1

Capitolul I

MEMORIU JUSTIFICATIV

Am ales această lucrare cu scopul didactic de a scoate în

evidenţă importanţa bateriei de acumulatoare în sistemul electric al

autovehiculelor.

Bateria de acumulatoare are rolul de a înmagazina energie

electrică de la generatorul în funcţionare, în vederea redării acesteia

când motorul stă şi la pornirea motorului, când generatorul nu

funcţionează, precum şi în mers, când generatorul nu face faţă singur

alimentării receptoarelor.

Având în vedere acest rol, de „rezervor” de energie electrică al

acumulatorului, am înţeles că aprofundarea cunoştinţelor în acest sens

este o necesitate pentru un bun profesionist.

2

Capitolul II

CONSTRUCŢIA ŞI CARACTERISTICILE ACUMULATOARELOR AUTO

1. ACUMULATOARE CU PLUMB

Construcţia acumulatoarelor cu plumb. Părţile componente ale acumulatoarelor cu plumb sunt:

plăcile, separatoarele, monoblocul şi cutiile elementelor, piesele de legătură şi bornele electrolitului.

Plăcile acumulatoarelor folosite pe automobile sunt subţiri şi, cu grătarul des. Grătarul susţine masa activă şi conduce curentul electric, fiind făcut din plumb (Pb) cu 6—10% antimoniu (stibiu, Sb). Acest aliaj este rezistent din punct de vedere mecanic şi uşor de turnat, dur şi stabil la procesele electrochimice. Plăcile negative au masa activă mai rezistentă din punct de vedere electric, dar desimea grătarului plăcilor este totuşi importantă întrucât trebuie să permită trecerea curentului fără a se încălzi şi fără a opune o rezistenţă mare. Procentul mare de antimoniu, care se adaugă plumbului, favorizează corodarea plăcii pozitive şi autodescărcarea plăcii negative. Astfel, după 100 de zile de păstrare la temperatura de 25 °C, la plăcile cu 12% Sb, pierderea de capacitate este cu 30% mai mare decât la plăcile cu 6% Sb.

Masa activă se realizează din oxizi de plumb sau din praf de plumb care se oxidează în timpul măcinării, obţinându-se o calitate mai bună. Litarga gălbuie (PbO) se pune la placa negativă şi miniul de plumb roşiatic (Pbs04) la placa pozitivă. Se poate folosi şi peroxidul de plumb negru-maroniu (PbOa), sau trioxidul de plumb (PbaOa). Litarga se cimentează mai bine când se prepară masa activă, iar miniul de plumb preparat cu soluţie de acid sulfuric este mai consistent. Plăcile negative se îmbunătăţesc prin adăugare de substanţe organice la preparare (aditivi organici), cum este lignina, care împiedică formarea straturilor dăunătoare de sulfat de plumb, astfel că durata de funcţionare a bateriei de acumulare creşte. În acest caz comportarea la o descărcare rapidă (cum este cazul la pornire) este mai bună şi tensiunea scade mai puţin.

Masa activă are densitatea apropiată de aceea a grătarelor, fiind de 64-67 g/cm3 la plăcile pozitive şi 69-71 g/cm3 la cele negative.

Formarea plăcilor constă dintr-un proces electrochimic de încărcare în băi cu soluţii de acid sulfuric, în care se obţine bioxid de plumb la

3

plăcile pozitive şi plumb spongios (metalic) la plăcile negative. Curentul de încărcare pentru formare este de 0,75-1,5 A, cu o durată de 40-50 ore (cu 2-4 ore de întrerupere sau de scădere a curentului). Formarea este terminată când masa activă a plăcilor capătă o culoare

uniformă, roşie-maronie, la plăcile pozitive şi gri-metalic, la cele negative. Diferenţa de potenţial între un electrod de cadmiu introdus în electrolit şi borna pozitivă trebuie să ajungă la 2,3-2,35 V, iar la borna negativă, între minus 0,05-0,20 V. Masa activă trebuie să corespundă STAS-ului 663-49. Coeficientul de utilizare (cuprins între 50 şi 60%) depinde de grosimea plăcilor, de construcţia grătarului, de suprafaţa

electrolitului, de difuziu-nea electrolitului în masa activă, de coroziune şi aderenţa pastei faţă de grătar etc.

Plăcile pozitive au, de obicei, tendinţa de a se încovoia la sarcini neuniforme astfel că ele se aşează între două plăci negative, rezultând totdeauna o placă negativă mai mult ca număr. Plăcile negative de la marginea elementelor sunt mai subţiri, pentru că reacţiile au loc numai pe faţa lor interioară. Capacitatea bateriei creşte cu grosimea plăcilor când descărcarea se face în timp normal. Dacă descărcarea este rapidă, reacţiile au loc numai la suprafaţă, astfel că grosimea plăcilor nu mai are importanţă.

