EMF d'une batterie de voiture en fonction de la densité de l'électrolyte. Caractéristiques électriques des batteries. Force électromotrice de la batterie

Les batteries sont remplies d'acide sulfurique et, pendant le cycle normal de charge-décharge, elles libèrent des gaz explosifs (hydrogène et oxygène). Pour éviter des blessures ou des dommages à votre véhicule, suivez toujours ces consignes de sécurité :

Avant de travailler sur des composants électriques du véhicule, débranchez le câble d'alimentation de la borne négative de la batterie. Avec le câble d'alimentation négatif déconnecté, tous les circuits électriques du véhicule seront ouverts pour garantir qu'aucun composant électrique ne soit accidentellement court-circuité à la terre. Une étincelle électrique crée un risque potentiel de blessure et d'incendie.
Tout travail impliquant la batterie doit être effectué avec des lunettes de protection.
Portez des vêtements de protection pour éviter tout contact cutané avec l'acide sulfurique contenu dans la batterie.
Ne pas enfreindre les consignes de sécurité décrites dans les procédures de maintenance lors de la manipulation de l'équipement utilisé pour la maintenance et les tests. batteries rechargeables.
Il est strictement interdit de fumer ou d'utiliser des flammes nues à proximité immédiate de la batterie.

Entretien de la batterie

L'entretien courant de la batterie consiste à vérifier la propreté du boîtier de la batterie et, si nécessaire, à y ajouter de l'eau propre. Tous les fabricants de batteries recommandent l'utilisation d'eau distillée à cette fin, mais si elle n'est pas disponible, de l'eau potable propre à faible teneur en sel peut être utilisée. L'eau étant le seul composant consommable de la batterie, n'ajoutez pas d'acide à la batterie. Une partie de l'eau de l'électrolyte s'échappe pendant la charge et la décharge de la batterie, mais l'acide contenu dans l'électrolyte reste dans la batterie. Ne remplissez pas trop la batterie d'électrolyte, car dans ce cas, le bouillonnement (gazage) normal qui se produit dans l'électrolyte pendant le fonctionnement de la batterie entraînera une fuite d'électrolyte, provoquant la corrosion des bornes de la batterie, de ses supports de fixation et du bac. Les batteries doivent être remplies d'électrolyte à environ un pouce et demi (3,8 cm) sous le haut du goulot de remplissage.

Les contacts des câbles d'alimentation connectés à la batterie et les bornes de la batterie elle-même doivent être inspectés et nettoyés pour éviter une chute de tension à leurs bornes. L'une des raisons courantes pour lesquelles le moteur ne démarre pas est que les broches du câble d'alimentation desserrées ou corrodées sont connectées aux bornes de la batterie.

Riz. Borne de batterie fortement corrodée

Riz. Ce câble d'alimentation, relié à la batterie, s'est avéré fortement corrodé sous l'isolant. Bien que la corrosion ait rongé l'isolant, elle est passée inaperçue jusqu'à ce que le câble soit soigneusement inspecté. Ce câble doit être remplacé

Riz. Vérifiez soigneusement toutes les bornes de la batterie pour détecter tout signe de corrosion. Dans cette voiture, deux câbles d'alimentation sont connectés à la borne positive de la batterie avec un long boulon. C'est une cause fréquente de corrosion qui provoque une défaillance du démarrage du moteur électrique.

Mesure EMF de la batterie

Force électromotrice(EMF) est la différence de potentiel entre les électrodes positives et négatives de la batterie lorsque le circuit externe est ouvert.

La valeur EMF dépend principalement des potentiels d'électrode, c'est-à-dire sur les propriétés physiques et chimiques des substances à partir desquelles les plaques et l'électrolyte sont fabriqués, mais ne dépend pas de la taille des plaques de la batterie. L'EMF d'une batterie acide dépend également de la densité de l'électrolyte.

Mesure de la force électromotrice(FEM) d'une batterie à l'aide d'un voltmètre est un moyen simple de déterminer l'état de sa charge. L'EMF de la batterie n'est pas un indicateur qui garantit les performances de la batterie, mais ce paramètre caractérise plus complètement l'état de la batterie que son simple contrôle. Une batterie rechargeable qui a l'air bien, peut ne pas être aussi bonne qu'il y paraît.

Ce test est appelé mesure de tension en circuit ouvert (test EMF) de la batterie car la mesure est effectuée aux bornes de la batterie sans charge connectée à celle-ci, à consommation de courant nulle.

Si le contrôle est effectué immédiatement après la fin de la charge de la batterie ou dans la voiture à la fin du trajet, avant la mesure, il est nécessaire de libérer la batterie de la CEM de polarisation. La polarisation EMF est une tension accrue, par rapport à la normale, qui ne se produit qu'à la surface des plaques de la batterie. La polarisation EMF disparaît rapidement lorsque la batterie fonctionne en charge, elle ne donne donc pas une estimation précise de l'état de charge de la batterie.
Pour libérer la batterie de la polarisation EMF, allumez les phares en mode feux de route pendant une minute, puis éteignez-les et attendez quelques minutes.
Moteur éteint et tous les autres équipements électriques, portes fermées (pour éteindre l'éclairage intérieur), brancher un voltmètre aux bornes de la batterie. Connectez le fil rouge positif du voltmètre à la borne positive de la batterie d'accumulateurs et le fil noir négatif à sa borne négative.
Enregistrez la lecture du voltmètre et comparez-la avec le tableau de l'état de charge de la batterie. Le tableau ci-dessous est adapté pour évaluer l'état de charge d'une batterie par l'amplitude de la CEM à température ambiante - de 70 ° F à 80 ° F (de 21 ° C à 27 ° C).

table

EMF de la batterie de stockage (V)	État de charge
12,6 V et plus	100% chargé
12,4	75% chargé
12,2	50% facturé
12	Facturé à 25%
11.9 et inférieur	Déchargé

Riz. Le voltmètre indique la tension de la batterie une minute après l'allumage des phares (a). Après avoir éteint les phares, la tension mesurée sur la batterie est rapidement revenue à 12,6 V (b)

REMARQUE

Si le voltmètre donne une lecture négative, alors soit la batterie est chargée en polarité inversée (et doit ensuite être remplacée), soit le voltmètre est connecté à la batterie en polarité inversée.

