§ 29. Возможные неисправности свинцовых аккумуляторов и способы их устранения
Сульфатация пластин.
В процессе разряда аккумуляторов активные вещества положительных и отрицательных пластин РbО2 и Рb переходят в сульфат свинца PbSO4. При правильной эксплуатации аккумуляторов сульфат свинца имеет мелкокристаллическое строение и во время заряда легко переходит в РbО2 и Рb. В ряде случаев сульфат свинца частично или полностью может превратиться в крупнокристаллическое трудно разложимое вещество, которое не восстанавливается при нормальном заряде. Этот процесс называется сульфатацией пластин.
Сульфатацию пластин можно обнаружить по следующим признакам: положительные пластины становятся светло-коричневыми, а отрицательные покрываются белыми пятнами, активная масса отрицательных пластин становится жесткой и выпучивается из ячеек, уменьшается емкость аккумуляторов. В результате снижения емкости сульфатированные аккумуляторы начинают кипеть раньше других при заряде и быстро разряжаются при разряде, плотность электролита становится меньше нормальной величины.
Причинами сульфатации пластин являются: разряд аккумулятора ниже 1,8—1,75 В или недопустимо большим током, длительное хранение батареи в разряженном состоянии, неправильное подключение батареи к источнику зарядного тока, многократный недозаряд аккумуляторов, нерегулярное проведение перезарядов, низкий уровень электролита, заливка электролитом большой плотности, загрязнение электролита, внутреннее короткое замыкание пластин.
Для устранения сульфатации пластин применяют длительный заряд аккумуляторов малыми токами, заряд аккумуляторов в дистиллированной воде, глубокие разряды аккумуляторов малыми токами.
Первый способ применяется при незначительной и незапущенной сульфатации пластин и заключается в следующем. Сначала засульфатированные аккумуляторы доливают дистиллированной водой (несколько выше нормального уровня) и заряжают нормальным током до кипения. После этого делают перерыв 20—30 мин и снова включают на заряд, уменьшив зарядный ток в 10 раз. При начавшемся сильном газовыделении заряд прекращают и делают перерыв на 20—30 мин. Такой заряд уменьшенным током с перерывами ведут до тех пор, пока аккумуляторы, включенные на заряд после перерыва, сразу же начинают закипать. После этого восстанавливают до нормы плотность электролита и аккумуляторы пускают в эксплуатацию.
Второй способ используется при глубокой, но незапущенной сульфатации пластин. Засульфатированные аккумуляторы разряжают до напряжения 1,8 В на каждый элемент, выливают из сосудов электролит и заменяют его дистиллированной или подкисленной водой плотностью 1,05 г/см3. Через час после заливки аккумуляторы начинают заряжать таким током, чтобы напряжение на зажимах каждого элемента не превышало 2,3 В. В процессе заряда сульфат свинца PbSO4 будет переходить в РbO2 и Рb. В результате этого будет увеличиваться плотность электролита. При плотности электролита 1,1— 1,12 г/см3 ток уменьшают до 1/5 нормального зарядного тока. Когда плотность электролита перестанет увеличиваться и начнется бурное газовыделение, заряд прекращают. После заряда аккумуляторы разряжают током, численно равным 1/50 их номинальной емкости, до конечного допустимого напряжения. Такие циклы заряда-разряда проводят несколько раз, пока не восстановится емкость аккумулятора. После этого плотность электролита доводят до нормы и батарею пускают в эксплуатацию.
Третий способ позволяет устранить сильную и запущенную сульфатацию пластин. Для восстановления емкости засульфатированные аккумуляторы заряжают с перезарядом током нормального значения. Затем аккумуляторы разряжают слабым током, равным 1/50 их номинальной емкости, до конечного напряжения 1,8—1,75 В. Глубокий разряд малыми токами способствует постепенному растворению твердого сульфата, который покрывает пластины сверху и препятствует прониканию электролита к внутренним слоям активных масс. Такие циклы заряда-разряда повторяют 7—8 раз, пока полностью не восстановится емкость аккумуляторов.
Короткое замыкание пластин.
Причинами короткого замыкания могут быть: выпавшая активная масса, которая, оседая на дно сосуда, соединяет кромки пластин; искривление положительных пластин до соприкосновения с отрицательными, износ и разрушение сепараторов; попадание в аккумуляторы посторонних металлических предметов.
При заряде аккумуляторов с такими повреждениями, основная часть зарядного тока проходит по токопроводящему соединению, минуя электролит. Поэтому аккумуляторы, имеющие внутреннее короткое замыкание, плохо заряжаются, так как у них понижено напряжение и меньше плотность электролита. После отключения источника зарядного тока из-за непрерывного разряда напряжение поврежденного аккумулятора быстро снижается. Короткое замыкание вызывает глубокую сульфатацию пластин. Место короткого замыкания в аккумуляторах со стеклянными сосудами можно определить при тщательном их осмотре с переносной лампой.
Для определения места короткого замыкания в аккумуляторах с непрозрачными сосудами пользуются компасом. Поврежденные аккумуляторы создают магнитное поле. Поэтому стрелка компаса при поднесении его к поврежденному аккумулятору отклонится от обычного направления. Место короткого замыкания необходимо быстро устранить, выпавшую активную массу удалить со дна сосуда деревянной или эбонитовой палочкой с тупым концом.
Поврежденные сепараторы заменяют новыми. При искривлении положительных пластин поврежденный элемент выключают из батареи. Покоробившиеся пластины вынимают из сосуда и осторожно правят под прессом между двумя деревянными досками. После длительной эксплуатации аккумулятора покоробившиеся пластины выпрямить нельзя, их следует заменить новыми. Отремонтированный аккумулятор заряжают.
Коробление положительных пластин и оползание активной массы.
Коробление положительных пластин вызывается неравномерным разрядом и зарядом различных участков пластин, повышением температуры электролита выше допустимого значения. Обычно коробление происходит при больших зарядных токах, коротких замыканиях, перезарядах. Искривленные положительные пластины давят на соседние отрицательные, разрушают сепараторы. В результате в аккумуляторе может возникнуть короткое замыкание.
Оползание активной массы положительных пластин заключается в том, что от пластин отпадают мельчайшие кристаллы двуокиси свинца. При неправильной эксплуатации этот процесс является главной причиной преждевременного выхода из строя свинцового аккумулятора. Установлено, что срок службы активной массы положительных пластин зависит главным образом от условий разряда: плотности и температуры электролита, плотности разрядного тока. Например, уменьшение плотности электролита с 1,2 до 1,1 г/см3 увеличивает срок службы активной массы в 8—10 раз; уменьшение плотности разрядного тока в 3 раза увеличивает срок службы активной массы примерно на 50 %.
Загрязнение электролита.
Срок службы аккумуляторных батарей в значительной степени зависит от качества электролита. Если для приготовления электролита ошибочно использовать не аккумуляторную, а техническую серную кислоту, имеющую значительное количество примесей, то пластины свинцовых аккумуляторов разрушаются уже после первого разряда. Поэтому серная кислота для приготовления электролита по содержанию в ней примесей должна удовлетворять требованиям ГОСТа. Примеси благородных металлов, меди, железа, мышьяка, сурьмы и висмута способствуют увеличению саморазряда аккумуляторов. Присутствие марганца увеличивает внутреннее сопротивление и уменьшает емкость аккумулятора. Примеси уксусной, соляной и азотной кислот разрушают пластины. Загрязненный электролит следует немедленно заменить новым. Периодическая проверка электролита производится в химической лаборатории.