Verdictul pompierilor a fost că masina sa aprins din căuza acumulatorului, sau a unui scurtcircuit. [309069]

1.Motivație

Curiozitatea mea despre acumulatori a început atunci când una din mașinile de la locul meu de muncă a [anonimizat] X3 a luat foc în urma schimbului acumulatorului. Dupa ce acumulatorul uzat a [anonimizat], acesta a simțit un miros de fum și a oprit pe partea dreaptă a carosabilului.

După ce a [anonimizat] a [anonimizat] a pompierilor incendiul a fost stins.

Verdictul pompierilor a [anonimizat] a unui scurtcircuit.

1.1.Cercetare

Pentru a vedea adevărata problemă de unde a [anonimizat] a cerut în instantă un raport de expertiză tehnică a [anonimizat] a vedea adevarata cauză a incendiului și pentru a vedea dacă a fost o problemă de acumulator sau altă cauză.

Fig. 1.1.1 Acumulatorul după incendiu

Tribunalul Brașov a [anonimizat], [anonimizat]. Împreuna cu expertul am luat acumulatorul topit și în primă fază l-am supus unor teste de verificare a tensiunii.

Fig 1.1.2 Testarea acumulatorului

Fig. 1.1.3 [anonimizat] 420/12

Fără încărcare acumulatorul a [anonimizat] 420/12 la un curent de descărcare de 320 A (de 3 ori capacitatea acumulatorului). Acumulatorul a rezistat 3 cicluri de 30 secunde fără să atingă la borne tensiunea minimă (critică) de 9 volți. Tensiunea minimă a fost de 10,3 Volți.

Respectiv cu o tensiune la borne de 12,03 V poate asigura un curent de 905 A dincei 950A nominali.

Un acumulator care rezistă un singur ciclu de 30 secunde la un curent de descărcare de 3 ori capacitatea acumulatorului este considerat că se încadrează în parametrii.

[anonimizat] a considerat ca este nevoie de o cercetare mai amanunțită în interiorul accumulatorului și compararea lui cu unul nou. În consecință am luat un acumulator nou pentru a studia structura sa.

Fig 1.1.4 [anonimizat], l-[anonimizat], apoi am inceput să il curațăm de resturile topite pentru a putea distinge eventualele defecte suferite urma incendiului.

Fig 1.1.5 [anonimizat] 1.1.6 Bateria după înlaturarea parților topite

În urma înlaturarii parților topite nu s-[anonimizat], am continuat prin înlăturarea capacului din partea superioară pentru a [anonimizat].

Fig 1.1.7 Bateria după înlăturarea capacului superior

În urma înlaturarii capacului superior nu s-[anonimizat] a acumulatorului. În consecință expertul a decis că incendiul nu a [anonimizat] a avut loc la instalația electrică a autovehiculului.

În poza de mai jos se poate vedea o culoare roșie care a apărut dupa ce acumulatorul a fost deschis și în urma contactului cu aerul a avut loc reacția de sulfatare.

Fig 1.1.8 Reacția de sulfatare

Fig 1.1.9 Reacția de sulfatare

1.2 Echipament folosit

Tester de acumulator cu comandă numerică 12v/420 A

Cu acest tester de acumulator comandat de un procesor puteți măsura rapid capacitatea și curentul de pornire a acumulatorului.

Cu ajutorul testerului puteți efectua și verificarea generatorului vehiculului.

Fig.1.2.1 Tester Baterii Banner PK 420/12

2. Compunere și clasificare echipament electric

2.1 introducere

Încă din antichitate a fost remarcat fenomenul de electrizare a corpurilor.

Printre primele baterii este bateria de la Bagdad, numită și bateria parților.

Aceasta baterie este de pe vremea a sasanizilor (primele secole d. Hr.). Aceste baterii au fost descoperite in 1936 in satul Khuyut Rabbou din Irak. Aceste artefacte au intrat în atența lumii țn 1938, atunci când Wilhelm König, directorul Muzeului National din Irak a gasit obiectele in colecția muzeului si a publicat o lucrare in care specifica ca aceste artefacte ar fi fost celule galvanice care se foloseau pentru galvanizarea aurului pe obiecte de argint. Aceste vase de teracotă de aproximativ 130-155 milimetri înălțime și o grosime de 70-80 milimetri, gura de sus are aproximativ 1,5 inch in care este un cilindru de cupru realizat dintr-o foaie de cupru în care se află o tijă de fier foarte subțire. În partea de sus tija este izolată de discul de cupru cu ajutorul unor prize de bitum, iar tija trece prin centrul cilindrului de cupru fara sa il atingă.