Mesure de la tension de la batterie sous charge

L'un des moyens les plus précis de déterminer la santé d'une batterie consiste à mesurer la tension de la batterie sous charge. La plupart des testeurs de démarrage et de charge des batteries automobiles utilisent un rhéostat au carbone comme charge de batterie. Les paramètres de charge sont déterminés par la capacité nominale de la batterie testée. La capacité nominale d'un accumulateur est caractérisée par le courant d'appel que l'accumulateur peut fournir à une température de 0 °F (-18 °C) pendant 30 secondes. Auparavant, la caractéristique de la capacité nominale des batteries en ampères-heures était utilisée. La mesure de la tension de la batterie en charge est effectuée à un courant de décharge égal à la moitié du courant nominal CCA de la batterie de stockage ou à trois fois la capacité nominale de la batterie de stockage en ampères-heures, mais pas moins de 250 ampères. La mesure de la tension de la batterie en charge est effectuée après avoir vérifié le degré de sa charge à l'aide de l'hydromètre intégré ou en mesurant la FEM de la batterie. La batterie doit être chargée à au moins 75 %. Une charge appropriée est connectée à la batterie et après 15 secondes de fonctionnement de la batterie sous charge, les lectures du voltmètre sont enregistrées avec la charge connectée. Si la batterie est bonne, la lecture du voltmètre doit rester supérieure à 9,6 V. De nombreux fabricants de batteries recommandent que la mesure soit prise deux fois :

les 15 premières secondes de fonctionnement de la batterie sous charge sont utilisées pour libérer la polarisation EMF
la seconde 15 secondes - pour obtenir une évaluation plus fiable de l'état de la batterie

Un délai de 30 secondes doit être pris entre le premier et le deuxième cycle de charge pour donner à la batterie un temps de récupération.

Riz. Un testeur des caractéristiques de démarrage et de charge des batteries automobiles, publié par Bear Automotive, met automatiquement la batterie testée en fonctionnement sous charge pendant 15 secondes pour supprimer la polarisation EMF, puis déconnecte la charge pendant 30 secondes pour restaurer la batterie et reconnecte la charge pour 15 secondes. Le testeur affiche des informations sur l'état de la batterie

Riz. Testeur Sun Electric VAT 40 (voltamètre, modèle 40) connecté à la batterie pour le test de charge. L'opérateur, à l'aide du régulateur de courant de charge, règle la valeur du courant de décharge en fonction de la lecture de l'ampèremètre, égale à la moitié du courant nominal de la batterie CCA. La batterie fonctionne en charge pendant 15 secondes et à la fin de cet intervalle de temps, la tension de la batterie mesurée avec la charge connectée doit être d'au moins 9,6 V

REMARQUE

Certains testeurs mesurent la capacité de la batterie pour déterminer l'état de charge et la santé de la batterie. Suivez la procédure de test spécifiée par le fabricant de l'équipement de test.

Si la batterie échoue au test de charge, rechargez et retestez. Si le deuxième test échoue, la batterie doit être remplacée.

Charger la batterie

Si la batterie est fortement déchargée, elle doit être rechargée. La charge de la batterie, afin d'éviter les dommages dus à la surchauffe, est mieux effectuée dans un mode de charge standard. Pour une explication du mode de charge standard de la batterie, voir la figure.

Riz. Ce chargeur de batterie est réglé pour charger une batterie avec un courant de charge nominal de 10 A. gauchissement des plaques de batterie

Veuillez noter que le chargement d'une batterie complètement déchargée peut prendre huit heures ou plus. Dans un premier temps, il est nécessaire de maintenir le courant de charge à environ 35 A pendant 30 minutes afin de faciliter le démarrage du processus de charge de la batterie. En mode de charge accélérée, la batterie chauffe et augmente le risque de déformation des plaques de la batterie. En mode de charge accélérée, un dégagement gazeux accru (dégagement d'hydrogène et d'oxygène) se produit également, ce qui présente un risque pour la santé et un risque d'incendie. La température de la batterie ne doit pas dépasser 125 °F (52 °C, la batterie est chaude au toucher). En règle générale, il est recommandé de charger les accumulateurs avec un courant de charge égal à 1% de la valeur nominale du courant CCA.

Mode de charge boost - 15A max
Mode de charge standard - maximum 5A

Cela peut arriver à n'importe qui!

Propriétaire voiture Toyota débranché la batterie. Après avoir branché la nouvelle batterie, le propriétaire constate que le voyant jaune airbag au tableau de bord s'allume et que la radio est bloquée. Le propriétaire a acheté une voiture d'occasion chez un concessionnaire et ne connaissait pas le code secret à quatre chiffres requis pour déverrouiller la radio. Forcé de chercher une solution à ce problème, il a essayé au hasard trois nombres différents à quatre chiffres dans l'espoir que l'un d'eux fonctionnerait. Cependant, après trois tentatives infructueuses, la radio s'est complètement éteinte.

Le propriétaire frustré a contacté le concessionnaire. Il a coûté plus de trois cents dollars pour résoudre le problème. Pour réinitialiser l'alarme airbag, un dispositif spécial était nécessaire. La radio a dû être retirée de la voiture et envoyée dans un autre État, à un centre de service agréé, et à son retour, elle a été réinstallée dans la voiture.

Par conséquent, avant de débrancher la batterie, assurez-vous de coordonner cela avec le propriétaire de la voiture - vous devez vous assurer que le propriétaire connaît le code secret pour allumer la radio codée, qui est simultanément utilisé dans le système de sécurité de la voiture. Il peut être nécessaire d'utiliser le dispositif de sauvegarde de la mémoire radio avec la batterie débranchée.

Riz. Voici une bonne idée. Le technicien a fabriqué une source d'alimentation de secours pour la mémoire à partir d'une vieille lampe de poche rechargeable et d'un câble avec un adaptateur vers la prise allume-cigare. Il a simplement connecté les fils aux bornes de la batterie de la lampe de poche rechargeable qu'il avait. La batterie de la lampe de poche est plus pratique à utiliser qu'une batterie ordinaire de 9 volts - au cas où quelqu'un aurait l'idée d'ouvrir la porte de la voiture pendant que l'alimentation de secours de la mémoire est incluse dans le circuit. Une batterie de 9 volts, qui a une petite capacité, se déchargerait dans ce cas rapidement, tandis que la capacité de la batterie de la lampe de poche est suffisamment grande pour fournir l'énergie nécessaire à la mémoire même lorsque l'éclairage intérieur est allumé.

J'exprime ma sincère gratitude à Kuvalda (Kuvalda.spb.ru Ushkalov Evgeny Yurievich)
pour m'avoir soutenu et encouragé : secouer le bon vieux temps, se souvenir,
que je suis toujours physicien et chimiste, et que je reprends l'ancien :

Tout d'abord, je considère qu'il est de mon devoir de noter que (malgré mes efforts) les considérations suivantes sont basées sur les sciences fondamentales, et nécessitent donc encore un certain effort pour comprendre. Il est déconseillé à ceux qui ne veulent pas faire ces efforts, ainsi qu'à ceux qui confondent tension et capacité, de lire - prenez soin de vous !

Pour plus de clarté de présentation, et ne voulant pas surcharger le texte avec des notions trop complexes de thermodynamique et de cinétique chimique, qui dépassent largement les cours généraux de physique et chimie des universités techniques, je me permettrai quelques simplifications (en tous cas correctes), ce qui (en aucun cas) ne contredit la vérité - je m'excuse d'avance auprès des perfectionnistes. Tout le monde peut effectuer les calculs exacts par lui-même - toute la littérature nécessaire est disponible dans n'importe quelle bibliothèque scientifique et technique

Confusion

Mes discussions sur les pages de la conférence UAZ ont clairement démontré que tous les participants à la motorisation du pays ne comprennent pas clairement ce qu'est une batterie. Pour être bien compris, je vais essayer de définir les concepts dont je vais traiter.

