Budowa akumulatora, czyli z czym to się je

Zima to niewdzięczny czas dla naszych samochodów. Z niską temperaturą wiążą się nie tylko oszronione szyby czy przymarznięte zamki. To także test sprawności dla naszego akumulatora.

W zimie używamy w samochodzie znacznie więcej urządzeń korzystających z prądu elektrycznego jak np. podgrzewane siedzenia, ogrzewana tylna szyba, światła przeciwmgielne. To wszystko powoduje wzmożoną eksploatację akumulatora, zwłaszcza przy pokonywaniu krótkich odcinków, kiedy ten nie ma możliwości dostatecznie się naładować. Przy zerowej temperaturze pojemność elektryczna akumulatora zmniejsza się o ok. 20%. Poniżej 20 stopni Celsjusza pojemność spada już o ponad 50%. Czym w takim razie dokładnie jest to urządzenie, i jak wygląda jego budowa? Warto przeczytać na ten temat kilka słów, aby zwłaszcza w tym ciężkim dla niego okresie zimowym wiedzieć, z czym mamy do czynienia, i skąd biorą się pewne zjawiska.

Zmiana seryjnego umiejscowienia akumulatora - wpływ na wyważenie samochodu

W samochodzie osobowym znajdują się przeważnie dwa źródła prądu: akumulator i alternator (bądź prądnica w starszych modelach). W dużym uproszczeniu oba działają na przemian – jeśli jedno dostarcza prąd, to drugie w tym czasie „odpoczywa”. Akumulator stanowi odwracalne elektrochemiczne źródło prądu. Innymi słowy jest to urządzenie służące do gromadzenia i pobierania z niego energii elektrycznej, przy czym z każdą z faz jego pracy wiążą się reakcje chemiczne zachodzące we wnętrzu.

Jak poradzić sobie z rozładowanym akumulatorem?

Pod względem konstrukcyjnym, akumulator jest zestawem ogniw, połączonych ze sobą elektrycznie i zamkniętych w odseparowanych celach wewnątrz obudowy. Skrajne ogniwa posiadają tzw. „końcówki biegunowe”. Są to wyprowadzenia w kształcie ściętych stożków, które przeważnie mają tą samą wysokość, ale różną średnicę – co jednak nie jest oczywiście regułą. Jedna z końcówek biegunowych ma znak dodatni (+), a druga ujemny (-). Służą one do połączenia akumulatora z obwodem elektrycznym samochodu. Przewody, które do tego służą, mają z jednej strony specjalne końcówki (klemy), które nakłada się i zaciska na biegunach akumulatora.

Akumulator dostarcza prąd do obwodu elektrycznego samochodu wtedy, kiedy silnik jest wyłączony, lub jego obroty są zbyt niskie, aby pozwolić na wydajną pracę alternatora. W momencie rozruchu silnika, niezbędny prąd do zasilania rozrusznika dostarczany jest właśnie z akumulatora. Na nim spoczywa także obowiązek dostarczania prądu podczas postoju, kiedy słuchamy radia, czy mamy zapalone światło wewnątrz samochodu. Od momentu, kiedy silnik zostanie uruchomiony, źródłem prądu staje się alternator, który dodatkowo ładuje akumulator.

Najmocniejszy akumulator do hybrydy od Hitachi

W budowie akumulatora można wyróżnić kilka głównych elementów, z których się składa: obudowa, ogniwo, separator, kratka, płyta dodatnia oraz ujemna, elektrolit. Postaram się pokrótce opisać każdy z nich.

Obudowa akumulatora – blok służący do obudowania i zasłonięcia zestawów płytowych, wykonany z materiału kwasoodpornego, najczęściej polipropylenu lub ebonitu.

Ogniwo – zestaw połączonych ze sobą płyt dodatnich lub ujemnych, oddzielonych separatorami. Płyty dodatnie oraz ujemne są pogrupowane w osobne ogniwa. Każde z nich wytwarza napięcie 2,13 V. Najpopularniejsze w użytku akumulatory charakteryzują się napięciem rzędu 12 V. Aby akumulator mógł spełniać ten wymóg, odpowiednia ilość ogniw musi być połączona szeregowo. I tak połączone ze sobą przykładowo 3 ogniwa, dadzą napięcie 6 V, przy połączeniu 6 ogniw otrzymamy przybliżone napięcie akumulatora 12 V.

Separator – jest elementem zapobiegającym stykaniu się płyt ujemnych i dodatnich. W przeciwnym wypadku, mogłoby dojść do zwarcia. Powierzchnia separatora jest porowata, w celu przepływu prądu z jak najmniejszym oporem.

Kratka – zarówno dla płyt dodatnich jak i ujemnych pełni ta samą rolę – szkieletu konstrukcyjnego oraz przewodnika prądu elektrycznego. Aby maksymalnie wykorzystać dostępną energię, i przy okazji obniżyć także masę, w nowoczesnych akumulatorach stosowane kratki są bardzo cienkie.

Płyty dodatnie/ujemne – dodatnia płyta po naładowaniu ma barwę brązową, natomiast ujemna charakteryzuje się wówczas kolorem szarym.

Elektrolit - płyty zarówno dodatnie jak i ujemne zanurzone są w roztworze kwasu siarkowego, zwanym elektrolitem. Dokonuje on aktywacji materiału czynnego płyty i przewodzi pomiędzy nimi prąd.

W nowoczesnych akumulatorach należy również wspomnieć o zastosowaniu tzw. pirotechnicznych klem. Oprócz standardowej klemy podłączonej do dodatniej końcówki biegunowej akumulatora, jest jeszcze plusowy przewód pirotechniczny, którego działanie determinowane jest zwykle przez moduł układu odpowiedzialnego za poduszki powietrzne i napinacze pasów. W przypadku kolizji, gdzie zadziałały poduszki powietrzne lub napinacze pasów, klema pirotechniczna ma za zadanie rozłączenie obwodu elektrycznego samochodu przez odstrzelenie łącznika, do którego jest podłączona.

Warto zwrócić na to uwagę na przykład podczas kupna używanego samochodu. Co prawda naprawa tego elementu jest bardzo prosta, ale z lenistwa bardzo często sprzedawcy starają się jedynie oszukać komputer samochodu. Zamiast podłączać na nowo klemę pirotechniczną, wstawiają na końcu przewodu opornik, który mając odpowiednią oporność, informuje komputer o poprawnym działaniu klemy. Wówczas wystarczy skasować błąd odpowiedzialny za wystrzelone poduszki (który pojawi się także w przypadku odstrzelenia łącznika klemy pirotechnicznej) i sygnalizująca tą awarię kontrolka na desce rozdzielczej zgaśnie.

Tak przedstawia się uproszczona budowa akumulatora. Zależnie od producenta, różnice są niewielkie, ale zazwyczaj decydują one o jakości, trwałości i warunkach eksploatacji. Znając już wnętrzności akumulatora, opiszę, jak zatem powinna wyglądać jego poprawna obsługa, montaż i konserwacja.

Montaż:

Przed zamontowaniem akumulatora warto zawsze oczyścić klemy i podstawię mocowania akumulatora przy pomocy ciepłej wody. Sam montaż powinien zapewnić stałe i trwałe umocowanie akumulatora, aby ten podczas ruchu, bądź ewentualnej kolizji nie stanowił dla podróżujących niebezpieczeństwa. Należy pamiętać, aby podczas podłączania zawsze podłączyć w pierwszej kolejności przewód plusowy, następnie minusowy (tzw. „masę”). Unikniemy dzięki temu zwarcia podczas korzystania z narzędzi. Bądźmy także ostrożni przy dokręcaniu śrub zaciskających klemy na końcówkach biegunów. Robiąc to nieostrożnie możemy je uszkodzić, bądź całkowicie wyrwać. Po udanym montażu akumulatora i klem na końcówkach biegunów owanymi klemami powinniśmy posmarować czystą, bezkwasową wazeliną lub przeznaczonym do tego celu smarem. W przypadku niektórych samochodów, pamiętajmy aby podczas wymiany akumulatora zapewnić autu alternatywne źródło zasilania. Po zbyt długim odłączeniu od prądu, mogą zajść pewne zmiany w elektronice, które utrudnią nam samym ponowne uruchomienie silnika.

Konserwacja i ładowanie

W normalnych warunkach użytkowania akumulator jest ładowany przez alternator. Czasem jednak, tak jak już wspomniałem na początku, w przypadku częstych, krótkich przejazdów samochodem, ładowanie trwa zbyt krótko, aby zapewnić całkowite naładowanie. Wówczas akumulator może wymagać dodatkowego naładowania poprzez np. podłączenie go do prostownika. Pamiętajmy, aby akumulator ładować zawsze źródłem prądu stałego, o napięciu wyższym niż to akumulatora. Po naładowaniu, sprawdzamy poziom elektrolitu. Powinien on przykrywać górne powierzchnie płyt, najlepiej ok. 5-10 mm nad nimi. Poziom wyrównuje się tylko wtedy, kiedy akumulator posiada odpowiednią temperaturę (umownie jest to 25o C) i jest całkowicie naładowany. Nigdy nie należy dolewać elektrolitu do rozładowanego akumulatora! Elektrolit możemy uzupełnić dolewając wody destylowanej bądź chemicznie oczyszczonej. Nie należy używać do tej czynności żadnych kwasów ani substancji chemicznych.

Prawidłowo i całkowicie naładowany akumulator posiada gęstość elektrolitu w zakresie 1,270 – 1,280 kg/l. Należy dokonać 3 odczytów w odstępach 1 godziny. Pierwszy z nich powinien być przeprowadzony po ok. pół godziny od naładowania akumulatora.

Na zakończenie prezentuję Wam film przedstawiający w skrócie działanie akumulatora.

Źródło: akumulator.pl