Au mai trecut secole până la elaborarea unei teorii electromagnetice, prin contribuțiile unor mari fizicieni ca: Ampère, Farăday, Maxwell. Einstein realizează unificarea dintre teoriile mecanicii clasice și ale electromagnetismului. Prîntre primele aplicații practice ale electricității putem menționa: iluminatul electric, acționarea prin electromotoare, cele legate de efectul termic (încălzire, sudare etc.) sau din domeniul electrochimiei (baterii și acumulatori, galvanizarea)

Alessandro Volta profesor de fizică la liceul dinComo (1774-1779) iși dedica munca în domeniul electricității și face o serie de invenții revoluționare. El a inventat pila voltaică care este o coloana verticală compunsă dintr-un disc de cupru și un disc de hartie îmbibat în soluție salina și un disc de zinc, la capatul coloanei era un fir metalic între care producea un curent electri continuu de joasă intensitate.

Cu ajutorul pilei voltaice mai târziu în 1800 A. Carlistle și W.Nichlson au reușit să realizeze electroliza apei, descompunerea oxigenului și hidrogenului cu ajutorul curentului electric.

Pâna prin anii 1920, masinile nu aveau acumulatori electrici. Pornirea se facea la manivelă, iluminarea era pe gaz si se claxona cu ajutorul unei trompete. Aprinderea motoarelor se facea cu platina, nu cu bobine care necesită curent, dar dupa ce au fost inventate electromotarele si pornirile la buton, a început sa fie populara și a fost fost nevoie bateria pentru masină, care la început, avea 6 volti.

In jurul anilor 50 a început sa fie facută trecerea de la 6 volți la 12 volti,pentru că producatorii, in special cei americani, fabricau motorizari din ce în ce mai mari si cu puteri uriașe, care necesitau aprinderi serioase. De atunci a ramas standardul de 12 Volti, chiar dacă, prin anii 90, s-a încercat o creștere si mai mare a curentului din bateriile: 42 de Volți vrut a fi noul standard, dar nu s-a adoptat.

În 1971 a fost inventat prima baterie auto care nu necesita întretinere. Pana atunci, acumulatorii, cele cu care erau obisnuiți parintii nostri în epoca Ceausescu, aveau dopuri prin care, din când în când, trebuia turnat un lichid de electroliză

Echipamentul electric și sistemul de aprindere sunt responsabile, în general, de majoritatea defecțiunilor aparute la automobile. Lucrările de întreținere și reparare a echipamentului electric reprezintă circa 20 % din lucrarile de acest gen asociate procesului de exploatare.

În ultimii 15-20 de ani, pe lânga introducerea și perfectionarea sistemelor informatice, s-a înregistrat o creștere importantă la dezvoltarea echipamentului electric a automobilelor, s-au înmulțit sistemele electrice de acționare (acționarea geamurilor, reglarea poziției optime a scaunelor, acționarea ambreiajelor și cutiilor de viteze, transmiterea comenzii de la pedala de accelerație la organul de comandă al sistemului de alimentare cu combustibil etc), s-au dezvoltat servo mecanismele electrice de actionare (servodirecții, reglarea poziției farurilor), a devenit tot mai sofisticată aparatura de bord, s-au perfecționat sistemele ce contribuție la confortul pasagerilor (aer condiționat, suspensii controlate electronic și comandate electric, s.a.). S-a ajuns astfel ca astazi, în medie, peste 30 % din valoarea unui autoturism sa revină echipamentului electric și electronic.

2.2 Echipamentul electric

Echipamentul electric la autovehicule cuprinde toate aparatele montate pe autovehicul, având ca scop asigurarea funcționarii motorului, echipamente pentru creșterea siguranței și confortului în timpul conducerii și transportului. După funcțiile îndeplinite, echipamentele se împart în grupe sau mașini numite sisteme.

Echipamentul pentru motor are o importanță deosebită deoarece impune funcționarea autovehicului în ansamblu. În aceasta categorie fac parte sisteme de alimentare, de pornire și de aprindere.

Sisteme de alimentare asigura alimentarea cu energie electrică necesară consumatorilor de pe autovehicul. De obicei se folosesc sisteme de curent continuu la 6, 12 sau 24v, care au în componență un generator electric antrenat la motorul autovehiculului, un releu regulator și o baterie de acumulatoare. Generatorul electric, poate fi un dinam sau alternator cu redresor inclus, care alimenteaza bateria și consumatorii, bateria asigură energia necesară pornirii și în timpul staționării, precum și în cazul unor eventuale suprașarcini. Releul regulator reglează tensiunea și în unele cazuri pentru limitarea curentului (la dinamuri) și pentru întreruperea curentului dintre generator și baterie în timpul în care motorul este oprit.