Batterie (accumulateur)

Un ensemble de cellules (boîtes) connectées en série au nombre de six. Dans le texte, les mots "batterie" et accumulateur sont utilisés comme synonymes.
Une cellule, également appelée "banque", est un élément de batterie élémentaire constitué d'au moins (en fait plus de 10) une paire de plaques actives Pb - PbO2 remplies d'électrolyte.

Tension

Ce qui est mesuré aux bornes de la batterie en connectant un testeur ou un voltmètre, qui se trouve sur le tableau de bord. Exclusivement caractéristique externe... Dépend de nombreux facteurs, à la fois externes à la batterie et internes.

En général, la tension est la seule valeur normalement mesurée associée à une batterie. Rien d'autre ne peut être mesuré normalement. Ni capacité. Pas de vrai courant. Ni résistance interne ni CEM

CEM

Surtout interne caractéristique cellule Batterie, malheureusement la manière la plus dramatique affectant manifestations extérieures Batterie.

La valeur EMF est déterminée par l'état d'équilibre de la réaction des principaux réactifs. Dans notre cas, il s'agit de Pb + PbO2 + 2H2SO4 (-) + 2H (+) = 2PbSO4 + 2H2O.

Le déterminer formellement est assez difficile - cela nécessite l'utilisation de calculs thermodynamiques complexes de l'état thermodynamique du système, mais dans ingénierie pratique, une formule d'ingénierie est appliquée qui fournit précision d'ingénierie pour les batteries plomb-acide dans la plage de densités d'électrolyte 1,1-1,3 kg / l E = 0,85 + P où est la densité d'électrolyte.

L'utiliser pour déterminer l'EMF à une valeur standard de la densité de l'électrolyte batterie de voiture 1,27 nous obtenons une valeur de 2,12V par cellule ou 12,7V par batterie.
Pour les perfectionnistes. Il est inutile de rechercher la dimension ici - comme dans la plupart des formules pour les calculs d'ingénierie simplifiés.

D'un point de vue pratique, cette formule nous sera toujours utile.
Avec la précision qui nous intéresse ici, aucun autre facteur n'affecte la valeur EMF. La dépendance de la CEM vis-à-vis de la température est estimée en millièmes de volt par degré, ce qui peut évidemment être négligé.
Tous les additifs d'alliage et autres argents améliorent vraiment les caractéristiques de performance (augmentation de la stabilité, augmentation de la durée de vie, réduction de la résistance interne) mais n'affectent pas la CEM.

Malheureusement, dans une batterie moderne, elle ne peut être mesurée qu'indirectement et avec certaines hypothèses. Par exemple, en supposant que les courants de fuite sont nuls (c'est-à-dire que la batterie est propre et sèche à l'extérieur, qu'il n'y a pas de fissures et de fuites à l'intérieur entre les batteries, qu'il n'y a pas de sels métalliques dans l'électrolyte et que la résistance du appareil de mesure est infini).

Pour des mesures avec la précision qui nous intéresse, il suffit simplement de déconnecter la batterie de tous les consommateurs (retirer la borne) et d'utiliser un multimètre numérique (ici il faut garder à l'esprit que la classe de précision de la plupart de ces appareils ne permettent de déterminer la vraie valeur, ce qui les rend appropriés uniquement pour des mesures relatives).

Résistance interne

Une quantité qui joue un rôle clé dans notre perception de la réalité de la batterie.
C'est grâce à lui, ou plutôt à son augmentation, que surviennent tous les ennuis liés à la batterie.

Simplifié, cela peut être représenté comme une résistance connectée en série avec la batterie, d'une certaine résistance :

Une valeur qu'il est impossible de ne pas toucher ou mesurer. Ça dépend de caractéristiques de conception Batterie, capacité, degré de sa décharge, présence de sulfatation des plaques, ruptures internes, concentration d'électrolyte et sa quantité et, bien sûr, température. Malheureusement, la résistance interne dépend non seulement des paramètres "mécaniques", mais aussi du courant auquel fonctionne la batterie.

Plus la batterie est grande, plus la résistance interne est faible. Une nouvelle batterie 70-100 Ah a une résistance interne d'environ 3-7 mΩ (dans des conditions normales).

Avec une diminution de la température, le taux d'échange des réactions chimiques diminue et la résistance interne augmente en conséquence.

La nouvelle batterie a la résistance interne la plus faible. Fondamentalement, il est déterminé par la conception des éléments porteurs de courant et leur résistance. Mais pendant le fonctionnement, des changements irréversibles commencent à s'accumuler - la surface active des plaques diminue, une sulfatation apparaît et les propriétés de l'électrolyte changent. Et la résistance commence à grandir.

Courant de fuite

Présent dans tout type de batterie. Ça arrive interne et externe.

Intérieur le courant de fuite est faible et pour une batterie 100Ah moderne est d'environ 1 mA (environ équivalent à une perte de 1% de la capacité par mois) Sa valeur est déterminée par la pureté de l'électrolyte, en particulier le degré de contamination de celui-ci par le métal sels.

Il est à noter que les courants de fuite externes à travers le réseau de bord du véhicule sont nettement supérieurs à ceux de la batterie interne réparable.

Processus

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Décharge de la batterie

Lorsque la batterie est déchargée, un courant est généré en raison du dépôt de SO4 sur les plaques, à la suite duquel la concentration de l'électrolyte diminue et la résistance interne augmente progressivement.

Caractéristiques de décharge de la batterie.
La courbe supérieure correspond au courant de décharge de dix heures
Inférieur - trois heures

Avec une décharge complète, la quasi-totalité de la masse active est convertie en sulfate de plomb. C'est pourquoi un long séjour en état de décharge est préjudiciable à la batterie. Pour éviter la sulfatation, chargez la batterie dès que possible.

Dans ce cas, plus la batterie contient d'électrolyte (par rapport à la masse de plomb), moins la CEM de la cellule diminue. Pour une batterie déchargée à 50%, la chute EMF est d'environ 1%. De plus, le "stock" d'électrolyte est différent pour différents fabricants, par conséquent, la diminution des champs électromagnétiques, ainsi que la densité de l'électrolyte, seront différentes.

En raison d'une légère diminution des champs électromagnétiques, il est quasiment impossible de déterminer le degré de décharge de la batterie en mesurant simplement la tension à ses bornes (pour cela, il existe des prises de charge qui fixent un courant important). Notamment en utilisant un voltmètre standard (l'appareil n'est pas un voltmètre au sens exact du terme, mais plutôt un indicateur de tension) de la voiture.

Le courant maximum que peut fournir la batterie dépend principalement de la surface active des plaques, et sa capacité de la masse active du plomb. Dans ce cas, des plaques plus épaisses peuvent être encore moins efficaces, car «les couches internes de plomb sont difficiles à rendre actives.» De plus, un électrolyte supplémentaire est nécessaire.
Plus le fabricant s'est arrangé pour fabriquer la plaque, plus elle peut fournir de courant.

Par conséquent, toutes les batteries construites à l'aide d'une technologie similaire fournissent approximativement les mêmes courants de démarrage, mais les plus lourdes peuvent fournir plus de capacité avec des dimensions comparables.

