УДК 629.1.04

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ РАЗРЯЖЕННОСТИ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

Кочуров Алексей Алексеевич1, Постников Александр Александрович2, Гумелёв Василий Юрьевич3
1Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова, кандидат технических наук, профессор кафедры автотехнического обеспечения
2Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова, адъюнкт
3Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры эксплуатации вооружения и военной техники

Аннотация
В статье рассмотрены вопросы оценки технического состояния автомобильных свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в процессе эксплуатации, изложены методики оценки степени разряженности батарей разных видов и типов.

Ключевые слова: батарея, свинцовый аккумулятор, степень раз-ряженности, техническое обслуживание


THE METHOD OF ESTIMATING THE DEGREE OF DISCHARGE OF LEAD BATTERIES TO OPERATE

Kochurov Alexey Alexeevich1, Postnikov Alexander Alexandrovich2, Gumelev Vasiliy Yuryevich3
1Ryazan High Airborne Command School named after of the General of the Army V.F. Margelov, professor of Department of autotechnical
2Ryazan High Airborne Command School named after of the General of the Army V.F. Margelov, adjunct
3Ryazan High Airborne Command School named after of the General of the Army V.F. Margelov, senior lecturer of Department of operation of armament and military equipment

Abstract
In the article the questions of assessment of technical condition of the cartion of lead storage batteries in process of exploitationtion, set out the methodology for assessing the degree of discharge of batteries of different types.

Keywords: automotive servicing, battery, lead battery, the degree of discharge


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кочуров А.А., Постников А.А., Гумелёв В.Ю. Методика оценки степени разряженности свинцовых аккумуляторов в эксплуатации // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68932 (дата обращения: 19.11.2016).

Все типы автомобильных свинцовых стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) в процессе эксплуатации нуждаются в техническом обслуживании, однако объем выполняемых при этом работ отличается.

При техническом обслуживании АКБ открытого вида одним из основных параметров, определяющих их техническое состояние, является плотность электролита, величина изменения которой характеризует степень разряженности АКБ (рисунок 1) [1].

 

Рисунок 1. Изменение плотности электролита (приведенной к температуре плюс 25 °С) в зависимости от степени разряженности батарей

При этом, плотность электролита зависит от температуры tэл [2]. Так с повышением температуры на 1 °С уменьшается плотность электролита, а с понижением на 1 °С, наоборот, увеличивается на 0,0007 г/см3. При изменении температуры на каждые 15 °С изменяется и плотность электролита, примерно на Δρэл = 0,01 г/см3 (рисунок 2). За исходную принимается температура электролита, равная 25 °С. Поэтому для достоверной оценки степени разряженности аккумуляторов по изменению плотности электролита необходимо учитывать его температуру, и в случае отличия ее от 25 °С следует внести поправку Поэтому при измерении плотности электролита с целью оценки степени Δρэл к показаниям ареометра. 

Рисунок 2. Зависимость изменения величины плотности Δρэл электролита от изменения его температуры tэл 

Для оценки степени разряженности АКБ разных видов и типов [3] в эксплуатации используют разные методики. 

Методика оценки степени разряженности аккумуляторных батарей открытого вида по изменению плотности электролита в них 

Оценку степени разряженности (∆Ср) свинцового кислотного аккумулятора открытого вида в эксплуатации обычно выполняют по изменению плотности электролита в нем, используя диагностический параметр – удельный показатель разряженности ∆Суд, численно равный потере емкости аккумулятором в % от номинальной емкости Сном. в процессе разряда при снижении плотности электролита на величину ∆ρуд = 0,01 г/см3 [2]. При этом степень его разряженности определяют из выражения

,                                                                (1)

где ρн25 – плотность электролита полностью заряженного аккумулятора, приведенная к температуре 25оС, г/см3;

ρк25 – плотность электролита в аккумуляторе, измеренная в момент оценки степени его разряженности приведенная к температуре 25оС, г/см3;

∆Срстепень разряженности аккумулятора, % от Сном.

На практике [1, 2] для определения степени разряженности всех типов автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей с жидким электролитом в выражении (1) используют значение ∆Суд = 5-6 %. Однако такой способ не учитывает их конструктивных особенностей, в частности количества электролита в аккумуляторах в пересчете на единицу емкости, которое можно оценить величиной удельного объема электролита  аккумулятора

,                                                                                        (2)

 где  Vэл. аб  – объем электролита в одном аккумуляторе батареи, см3;

Сном – номинальная емкость аккумуляторной батареи, А∙ч.

Выполненные авторами исследования процесса разряда в свинцовом кислотном аккумуляторе открытого вида показали, что характер изменения его емкости (∆Ср) в батареях разных типов обусловлен зависимостью изменения плотности электролита от величины его удельного объема (Vуд), которую при разряде можно выразить поверхностью (рисунок 3).

 

Рисунок 3. Зависимость изменения плотности электролита от величины его удельного объема при разряде аккумулятора

Вместе с тем, выполненный анализ характеристик 78 марок разных типов свинцовых аккумуляторных батарей с жидким электролитом напряжением от 6 до 24 В и емкостью от 45 до 220 А·ч отечественных и зарубежных производителей (рисунок 4) показал, что величина удельного объема электролита в них в зависимости от конструктивных особенностей, в частности величины удельного объема электролита, изменяется в пределах от 7,65 до 17,08 см3/(А∙ч) (рисунок 5), что влияет на динамику протекания процесса разряда в них и фактическую величину ∆Суд.

