AKUMULATOR MOTOCYKLOWY

Testy akumulatorów - kliknij

BUDOWA

Akumulator składa się z cel, te zaś z ogniw. Na pojedyncze ogniwo składają się ołowiane płyty - dodatnia i ujemna zanurzone w 36% roztworze kwasu siarkowego - elektrolitu.
Gdyby obie płyty podłączyć do woltomierza, okaże się, że panuje między innymi napięcie 2,1V. Ogniwo może więc wytwarzać energię elektryczną - wtedy to ołów z płyt "przechodzi" do elektrolitu jako siarczan ołowiu. Produktem ubocznym jest woda. Dlatego tez gęstość elektrolitu w rozładowującej się baterii maleje.
Najważniejsze jest jednak, że cały proces jest odwracalny, tzn. pod wpływem zewnętrznego źródła prądu stałego akumulator można z powrotem naładować. Dostarczanie prądu od ogniwa powoduje przechodzenie ołowiu z elektrolitu na płyty i wzrost stężenia kwasu siarkowego w elektrolicie.

Proces rozładowania

Proces naładowania

 

 

 

KLASYFIKACJA I SYMBOLE

Pod kątem zastosowania akumulatory dzielimy na:
 
oświetleniowe - gromadzą energię elektryczną wytwarzaną przez prądnicę lub alternator, albo dostarczają ja do odbiorników elektrycznych, gdy ich łączne zapotrzebowanie jest większe niż może być zrealizowane przez prądnicę lub alternator;
 
rozruchowe - pełnią podobną rolę jak oświetleniowe, lecz ponadto przez krótki okres czasu muszą dostarczyć bardzo duży prąd, potrzebny do (czasem wielokrotnego) obrócenia wału korbowego silnika

a

b

c

d

 

e

f

 

g

6

N

2

 

-

2

A

-

8

12

N

12

A

-

4

A

-

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cyfry i litery w kolejnych kolumnach oznaczają:

 

a - napięcie znamionowe

b - symbol Japonii (Nippon)

c - pojemność znamionowa 10-godzinna

d - wskaźnik różnych rozmiarów akumulatora o tej samej pojemności

e - polaryzacja biegunów

f - lokalizacja odgazowania

g - rodzaj biegunów

cyfry w kolumnie "e" oznaczają polaryzację jak na rys. poniżej. Litery A, B, C, D odpowiadają różnemu położeniu odgazowania

Umiejscowienie odpowietrzenia .

Umiejscowienie elektrod .

TECHNOLOGIA WYKONANIA

Pod względem technologii wykonania akumulatory kwasowo-ołowiowe /te zdecydowanie dominują wśród akumulator motocyklowych/ dzielimy na akumulatory:
 
standardowe - wszystkie akumulatory produkowane w Polsce oraz importowane oznaczone literą N (w kilku przypadkach B) i cyframi oraz literami określającymi napięcie, pojemność, polaryzację, wymiary i odgazowanie;
 
o podwyższonym prądzie rozruchu i polepszonej jakości - oznakowanie ich zaczyna się od liter YB lub CB poprzedzone cyfrą 6 (akumulatory 6V) lub bez cyfry poprzedzającej (akumulatory 12-woltowe. Zasady odwzorowania parametrów poprzez pozostałe cyfry i litery są podobne. W akumulatorach tych umieszczono większą liczbę płyt niż w standardowych, przez co uzyskano wyższy prąd rozruchu oraz dodano specjalny preparat chemiczny spowalniający proces krystalizacji siarczanów ołowiu na płytach, co skutkuje większa odpornością na zasiarczenienie;
 
bezobsługowe - wykonane na bazie płyty ołowiowo-wapniowej przez co wyeliminowano gazowanie i odparowanie wody. Akumulatory te wolniej się rozładowują, nie wymagają częstego doładowywania w okresie zimowym. Akumulator taki po napełnieniu elektrolitem zapieczętowuje się specjalnym wieczkiem, pozbawiony jest otworu wentylacyjnego ii teoretycznie można do niego nie zaglądać. Płyty w tego typu akumulatorach wykonane są ze stopu ołowiu z wapnem zamiast antymonu. Separatory oddzielające płyty wykonane sa z pochłaniającej elektrolit niczym gąbka waty szklanej. Mają one małe kieszonki powietrzne, w których mogą gromadzić się gazy powstałe podczas ładowania i ponownie zamieniające się w wodę. Elektrolit jest gęściejszy niż w zwykłych akumulatorach, co daje wyższe napięcie na każdym ogniwie /2,2V zamiast 2,1V/.

