Chiunque abbia a che fare con batterie ricaricabili sa che le sue caratteristiche principali sono la tensione nominale e la capacità di carica. Ma per mantenere le prestazioni della batteria, un parametro altrettanto importante è la densità della batteria. Certo, in effetti, stiamo parlando della densità dell'elettrolita nella batteria. Ma spesso è questa espressione gergale che viene utilizzata. Il monitoraggio della concentrazione di elettroliti è necessario quanto il caricamento regolare della fonte corrente.
Cosa è influenzato dalla densità dell'elettrolito
La maggior parte delle batterie utilizza piastre di piombo e il mezzo di lavoro è l'acido solforico diluito con acqua. La saturazione della soluzione, misurata in grammi / cm3, è la caratteristica che influenza la capacità della batteria di accumulare carica per un uso successivo.
Design della batteria al piombo
La concentrazione di acido nella soluzione elettrolitica e le prestazioni della batteria sono direttamente correlate.
- A bassa densità, diminuisce anche la capacità della sorgente corrente di accumulare la capacità di carica che ne garantisce le prestazioni. A bassa densità, la batteria si scarica più velocemente e non emette la corrente massima impostata.
- Se il valore di questo parametro scende al di sotto di un determinato valore, nel gelo l'acqua nell'elettrolito può congelarsi e la batteria si guasta completamente.
- Ma ad alta densità, il processo di solfatazione delle piastre di piombo è fortemente accelerato. Ciò significa che con una carica della batteria debole, si forma su di essi solfato di piombo, che non viene più convertito quando viene ricaricato in piombo. Ciò porta anche a una diminuzione della capacità di accumulare la carica necessaria e, nel tempo, al completo fallimento della batteria.
Pertanto, è importante mantenere il valore di questo parametro in conformità con gli standard stabiliti e testati. Una riduzione significativa o un eccesso di valori normativi non contribuisce al lavoro produttivo della batteria.
Il freddo in cui il contenuto della batteria potrebbe congelarsi è mostrato nella figura.
Il punto di congelamento di una soluzione di acido acquoso, a seconda della sua densità
Indicatori di densità elettrolitici normativi
Sicuramente, molti automobilisti che hanno familiarità con i problemi di mantenimento delle prestazioni della batteria conoscono la cifra di 1,27 g / cm3. Tale è considerata la densità ottimale alla quale le batterie acide sono in grado di massimizzare le loro capacità.
Ma questo valore non è vero per tutti. tipi di batterie e i loro incarichi di lavoro. Inoltre, la densità ottimale varia a seconda delle diverse temperature alle quali la batteria deve funzionare. Pertanto, i valori ottimali in inverno e in estate saranno leggermente diversi.
Scopo delle batterie al piombo-acido
- Le batterie di avviamento sono progettate per fornire la massima corrente possibile all'avvio di vari motori. Questo è, prima di tutto, batterie per auto. Il valore di densità standard per loro è 1,26 - 1,28 g / cm3.
- Le batterie di trazione devono fornire motori elettrici CC per lungo tempo. Una delle loro applicazioni sono le auto elettriche e altri veicoli a propulsione elettrica.Il miglior valore della densità dell'elettrolito per queste batterie è anche nell'intervallo 1,26 - 1,28 g / cm3.
- Le batterie fisse vengono utilizzate per alimentare qualsiasi circuito e dispositivo elettrico. Di solito si trova in un posto al chiuso. Per loro è raccomandato un valore ridotto di 1,22 - 1,24 g / cm3.
Dipendente dalla temperatura
La temperatura circostante cambia - cambiano anche i valori di densità della soluzione di acido acquoso. All'aumentare della temperatura, la capacità della batteria di accumulare carica aumenta di circa l'1% ad ogni grado. Con la diminuzione della temperatura, ovviamente, questa capacità diminuisce. Pertanto, si consiglia di mantenere la batteria a valori di alta densità durante la stagione fredda e di ridurre questi indicatori per la stagione calda.
Prestazioni della batteria a diverse temperature a seconda della densità
Naturalmente, nessuno si occuperà del cambiamento ad ogni salto del tempo. Poco prima dell'inizio della stagione fredda è utile aumentare leggermente la densità della batteria e prima della stagione estiva - abbassarla. Inoltre, ci sono norme di densità ottimale per le aree con climi diversi. Questi valori normativi dovrebbero aderire a tutto l'anno, con rare eccezioni. Per diverse regioni è considerato normale:
- Nei climi freddi 1,27 - 1,30 g / cm3
- Nella fascia centrale 1,25 - 1,28 g / cm3
- In zone calde 1,22 - 1,25 g / cm3
Più in dettaglio queste specifiche sono indicate nella tabella.
Valori standard di densità dell'elettrolito della batteria per varie condizioni di temperatura
Come controllare la densità dell'elettrolito in una batteria acida
Per testare questa caratteristica, sono disponibili misuratori semplici chiamati densimetri o densimetri per automobili. Il loro lavoro si basa sull'applicazione della legge di Archimede, ovvero sulla capacità del carico di affondare a profondità diverse a seconda della densità del liquido. Strutturalmente, l'idrometro contiene:
- Pallone di vetro o di plastica.