Charge de la batterie

Le processus de charge de la batterie consiste en la décomposition électrochimique du PbSO4 sur les électrodes sous l'influence d'un courant continu provenant d'une source externe.
Le processus de charge d'une batterie complètement déchargée est similaire au processus de décharge, pour ainsi dire, "à l'envers".

Initialement, le courant de charge n'est limité que par la capacité de la source à générer le courant requis et par la résistance des éléments porteurs de courant. Théoriquement, il n'est limité que par la cinématique du processus de dissolution (la vitesse à laquelle les produits de réaction sont éliminés du cœur). Ensuite, au fur et à mesure que les molécules d'acide sulfurique "se dissolvent", le courant diminue.

Si les processus secondaires pouvaient être négligés, lorsque la batterie est complètement chargée, le courant deviendrait nul. La batterie arrête "d'accepter" la charge. Malheureusement, dans une vraie batterie, il y a toujours un courant de fuite et de l'eau. La batterie est chargée d'entretien pour compenser le courant de fuite.

En standard, il est recommandé de charger une batterie au plomb à l'aide d'une source de tension.
La tension de charge recommandée par cellule (selon VARTA) est d'environ 2,23 V ou 13,4 V pour l'ensemble de la batterie. Une tension de charge plus élevée entraîne une accumulation de charge plus rapide, mais augmente en même temps la quantité d'eau décomposée.

Légende:
Une batterie surchargée se détériore et perd de sa capacité.
En effet, les batteries Ni-Cd se détériorent (perdent de capacité) lors de surcharges prolongées, ce qui n'est pas le cas des batteries au plomb. Le plomb, lorsqu'il est chargé avec des tensions élevées, ne perd que de l'eau (c'est de l'eau qui bout) - dans une large plage, le processus est complètement réversible en ajoutant simplement de l'eau. Avec une recharge prolongée avec la tension "correcte" (2,23V), aucune perte d'eau ne se produit.

Heureusement pour nous, une batterie au plomb ne se détériore pas en mode charge d'entretien. Au contraire, ce régime est fortement encouragé et recommandé. Par conséquent, sur une voiture (et dans tous les autres cas d'utilisation industrielle), les batteries au plomb sont en mode de charge d'entretien à des tensions comprises entre 2,23 et 2,4 V par cellule.

La figure montre que lorsque la surtension sur la batterie double, le courant de recharge décuple, ce qui entraîne une consommation d'eau injustifiée et une défaillance prématurée de la batterie.

Pour une batterie moderne, le courant de recharge optimal est d'environ 15 mA (ce qui correspond exactement à une tension de recharge de 2,23 V par cellule). Avec un tel courant, l'eau, se décomposant pendant l'électrolyse, "a le temps" de se recombiner dans la solution et n'est pas perdue - c'est-à-dire que le processus peut se poursuivre indéfiniment (au sens technique).

S'entraîner

Voltage de batterie

Beaucoup confondent Tension sur une batterie avec un EMF de la batterie. Comme déjà noté, ces quantités sont interdépendantes, mais pas identiques. La résistance interne joue ici un rôle colossal.

Par exemple, lors de la décharge avec des courants de démarrage, désignés environ 400 A, une résistance interne de 4 mOhm, conformément à la loi d'Ohm, se transforme en une chute de tension de 1,6 V, la résistance de polarisation ajoute environ 0,5 V de plus - et c'est à la tout début de la décharge. Les données fournies correspondent à des batteries neuves d'une capacité d'environ 100 Ah. Pour les batteries plus anciennes, obsolètes ou de capacité inférieure, la perte sera plus importante. Pour une batterie de 50 Ah du même type, j'en ai perdu environ le double.

Lors de la charge à partir d'un générateur (qui prétend être une source de tension, en fait, étant une source de courant, étranglée par le régulateur), la tension doit correspondre aux conditions d'une recharge rapide et est déterminée par le relais par le régulateur.

Étant donné que le kilométrage moyen du véhicule n'est pas suffisant pour charger complètement la batterie, un compromis de tension est appliqué légèrement au-dessus de la valeur flottante optimale de 2,23 V par cellule ou 13,38 par batterie, mais légèrement inférieur à la tension de charge rapide de 2,4 V (14,4 V par cellule). La valeur optimale est considérée comme étant de 13,8 à 14,2 V. Dans le même temps, les pertes d'eau restent acceptables et la batterie reçoit une charge suffisamment complète à un kilométrage moyen.

Le vieillissement (décharge) de la batterie conduit au fait que la tension qu'elle est capable de fournir sous charge chute en raison de pertes importantes sur la résistance interne, tandis que sans charge sa valeur reste presque identique à la nouvelle (entièrement chargée). Par conséquent, il est pratiquement impossible de déterminer l'état de la batterie simplement avec un voltmètre.

Différents types de batteries peuvent avoir des densités d'électrolyte différentes. Dans ce cas, l'EMF (et, par conséquent, la tension d'une batterie ouverte) peut différer légèrement pour différentes batteries. Dans ce cas, une batterie déchargée avec une densité d'électrolyte plus élevée peut fournir une valeur de tension plus élevée qu'une batterie complètement chargée avec une densité d'électrolyte plus faible.

Légende:
La tension de la batterie dépend de la température.
La tension d'une batterie déconnectée est pratiquement indépendante de la température. Dépend de la résistance interne et de la quantité d'énergie stockée. Le démarreur tourne mal en raison d'une chute de tension importante aux bornes de la résistance interne, et la limitation du temps de fonctionnement du démarreur est associée à une capacité de batterie réduite en raison d'une activité réduite des réactions chimiques.

Connexion de la batterie

C'est ce sujet qui m'a obligé à entreprendre ce travail de grande envergure. Les conclusions présentées ici reposent sur les arguments présentés ci-dessus. Les conclusions pratiques ne nécessitent pas d'argumentation.

Légende 1
Les batteries de voiture ne peuvent pas être connectées en parallèle, car une batterie avec une tension plus élevée rechargera constamment une batterie avec une tension plus basse. En conséquence, l'un sera constamment rechargé, tandis que l'autre sera déchargé.

Il y a plusieurs erreurs factuelles et conceptuelles dans cette légende.

La cellule de batterie est formée de plusieurs paires (ou plusieurs dizaines de paires) de plaques, médianes en parallèle pour augmenter la surface efficace de la cellule. Le parallélisme est donc au cœur de la technologie des batteries.

La tension sur la batterie en l'absence de charge est conditionnellement égale à sa FEM.
Comme on le sait, la valeur EMF ne dépend pratiquement pas de paramètres externes et internes, à l'exception de la densité de l'électrolyte. Cette valeur ne dépend ni de la capacité de la batterie, ni de la porosité de l'électrode, ni des additifs d'alliage, ni du matériau des pièces sous tension. Elle dépend aussi faiblement du degré de décharge de la batterie. Par conséquent, la tension des deux batteries de voiture au plomb qui répondent aux normes sera toujours proche... La différence technologique résultant de l'imprécision de la densité de l'électrolyte (1,27-1,29 selon GOST, les tolérances VARTA sont inférieures d'un ordre de grandeur) peut être facilement déterminée (voir ci-dessus) et est de 0,02V, soit 20 mV.