В связи с этим фактическое значение величины удельного показателя разряженности  аккумулятора открытого вида любого типа необходимо определять с учетом значения , используя выражение

,                                                                       (3)

где – теоретический удельный минимальный показатель, определяющий разряженность аккумулятора при снижении плотности электролита в нем на 0,01 г/см3, % от Сном;

К коэффициент, определяющий  соотношение между значениями фактического  и теоретического минимального удельных объемов электролита в аккумуляторах

                                                                                       (4)

Рисунок 4. Характеристики аккумуляторных батарей

Рисунок 5. Характеристика аккумуляторных батарей разных типов по величине удельного объема электролита

1 – максимальные значения Vуд для разных типов аккумуляторных батарей; 2 – минимальные значения Vуд для разных типов аккумуляторных батарей

Выполненные авторами расчеты позволили установить зависимость изменения величины теоретического удельного минимального объема электролита от плотности электролита в аккумуляторе (рисунок 6), а также зависимость изменения величины фактического удельного показателя разряженности  от величины фактического  объема электролита в аккумуляторе (рисунок 7), которые удобно использовать в практической деятельности при оценке технического состояния АКБ.

 Рисунок 6. Номограмма для определения значения теоретического удельного минимального объема электролита аккумуляторной батареи

Для определения степени разряженности конкретной аккумуляторной батареи открытого вида предлагается следующая методика [4].

Используя номограмму (рисунок 6), определяют значение теоретического минимального удельного объема электролита  аккумуляторной батареи, обусловленное значением плотности электролита при полном ее заряде.

Используя значение фактического удельного объема электролита   аккумуляторной батареи, приведенное на рисунке 4 для аккумуляторной батареи конкретного типа и марки, и определенное по номограмме значение, по выражению (4) рассчитывают значение КV.

После этого, используя номограмму (рисунок 7), определяют фактическое значение удельного показателя разряженности  конкретной марки аккумуляторной батареи и по выражению (1) рассчитывают ее фактическую степень разряженности (∆Ср). 

Рисунок 7. Номограмма для определения фактического значения удельного показателя разряженности аккумуляторной батареи

Пример

Определить степень разряженности ∆Ср аккумуляторной батареи 6ТСТС-140А, плотность электролита в которой в заряженном состоянии составляет ρн25 = 1,28 г/см3, а значение измеренной плотности электролита, приведенное к температуре 25оС, ρн25 = 1,23 г/см3.

Последовательность действий:

- по таблице 2 определяем значение  = 14,86 см3/(А·ч);

- по номограмме (рисунок 4) определяем значение = 9 см3/(А·ч);

- рассчитываем значение КV= / = 14,86/9 = 1,65;

- по номограмме (рисунок 7) определяем значение = 7,15%;

- используя выражение (1) рассчитываем фактическую величину степени разряженности аккумуляторной батареи.

В случае применения известной методики оценки [1, 2] величина степени разряженности аккумуляторной батареи 6ТСТС-140А составила бы всего 25-30%, что свидетельствует о целесообразности использования предложенной методики с целью повышения точности оценки технического состояния АКБ в процессе эксплуатации. 

Методика оценки степени разряженности аккумуляторных батарей конструктивно-технологического исполнения VRLA и VL при эксплуатации 

Оценку степени разряженности аккумуляторных батарей конструктивно-технологического исполнения VRLA и VL [3] при эксплуатации осуществляют по изменению величины напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) – напряжения на полюсных выводах аккумуляторной батареи при отсутствии внешней нагрузки [2].

Для получения достоверных результатов при измерении НРЦ следует соблюдать следующие правила:

- для измерения величины НРЦ использовать высокоомный вольтметр с внутренним сопротивлением не менее 300 Ом/В;

- измерение величины НРЦ выполнять в состоянии покоя аккумуляторной батареи через 5-6 часов после остановки двигателя автомобиля (отключения зарядного устройства) и отключения потребителей электрической энергии системы электрооборудования;

- оценку степени разряженности аккумуляторной батареи выполнять путем сравнения измеренного при конкретной температуре электролита значения НРЦ с соответствующим его значением из рисунка 8. 

Рисунок 8. Характеристика степени разряженности АКБ в зависимости от измеренного значения НРЦ и температуры электролита 

Краткие выводы

В техническом обслуживании нуждаются свинцовые стартерные аккумуляторные батареи всех видов и типов, однако объем и периодичность выполняемых операций, способы оценки степени их разряженности в эксплуатации различаются.

Для повышения точности оценки степени разряженности аккумуляторных батарей открытого вида в процессе эксплуатации следует учитывать их конструктивные особенности, в частности величину удельного объема электролита в аккумуляторах.

 


Библиографический список
  1. Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи : руководство. – М: ВОЕНИЗДАТ, 1983. – 65 с.
  2. Курзуков, Н.И., Ягнятинский, В.М. Стартерные аккумуляторные батареи. Основы устройства, эксплуатация и обслуживание – ООО «Никкель», 2011. – 219 с.
  3. ГОСТ Р 53165-2008. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия.
  4. Пат. №2439753 Российская Федерация, МПК7 H01M10/06 Способ определения степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора [Текст] /  А. А. Кочуров, А. Г. Картуков; заявл. 23.03.2009; опубл. 10.01.2012, бюл. № 1 – 4.


Все статьи автора «airman_84»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация