аккумулятор неожиданно разрядился или, как говорят автомобилисты, "сел", его можно зарядить от другого аккумулятора, используя "прикуриватель" - специальные провода с зажимами-"крокодилами" (см. схему на стр. 33). Внезапный отказ аккумулятора может быть связан с замыканием пластин внутри корпуса или с коротким замыканием во внешней цепи.

Хранить так, чтобы сохранить

Главное условие хранения аккумуляторной батареи - ее герметичность. В сухозаряженных аккумуляторах нарушение герметичности приводит к окислению и разрядке пластин. Батареи с мастичной заливкой хранят при температуре от - 40 до +60 ⁰С. При более низкой температуре мастика может растрескаться, при более высокой - расплавиться. Батареи в пластиковом корпусе боятся только сильного мороза (ниже -50 градусов). Если аккумулятор в "сухом" состоянии хранился больше года, то после заливки электролита он должен сутки постоять, а потом его следует подзарядить.

Батареи, залитые электролитом, хранить долго не следует, они могут саморазряжаться, причем этот процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура электролита. Срок их хранения при комнатной температуре - не больше 9 месяцев. Зарядку батареи легко проверить с помощью тестера: напряжение на полюсных выводах не должно быть ниже 12,5 В.

За состоянием аккумулятора и всей бортовой электросети удобнее всего следить по показаниям вольтметра. Если штатного вольтметра в машине нет, его стоит установить. Сделать это совсем не сложно. При правильной эксплуатации и соблюдении рекомендаций по хранению аккумуляторы служат 3-5 лет.

Аккумуляторы хорошие и разные

Аккумуляторные батареи бывают сухозаряженные - без электролита, а также залитые заряженные. В последнее время получают все большее распространение так называемые необслуживаемые батареи. Они отличаются увеличенным объемом электролита, особой конструкцией электродов и сепараторов, и это позволяет реже доливать в них дистиллированную воду.

Не так давно в арсенале автомобилистов появились щелочные аккумуляторы. Электролитом в них служит раствор едкого калия в дистиллированной воде или в обычной кипяченой воде - в этом, кстати, одно из их преимуществ. Плотность электролита практически не зависит от степени заряженности батареи и должна поддерживаться равной 1,25 г/см³ при температуре 25^оС. Щелочные аккумуляторы неприхотливы в эксплуатации, долговечны (срок службы до 10 лет), малочувствительны к перезаряду и недозаряду. Временно снятую с автомобиля щелочную батарею рекомендуется хранить в разряженном состоянии.

Сейчас уже почти не выпускают батареи в эбонитовых корпусах с отдельными крышками для каждого аккумулятора. Они тяжелые и непрочные, но имеют одно важное преимущество: когда выходит из строя одна банка, нет необходимости выбрасывать всю батарею, достаточно заменить неисправный элемент.

Корпуса современных батарей делают, как правило, из полипропилена. Этот материал не только легок и прочен, но и почти прозрачен. Уровень электролита в полипропиленовом корпусе виден снаружи. Тоководы, соединяющие секции батареи, находятся внутри корпуса. Благодаря этому значительно снижается риск замыкания аккумулятора на массу автомобиля.

Крышки аккумуляторов в современных батареях закрывают сверху общей панелью, которая защищает их от грязи и не дает брызгам электролита попасть через вентиляционные отверстия наружу.

Не ошибиться в выборе

Всего несколько лет назад среди автомобилистов бытовало мнение, что, чем больше емкость аккумулятора, тем легче завести мотор на сильном морозе. Некоторые автолюбители даже ставили на свою легковую машину аккумулятор от грузовика. Делать этого не следует. Батареи большой емкости не только тяжелее "родных", они еще и перегружают генератор. И вот почему. При работающем двигателе аккумулятор начинает заряжаться от бортовой сети, а в ней источником тока служит генератор, рассчитанный на вполне определенную суммарную мощность потребителей. Зарядка аккумулятора вдвое большей емкости, чем штатный, ему часто не под силу. Отсюда первый совет: нужно покупать только такой аккумулятор, емкость которого соответствует указанной в техническом паспорте машины.