Si l'on suppose qu'au moment de l'arrêt de la charge (coupure du moteur) les deux batteries sont complètement chargées, la différence de potentiel maximale possible à leurs bornes sera de 20 mV, quels que soient leur état, leur fabricant, etc.

Même si nous supposons que des batteries de différentes classes sont utilisées (par exemple, automobile et industrielle avec une densité d'électrolyte de 1,25), alors dans ce cas la différence de potentiel n'est que d'environ 40 mV. Pour une batterie complètement chargée, cela conduira à un courant d'électrolyse de 3 à 5 mA, ce qui correspond à peu près au courant de fuite d'une batterie pas très bonne.

La décharge de tels courants est insignifiante pour la batterie, et la recharge ne se produit pas.

Considérons maintenant une situation dans laquelle deux batteries de capacités sensiblement différentes sont connectées en parallèle.

Au début de la charge, lorsque le courant est limité par les capacités du générateur, il est naturel de supposer qu'il sera réparti entre les batteries au prorata de la surface active des plaques. C'est-à-dire que l'état de charge des batteries avec une charge incomplète sera approximativement le même (courte course).. Le système se comportera comme une grosse batterie qui n'a pas eu le temps de se recharger.

Légende 2
Dans les voitures importées, des relais spéciaux sont utilisés pour connecter les batteries de l'équipement auxiliaire (Auxiliary), afin de ne pas les connecter en parallèle (Légende 1)

Absurdité complète au vu de ce qui précède. Ce relais sert un objectif beaucoup plus banal. Lorsque le système électrique de la voiture est fortement chargé d'équipements supplémentaires (tels qu'un téléviseur, de la musique à haute puissance, un réfrigérateur, etc.), il existe une forte probabilité de "décharger" la batterie. Afin de repartir après s'être amusé dans la nature en musique, la batterie de démarrage est déconnectée, évitant ainsi sa décharge profonde.
Il y a une vieille anecdote à propos de nos flics, qui "tirent" à fond le radar s'affairaient à "allumer" :

Cet effet est donc bien plus important que "recharge".

Conclusions pratiques

Il est possible de connecter des batteries en parallèle, mais en tenant compte des recommandations suivantes.

Vous ne devez pas utiliser de batteries de classes différentes (par exemple, automobile et industrielle), ni de versions différentes (par exemple, tropicales et arctiques), car elles utilisent des électrolytes de densités différentes.
Lorsqu'il est stationné pendant une longue période, il vaut la peine de déconnecter la batterie non seulement des consommateurs, mais également les uns des autres.

Force électromotrice.

L'EMF de la batterie est la différence de potentiel d'électrode mesurée avec un circuit externe ouvert. Le potentiel d'électrode avec un circuit externe ouvert se compose d'un potentiel d'électrode d'équilibre et d'un potentiel de polarisation. Le potentiel d'électrode d'équilibre caractérise l'état de l'électrode en l'absence de processus transitoires dans le système électrochimique. Le potentiel de polarisation est défini comme la différence entre le potentiel de l'électrode pendant la charge et la décharge et son potentiel lorsque le circuit externe est ouvert. La polarisation de l'électrode est conservée dans la batterie même en l'absence de courant après avoir déconnecté la charge du chargeur. Cela est dû au processus de diffusion consistant à niveler la concentration d'électrolyte dans les pores des électrodes et l'espace des cellules de la batterie. Le taux de diffusion est faible; par conséquent, la décroissance des processus transitoires se produit en quelques heures et même jours, en fonction de la température de l'électrolyte. Compte tenu de la présence de deux composantes du potentiel d'électrode pendant les modes transitoires, on distingue les champs électromagnétiques d'équilibre et de non-équilibre de la batterie.

La CEM à l'équilibre d'une batterie au plomb dépend des propriétés chimiques et physiques des substances actives et de la concentration de leurs ions dans l'électrolyte.

La valeur de l'EMF est influencée par la densité de l'électrolyte et très peu par la température. EMF change en fonction de; la température est inférieure à

3 · 10 -4 V/deg. La dépendance de l'EMF à la densité de l'électrolyte dans la plage de 1,05-1,30 g / cm 3 ressemble à la formule :

où E est la FEM de la batterie, V ;

p - réduit à une température de 5 ° C, la densité de l'électrolyte, g / cm ".

Avec une augmentation de la densité de l'électrolyte, la CEM augmente (Figure 3.1). À des densités d'électrolyte de travail de 1,07 à 1,30 g / cm 3, la CEM ne donne pas une idée précise du degré de décharge de la batterie, car la CEM d'une batterie déchargée avec un électrolyte de densité plus élevée sera plus élevée.

EMF ne dépend pas de la quantité de matériaux actifs dans la batterie et des dimensions géométriques des électrodes. L'EMF de la batterie augmente proportionnellement au nombre de batteries connectées en série m : E batterie = m E A.

La densité de l'électrolyte dans les pores des électrodes et dans le monobloc est la même pour les batteries au repos. Cette densité correspond à la CEM de repos. En raison de la polarisation des plaques et du changement de la concentration d'électrolyse dans les pores des électrodes par rapport à la concentration de l'électrolyte dans le monobloc, l'EMF pendant la décharge est moindre, et lorsqu'il est chargé, l'EMF est plus grand qu'au repos . La principale raison du changement de l'EMF pendant la décharge ou la charge est le changement de la densité de l'électrolyte impliqué dans les processus électrochimiques.

Riz. 3.1. Modification des potentiels d'équilibre EMF et d'électrode d'une batterie au plomb en fonction de la densité de l'électrolyte :

1- CEM ; 2 - potentiel de l'électrode positive; 3 - potentiel de l'électrode négative.

Tension.

La tension de la batterie diffère de sa force électromotrice par la quantité de chute de tension dans le circuit interne lorsque le courant de décharge ou de charge passe. Lors de la décharge, la tension aux bornes de la batterie est inférieure à la FEM, et lors de la charge, elle est plus élevée.

Tension de décharge

U p = E - I p r = E - E n - I p r o,

où En - EMF de polarisation, V;

I p est la force du courant de décharge, A;

r - résistance interne totale, Ohm;

r o est la résistance ohmique de la batterie, Ohm. Tension de charge

U z = E + I z · r = E + E n + I z · r o,

où I s - la force du courant de charge, A.

La FEM de polarisation est associée à une variation des potentiels des électrodes lors du passage du courant et dépend de la différence de concentrations d'électrolyte entre les électrodes et dans les pores de la masse active des électrodes. Lors de la décharge, les potentiels des électrodes se rapprochent et lorsqu'ils sont chargés, ils s'écartent.

A courant de décharge constant, une certaine quantité de matières actives est consommée par unité de temps. La densité de l'électrolyte diminue linéairement (Fig. 3.2, a). En fonction du changement de densité de l'électrolyte, l'EMF et la tension de la batterie diminuent. À la fin de la décharge, le sulfate de plomb ferme les pores de la substance active des électrodes, empêchant l'écoulement d'électrolyte de la cuve et augmentant la résistance électrique des électrodes.