4

Separatoarele din material electroizolant protejează plăcile de atingere şi de scurtcircuit între ele. Se pot pune unul sau mai multe separatoare. Faţa netedă a separatoarelor se pune către placa negativă, iar faţa cu canale către plăcile pozitive, pentru a nu face contact pe o suprafaţă mare de masă activă pozitivă. în acest fel, oxidarea plăcilor pozitive are loc mai greu şi circulaţia de electrolit spre plăcile pozitive poate fi mai intensă, pentru că plăcile pozitive consumă la reacţii de 1,5 ori mai mult electrolit decât plăcile negative. În acest mod şi masa plăcilor negative este mai bine protejată împotriva desprinderii. Separatoarele trebuie să reziste la presiunea dintre plăci chiar în condiţii grele (zdruncinături, lovituri etc.).

Deoarece ionii din electrolit trec prin separatoare, materialul din care sunt executate acestea trebuie să fie poros, cu dimensiuni mici de pori, pentru a împiedica formarea punţilor sau ramificaţiilor de masă activă între plăci. Separatoarele trebuie să permită o trecere puternică a electrolitului, în special la plăcile pozitive, trebuie să reziste la acţiunile electrochimice din acumulator, la temperaturile ridicate ale electrolitului, la acţiunea oxidantă a acidului din electrolit şi să dureze cel puţin tot atât timp cât plăcile.

Separatoarele se execută din lemn de conifere sau arin, tratat cu soluţii alcaline de 1-2% NaOH pentru a elimina substanţele dăunătoare (acid acetic sau sărurile minerale) şi pentru a le mări porozitatea, care ajunge până la 50%. Foliile au grosimea de 0,2-2 mm şi sunt fie netede, fie cu nervuri pe faţa dinspre plăcile pozitive. La plăcile netede se pot pune distanţiere din materiale plastice sau se folosesc folii subţiri de 0,3-0,5 mm cu straturi perforate şi ondulate din materiale plastice (policlorură de vinil). La temperaturi scăzute, rezistenţa electrică a separatoarelor din lemn creşte mai mult decât rezistenţa electrolitului.

Alt material este ţesătura din fibră şi sticlă, ce e foarte subţire (0,2-1,5 mm) şi se poate combina cu alte materiale pentru a se împiedica căderea masei active. Se mai folosesc materiale sintetice poroase şi rezistente la acţiunea acidului sulfuric, cum sunt : cauciucul sintetic microporos, folosit pentru solicitări mari ; cauciucul pulverizat şi vulcanizat, la care porozitatea ajunge la 50—60% ; policlorura de vinil în folii de 1-1,5mm grosime, cu porozitate de 60%, sau microporoase de 60—80% şi foarte rezistente la oxidare ; fibre de celuloză de 1,2-2 mm grosime, cu o porozitate de 90%, care se fabrică din fibre lemnoase legate cu răşini fenolice sau furfurolice, cu nervuri din răşini sintetice (policlorură de vinil); fibrele din plante marine (diatomee) legate cu răşini polistirolicerolice ; fibrele de sticlă, cu o grosime variind între 2 şi 3 mm şi cu o porozitate de 50% şi polimerizate cu răşini vinilice având grosimi de 2 mm şi porozitate de 85—90 %.

5

Materialele microporoase pot fi cu porii de dimensiuni mai mici sau mai mari. Cu cât însă porii sunt mai mari, cu atât scade rezistenţa lor mecanică, iar cu cât porii sunt mai mici, cu atât creşte rezistenţa lor electrică. Porozitatea este egală cu raportul dintre suprafaţa găurilor şi suprafaţa totală.

Separatoarele bune au: rezistenţă electrică mică pe suprafaţă (în /dm2) într-un electrolit de anumită densitate şi temperatură ; rezistenţa la tracţiune mare în lungul fibrelor; coeficientul de îmbibare cu acid sulfuric mare.

Monoblocul şi cutiile pentru elemente sunt executate, în mod normal, din ebonită sau materiale care nu sunt atacate de acidul sulfuric, izolate din punct de vedere electric şi rezistente la variaţii mari de temperatură, la zdruncinături, şocuri sau lovituri.

Ca greutate, mono-blocul reprezintă 15%, iar ca volum, 20% din acumulator. In afară de ebonită, protejarea monoblocurilor se face şi cu materiale mai economice din amestecuri bituminoase, materiale plastice sau lemn special tratat.

Bitumul şi răşinile sintetice prezintă avantajul că sunt rezistente din punct de vedere chimic şi mecanic, dar, fiind dificile la presare, prezintă dezavantajul că nu suportă reparaţii. Fundul vasului este prevăzut cu nervuri pe care se sprijină plăcile şi între care se adună depunerile de masă activă sau alte materiale, evitându-se scurtcircuitarea plăcilor.

Capacul elementului este din material electroizolant, rezistent din punct de vedere mecanic, chimic şi electric. El este prevăzut cu un orificiu central pentru introducerea electrolitului şi evacuarea gazelor şi cu două orificii laterale pentru trecerea capetelor punţilor de asamblare şi a plăcilor. Trecerea prin capac este foarte importantă şi ea trebuie să fie solidă şi perfect etanşă pentru a nu permite ieşirea electrolitului. între capac şi cutie se toarnă un mastic sau chit special, uneori cu inele de cauciuc sau bucşe de plumb, cu azbest, cu materiale plastice sau cu smoală, pentru a închide ermetic acumulatorul.

Buşonul (căpăcelul sau dopul) închide fiecare element de acumulator. El are un orificiu prin care pot ieşi gazele provocate de încărcarea bateriei de acumulatoare, dar nu permite ca electrolitul să curgă sau să stropească.