Sistemele de alimentare cu curent alternativ se folosesc foarte rar la unele tractoare, motorete, etc., deoarece acestea nu au baterii și nu asigură alimentarea cu energie electrică decât în timpul funcționarii motorului. Aceste sisteme au în avantaj că sunt simple și mai robuste, generatoarele respective având rotoare cu magnet permanent fară inele colectoare.

Exista și sisteme de alimentare mixte, ele functioneaza partial cu curent continuu și partial cu curent alternative, de exeplu unele autobuze cu redresor și alternator, există o parte a instalatiei electrice legată la baterie și o parte a instalatiei legată la curent alternativ legată la infășurările de curent alternativ ale alternatorului, acest lucru permite utilizarea iluminatului fluorescent pe autvehiculele respective.

Sistemele de pornire servesc la pornirea motoarelor cu combustie interna. Pornirea se realizeaza de un demaror electric, care în afară de motorul electric cuprinde un dispozitiv pentru cuplarea și decuplarea pinionului demarorului cu roată dințată a volantului motorului. Alimentarea acestui dispozitiv de la baterie se face cu un întrerupator sau un comutator, direct sau prin intermediul unui releu de pornire. Demaroarele obisnuite pot fi cuplate prin inertie, cu cuplare forțată sau cu cu plare electromagnetică. Demaroarele cu cuplare prin inerție sunt cele mai simple, dar nu se folosesc decât pentru puteri relative mici, iar demaroarele electromagnetice sunt indicate pentru puteri mari.

Există sisteme de pornire speciale, sisteme cu doua demaroare în paralel, sisteme cu baterii conectate în serie-paralel, demaroare pendulare și demaroare cu inerție care asigură pornirea în condiții mai grele.

Sistemul de aprindere produc scântei electrice necesare aprinderii amestecului de combustibil din cilindrii motorului cu electroaprindere (carburator). Cele mai multe sunt sistemele de aprindere de la baterie care au o bobina și un ruptor distribuitor de aprindere. Bobina produce înalta tensiune, iar ruptor-distribuitorul are rolul de a întrerupe periodic circuitul primar de joasă tensiune a bobinei și de a distribui înalta tensiune din circuitul secundar la bujiile din cilindrii motorului. În ultimul timp au apărut sisteme de aprindere electronice, care cuprind un bloc electronic conectat între bobina și ruptot-distribuitorul de aprindere, în scopul de a inbunatății caracteristicile sistemelor.

Pe autovehiculele fară baterii se folosesc sisteme de aprindere cu magnetou. Magnetoul cuprinde generatorul electric cu bobina și dispozitivele pentru întreruperea curentului din circuitul primar al bobinei cât și pentru distribuiția tensiunii înalte din circuitul secundar. Sistemele de aprindere de la bateria clasica asigură performanțele cele mai bune la turații mici, iar sistemele de aprindere de la magnetoul se pretează pentru turații mari. Sistemele de aprindere electronice au o durată de viață mai mare și functionează bine în întregul domeniu de turații.

Restul echipamentului electric completează echipamentul pentru motor, contribuie la siguranța circulației, prevenirea accidentelor și la confortul în timpul conducerii și transpotului cu autovehiculul. Din aceste sisteme fac parte: sisteme de masură și control, sisteme de iluminat și semnalizare, sisteme de avertizare, aparatele și mașinile auxiliare.

2.3 Clasificarea bateriilor de acumulatoare

Acumulatoarele sunt pile electrice secundare reversibile, care au rolul de a transforma și inmagazina energia electrică în energie chimică, și de a o reda înapoi prin transformarea proceselor chimice.

În special voi prezenta bateriile de acumulatoare electrice destinate pentru pornirea, aprinderea și iluminatul autovehiculului. Bateriile sunt construite din elemente de acumulatoare conectat în serie, în paralel, sau mixt.

Bateriile ultilizate pe autovehicule servesc ca sursă de energie electrică, ele fiind legate în palalel cu dinamurile sau alternatoarele. Ele alimentează demarorul și sistemul de aprindere la pornire, alimenteaza restul consumatorilor electrici atunci când motorul nu este în functiune și preia varfurile de sarcină atunci când puterea cerută de consumatori depașește puterea dată de demaror sau alternator.

Pentru a putea face față curentilor mari, ceruti la pornirea demarorului, fară ca tensiunea la borne sa scada prea mult, este necesar ca bateriile sa aiba o rezistență interioara cat mai scazută, de asemenea este preferat ca bateriile sa prezinte un volum și o greutate cat mai mică raportat la capacitatea lor și o durată de funcționare cât mai mare.

Din acumulatoarele pentru autovehicule cele mai raspandite sunt cele cu acumulatoare acide cu plăci de plumb, în timp ce acumulatoarele alcaline se folosesc la autovehiculele ce nu necesită sistem de pornire (ex: motociclete, scutere).

2.3.1 Acumulatoarele acide cu plăci de plumb

Acumulatoarele acide cuprind o cutie în care se introduce grupuri de plăci de electrolizi pozitivi și negativi executate din gratare de plumb umplute cu materii active și electrolitul format din soluție de acid sulfuric. Electrolitul este o soluție de apă și acid sulfuric. Acidul sulfuric trebuie sa fie foart pur (concentratie 92- 94%), densitatea 1,84 g/ și sa nu conțină fier. Din combinația cu apa distilată va rezulta un electrolit cu densitatea de 1,28 g/

În starea inițială plăcile pozitive au materie activă, pastă formată din peroxid de plumb, iar cele negative din plumb spongios. Bateriile neformate trebuie umplute cu electrolit și puse la încărcat pentru formare electrochimică și omogenizare. După formare acumulatoarele pot fi supuse la reacții reversibile de încărcare și descărcare.

Componența unei baterii de acumulatori:

borne

plăci bioxid de plumb (+)

plăci plumb(-)

electrolit

carcasă din plastic

Electrolizii ce fomeaza celulele sunt formați din plăci separate de un plastic poros. Bateriile de generatie veche, cu întreținere, conțineau plăci din plumb, iar întreținerea se facea periodic, presupunea verificarea nivelului electrolitului, măsurarea densitații acestuia și completarea la nevoie cu apă distilată.

Bateriile actuale utilizează un aliaj pe baza de calciu (PbCa). Avantajul acetor baterii, fară întreținere, etanșe, nivelul de gaze produse când bateria este complet încarcată este mai scazut. Majoritatea bateriilor fară întreținere sunt prevazute cu un indicator de stare, în funcție de culoarea acestui indicator se poate determina starea de încărcare a bateriei:

Funcționarea indicatorului de stare este de natură mecanică. Acesta conține una sau ma multe bile de plastic, care în funcție de densiatea electrolitului arată starea de încărcare a bateriei, acesta indică doar pentru o celulă a bateriei, dar este reprezentativ pentru tot acumulatorul.

Procesul de descărcare se produce dacă legam bornele grupurilor de plăci printr-o rezistență exterioară. În cazul acesta avem curent electric în interiorul celulei de la polul negativ(-) la polul pozitiv(+). Avem reacțiile:

La polul negative Pb + O + H2SO4 → PbSO4 + H2O;

La polul pozitiv PbO2 + H2 + H2SO4 → PbSO4 +2 H2O;

La ambi electrozi materia primă se transformă în sulfat de plumb, iar concentrația electrolitului scade, rezistență electrică interioară crește.

Procesul de încărcare are loc dacă la bornele celor grupuri de plăci se aplica o tensiune electrică cu polaritate corespunzatoare. La trecerea curentului electric prin electrolit de la polul pozitiv la polul negative, soluția de acid sulfuric disociată se descompune în hidrogen, ea este transportată la polul negativ și în radicalul acid care se deplasează la polul pozitiv. Avem urmatoarele reacții:

la polul negativ PbSO4 + H2 → Pb + H2SO4;

la polul pozitiv PbSO4 + 2 H2O + SO4 → PbO2 +2 H2SO4;

În urma reacțiilor materia activă de pe plăci este transformată la polul negativ în plumb, iar la polul pozitiv în peroxid de plumb. Totodată concentrația electroliului crește, tensiunea electrică crește, iar rezistență electrică interioară devine minimă.

Valoarea nominală a uni element de acumulator cu plumb are tensiunea de 2 V, astfel o baterie de 12 V cuprinde șase elemente conectate între ele în serie. Avantajul acumulatoarelor cu plumb, este în special, datorită faptului ca au o rezitență interioara scazută, ceea ce face sa fie utilizate la autovehicule cu pornire electrică, dar dezavantajul acestora este ca prezintă o rezistență mecanică scazută și o durată de viată relativ mică.