Совет второй. Нужно учитывать размеры аккумулятора и способ его крепления. Слишком большой аккумулятор на отведенном ему месте просто не поместится, а слишком маленький будет трудно закрепить. Аккумуляторы закрепляют в гнезде в основном двумя способами: либо верхней прижимной планкой или уголком ("Нива", "Ока", "Москвич", "Волга" и многие другие модели), либо специальной фигурной пластиной, которая зацепляет батарею за отбортовку в нижней части корпуса (некоторые модели "Жигулей" и большинство иномарок).

В-третьих, очень важно знать расположение и тип полюсных выводов. "Плюсовой" вывод на крышке батареи может быть и справа, и слева. Надо, чтобы довольно короткие провода с клеммами в машине до него дотянулись. Если не обратить на это внимания при покупке, возможно, придется менять батарею или наращивать штатные кабели электропроводки. И то, и другое нежелательно. Наиболее часто у нас встречаются батареи с выводами конической формы, реже - с отверстиями под болты или с резьбой на выводах (их производят в Америке).

Батареи известных европейских фирм, таких, как "Varta", "Hоppenergy", "Prestolite" и другие, надежны и долговечны. В них используется только стандартный аккумуляторный свинец установленного образца, да и за качеством все производители следят строго. Импортные аккумуляторы продаются, как правило, уже залитые электролитом и заряженные. Отечественные батареи, например пользующаяся хорошей репутацией продукция Подольского и Тюменского аккумуляторных заводов, выпускаются в основном сухозаряженными. В них нужно заливать электролит перед тем, как поставить на машину.

Большинство европейских и азиатских фирм руководствуются немецким стандартом "DIN 43539", согласно которому батареи характеризуются номинальной емкостью C_Din и током стартерного разряда I_Din, и это указывается в их маркировке. Американские батареи подчиняются требованиям стандарта США "SAE". В их обозначении указываются два других параметра: резервная емкость C_sae и ток холодной прокрутки I_sae. Пересчет американского стандарта в европейский может производиться по формулам: I_SAE = 1,87 I_PIN или I_PIN = 0,5351 I_SAE.

Несмотря на огромный выбор батарей иностранного производства, специалисты советуют владельцам российских машин и подержанных иномарок покупать отечественные аккумуляторы в пластиковом корпусе и с пакетированными пластинами. Они существенно дешевле импортных, но по качеству им практически не уступают и лучше выдерживают российские условия эксплуатации.

В маркировке отечественных аккумуляторов первой цифрой обозначается количество элементов в батарее. Например, в аккумуляторе 3СТ-55ЭМ - три элемента по 2 В, значит, он выдает напряжение 6 В, а в аккумуляторе 6СТ-55ТМ - шесть элементов, и его напряжение 12 В. Далее за цифрой следуют две буквы: "С" означает, что аккумулятор свинцовый, "Т" - характеризует функциональное назначение батареи и говорит о том, что она стартерная. На четвертом месте в обозначении стоит номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда. Далее идут цифры или буквы, дающие дополнительные сведения о батарее: "А" - пластмассовый корпус с общей крышкой, "З" - залитая электролитом и заряженная, "Л" - необслуживаемая, "Э" - корпус из эбонита, "Т" - корпус из наполненного полиэтилена, "М" - сепараторы из поливинилхлорида типа мипласта, "Р" - сепараторы из мипора, "Ф" - холодостойкая мастика.

Аккумуляторные батареи практически неремонтопригодны. Заменять в них пластины на новые хлопотно и экономически невыгодно. В том случае, если неисправны один или два соседних элемента, можно аккумулятор "укоротить" и использовать оставшиеся работоспособные банки как источник тока для других электроприборов.

Вышедшие из строя аккумуляторы отправляют на специализированные предприятия, где из них удаляют свинец, а сами батареи утилизируют. Так происходит далеко не везде. В нашей стране в переработку попадают аккумуляторные батареи только с автотранспортных предприятий. Автолюбители, как правило, выбрасывают аккумуляторы на помойку, не думая о том, что в конце концов токсичный свинец попадет в землю. В больших городах, где автомобильный парк насчитывает тысячи и даже миллионы машин, это стало одной из серьезных экологических проблем, и решать ее надо безотлагательно.

См. в номере на ту же тему

А. НИЗОВЦЕВ - Укороченный аккумулятор: зачем он нужен?

№12, 1999