Legăturile dintre elemente se execută din aliaj de plumb cu 3% antimoniu. Secţiunea se alege astfel încât, la descărcarea acumulatorului cu curenţi de sute de amperi, la pornirea autovehiculului, să nu se producă o cădere de tensiune mare, care să încălzească legătura şi să provoace pierderi de putere inutile. Legăturile obişnuite se execută deasupra, peste capac. Pentru a se economisi materialul şi a se micşora lungimea lor (şi prin aceasta şi

6

rezistenţa electrică), ieşirile din elemente se fac spre elementul vecin, nu la mijlocul elementului, astfel că distanţele între bornele care se leagă sunt mai mici. Elementele pot fi grupate alăturat sau aliniat unele faţă de altele. Legăturile moderne se fac în interior, sunt scurte şi micşorează foarte mult rezistenţa interioară.

Bornele, care au rolul de a face legătura între baterie şi aparatele din exteriorul ei, sunt normalizate ca dimensiuni şi sunt marcate cu semnul minus şi semnul plus, prin turnare. Forma lor este tronconică. Diametrul bornei pozitive este mai mare ca cel al bornei negative.

Electrolitul - Acidul sulfuric pur pentru electrolit este incolor, uleios, greu şi are proprietatea .de a absorbi apa din toate substanţele cu care vine în contact; această absorbţie se face cu degajare de căldură, fapt care impune ca diluarea acidului sulfuric să se facă cu mare atenţie. El atacă la rece şi la cald aproape toate metalele, cu excepţia plumbului, şi carbonizează (arde) substanţele organice.Cantitatea de acid sulfuric (în greutate) conţinută de unitatea de volum de apă este concentraţia soluţiei. Concentraţia se poate cunoaşte prin măsurarea greutăţii specifice sau a densităţii soluţiei. Densitatea normală a electrolitului acumulatoarelor cu plumb este cuprinsă între 1,08 şi 1,30 g/cm3, depinzând de gradul de încărcare al acumulatorului şi climat. Întrucât densitatea se referă la temperatura de +15 °C, măsurările făcute la alte temperaturi, pentru a putea fi comparate, se raportează în mod obişnuit la o temperatură medie de referinţă, folosindu-se relaţia :

dt = d0 + d ( t - t0 )..

în care: d0 şi t0 sunt densitatea şi respectiv temperatura de referinţă cunoscute;dt - densitatea la temperatura t;d - coeficientul de corecţie cu temperatura pentru densitate.Coeficientul de corecţie al densităţii variază (pentru variaţia temperaturii cu 1°C peste sau sub +15°C) în funcţie de densitatea electrolitului. În practică, pentru acumulatoarele cu plumb se ia d = 0,0007.

7

2. ACUMULATOARE ALCALINE

Construcţia acumulatoarelor alcaline. La acumulatoarele alcaline plăcile sunt formate din tuburi din

tablă de oţel perforată sau din casete din tablă de oţel în care se presează masa activă. Ele sunt presate într-o ramă de oţel, au inele de întărire şi se nichelează pentru a nu se oxida. Vasul este, de asemenea, din oţel nichelat. Pereţii sunt ondulaţi pentru a nu se îndoi. Capacul este sudat de vas, iar îmbinările sunt, de asemenea, sudate. Ieşirile plăcilor sunt izolate de capac. Dopul are ventil de trecere a gazelor numai din interior spre exterior, deoarece bioxidul de carbon din atmosferă se dizolvă în electrolit, formând carbonatul de potasiu (K2CO3) care micşorează capacitatea acumulatorului.

Asamblarea elementelor în baterie se face în cutii de lemn, rareori în cutii de metal. La elementele de Ni-Fe şi Ni-Cd, hidroxidul de nichel de la placa pozitivă, prin încărcare, se transformă în oxid de nichel, iar la placa negativă, hidroxidul de fier sau de cadmiu se transformă în fier sau cadmiu. La descărcare lucrurile se petrec invers. Electrolitul nu-şi schimbă concentraţia.

În masa activă se găsesc cantităţi mici de grafit, litiu, mercur, care, mărind conductivitatea electrică, îmbunătăţesc funcţionarea elementelor. La elementul de Ag-Zn, argintul de la placa pozitivă, prin încărcare, se transformă în peroxid de argint, iar la placa negativă, hidratul de zinc se transformă în zinc metalic.

Caracteristicile acumulatoarelor alcaline. Elementele de Ni-Fe şi Ni-Cd au tensiunea la borne egală cu 1,5

V după ce au fost încărcate, 0,9-1,4 V în timpul descărcării şi 1,6-1,8V în timpul încărcării. Pentru tensiunea de 6 V sunt necesare patru sau cinci elemente. În medie se consideră că, la descărcarea în 8 h, tensiunea este de 1,25 V.

Tensiunea la descărcare în 8 h ajunge la 1 V pe element, la descărcare în 3 h ajunge la 0,8 V, iar la descărcarea într-o oră, ajunge la 0,5 V. Rezistenţa interioară este foarte mare. Capacitatea variază puţin cu intensitatea curentului de descărcare. Se obţine 85% din capacitate la o descărcare cu un curent de patru ori mai mare decât cel nominal. La variaţii de temperatură de 1 °C, capacitatea variază cu 2 %.

8

Randamentul în cantitate de electricitate este de 75%, iar în energie, de 60%. Randamentul creşte cu 10% abia după 30-40 de descărcări.

Aceste acumulatoare sunt robuste, având o durată de funcţionare foarte mare, capacitatea lor rămânând neschimbată ani de zile.

Ele se autodescarcă foarte puţin (20% pe an) şi nu trebuie încărcate în permanenţă.

La temperatură mai mare de + 45 °C se defectează, iar la temperatura de -10 °C, acumulatorul de Ni-Cd are numai 60% din capacitatea nominală. La temperatura joasă la care acumulatorul de Ni-Fe nu mai poate fi utilizat, cel de Ni-Cd mai poate avea 50% din capacitatea nominală. La creşterea temperaturii, capacitatea revine la valoarea nominală. Sub -30°C, electrolitul cu densitatea de 1,17 g/cm3

îngheaţă. La temperaturi foarte joase se poate mări densitatea la 1,22 g/cm3.

După completarea electrolitului, la repunerea în funcţiune, acumulatorul se lasă 24 de ore, se încarcă cu un curent cu valoarea pe jumătate celei normale, se descarcă 50% şi se reîncarcă normal.

Prepararea electrolitului (cu densitate cuprinsă între 1,19 şi 1,21 g/cm3) se face în vas metalic, evitându-se murdărirea lui. Vasele de porţelan se pot sparge, deoarece la început se degajă multă căldură. În vas se pune la început tot electrolitul solid şi apoi se toarnă apa. Corecţia de temperatură a densităţii se face cu 0,005 în plus sau în minus pentru +10 °C. La +25 °C, densitatea trebuie să rezulte cel puţin 1,165 g/cm3. Impurităţile trebuie evitate, fiind dăunătoare.

La sfârşitul încărcării, electrolitul nu fierbe, astfel încât verificarea încărcării se face după curent şi durată. Supraîncărcarea nu este periculoasă, scăderea densităţii sub 1,16 g/cm3 dă însă pierderi de capacitate nerecuperabile.

Greutatea raportată la energia înmagazinată este de 40 kg/kWh, aproximativ egală cu cea a acumulatoarelor cu plumb. Elementele de Ag-Zn au tensiunea la borne de 1,65 V, la prima treaptă din timpul încărcării şi 1,9V, în timpul celei de-a doua trepte a reacţiilor de încărcare. La sfârşitul încărcării, tensiunea este de 2,05 V. La descărcare, tensiunea se menţine 1,35 V±6%. Capacitatea scade foarte puţin în funcţie de intensitatea curentului, de la 70 Ah, la descărcarea sub un curent de 2 A, la 40 Ah, la descărcarea sub un curent de 400 A. La descărcarea energiei acumulate într-o oră, acest element dă 65-110 Wh/kg faţă de numai 20-25 Wh/kg la celelalte acumulatoare (cu plumb, Ni-Fe şi Ni-Cd).

Dezavantajul acestor elemente este că zincul se oxidează în apă şi degajează hidrogen când elementul este conservat. în plus au loc şi reacţii puternice şi periculoase la sfârşitul descărcărilor sub curenţi mari, caz care trebuie evitat.

9

Caracteristicile de încărcare şi de descărcare a acumulatoarelor alcaline depind de rezistenţa interioară.

Descărcarea elementelor care au rezistenţa internă normală se face în regimul normal de 10 ore, ele fiind indicate la iluminat, cele cu rezistenţă internă mică sunt indicate şi la pornire, având capacitatea şi regimul de descărcare normal de 5 ore, iar cele cu rezistenţa interioară foarte mică corespund regimului de descărcare de 2 ore, fiind indicate şi la pornirea motoarelor Diesel.

La încărcarea cu curent constant, tensiunea creşte uşor de la 1,4 la 1,6V şi apoi brusc la 1,75—1,8V cu degajare de gaze, după care rămâne constantă.

Durata normală de încărcare este de 5 ore la cele cu rezistenţă interioară foarte mică, ajungând la 6 şi 8 ore la celelalte, cu rezistenţa mai mare, la care intensitatea curentului de încărcare scade. Este necesară o tensiune de încărcare de 2 V pe element.

La încărcarea forţată, efectuată în jurul a 2 ore, curentul de încărcare este dublu faţă de cel normal, dar bateria de acumulatoare nu este complet încărcată. De aceea se recomandă ca după cele 2 ore să se continue încărcarea încă 1 oră la un curent normal.

La încărcarea parţială şi intermitentă pe automobile se poate ajunge la o încărcare 100%, în timpul de 120 min, cu curent cu valoarea dublă faţă de cea normală, dacă elementul este jumătate descărcat, sau la 90% în timp de 150 min, dacă elementul este complet descărcat.

Cu un curent de trei ori mai mare se obţine o încărcare de 90°/o în 60 min, dacă elementul este pe jumătate descărcat, sau o încărcare de până la 80 % în 75 min, dacă elementul este descărcat.

Supraîncărcarea nu deteriorează acumulatoarele alcaline şi apa se disociază fără pericol. Gazele sunt însă explozive.

10

Capitolul III

Verificarea bateriilor de acumulatoare

Înainte de a fi montată pe maşină, bateria de acumulatoare se verifică din punct de vedere mecanic şi electric.

Bornele de legătură, clemele se şterg de oxizi sau sulfat şi se şterg uscat.

Orificiile de aerisire de la blocuri se curăţă şi se destupă dacă sunt astupate. Clemele de legătură ale conductoarelor şi bornelor după montare se ung cu vaselină.

Verificarea stării mecanice trebuie să cuprindă toate părţile acumulatorului şi a locaşului de montare.

Piesele de legătură trebuie să fie în stare bună iar fişele de prindere să aibă elasticitate necesară fixării normale a acumulatorului. Dacă fixarea este prea slabă, acumulatorul joacă şi se deteriorează, dacă este fixat prea rigid datorită trepidaţiilor poate cădea sau legăturile se rup.

Verificarea stării electrice indirect după electrolit şi direct prin diverse măsurări electrice. Nivelul electrolitului verificat la fiecare element în parte, trebuie să fie cu ( 10 – 15m ) deasupra separatoarelor şi plăcilor.

Odată cu măsurarea nivelului se verifică şi electrolitul dacă este curat.

Analiza purităţii electrolitului se face cu diferiţi compuşi sau reparaţii chimice.

Acest amestec fiert se amestecă cu 3cm de soluţie apoasă de fero-cianură de potasiu ( K4FeCH6) observându-se culoarea. Impurităţile de fier dau o culoare de un albastru închis. Culoarea albastru deschis indică o stare normală electrolitului.

Densitatea electrolitului în fiecare element în parte

Măsurarea nu trebuie să aibă imediat loc după o schimbare a densităţii electrolitului cauzată de o descărcare sau de o completare cu apă distilată sau cu electrolit.

După măsurarea nivelului, a densităţii sau după verificarea purităţilor electrolitului, acesta se toarnă numai în elemenţi din care a fost scos.

Scurgerea de electrolit se verifică prin încălcarea bateriilor de acumulatoare la 450 în toate direcţiile. Înainte de verificare a

11

acumulatorului trebuie să fie curăţat bine cu dopurile puse la locul lor fără a fi astupate.

Izolarea cutiei se verifică cu ohmetru. Acesta se conectează între un electrod a acumulatorului şi un electrod mecanic introdus în interior. De buna izolaţie a cutiei, capacelor şi masticului depinde scurgerile de curent la suprafaţă, care sunt una din cauzele autodescărcării acumulatorului.

Temperatura electrolitului se măsoară cu termometrul la elementul din mijlocul acumulatorului care are condiţiile cele mai dezavantajoase de răcire. Temperatura se poate măsura numai dacă rezervorul termometrului este mic şi pătrunde cu totul în electrolitul care se găseşte peste marginea superioară a plăcilor separatoare.

12

Capitolul IV

Întreţinerea bateriei cu acumulatoare

După montarea pe automobile, bateriile de acumulatoare trebuie observate şi întreţinute permanent, ţinându-se seama de solicitările ei în exploatare.

La prima încărcare, conform STAS 444-60, se prevede pentru bateriile fabricate în ţara noastră ca densitatea electrolitului să fie de 1,280,01g/cm3, considerată la temperatura de 200-270C.

Densitatea şi nivelul electrolitului se verifică după fiecare încărcare. Nu este permis a turna acid sulfuric concentrat, deoarece atacă plăcile. Încărcarea de la generatorul de automobil, fiind neregulată şi cu pauze mari, poate fi făcută cu un curent mai mare, până la maxim C 20h [A].

Curăţirea capacului, a bornelor şi a legăturilor înlătură praful, apa sau alte substanţe care conduc curenţii de suprafaţă. Orificiile căpăcelelor se curăţă pentru a evita explozia gazelor degajate la încărcare.

Verificarea legăturilor şi contactelor înlătură căderile de tensiune şi pierderile în contact. Fixarea acestora se verifică pentru a nu avea joc.

Bateria se fereşte de lovituri şi şocuri care dăunează plăcilor.Încercarea în sarcină se face pornind motorul; numai dacă

pornirea nu este normală, se întrerupe aprinderea, se montează un voltmetru la borne şi pornind motorul, se observă, tensiunea care în cazul bateriei bune şi normal încărcate nu trebuie să scadă de la 605V sub 5V.

La temperaturi scăzute creşte rezistenţa electrică a electrolitului, dar în acelaşi timp şi difuziunea în pari se face mai greu pentru că vâscozitatea creşte.

Schimbul de ioni se îngreunează şi randamentul scade, în special la pornire. La temperaturi foarte scăzute, electrolitul îngheaţă, Acesta depinzând de densitate. Bateriile de acumulatoare complet descărcate pot îngheţa la 10C, în schimb cele încărcate (cu densitate mare de electrolit) abia la 700C.

Trimestrial se face o descărcare completă a bateriei pentru ca masa nefolosită în descărcările parţiale să nu se întărească. După încărcare se determină şi capacitatea. Gazele degajate la încărcare sunt explozibile, aşa că trebuie să se evite focul.