L'équilibre est rompu et la tension commence à chuter brutalement. Les accumulateurs ne se déchargent qu'à la tension finale Uc.p. correspondant à l'inflexion de la caractéristique de décharge Up = f (τ). La décharge est terminée, bien que les matières actives ne soient pas complètement consommées. Une décharge supplémentaire est nocive pour la batterie et n'a pas de sens car la tension devient instable.

Riz. 3.2... Caractéristiques de la batterie au plomb :

a - décharge, b - charge.

Après avoir déconnecté la charge, la tension de la batterie monte jusqu'à la valeur EMF correspondant à la densité de l'électrolyte dans les pores des électrodes. Ensuite, pendant un certain temps, la CEM augmente à mesure que la concentration de l'électrolyte dans les pores des électrodes et dans le volume de la cellule de batterie s'égalise en raison de la diffusion. La possibilité d'augmenter la densité de l'électrolyte dans les pores des électrodes pendant une courte période d'inactivité après la décharge est utilisée lors du démarrage du moteur. Il est recommandé de le démarrer par des tentatives séparées à court terme avec des pauses de 1 à 1,5 minutes. La décharge intermittente contribue également à une meilleure utilisation des couches profondes des substances actives des électrodes.

En mode de charge (Fig. 3.2, b), la tension Uc aux bornes de la batterie augmente en raison d'une chute de tension interne et d'une augmentation de la FEM avec une augmentation de la densité de l'électrolyte dans les pores des électrodes. Lorsque la tension monte à 2,3 V, les substances actives sont restituées. L'énergie de la charge est utilisée pour décomposer l'eau en hydrogène et oxygène, qui sont libérés sous forme de bulles de gaz. Dans ce cas, le dégagement gazeux ressemble à une ébullition. Il peut être réduit en diminuant la valeur du courant de charge d'ici la fin de la décharge.

Certains des ions hydrogène positifs libérés à l'électrode négative sont neutralisés par les électrons. Un excès d'ions s'accumule à la surface de l'électrode et crée une surtension allant jusqu'à 0,33 V. La tension à la fin de la charge monte à 2,6-2,7 V et reste inchangée avec une charge supplémentaire. Une tension constante pendant 1 à 2 heures de charge et un dégagement gazeux abondant sont des signes de fin de charge.

Après avoir déconnecté la batterie du chargeur, la tension chute à la valeur EMF correspondant à la densité de l'électrolyte dans les pores, puis diminue jusqu'à ce que les densités d'électrolyte dans les pores des plaques et dans la cuve de la batterie s'égalisent.

La tension aux bornes de l'accumulateur lors de la décharge dépend de l'intensité du courant de décharge et de la température de l'électrolyte.

Avec une augmentation de la force du courant de décharge Iр, la tension diminue plus rapidement en raison d'une plus grande différence dans les concentrations d'électrolyte dans la cuve de la batterie et dans les pores des électrodes, ainsi que d'une chute de tension interne plus importante dans la batterie. Tout cela conduit à la nécessité d'une fin plus précoce de la décharge de la batterie. Afin d'éviter la formation de gros cristaux insolubles de sulfate de plomb sur les électrodes, la décharge des batteries est arrêtée à une tension finale de 1,75 V sur une batterie.

Avec une diminution de la température, la viscosité et la résistivité électrique de l'électrolyte augmentent et la vitesse de diffusion de l'électrolyte de la cuve de batterie dans les pores des substances actives des électrodes diminue.

Résistance interne.

La résistance interne totale de la batterie est la résistance exercée par le passage d'un courant de décharge ou de charge constant à travers la batterie :

r = r 0 + E P / I P = r 0 + r P,

où r 0 - résistance ohmique des électrodes, de l'électrolyte, des séparateurs et des pièces auxiliaires conductrices de courant (ponts, bornes, cavaliers); r P est la résistance de polarisation qui apparaît en raison des changements de potentiels des électrodes lors du passage d'un courant électrique.

Riz. 3.3. Dépendance de la conductivité électrique spécifique de l'électrolyte sur la densité à une température de 20 ° C.

La conductivité électrique de l'électrolyte (à température constante) dépend en grande partie de sa densité (Fig. 3.3). Par conséquent, toutes choses étant égales par ailleurs, les batteries avec une densité d'électrolyte de 1,2 à 1,3 g / cm 3 ont les meilleures propriétés de démarrage.

Au plus fort de l'année scolaire, de nombreux scientifiques ont besoin d'une formule emf pour divers calculs. Les expériences liées à, ont également besoin d'informations sur la force électromotrice. Mais pour les débutants, il n'est pas si facile de comprendre ce que c'est.

Formule pour trouver la fem

La première étape consiste à trouver la définition. Que signifie cet acronyme ?

EMF ou force électromotrice est un paramètre qui caractérise le travail de toute force de nature non électrique opérant dans des circuits où l'intensité du courant, tant direct qu'alternatif, est la même sur toute la longueur. Dans un circuit conducteur couplé, la CEM est assimilée au travail de ces forces pour déplacer une seule charge positive (positive) le long de l'ensemble du circuit.

La figure ci-dessous montre la formule emf.

Ast - signifie le travail des forces extérieures en joules.

q est la charge transférée en coulombs.

Forces extérieures- ce sont les forces qui effectuent la séparation des charges dans la source et, par conséquent, forment une différence de potentiel à ses pôles.

Pour cette force, l'unité de mesure est volt... Il est désigné dans les formules par la lettre « E".

Seulement au moment où il n'y a pas de courant dans la batterie, l'électromoteur si-a sera égal à la tension aux pôles.

Induction CEM :

EMF d'induction dans un circuit ayantNse tourne:

En conduisant:

Force électromotrice induction dans un circuit tournant dans un champ magnétique à une vitessew:

Tableau des valeurs

Explication simple de la force électromotrice

Supposons que nous ayons un château d'eau dans notre village. Il est complètement rempli d'eau. Imaginons qu'il s'agisse d'une batterie ordinaire. La tour est une batterie !

Toute l'eau exercera une forte pression sur le bas de notre tourelle. Mais il ne sera solide que lorsque cette structure sera complètement remplie d'H 2 O.

En conséquence, moins il y a d'eau, plus la pression sera faible et la pression du jet sera moindre. Après avoir ouvert le robinet, on constate que chaque minute la portée du jet va diminuer.

Par conséquent:

La tension est la force avec laquelle l'eau pousse vers le fond. C'est la pression.
La tension nulle est le bas de la tour.

La batterie est la même.

Tout d'abord, nous connectons la source d'énergie au circuit. Et, en conséquence, nous le fermons. Par exemple, insérez la batterie dans la lampe de poche et allumez-la. Au départ, nous remarquerons que l'appareil brûle vivement. Après un certain temps, sa luminosité diminuera sensiblement. C'est-à-dire que la force électromotrice a diminué (fuite par rapport à l'eau dans la tour).

