Пришли наконец в наши края морозы. Но аномально тёплая зима, видимо, расслабила автовладельцев, которые проморгали вспышку с аккумулятором. В числе таких оказался и один мой знакомый. Ещё вчера было -10, а сегодня утром уже -30. Ключ на старт, и… уууу-уу… уу. Всё, приехали. Прикурить я его, конечно, прикурил. Но только ехать несчастному теперь надо было уже не в ТРЦ за развлечениями, а за новым аккумулятором. Потому что усопшему, как оказалось, было уже больше семи лет. Вот знакомый меня и спрашивает:
- А какой новый аккумулятор-то брать? Чтоб опять на 7 лет поставить и забыть.
- Бери – говорю, - самый большой по ёмкости и тяжёлый по весу, какой только на штатное место влезет. Ну и не самый дешманский. Не ошибёшься.
- А разве можно ставить аккумулятор большей ёмкости, чем штатный? Ведь гене...
Он ещё не успел закончить свою фразу, а я уже наперёд прочитал его мысль: «… ведь генератор не будет успевать его заряжать». Нет, я не экстрасенс. Просто этой фразой многие пытаются аргументировать невозможность установки на автомобиль аккумулятора с повышенной ёмкостью. Миф старый, копий в этой войне было сломано немало, но всё равно порой встречаются представители секты свидетелей Не_Успевающего_Заряжать_Генератора. Ладно, попробую дать пищу для размышления тем, кто ещё в это верит. Или кто сомневается и хочет разобраться. Пищу буду давать в упрощённом виде, безо всяких там уравнений Нернста, потенциалов и прочего матана, поэтому заранее прошу прощения у физиков и химиков.
Итак, обычная автомобильная 12-вольтовая аккумуляторная батарея. Она неспроста называется батареей, ибо состоит из шести последовательно соединённых «банок». Банка устроена как-то так:
Внутри банки находятся положительные пластины (оксид свинца), соединённые между собой параллельно. И отрицательные пластины (свинец), также соединённые между собой параллельно. Положительные и отрицательные пластины чередуются в шахматном порядке, а чтоб они друг друга не замкнули, их разделяют сепараторы. И всё это залито раствором серной кислоты – электролитом. Как это всё работает: между каждой парой положительной и отрицательной пластин проходит химическая реакция, которая создаёт некую силу – ЭДС (электродвижущая сила) величиной в 2,0 – 2,2 вольта. И сила эта буквально заставляет электроны бегать по кругу и совершать полезную работу, когда к аккумулятору подключают какой-то потребитель (стартер, магнитола, фонари). Но за эту работу пластины в качестве оплаты «забирают» серную кислоту из электролита. Поэтому при разряде аккумулятора количество кислоты в электролите понижается, а количество воды возрастает.
Большей ЭДС, чем эти 2,0 – 2,2 вольта, от одной банки добиться не удаётся, потому что это напряжение обусловлено природой химической реакции. Поэтому для получения более-менее сносного напряжения для бортсети автомобиля, банки объединяют последовательно по 6 штук (получая в сумме 12,5 - 13 В на заряженной батарее) уот так уот:
Теперь что касается силы тока. Между каждой парой пластин в процессе разряда протекает какая-то сила тока. Но поскольку эти пары пластин в банке между собой соединены параллельно, то общая сила тока суммируется. Это же будет и общая сила тока АКБ, потому что между собой банки в целую батарею соединены последовательно. От чего вообще зависит сила тока, которую может выдать аккумулятор? Если очень упростить все процессы, идущие в АКБ, то можно увидеть примерно такую картину:
В заряженном аккумуляторе вся кислота (которая хорошо проводит ток, и которая одновременно является «пищей» для хим. реакций) находится в электролите. Его плотность высокая (1,26 - 1,28 г/куб.см), воды в таком электролите мало. Это значит, что для ЭДС есть «пища», каждая пара отрицательных и положительных пластин способна создать ЭДС 2,2 вольта. К тому же сопротивление насыщенного кислотой электролита очень маленькое. Следовательно, по закону Ома (ток = ЭДС/сопротивление), сила тока в таком случае будет максимально возможной. А большая сила тока - это как раз то, что и нужно для успешного запуска двигателя. Особенно зимой.
В ходе разряда банки происходит расход кислоты из электролита. Эта кислота оседает на пластинах в виде сульфата свинца, который закрывает собой эти пластины, уменьшая активную площадь. К тому же проводимость электролита, с уходом из него кислоты, ухудшается. Это ведёт к тому, что пара пластин теперь уже не может выдать большую ЭДС (она падает до 1,75 вольт – ниже этого напряжения не рекомендуется высаживать банку, а весь аккумулятор, соответственно, ниже 10,5 вольт). Плюс к тому падает проводимость электролита. Как следствие – банка не может выдать хоть какой-нибудь ток. Всё, аккумулятор сел. А поскольку серная кислота из электролита израсходовалась, то количество воды в нём увеличилось настолько, что даже в небольшой мороз эта вода неминуемо превращается в лёд, и аккумулятор в буквальном смысле лопается, после чего отправляется в утиль.
А самое неприятное состоит в том, что при сильных и частых разрядах сульфат свинца не полностью переходит обратно в серную кислоту при зарядке. Постепенное накапливание на пластинах этого "нерастворимого" слоя называется сульфатацией. Это для аккумулятора вредная штука.