Nivelul electrolitului se verifică cu un tub de sticlă gradat, introdus în electrolit până la plăci. El se astupă cu mâna şi se face citirea.

13

Capitolul V

Autodescărcarea, sulfatarea şi supraîncărcarea

acumulatorului cu plumb

Autodescărcarea are loc când acumulatorul nu este folosit vreme îndelungată, chiar dacă este bine construit, în bună stare şi normal încărcat.

Cauzele autodescărcării sunt datorate impurităţilor din materialele de fabricaţie care duc la formarea sau elemente galvanice în plăci a unor pile, datorite variaţiei, contracţiei electrolitului.

Evitarea autodescărcării se face înlăturând impurităţile să treacă în electrolit, se varsă, se spală cu apă distilată, se umple cu electrolit nou, curat şi se reîncarcă.

Supraîncărcarea acumulatoarelor cu plumb constă prin reglarea corectă a tensiunii generatorului în baza cunoaşterii precise a regimului de lucru a automobilului. La automobile tensiunea de supraîncărcare creşte odată cu creşterea curentului de încărcare.

Prin uzură plăcile pozitive eliberează antimoniu, care formează cu placa negativă plie locale de descărcare un scurt circuit, făcând ca bateria de acumulatoare sa se descarce lent.

Tensiunea de supraîncărcare scade din această cauză, cu aproximativ 10%, la sfârşitul duratei de funcţionare, când pilele sunt foarte uzate.

Pentru această tensiune reglată la generator este luată mai mică, cu o zonă de siguranţă faţă de tensiunea de supraîncărcare.

Supraîncărcarea constă în apropierea plăcilor cu un strat alb de sulfat de plumb cristalin, datorită menţinerii îndelungate a acumulatorului în stare total descărcată.

Acest strat este rău conductor de electrolit, astupă porii şi înrăutăţeşte difuziunea electrolitului. El nu se dizolvă în electrolit astfel că nu dispare la încărcare, dacă este lăsat mult timp.În mod normal un acumulator trebuie încărcat după cel mult 24 de ore.

Prevenirea sulfatării se face prin menţinerea permanentă a acumulatorului în stare încărcată şi cu starea electrolitului normală pentru ca şi plăcile în contact cu oxigenul din aer se sulfatează.

Prin uzură plăcile pozitive eliberează antimoniu care formează cu placa negativă plie locale de descărcare un scurt circuit fiindcă bateria de acumulator să se descarce lent.

14

Capitolul VI

Încărcarea bateriilor de acumulatoare

Încărcarea bateriilor se face numai cu curent continuu, legându-se bornele bateriei de acumulator la bornele de acelaşi semn al cursei de alimentare adică plus cu plus şi minus cu minus. Încărcarea în sens contrar defectă bateria de acumulatoare în mod intermediabil.

Încărcarea se face cu valoarea minimă a curentului indicat în tabel când elementele sunt parţial descărcate sau temperatura electrolitului este prea mare (circa 400-450C).

Pregătirea bateriei de acumulatoare pentru încărcare constă în:- curăţarea exterioară de murdărie, praf, umezeală;- curăţarea bateriilor şi a capacelor conductoare pentru un

bun contact electric;- verificarea tensiunilor în gol şi sarcină cu voltmetrul cu

furcă;- conectarea bateriilor de acumulatoare conform schemei de

încărcare;- punerea reostatului în poziţia de rezistenţă maximă;- întocmirea fişei tehnice de încărcare.

Recunoaşterea polarităţii bateriei de acumulatoare normale se face:

- după marcarea bornelor;- după borna plus care este totdeauna de un diametru cu

1,5-2,5mm mai mare decât borna minus;Schema de încărcare de curent de intensitate constantă necesită

un reostat pentru reglarea curentului şi un ampermetru cu ajutorul căruia să se poată urmări variaţia intensităţii curentului. Curentul de încărcare Iî depinde de tensiunea U aplicată la bornele bateriei de acumulatoare, de forţa ei electromotoare E şi de rezistenţa ei interioară Rb după relaţia Iî = U-E

Rb

15

Încărcarea cu tensiune constantă se foloseşte cel mai frecvent.Bateriile de acumulatoare trebuie să aibă aceeaşi tensiune şi

capacitate, starea sau gradul de descărcare putând fi diferite.Încărcarea cu tensiune constantă şi cu rezistenţă de reglaj este folosită pentru a se lătură solicitarea prea puternică a sursei de energie de la începutul încărcării bateriilor de acumulatoare.

În acest caz, punându-se o rezistenţă R fixă în serie cu circuitul bateriilor de acumulatoare de încărcat, tensiunea la bornelor bateriilor scade cu atât mai mult cu cât şi vârful de curent de la început va fi mai mic.

Pentru cazurile de scurt circuit se prevăd aparate de măsură sau control. Durata normală de încărcare este de o oră.

16

Capitolul VII

Defecţiunile bateriilor de acumulatoare

Tensiunea la bornele bateriei de acumulatoare este foarte

scăzută. Acesta se poate datora rămânerii în circuit al unui conductor

sau că bornele bateriei de acumulatoare sunt foarte oxidate sau

desprinse.

Remedierea constă în înlocuirea bateriei de acumulatoare

descărcate, curăţirea bornelor oxidate sau refacerea legaturilor slabe.