Si nous prenons un château d'eau comme exemple, alors EMF est une pompe qui pompe constamment de l'eau dans le château. Et ça ne s'arrête jamais là.

Cellule électrochimique fem - formule

La force électromotrice d'une batterie peut être calculée de deux manières :

Calculer en utilisant l'équation de Nernst. Il sera nécessaire de calculer les potentiels d'électrode de chaque électrode incluse dans le GE. Calculez ensuite la FEM à l'aide de la formule.
Calculer l'EMF à la formule de Nernst pour le courant total de la réaction génératrice ayant lieu pendant le fonctionnement du GE.

Ainsi, armé de ces formules, il sera plus facile de calculer la force électromotrice de la batterie.

Où sont utilisés les différents types de champs électromagnétiques ?

Le piézoélectrique est appliqué lorsqu'un matériau est étiré ou comprimé. À l'aide de celui-ci, des générateurs d'énergie à quartz et divers capteurs sont fabriqués.
Le produit chimique est utilisé dans et dans les batteries.
L'induction apparaît au moment où le conducteur traverse le champ magnétique. Ses propriétés sont utilisées dans les transformateurs, moteurs électriques, générateurs.
Le thermoélectrique se forme au moment du chauffage des contacts de différents types de métaux. Il a trouvé son application dans les unités de réfrigération et les thermocouples.
Photoélectrique est utilisé pour produire des cellules photoélectriques.

Regardons les principaux paramètres de la batterie dont nous avons besoin pour l'utiliser.

1. Force électromotrice (CEM) batterie d'accumulateurs - la tension entre les bornes de la batterie d'accumulateurs avec un circuit externe ouvert (et, bien sûr, en l'absence de fuites). Dans des conditions de "terrain" (dans un garage), les champs électromagnétiques peuvent être mesurés avec n'importe quel testeur, avant cela, retirez l'une des bornes ("+" ou "-") de la batterie.

L'EMF d'une batterie dépend de la densité et de la température de l'électrolyte et ne dépend pas du tout de la taille et de la forme des électrodes, ainsi que de la quantité d'électrolyte et des masses actives. La variation de l'EMF de la batterie par rapport à la température est très faible et peut être négligée pendant le fonctionnement. Avec une augmentation de la densité de l'électrolyte, la CEM augmente. A une température de plus 18°C et une densité de d = 1,28 g/cm 3 , la batterie (c'est-à-dire un banc) a une FEM égale à 2,12 V (batterie - 6 x 2,12 V = 12,72 V). Dépendance de l'EMF sur la densité de l'électrolyte lorsque la densité change dans 1,05 ÷ 1,3 g/cm3 exprimé par la formule empirique

E = 0,84 + d, où

E- batterie EMF, V ;

ré- la densité de l'électrolyte à une température de plus 18°C, g/cm 3.

Il est impossible de juger avec précision le degré de décharge de la batterie par l'EMF. L'EMF d'une batterie déchargée avec une densité d'électrolyte plus élevée sera plus élevée que l'EMF d'une batterie chargée, mais avec une densité d'électrolyte plus faible.

En mesurant la FEM, on ne peut que détecter rapidement un dysfonctionnement grave de la batterie (court-circuit des plaques dans un ou plusieurs bancs, rupture des conducteurs de liaison entre les bancs, etc.).

2. Résistance interne de la batterie est la somme des résistances des bornes, des connexions inter-éléments, des plaques, de l'électrolyte, des séparateurs et de la résistance apparaissant aux points de contact des électrodes avec l'électrolyte. Plus la capacité de la batterie (nombre de plaques) est grande, plus sa résistance interne est faible. Avec une baisse de température et au fur et à mesure que la batterie se décharge, sa résistance interne augmente. La tension de la batterie diffère de son EMF par la quantité de chute de tension à travers la résistance interne de la batterie.

Lors de la charge U 3 = E + I x R VN,

et à la sortie U P = E - I x R VN, où

je- le courant traversant la batterie, A ;

R VN- résistance interne de la batterie, Ohm ;

E- batterie EMF, V.

Le changement de tension sur la batterie pendant sa charge et sa décharge est indiqué dans Riz. 1.

Fig. 1. Modification de la tension de la batterie d'accumulateurs pendant sa charge et sa décharge.

1 - le début du dégagement gazeux, 2 - charger, 3 - décharge.

La tension du générateur de voiture à partir duquel la batterie est chargée est 14,0 14,5 V... Dans une voiture, la batterie, même dans le meilleur des cas, dans des conditions tout à fait favorables, reste sous-chargée pendant 10 20%... Cela est dû au travail du générateur de voiture.

Le générateur commence à fournir une tension suffisante pour la charge lorsque 2000 tr/min et plus. Ralenti 800 ÷ 900 tr/min... Style de conduite en ville : overclocking(durée inférieure à une minute), freinage, arrêt (feu tricolore, embouteillage - durée de 1 minute à ** heures). La charge ne va que pendant l'accélération et le mouvement pendant un assez hauts régimes... Le reste du temps il y a une décharge intensive de la batterie (phares, autres consommateurs d'électricité, alarme - 24 heures sur 24).

La situation s'améliore lors de la conduite en dehors de la ville, mais pas de manière critique. La durée des trajets n'est pas si longue (charge complète de la batterie - 12-15 heures).

À ce point 1 - 14.5V le dégagement gazeux commence (électrolyse de l'eau pour l'oxygène et l'hydrogène), la consommation d'eau augmente. Un autre effet désagréable lors de l'électrolyse est que la corrosion des plaques augmente, il ne faut donc pas l'autoriser surtension longue 14,5 V sur les bornes de la batterie.

Tension du générateur automobile ( 14,0 14,5 V) est choisi parmi des conditions de compromis - assurant une charge de batterie plus ou moins normale avec une diminution du dégagement gazeux (la consommation d'eau diminue, le risque d'incendie diminue, le taux de destruction des plaques diminue).

De ce qui précède, nous pouvons conclure que la batterie doit être périodiquement, au moins une fois par mois, complètement rechargée avec un externe chargeur pour réduire la sulfatation des plaques et augmenter la durée de vie.

Tension de la batterie à son décharge par courant de démarrage(IP = 2 ÷ 5 C 20) dépend de l'intensité du courant de décharge et de la température de l'électrolyte. Au 2 montre les caractéristiques courant-tension de la batterie 6ST-90à différentes températures d'électrolyte. Si le courant de décharge est constant (par exemple, I Р = 3 С 20, ligne 1), alors la tension de la batterie pendant la décharge sera d'autant plus faible que sa température sera basse. Pour maintenir une tension constante pendant la décharge (ligne 2), il est nécessaire de réduire l'intensité du courant de décharge lorsque la température de la batterie diminue.

Figure 2. Caractéristiques voltampères de la batterie 6ST-90 à différentes températures d'électrolyte.