Нетрудно заметить, что чем больше пар пластин будет в каждой банке, тем большую силу тока сможет выдать банка (и, соответственно, вся батарея). Собственно, за счёт увеличения количества пластин, их суммарной площади, и происходит увеличение ёмкости аккумуляторных батарей. Из этого можно сделать простой вывод: чем больше ёмкость АКБ, тем (при прочих равных) больший ток она выдаст, а главное - с меньшими негативными последствиями для себя. Тут стоит упомянуть такую вещь: с понижением температуры уменьшается скорость химических реакций. Как разряда, так и заряда. Почему в мороз стартер крутит плохо? Да потому что аккумулятору холодно. Попробуйте на морозе проделать какую-то работу с той же прытью, что и в тепле!
Для каждой пары пластин, при одинаковом понижении температуры, токоотдача падает тоже одинаково. Но за счёт того, что в более ёмком аккумуляторе таких пар просто больше по количеству, их суммарный ток всегда будет больше, чем ток малоёмкой батареи.
И вот тут мы подходим к тому самому мифу о том, что генератор якобы не будет успевать заряжать более ёмкую батарею. Во-первых, генератор с радостью зарядит любой аккумулятор, который физически можно впихнуть под капот. Тем более, что не настолько уж большую порцию энергии расходует стартер на пуск двигателя. Кстати, важный момент! Стартеру для пуска двигателя требуется одно и то же количество энергии, ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ от того, какой ёмкости стоит аккумулятор на автомобиле. Точно так же, как и 100-ваттной лампочке нужна одна и та же энергия для работы, будь она подключена к слабому бензогенератору или напрямую к Саяно-Шушенской ГЭС. Соответственно, для восполнения затраченной стартером энергии, генератор должен отдать в АКБ одно и то же количество энергии, вне зависимости от ёмкости этой самой АКБ. Ну вот есть у вас два сосуда с водой – бочка на 200 литров и графин на 1 литр. Вам захотелось выпить из каждого сосуда по стакану воды. Вопрос: сколько воды нужно обратно долить в сосуды, чтобы они снова были полными? Очевидно же, что ровно по одному стакану! Заметьте – это количество не зависит от того, насколько большой сосуд.
Думаю, всем теперь понятно, что сколько энергии аккумулятор отдал, сколько же от генератора и получит. Но тут ведь ещё дело в том, охотно ли будет аккумулятор брать эту энергию от генератора. В морозы, как мы выяснили, скорость заряда падает. Ибо слишком уж маленький зарядный ток течёт между пластинами в холодном электролите. Но ведь у более ёмкого аккумулятора этих пластин тупо больше по количеству! Значит всем вместе они куда охотнее возьмут ток для зарядки. Вспомните – пластины в каждой банке соединены между собой параллельно. И чем их больше, тем меньшее сопротивление зарядке будет оказывать холодный электролит. Собственно, то же самое справедливо и для тёплого электролита: чем больше пластин (т.е. ёмкость), тем меньшее внутреннее сопротивление будет у аккумулятора. Что для заряда, что для разряда.
Вывод: увеличение ёмкости аккумулятора ведёт к уменьшению внутреннего сопротивления. А это значит, что большой аккумулятор в мороз будет лучше отдавать ток и лучше заряжаться, чем его маленький коллега. Кроме того, увеличивается резервная ёмкость: можно дольше слушать музыку, дольше проехать в случае поломки генератора, дольше стоять на стоянке без подзарядки. У аккумулятора с большой ёмкостью меньше шансов, что при разряде плотность упадёт до критического значения. А следствия этого – вредная сульфатация, затрудненный пуск двигателя, осыпание активной массы, замерзание воды в банках…
Ну хорошо, раз большой аккумулятор это так круто и здорово, то почему же автопроизводители не устанавливают на легковые автомобили какие-нибудь «камазовские» батареи на 190 А*ч? Тут работает принцип разумного минимализма. Ёмкий аккумулятор больше весит, занимает много места под капотом. Он, чёрт возьми, попросту дороже! Поэтому производитель ставит батарею такую, чтоб соблюсти баланс между уверенным пуском двигателя и всеми минусами, присущими более ёмкой АКБ. Вот и получается среднестатистическая батарейка на 55-60 А*ч. Если автомобиль живёт в тёплом климате, то ему этого хватит. В регионах с суровыми зимами имеет смысл поставить более ёмкий аккумулятор. 190 А*ч это, конечно, перебор. Но если зимы действительно суровые, и если позволяют финансы, то можно поставить такую АКБ, которая физически влезет под капот. А среди аккумуляторов одной и той же ёмкости лучше будет та, в которой масса пластин выше. Всё-таки производители аккумуляторов любят помухлевать с этими циферками ёмкости. А вот с весом сильно не намухлюешь
Конечно, есть и исключения – крупные производители стараются внедрять новые технологии, и выжать больше тока из меньшего веса. Но в общем и целом физика и химия процессов в кислотно-свинцовых аккумуляторах никак не изменились за последние лет эдак сто. Разве что в последнее время почти все заменили сурьму в качестве добавки к решёткам пластин на кальций. Это немного уменьшило габариты и вес, увеличило ток отдачи, и снизило выкипание воды из электролита, сделав аккумуляторы необслуживаемыми. И как бы там ни было, если вдруг кому-то захочется поменять штатную 55-ку на 72-ку, то можно это делать совершенно безболезненно – генератор прекрасно справится.
Всем удачных пусков и долгоживущих аккумуляторов!
Свежие комментарии