Tensiunea la bornele bateriei de acumulatoare este în

permanenţă mică, datorită mai multor cauze: unul sau mai multe

elemente sunt în stare corespunzătoare, având masa activă cauzată

din plăcile pozitive conjunctorul – dinjunctorul este defect sau reglat la

o tensiune prea mare , regulate, densitatea electrolitului este prea

slabă defecte sau greşit reglate, densitatea electrolitului este prea

slabă.

Bateria de acumulator fierbe uşor în timpul încărcării şi se

descarcă repede. (înseamnă că, are capacitate de descărcare

redusă).

Aceasta se datorează sulfatării plăcilor din caza lipsei de

electrolit, elementele fiind prea mult descărcate.

Acest lucru se verifică măsurând densitatea electrolitului si

încercând bateria cu un curent slab: dacă fierbe repede, înseamnă că

plăcile sunt întradevăr sulfatate.

Defectul se remediază încercând separat bateria de

acumulatoare cu ½ - ¼ din curentul normal de încărcare până când

densitatea electrolitului nu mai creşte deloc.

17

18

Capitolul VIII

Repararea bateriilor de acumulatoare

Repararea se face după următorul proces tehnologic: pornirea bateriei şi verificarea preliminară a stării ei, descărcarea (dacă este necesar), demontarea, stabilirea defectelor şi repararea lor, asamblarea plăcilor, asamblarea elementelor, asamblarea materiei, turnarea electrolitului, încărcarea şi efectuarea încărcărilor.

Descărcarea bateriei de acumulare se face înainte de demontare, pentru că plăcile negative, formate din plumb spongios, în contact cu oxigenul din aer, se oxidează puternic. 2Pb+O2=PbO.

Această reacţie producându-se la umiditate, se formează hidroxizi de plumb cu degajare puternică de căldură, în cât ies gaze din plăci si se produce căderea mesei active din grătar. La turnarea acidului sulfuric peste plăcile negative oxidate se formează sulfatul de plumb care este dăunător.

PbO+H2SO4=PbSO4+H2ODin aceste motive, descărcarea se efectuează de un reostat cu curent de ( 1/10 ... 1/20 ) C20h, in amperi până la tensiunea de 1,70 – 1,75 V.

Demontarea bateriei de acumulatoare începe cu golirea electrolitului, prin răsturnarea acumulatorului cu faţa in jos, după ce i sa scos dopul dopurile şi a fost aşezat pe un grătar.

Electrolitul golit dacă nu se foloseşte în alt scop, se toarnă într-o groapă de pământ, turnarea în canal sau utilizarea lui la alte acumulatoare nefiind permisă.

Scoaterea capacelor şi a blocurilor de plăci se face cu ajutorul unei prese speciale sau a unei extractor manual după ce bateria a fost prinsă de un suport.

19

Capitolul IX

Stabilirea defectelor

Cutiile pot avea crăpături, aşchieri sau săpături provocate de lovituri, zdruncinări sau manipulări neglijente. Bacurile din material plastic sunt mai puţin rezistente decât cele din ebonită, în special la temperaturi joase.

Pentru găsirea crăpăturilor mici care nu se văd, se umple vasul cu apă de clocotită care dilatându-l deformează şi crăpătura, pin care se observă scurgeri de apă. Metoda cea mai bună pentru găsirea crăpăturilor este cea care foloseşte direct voltmetrul sau se introduc electrozi în despărţituri vecine între bac şi vasul în care este confundat, observându-se voltmetrul, care indică o deviere când pereţii sunt crăpaţi.

Între electrozii electrolitului se produc scântei cât timp nu sunt crăpături. Înainte de verificare, bacul trebuie spălat şi uscat bine, pentru a nu se produce scurgeri de curent pe suprafaţa sa.

Reparaţii bune se fac cu izoni şi mastic special, în cazul materialelor plastice, sau prin vulcanizare, în cazul ebonitei.

Praful de izonit se încălzeşte în baie de nisip până la temperatura de maxim 1150C, peste această temperatură pierzându-şi calităţile.

Locul de lipit se încălzeşte cu ciocanul de lipit cu o raşchetă de lipit sau cu o flacără până la temperatura de 700-800C.

20

Capitolul X

Montarea bateriilor de acumulatoare

Asamblarea plăcilor trebuie să se facă cu mare atenţie, în special sudura pieselor de plumb care găsindu-se în electrolit nu trebuie să conţină incursiuni care ar murdării electrolitului.

Sudurile trebuie să fie rezistente din punct de vedere mecanic şi să aibă rezistenţă electrică mică.

Plumbul se topeşte la temperatură de 3270C, se oxidează uşor, iar la lipire nu trebuie să se folosească substanţe decapante, deoarece ar impurifica bateria de acumulatoare.

Asamblarea în blocuri se face punând un semibloc răsturnat pe un suport de lemn, după care între plăci se pun separatoarele cu nervurile spre plăcile pozitive, operaţia începându-se de la mijloc.Separatoarele se dezalcalizează în prealabil pentru înlăturarea compuşilor dăunători (acid oxalic, răşină) şi se taie la dimensiunile corespunzătoare.