- Galleggiante di vetro con carico e contrassegni su di esso, corrispondente ai valori misurati.
- Un bulbo di gomma viene indossato su un lato del pallone, progettato per aspirare l'elettrolito nel pallone.
- Sul lato opposto è presente un ugello di gomma attraverso il quale viene prelevato del liquido dal foro di riempimento della batteria.
Il valore misurato è determinato da quella linea sul galleggiante, a cui raggiunge il liquido raccolto nell'idrometro.
Idrometro per auto a galleggiante singolo
Esistono idrometri più semplici, in cui ci sono diversi pesi a bastoncino con pesi diversi per ciascuno. Su ciascun peso (o sul pallone di fronte) viene applicato il valore di densità corrispondente. Il risultato della misurazione è determinato dal valore massimo dei pesi a comparsa. Tale idrometro è più economico, ma non ha una precisione sufficiente.
Idrometro per auto multi-galleggiante
La misurazione dell'idrometro stessa viene eseguita come segue:
- Il naso dell'idrometro cade nella batteria attraverso il foro di riempimento. Ci sono dispositivi non con gomma, ma con un naso di plastica. In questo caso, è necessario immergerlo attentamente nell'elettrolita per non danneggiare le piastre di piombo.
- Usando una pera, un elettrolita viene raccolto in un pallone. Per idrometri con un solo galleggiante, è necessario controllare la quantità di fluido raccolto. Dovrebbe essere sufficiente in modo che il galleggiante galleggi liberamente all'interno del bulbo. Ma non puoi nemmeno avere molto liquido. Quindi il galleggiante può appoggiarsi contro il bordo superiore del bulbo. Le letture dell'idrometro in questo caso saranno inaffidabili.
- Dopo aver preso il liquido, osserviamo - al contrario, quali sono i rischi sul galleggiante è il suo livello. I numeri accanto al rischio indicheranno il valore della densità.
Per idrometri con più galleggianti, il valore di densità è determinato dai galleggianti galleggianti. Il peso flottante con il numero massimo su mostra solo il risultato della misurazione.
Leggere usando un idrometro
Per le batterie ricaricabili di più celle, la verifica viene eseguita separatamente in ciascun banco.
Il normale prezzo di divisione negli idrometri a batteria è 0,01 g / cm3. Ma gli idrometri sono disponibili anche con una scala più accurata.
Dopo aver completato le misurazioni, è necessario risciacquare accuratamente l'idrometro con acqua distillata.
Condizioni alle quali si dovrebbero prendere le misure
Prima di iniziare le misurazioni della concentrazione di elettrolita, è necessario rispettare regole semplici. E in alcuni casi sarà necessario correggere le letture dell'idrometro a seconda delle condizioni in cui sono state ottenute.
La condizione più necessaria è mantenere il livello del fluido richiesto nella batteria stessa. La densità verrà misurata correttamente, ma per un funzionamento sicuro della batteria sarà necessario riportare il livello alla normalità. E questo porterà a un cambiamento di densità.
Livello di carica della batteria
La densità dell'elettrolito cambia quando la batteria viene caricata / scaricata. Con una scarica, diminuisce, con una carica aumenta. A seconda del grado di scarica della batteria, i valori cambiano come segue.
Dipendenza delle letture dell'idrometro dal grado di carica della batteria
Difficilmente è possibile determinare con precisione il livello di scarico. Pertanto, è necessario prima caricare completamente la batteria, attendere alcune ore e solo successivamente eseguire le misurazioni.
Se sono state eseguite azioni con una soluzione di acqua e acido, aggiungendo acqua distillata o l'acido stesso, non è necessario misurare la densità immediatamente dopo di esse. È necessario attendere che il liquido aggiunto sia completamente miscelato nella batteria.
Temperatura durante le misurazioni
La calibrazione di idrometri standard è orientata a una temperatura di +25 ° С. Per ottenere letture più accurate, le misurazioni della densità dell'elettrolita devono essere eseguite alla stessa temperatura. In inverno, la batteria testata deve essere portata in un luogo caldo e lasciata riscaldare alla temperatura desiderata. Ma non dovresti prendere le misure letteralmente a casa. Una soluzione acida può rovinare accidentalmente mobili o indumenti. È meglio usare una stanza riscaldata adatta per tale lavoro.
Se non è possibile eseguire misurazioni a una temperatura consigliata di 20 - 25 ° C, è possibile eseguire misurazioni a qualsiasi temperatura, quindi utilizzare la tabella di correzione:
Valori di correzione per misurazioni a diverse temperature
Controlli regolari della densità dell'elettrolito nella batteria consentiranno non solo di mantenerlo in condizioni ottimali per il lavoro, ma anche di identificare tempestivamente eventuali problemi e malfunzionamenti.