 

Akumulatory konwencjonalne zbudowane są w charakterystyczny sposób, bo posiadają żebrowaną wewnątrz obudowę, w której osadzone są płyty ołowiane. Żebrowanie uniemożliwia przemieszczanie się płyt i doprowadzanie do zwarć. W stopie płyt używa się domieszki antymonu (Sb) w ilości od 4 do 5%. Dodatek ten wnosi jedną zaletę i jedną wadę. Zaletą jest fakt, że dzięki niemu rośnie odporność akumulatora na rozładowania cykliczne. Wadą jest to, że antymon obniża napięcie gazowania, dzięki czemu podczas ładowania i doładowywania zaobserwować można zwiększone parowanie wody. Wprowadza to konieczność częstszej kontroli stężenia elektrolitu i jego poziomu, a w razie potrzeby rozcieńczenia go przez dolanie wody destylowanej przez korki znajdujące się w pokrywie górnej.

 Akumulatory o obniżonej obsługowości tym się różnią od akumulatorów konwencjonalnych, że są wyposażone w separatory kieszeniowe. Ich obudowa nie ma karbowanego dna. Zaoszczędzona w ten sposób przestrzeń jest wykorzystana przez zastosowanie płyt o większej powierzchni. Większa powierzchnia płyt pozwala na większy i swobodniejszy przepływ ładunków wewnątrz, a płaskie dno akumulatora poprawia podtrzymanie płyt, które w tym przypadku opierają się całą dolną krawędzią. Płyty są wykonane ze stopu ołowiu o mniejszej zawartości antymonu (Sb), który stanowi mniej niż 3,5%. Strata wody jest w tym przypadku mniejsza, ale nadal waha się na poziomie 4 g/Ah, co jest granicą określoną przez normy dla akumulatorów bezobsługowych. Mniejszy dodatek antymonu ma też korzystny wpływ na samorozładowywanie się baterii, szczególnie podczas starzenia się akumulatora. Tego typu akumulatory mogą być bez problemu używane na przykład w motocyklach, gdzie konieczna jest odporność na pracę cykliczną.

Akumulatory hybrydowe nie mają nic wspólnego z pojazdami hybrydowymi. Ich nazwa wzięła się od tego, że użyto w nich dwóch odmiennych technologii w konstrukcji płyt. Płyty dodatnie wykonane są ze stopu ołowiu i antymonu, natomiast płyty ujemne - ze stopu bogatego w wapń (Ca). Jako separator używana jest folia polietylenowa w formie kieszeni. Stop wapniowy redukuje samorozładowywanie się akumulatora, ale co ważniejsze - gwarantuje stabilne i wysokie przez cały okres eksploatacji napięcie gazowania. To skutkuje mniejszym zużyciem wody.  W tego typu akumulatorze przez cały okres użytkowania jest ono znacznie niższe niż w akumulatorze konwencjonalnym, czyli na poziomie poniżej 4 g/Ah. W większości akumulatorów jednak jest na poziomie 2 g/Ah. Poziom elektrolitu i jego gęstość powinny być sprawdzane niezależnie od typu akumulatora. W tym przypadku pokrywa zawiera też wkręcane zatyczki, umożliwiające dolanie wody destylowanej.