Asamblarea bateriilor de acumulatoare constă în verificarea polarităţii elementelor, sudarea cu ajutorul unor forme de turnare a legăturilor dintre elemente şi a bornelor de ieşire.

Sudarea se face repede, începând de la centrul bornelor, ca să nu se topească legăturile spre plăci.

Asamblarea semiblocurilor de plăci de aceeaşi polaritate se face pe un dispozitiv special.

Se alege numărul necesar de plăci de aceeaşi polaritate şi aceeaşi stare de uzură ( după aspectul exterior)

21

Capitolul XI

MĂSURI DE PROTECŢIE A MUNCII Bateriile de acumulatoare cu plumb impun reguli speciale de

protecţie a muncii şi tehnica securităţii întrucât plumbul, oxizii de plumb, electrolitul, acidul sulfuric şi bitumul sunt materiale toxice. În plus hidrogenul şi oxigenul care se produc la încărcarea bateriilor de acumulatoare pot forma amestecuri periculoase explozibile, detonante.

Praful, vaporii de plumb şi oxizii de plumb din atmosferă intră în organism prin respiraţie, înghiţire şi prin piele provocând boala profesională denumită saturnism. Praful fin de oxizi de plumb sau de plumb inhalat în plămâni trece în sistemul circulator care-l asimilează în organism în proporţie de 50 %. Înghiţirea directă sau indirectă prin alimente atinse cu mâinile murdare se face sub formă de particule mai mari, din care organismul reţine până la 10%. Conţinutul maxim de plumb şi oxizi de plumb admis în aer este de 0,01 mg/cm3 de aer.

Intoxicaţiile devin cronice după o acumulare mai îndelungată de substanţe toxice în organism sau după o asimilare de 3-4 mg de plumb zilnic. Intoxicaţiile puternice pot provoca moartea.

Camerele de încărcare a bateriilor de acumulatoare trebuie să fie izolate de restul încăperilor pentru că se produc vapori şi gaze dăunătoare care atacă obiectele metalice. Pentru a se înlătura gazele nocive trebuie să se prevadă un sistem eficient de ventilaţie cu aparate de control şi siguranţă şi echipamentul de protecţie impus de tehnica securităţii în lucrările cu acumulatoare.

Se impune aerisirea forţată pentru ca să se evite formarea amestecului detonant de hidrogen cu oxigen. Nu este permis să se fumeze sau să se facă foc. Instalaţia electrică trebuie să fie protejată contra exploziilor şi împotriva producerii de scântei.

Acidul sulfuric se toarnă în apă în cantităţi corespunzătoare, şi nu invers. În cazul stropirii cu acid sulfuric, neutralizarea acestuia se face cu o soluţie de 2 g sare (clorură de sodiu) în 250 cm3 apă, o soluţie de amoniac de 10—20% sau o soluţie de sodă (hidroxid de sodiu). Acidul sulfuric şi electrolitul provoacă arsuri grave atacând în special îmbrăcămintea sintetică (celuloza).

Echipamentul de protecţie constă din cizme, şorţ, mănuşi de cauciuc, precum şi ochelari; îmbrăcămintea trebuie să fie din lână.

Când se lucrează cu plăci de acumulatoare, la mesele de lucru trebuie să se prevadă şi o ventilaţie absorbantă.

Mâinile trebuie spălate foarte des şi în special înainte de masă.Mănuşile de cauciuc trebuie folosite obligatoriu.Un rol deosebit îl are duşul cald ce trebuie făcut după muncă.Regimul de alimentaţie trebuie să cuprindă lapte, albumină şi

grăsimi. Consumarea laptelui ce se acordă gratuit ca antidot este obligatorie.

22

BIBLIOGRAFIE

Ioan GhiţăVirgil Raicu

Manualul electricianului auto – pentru şcoli profesionale – anul I şi IIEditura Didactică şi PedagogicăBucureşti 1972

Ioan GhiţăVirgil Raicu

Manualul electricianului auto – pentru şcoli profesionale – anul IIIEditura Didactică şi PedagogicăBucureşti 1971

23

Grup Şcolar AgricolSfântu Gheorghe

PROIECT DE DIPLOMĂ

BATERIA DE ACUMULATOARE

Elev Roşca Mihai Remus

Îndrumător

Prof. Pál Gyula

2004

24

CUPRINSUL

Capitolul I Memoriu justificativ ...................................................... 1

Capitolul II Construcţia şi caracteristicile acumulatoarelor auto..... 2

Capitolul III Verificarea bateriilor de acumulatoare ......................... 10

Capitolul IV Întreţinerea bateriei cu acumulatoare ......................... 12

Capitolul V Autodescărcarea, sulfatarea şi supraîncărcarea

acumulatorului cu plumb ....................................................... 13Capitolul VI

Încărcarea bateriilor de acumulatoare ......................... 14Capitolul VII

Defecţiunile bateriilor de acumulatoare ....................... 16

Capitolul VIII Repararea bateriilor de acumulatoare ......................... 18

Capitolul IX Stabilirea defectelor ..................................................... 19

Capitolul X Montarea bateriilor de acumulatoare ........................... 20

Capitolul XI Măsuri de protecţie a muncii ........................................ 21

Bibliografie ........................................................................... 22