Jeder, der sich mit wiederaufladbaren Batterien beschäftigt hat, weiß, dass ihre Haupteigenschaften Nennspannung und Ladekapazität sind. Ein ebenso wichtiger Parameter zur Aufrechterhaltung der Batterieleistung ist jedoch die Batteriedichte. Tatsächlich geht es natürlich um die Dichte des Elektrolyten in der Batterie. Aber oft wird dieser Slang-Ausdruck verwendet. Die Überwachung der Elektrolytkonzentration ist ebenso notwendig wie das regelmäßige Laden der Stromquelle.
Was wird durch die Elektrolytdichte beeinflusst?
Die meisten Batterien verwenden Bleiplatten, und das Arbeitsmedium ist mit Wasser verdünnte Schwefelsäure. Die in Gramm / cm3 gemessene Sättigung der Lösung ist das Merkmal, das die Fähigkeit der Batterie beeinflusst, Ladung für die spätere Verwendung zu akkumulieren.
Blei-Säure-Batterie-Design
Die Säurekonzentration in der Elektrolytlösung und die Batterieleistung stehen in direktem Zusammenhang.
- Bei geringer Dichte nimmt auch die Fähigkeit der Stromquelle ab, die Ladekapazität zu akkumulieren, die ihre Leistung sicherstellt. Bei geringer Dichte entlädt sich der Akku schneller und gibt nicht den eingestellten Maximalstrom ab.
- Wenn der Wert dieses Parameters unter einen bestimmten Wert fällt, kann bei Frost das Wasser im Elektrolyten gefrieren und die Batterie wird vollständig ausfallen.
- Bei hoher Dichte wird der Sulfatierungsprozess von Bleiplatten jedoch stark beschleunigt. Dies bedeutet, dass sich bei schwacher Batterieladung Bleisulfat auf ihnen bildet, das beim Zurückladen in Blei nicht mehr umgewandelt wird. Dies führt auch zu einer Verringerung der Fähigkeit, die erforderliche Ladung zu akkumulieren, und im Laufe der Zeit zum vollständigen Ausfall der Batterie.
Daher ist es wichtig, den Wert dieses Parameters in Übereinstimmung mit etablierten und getesteten Standards beizubehalten. Eine signifikante Reduzierung oder Überschreitung der regulatorischen Werte trägt nicht zur produktiven Arbeit der Batterie bei.
Kälte, bei der der Inhalt des Akkus gefrieren kann, ist in der Abbildung dargestellt.
Der Gefrierpunkt einer wässrigen Säurelösung hängt von ihrer Dichte ab
Normative Elektrolytdichteanzeigen
Sicherlich kennen viele Autofahrer, die mit den Problemen der Aufrechterhaltung der Batterieleistung vertraut sind, die Zahl von 1,27 g / cm3. Dies wird als die optimale Dichte angesehen, bei der saure Batterien ihre Fähigkeiten maximieren können.
Dieser Wert gilt jedoch nicht für alle. Arten von Batterien und ihre Arbeitsaufträge. Darüber hinaus variiert die optimale Dichte für verschiedene Temperaturen, bei denen die Batterie arbeiten muss. Daher sind die optimalen Werte im Winter und Sommer geringfügig unterschiedlich.
Zweck von Blei-Säure-Batterien
- Starterbatterien sind so ausgelegt, dass sie beim Starten verschiedener Motoren den maximal möglichen Strom liefern. Dies ist vor allem Autobatterien. Der Standarddichtewert für sie beträgt 1,26 - 1,28 g / cm³.
- Traktionsbatterien müssen lange Zeit Gleichstrommotoren versorgen. Eine ihrer Anwendungen sind Elektroautos und andere Elektroantriebsfahrzeuge.Der beste Wert für die Elektrolytdichte dieser Batterien liegt ebenfalls im Bereich von 1,26 - 1,28 g / cm3.