Akumulatory w 100% bezobsługowe są dalszym krokiem w rozwoju akumulatorów hybrydowych. Obie płyty - ujemna i dodatnia - składają się ze stopu ołowiu i wapnia (Pb, Ca). Na rynku dostępne są także konstrukcje zawierające srebro. Jest ono dodawane jest do płyty dodatniej, która zawiera też mniej wapnia.  Ze względu na ten skład chemiczny płyta ta jest bardziej odporna na korozję i wysokie temperatury, a co za tym idzie - odporniejsza na przeładowanie akumulatora. Tego typu akumulatory pozbawione są dodatku antymonu. Strata wody w tych konstrukcjach jest mniejsza od 1 g/Ah, co mówi tylko o tym, że przez cały okres użytkowania nie ma konieczności uzupełniania lub dolewania elektrolitu. Akumulatory bezobsługowe mają górną pokrywę wykonaną w formie zamknięcia labiryntowego, wyposażonego w centralny odpowietrznik i zawór ogniowy. To rozwiązanie zapobiega rozchlapywaniu się elektrolitu podczas wstrząsów akumulatora. Dodatkowo uniemożliwia cofnięcie się ognia do wnętrza akumulatora na skutek iskrzenia klemy lub zbliżenia się źródła ognia. Tego typu akumulatory wykonane w technologii ołowiowo-wapniowo-srebrnej (Pb-Ca-Ag) uzyskują o około 30% większy prąd rozruchu od modeli konwencjonalnych. Upraszczając, dzieje się tak dlatego, że w akumulatorze takim stosuje się cieńsze płyty, więc jest możliwość gęstszego ich upakowania. Dzięki temu uzyskuje się w nim większą powierzchnię aktywną. Stosowanie wspomnianych wyżej domieszek wapnia i srebra pozwala na przedłużenie żywotności akumulatora, a w szczególności na osiągnięcie stałej wartości prądu rozruchowego przez praktycznie cały okres jego serwisowania.

W praktyce wygląda to tak, że akumulator bezobsługowy po 75% swojego życia dysponuje jeszcze prądem rozruchowym ponad wymagane normy, natomiast później wartość tego prądu zaczyna spadać. Akumulatory konwencjonalne tracą swoją nominalną wartość prądu rozruchowego po około 40% czasu swojego życia w pojeździe.

Tutaj należy wspomnieć o akumulatorach żelowych. Akumulatory z technologią żelową przeznaczone są głównie do profesjonalnych zastosowań systemów, które wymagają dłuższego okresu eksploatacji przy nierównym ładowaniu i rozładowywaniu (np. przy korzystaniu z energii słonecznej). Z uwagi na nadzwyczajnie niski poziom samorozładowania akumulatory żelowe mają ponad 80% nominalnej pojemności po przechowywaniu ich przez okres 6 miesięcy, a po okresie 2 lat potrafią zachować nawet i 60% pojemności. Bez doładowywania! Stąd też akumulatory te często swoje zastosowanie znajdują w pojazdach stosowanych np. tylko sezonowo

 

Najczęściej zadawane pytania:

Co to jest pojemność znamionowa akumulatora?
Pojemność akumulatora określa się w amperogodzinach. 12Ah oznacza, że akumulator może dostarczać prąd 1A przez 12 godzin, 2A przez 6 godzin itp. Słowo "znamionowa" oznacza prąd dostarczany przez okres 10 godzin /tutaj 1,2A/
Jak dbać o akumulator w okresie eksploatacji?
Należy przede wszystkim zapewnić właściwe napięcie ładowania. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że optymalnym przedziałem, w którym powinno się zawierać napięcie ładowania, tak aby akumulator był prawidłowo ładowany jest 13,9V-14,5V dla akumulatorów 12V i 6,95V-7,25V dla akumulatorów 6V. Urządzeniem, które limituje napięcie dostarczane przez alternator lub prądnicę jest regulator napięcia. W przypadku prądnicy regulator składa się z przerywacza obwodu, regulatora napięcia i regulatora prądu. Alternator nie wymaga regulatora prądu, gdyż sam limituje wartość prądu ładowania. Nawet akumulator bezobsługowy ulegnie zniszczeniu lub zacznie się domagać obsługi, jeżeli regulator nie będzie zapewniać prawidłowego napięcia ładowania.
Jak prawidłowo ładować akumulator?
Najlepsze rezultaty ładowania są osiągalne przy temperaturze elektrolitu w przedziale 15-25oC. Najpierw należy podłączyć akumulator, a potem włączyć prostownik. Rozłączać w odwrotnej kolejności. Ładować prądem odpowiadającym 1/10 pojemności akumulatora. W przypadku akumulatorów głęboko rozładowanych (gęstość elektrolitu poniżej 1,12kg/l) prąd ładowania powinien być jeszcze mniejszy. Ładowanie powinno trwać do uzyskania stanu pełnego naładowania /mimo dalszego ładowania gęstość nie przyrasta, a we wszystkich ogniwach można zaobserwować wzmożone gazowanie/. Jeżeli poziom elektrolitu jest poniżej minimum, należy go uzupełnić wodą destylowaną (nigdy elektrolitem) przed rozpoczęciem procesu ładowania. Używanie wody mineralizowanej ("kranówy") skraca żywotność akumulatora.
 