3. Capacité de la batterie (C) est la quantité d'électricité que la batterie dégage lorsqu'elle se décharge à la tension la plus basse autorisée. La capacité de la batterie est exprimée en Ampère-heure ( Et h). Plus l'intensité du courant de décharge est élevée, plus la tension à laquelle la batterie peut être déchargée est faible, par exemple, lors de la détermination de la capacité nominale de la batterie, la décharge est effectuée par le courant je = 0,05C 20 à stresser 10,5 V, la température de l'électrolyte doit se situer dans la plage +(18 ÷ 27) °C, et le temps de décharge 20 heures... On pense que la fin de vie de la batterie survient lorsque sa capacité est de 40 % de C 20.

Capacité de la batterie en modes de démarrage déterminé à la température + 25 °C et courant de décharge 20... Dans ce cas, le temps de décharge à la tension 6 pouces(un volt par batterie) doit être d'au moins 3 minutes.

Lorsque la batterie est déchargée par le courant 20(température de l'électrolyte -18°C) tension de la batterie à travers 30 secondes après le début de la décharge doit être 8.4V(9,0 V pour les batteries sans entretien), et après 150 s pas moins 6 pouces... Ce courant est parfois appelé courant de défilement à froid ou courant de démarrage, il peut différer de 20 Ce courant est indiqué sur le boîtier de la batterie à côté de sa capacité.

Si la décharge se produit à une intensité de courant constante, la capacité de la batterie est déterminée par la formule

C = I x t où,

je- courant de décharge, A;

t- temps de décharge, h

La capacité d'un accumulateur dépend de sa conception, du nombre de plaques, de leur épaisseur, du matériau du séparateur, de la porosité du matériau actif, de la conception du réseau des plaques et d'autres facteurs. En fonctionnement, la capacité de la batterie dépend de l'intensité du courant de décharge, de la température, du mode de décharge (intermittent ou continu), de l'état de charge et de la détérioration de la batterie. Avec une augmentation du courant de décharge et du degré de décharge, ainsi qu'avec une diminution de la température, la capacité de la batterie d'accumulateurs diminue. A basse température, la baisse de la capacité d'un accumulateur avec une augmentation des courants de décharge se produit de manière particulièrement intense. A une température de -20°C, environ 50% de la capacité de la batterie reste à une température de +20°C.

L'état de la batterie d'accumulateurs est mieux indiqué par sa capacité. Pour déterminer la capacité réelle, il suffit de mettre une batterie réparable complètement chargée en décharge avec du courant I = 0,05 C 20(par exemple, pour une batterie d'une capacité de 55 Ah, I = 0,05 x 55 = 2,75 A). La décharge doit être poursuivie jusqu'à ce que la tension de la batterie soit atteinte. 10,5 V... Le temps de décharge doit être d'au moins 20 heures.

Il est pratique d'utiliser comme charge lors de la détermination de la capacité ampoules de voiture... Par exemple, pour fournir un courant de décharge 2,75 A, à laquelle la consommation d'énergie est P = I x U = 2,75 A x 12,6 V = 34,65 W, il suffit de brancher la lampe en parallèle sur 21 watts et une lampe allumée 15 watts... La tension de fonctionnement des lampes à incandescence pour notre cas doit être 12 pouces... Bien sûr, la précision du réglage du courant de cette manière est "plus ou moins les chaussures libériennes", mais pour une détermination approximative de l'état de la batterie, c'est tout à fait suffisant, ainsi que bon marché et abordable.

Lors du test de nouvelles batteries de cette manière, le temps de décharge peut être inférieur à 20 heures. Cela est dû au fait qu'ils acquièrent la capacité nominale après 3 ÷ 5 cycles complets de charge-décharge.

La capacité de la batterie peut également être estimée en utilisant fourche de chargement... La prise de charge se compose de deux pattes de contact, d'une poignée, d'une résistance de charge commutable et d'un voltmètre. L'une des options possibles est indiquée dans Figure 3.

Figure 3. Option fourche de chargement.

Pour tester les batteries modernes avec uniquement des bornes de sortie disponibles, utilisez Prises de charge 12 volts... La résistance de charge est choisie de manière à fournir à la batterie un courant je = 20 (par exemple, avec une capacité de batterie de 55 Ah, la résistance de charge doit consommer du courant I = ЗС 20 = 3 x 55 = 165 A). La prise de charge est connectée en parallèle avec les contacts de sortie d'une batterie complètement chargée, le temps pendant lequel la tension de sortie chute de 12,6 V à 6 pouces... Une batterie neuve, utilisable et complètement chargée devrait avoir ce temps. au moins trois minutesà la température de l'électrolyte + 25 °C.

4. Auto-décharge de la batterie. L'autodécharge s'appelle une diminution de la capacité des batteries avec un circuit externe ouvert, c'est-à-dire avec inactivité. Ce phénomène est causé par des processus redox qui se produisent spontanément à la fois sur les électrodes négatives et positives.

L'électrode négative est particulièrement sensible à l'autodécharge en raison de la dissolution spontanée du plomb (masse active négative) dans une solution d'acide sulfurique.

L'autodécharge de l'électrode négative s'accompagne d'un dégagement d'hydrogène gazeux. La vitesse de dissolution spontanée du plomb augmente significativement avec l'augmentation de la concentration en électrolyte. Une augmentation de la densité de l'électrolyte de 1,27 à 1,32 g/cm 3 entraîne une augmentation du taux d'autodécharge de l'électrode négative de 40 %.

L'autodécharge peut également se produire lorsque l'extérieur de la batterie est sale ou inondé d'électrolyte, d'eau ou d'autres liquides, ce qui crée une possibilité de décharge à travers un film électriquement conducteur situé entre les bornes polaires de la batterie ou ses cavaliers.

Auto-décharge des batteries dans une large mesure dépend de la température de l'électrolyte... L'autodécharge diminue avec la diminution de la température. A des températures inférieures à 0°C, il s'arrête pratiquement avec des piles neuves. Par conséquent, le stockage des batteries est recommandé dans un état chargé à basse température (jusqu'à -30°C). Tout cela est montré dans 4.

Figure 4. Dépendance de l'autodécharge de la batterie à la température.

Pendant le fonctionnement, l'autodécharge ne reste pas constante et augmente fortement vers la fin de la durée de vie.

Pour réduire l'autodécharge, il est nécessaire d'utiliser les matériaux les plus purs pour la fabrication des batteries, n'utiliser que acide sulfurique pur et eau distillée pour la préparation d'électrolytes, aussi bien pendant la production que pendant le fonctionnement.

En règle générale, l'autodécharge est exprimée en pourcentage de perte de capacité sur une période de temps spécifiée. L'autodécharge des batteries est considérée comme normale si elle ne dépasse pas 1 % par jour ou 30 % de la capacité de la batterie par mois.

5. La durée de conservation des nouvelles batteries. Actuellement, les batteries de voiture ne sont produites par le fabricant qu'à l'état de charge sèche. La durée de vie des batteries sans fonctionnement est très limitée et ne dépasse pas 2 ans (durée de stockage garantie 1 an).

6. Durée de vie batteries au plomb pour automobiles - au moins 4 ans soumis aux conditions d'exploitation établies par l'usine. Dans ma pratique, six batteries ont servi pendant quatre ans, et une, la plus durable, pendant huit ans.