- Stationäre Batterien werden zur Stromversorgung von Stromkreisen und Geräten verwendet. In der Regel an einem Ort im Haus. Für sie wird ein reduzierter Wert von 1,22 - 1,24 g / cm3 empfohlen.
Temperaturabhängig
Die Umgebungstemperatur ändert sich - auch die Dichtewerte der wässrigen Säurelösung ändern sich. Mit zunehmender Temperatur steigt die Fähigkeit der Batterie, Ladung anzusammeln, mit jedem Grad um etwa 1%. Mit abnehmender Temperatur nimmt diese Fähigkeit natürlich ab. Daher wird empfohlen, die Batterie bei kaltem Wetter auf hohen Dichtewerten zu halten und diese Anzeigen bei heißem Wetter zu reduzieren.
Batterieleistung bei unterschiedlichen Temperaturen je nach Dichte
Natürlich wird sich niemand bei jedem Sprung des Wetters mit Veränderungen befassen. Kurz vor dem Einsetzen des kalten Wetters ist es sinnvoll, die Batteriedichte geringfügig zu erhöhen und vor der Sommersaison zu senken. Darüber hinaus gibt es Normen für eine optimale Dichte in Gebieten mit unterschiedlichem Klima. Es wird erwartet, dass diese normativen Werte mit seltenen Ausnahmen das ganze Jahr über gelten. Für verschiedene Regionen gilt als normal:
- In kalten Klimazonen 1,27 - 1,30 g / cm3
- In der mittleren Bande 1,25 - 1,28 g / cm³
- In warmen Räumen 1,22 - 1,25 g / cm3
Im Einzelnen sind diese Angaben in der Tabelle angegeben.
Standardwerte der Batterieelektrolytdichte für verschiedene Temperaturbedingungen
So überprüfen Sie die Elektrolytdichte in einer Säure-Batterie
Um diese Eigenschaft zu testen, sind einfache Messgeräte erhältlich, die als Automobil-Hydrometer oder -Densimeter bezeichnet werden. Ihre Arbeit basiert auf der Anwendung des Archimedes-Gesetzes, dh der Fähigkeit der Ladung, in Abhängigkeit von der Dichte der Flüssigkeit in unterschiedliche Tiefen abzusinken. Strukturell enthält das Hydrometer:
- Glas- oder Plastikflasche.
- Glasschwimmer mit Ladung und Markierungen, die den gemessenen Werten entsprechen.
- Auf einer Seite des Kolbens befindet sich ein Gummiball, mit dem Elektrolyt in den Kolben gesaugt werden kann.
- Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine Gummidüse, durch die Flüssigkeit aus der Einfüllöffnung der Batterie entnommen wird.
Der gemessene Wert wird durch die Linie am Schwimmer bestimmt, bis zu der die im Hydrometer gesammelte Flüssigkeit gelangt.
Einzelschwimmer-Autohydrometer
Es gibt einfachere Aräometer, bei denen es mehrere kleine Stabgewichte mit jeweils unterschiedlichen Gewichten gibt. Auf jedes Gewicht (oder auf den gegenüberliegenden Kolben) wird der entsprechende Dichtewert angewendet. Das Messergebnis wird durch den Maximalwert der Popup-Gewichte bestimmt. Ein solches Hydrometer ist billiger, weist jedoch keine ausreichende Genauigkeit auf.
Multi-Float-Autohydrometer
Die Hydrometermessung selbst wird wie folgt durchgeführt:
- Die Hydrometer-Nase fällt durch die Einfüllöffnung in die Batterie. Es gibt Geräte nicht mit Gummi, sondern mit einer Kunststoffnase. In diesem Fall müssen Sie es vorsichtig in den Elektrolyten eintauchen, um die Bleiplatten nicht zu beschädigen.