Co to jest prąd upływu i jak go zmierzyć?
Przy wyłączeniu stacyjki w układzie występuje mały, ciągły prąd powodujący rozładowanie akumulatora zwany prądem upływu. Aby zbadać upływ prądu należy wyłączyć stacyjkę, odłączyć od akumulatora przewód masowy (-) i pomiędzy odłączony przewód i elektrodę ujemną akumulatora włączyć szeregowo amperomierz zabezpieczony bezpiecznikiem.
Jaka jest różnica pomiędzy akumulatorem żelowym a AGM
Oba są akumulatorami rekombinacyjnymi (tzn. w normalnych warunkach pracy zachodzi w nich rekombinacja gazów wydzielanych podczas ładowania tworząc wodę) i oba rodzaje są zaliczane do akumulatorów szczelnych.
Główną różnicą jest to, że w akumulatorach AGM elektrolit jest całkowicie wchłonięty i unieruchomiony prze specjalną mate szklaną separatorów, podczas gdy w akumulatorach żelowych kwas zmieszany jest z dwutlenkiem krzemy tworząc żel, który unieruchamia elektrolit.
Zaletą akumulatorów AGM w stosunku do żelowych jest to, że zastosowane maty szklane umożliwiają pracę akumulatora pod zwiększonym ciśnieniem , co zwiększa trwałość przy pracy cyklicznej. W przypadku akumulatorów żelowych nie można stosować takiego ciśnienia, więc trwałość jest zazwyczaj zwiększana przez zwiększoną gęstość pasty, co wydłuża okres życia akumulatora, ale nie zapewnia wydajności prądu rozruchowego, jaka jest wymagana do zastosowań np. w samochodach

Jak zamontować akumulator w pojeździe?
Przed zamontowaniem akumulatora należy za pomocą ciepłej wody oczyścić zaciski akumulatorowe czyli klemy  i podstawę mocowania akumulatora. Dopiero po wykonaniu tych czynności można rozpocząć montaż. Należy także pamiętać, iż akumulator powinien zostać zamontowany trwale. Tak aby w czasie użytkowania pojazdu nie ulegał jakimkolwiek przesunięciom. 
Podczas podłączania zawsze  najpierw należy podłączyć przewód plusowy, dopiero następnie minusowy. W ten sposób unika się zwarcia akumulatora podczas korzystania z narzędzi, co może spowodować duże szkody. Po zamontowaniu powstałe połączenie końcówek biegunowych z klemami należy posmarować czystą, bezkwasową wazeliną albo przeznaczonym do tego celu smarem.

Jak sprawdzić stan naładowania akumulatora?
Podstawowym przyrządem służącym do tego celu jest areometr. Gęstością eksploatacyjną elektrolitu, powszechnie stosowaną w Polsce, jest 1,28kg/l. Przyjmuje się, że gęstość ta odpowiada temperaturze elektrolitu 25oC. Stan naładowania należy sprawdzać za pomocą areometru i woltomierza. Akumulator, w którym zmierzona gęstość elektrolitu wynosi mniej niż 1,24kg/l, lub jego napięcie jałowe /bez obciążenia/ jest mniejsze niż 12,5V należy bezwzględnie ładować.

Stan naładowania

Gęstość elektrolitu kg/l

Napięcie jałowe /zwykły akumulator/

 

100%

1,27-1,28

12,7V

 

80%

1,25

12,5V

 

60%

1,20

12,3V

 

40%

1,17

12,1V

 

20%

1,13

11,9V

 

Jak dobrać akumulator?

Wyszukiwarka

literatura: 
Świat Motocykli 5/1998, 2/1997, 
MOTOCYKL 9/1996, 3/2000 
www.akumulator.pl
Test ładowarek akumulatorów (MOTOR 47/2011) 
Test ładowarek 

Powrót do strony głównej