- Unter Verwendung einer Birne wird ein Elektrolyt in einem Kolben gesammelt. Bei Hydrometern mit einem einzigen Schwimmer müssen Sie die Menge der gesammelten Flüssigkeit kontrollieren. Es sollte ausreichen, damit der Schwimmer frei in der Glühlampe schwimmt. Aber Sie können auch nicht viel Flüssigkeit bekommen. Dann kann der Schwimmer am oberen Rand der Glühlampe anliegen. Die Ablesungen des Hydrometers sind in diesem Fall unzuverlässig.
- Nachdem wir die Flüssigkeit genommen haben, schauen wir - im Gegenteil, was die Risiken auf dem Schwimmer sind, ist sein Niveau. Die Zahlen neben dem Risiko geben den Dichtewert an.
Bei Hydrometern mit mehreren Schwimmern wird der Dichtewert von den Schwimmern bestimmt. Das schwimmende Gewicht mit der maximalen Anzahl zeigt nur das Messergebnis.
Ablesen mit einem Hydrometer
Bei Akkus mit mehreren Zellen wird die Überprüfung in jeder Bank separat durchgeführt.
Der übliche Teilungspreis für Batterie-Hydrometer beträgt 0,01 g / cm3. Hydrometer sind jedoch auch mit einer genaueren Skala erhältlich.
Nach Abschluss der Messungen sollte das Hydrometer gründlich mit destilliertem Wasser gespült werden.
Bedingungen, unter denen Messungen durchgeführt werden sollten
Bevor Sie mit der Messung der Elektrolytkonzentration beginnen, müssen Sie einfache Regeln einhalten. In einigen Fällen müssen die Messwerte des Hydrometers in Abhängigkeit von den Bedingungen, unter denen sie ermittelt wurden, korrigiert werden.
Die notwendigste Bedingung ist, den erforderlichen Flüssigkeitsstand in der Batterie selbst aufrechtzuerhalten. Die Dichte wird korrekt gemessen, aber für einen sicheren Batteriebetrieb muss der Pegel auf den Normalwert gebracht werden. Und dies wird zu einer Änderung der Dichte führen.
Ladezustand des Akkus
Die Dichte des Elektrolyten ändert sich beim Laden / Entladen des Akkus. Mit einer Entladung nimmt sie ab, mit einer Ladung nimmt sie zu. Je nach Entladungsgrad der Batterie ändern sich die Werte wie folgt.
Abhängigkeit der Hydrometerwerte vom Ladezustand der Batterie
Es ist kaum möglich, den Entladungsgrad genau zu bestimmen. Daher müssen Sie zuerst den Akku vollständig aufladen, einige Stunden warten und erst dann Messungen durchführen.
Wenn irgendwelche Aktionen mit einer Wassersäurelösung durchgeführt wurden - durch Zugabe von destilliertem Wasser oder der Säure selbst - sollten Sie die Dichte nicht unmittelbar danach messen. Es muss gewartet werden, bis sich die zugesetzte Flüssigkeit vollständig in der Batterie vermischt hat.
Temperatur während der Messungen
Die Kalibrierung von Standard-Hydrometern ist auf eine Temperatur von +25 ° C ausgerichtet. Um die genauesten Messwerte zu erhalten, sollten Elektrolytdichtemessungen bei derselben Temperatur durchgeführt werden. Im Winter sollte der getestete Akku an einen warmen Ort gebracht und auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Sie sollten jedoch nicht buchstäblich zu Hause messen. Eine saure Lösung kann versehentlich Möbel oder Kleidung verderben. Es ist besser, einen beheizten Raum zu benutzen, der für solche Arbeiten geeignet ist.
Wenn es nicht möglich ist, bei einer empfohlenen Temperatur von 20 - 25 ° C zu messen, können Sie bei jeder Temperatur messen und dann die Korrekturtabelle verwenden:
Korrekturwerte für Messungen bei verschiedenen Temperaturen
Regelmäßige Überprüfungen der Dichte des Elektrolyten in der Batterie ermöglichen es, diese nicht nur unter optimalen Arbeitsbedingungen zu halten, sondern auch mögliche Probleme und Fehlfunktionen rechtzeitig zu erkennen.