Acumulatoarele cu plumb prezintă o autodescărcare relativ mare, și nu este permis sa stea mult timp neîncarcate.

În cazul în care acumulatoarele stau timp indeungat descărcate sau incomplet încarcate, se produce sulfatarea plăcilor, adica acoperirea lor cu sulfat de plumb cristalin, rău conducator de elecricitate și insolubil între elecrolit.

2.3.2Acumulatoarele alcaline

Acumulatoarele alcaline sunt de tipul nichel-fier, nichel-cadmiu.

Ele au plăcile pozitive de nichel, și plăcile negative din fier, respectiv cadmiu, introduse în cuve din tabla de oțel nichelat și electrolit format din soluție de hidrat de potasiu.

Plăcile pozitive sunt umplute cu materie activă din hidroxid de nichel, care prin încarcare se transforma în oxid de nichel, iar plăcile negative contin hidroxid de fier sau de cadmiu, care prin încarcare se transformă în fier sau cadmiu.

Tensiunea pe celulă este mai mică decât la acumulatoarele cu plumb, și anume 1,2 V astfel o baterie de 6 V Nichel-fier sau Nichel-cadmiu cu primele 5 celule conectate în serie.

O celulă cuprinde cate un electrod pozitiv și unul negativ, a carui materie activă este presată în tuburi sau casete perforate din fier nichelat. Electrolitul are densitatea de 1,2.

La acumulatoarele alcaline procesele chimice sunt mai complicate decat la cele cu plumb, este bine de știut ca hidratul de potasiu spre deosebire de acidul sulfuric de la bateriile cu plumb nu ia parte activă la transformarile chimice, el are rolul numai de a conduce curentul electric între electozi. Hidratul de potasiu nu își modifică densitatea, deci nu poate servi pentru determinarea starii de încarcare a bateriei.

Avantajele acumulatoarelor alcaline sunt:

robustețe mai mare,

întreținere mai ușoara

durată de viată mai mare

2.4 Caracteristicile acumulatoarelor cu plumb

În afară de caracteristicile obișnuite care ne intereseaza la acumulatoarele normale, acumulatoarele pentru autovehicule necesită caracteristice de funcționare care ne intereseaza în special pentru asigurarea porniri electrice a autovehiculelor.

Tensiunea electromotoare a elementelor bateriei depinde de densitatea electrolitului. Dependența este liniară și se poate exprima prin relația:

=o,84+ɣ

unde tensiunea se exprima înV, iar densitata electolitului îng/ la 15ș C.

Tensiunea la bornele elementelor baterie este variabilă datorită caderilor de tensiune pe rezistentele interioare Ri ale acestora. Rezistența interioară a unui element este mică: din aceasta aprox. 50% revine electrolitului, 20% separatoarelor și 30% plăcilor. Rezistența plăcilor în stare descarcată este de aproximativ de 3 ori mai mare decat în stare încarcată, datorită prezentei sulfatului de plumb rău conducator de electricitate.

Tensiunea la borne depinde de curentul de încărcare .

+ ,

respectiv la curentul de încărcare

– .

Caracteristicile de încărcare și descărcare ale acumulatorilor la curent continuu

Aceste caracteristici indica valoarea tensiunii electromotoare sau a tensiunii la borne în funcție de timp pentru un curent constant. Valorile curenților de încărcare și descărcare se aleg în funcție de capacitatea acumulatorului.

Bateria este complet încarcată atunci când în timpul încărcării cu intensitatea de curent prescrisă de fabricant, valorile bateriei și ale densitații electrolitului ramân constante și păstrează așa înca 2 ore consecutive. Încărcarea se face cu un curent =0,05, iar temperatura este cuprinsă între 15 – 40ș C. Descărcarea este nomală dacă se face la aceași curenți și temperaturi ca la încărcare, sau rapid dacă curentul este =3- 3.5 și temperatura -18ș C.

2.4.1 Caracteristici de descărcare.

Cu ajutorul acestei caracteristici este determinat sub curent constant, pornind cu acumulatorul complet încărcat, inițial tensiunea electromotoare =2.12 V aproximativ egală cu tensiunea la borne și densitatea electroliului ɣ=1,28 g/. La bonele tensiunea scade la început rapid la 1.95 – 2V, apoi lent la 1,8 V unde se menține aproape constantă, în timp ce densitatea scade liniar în funcție de timp.

Când acumulatorul este aproape descărcat, tensiunea la borne scade brusc la 1.7 V și apoi spre zero. Atunci când tensiunea devine instabilă și începe sa scadă brusc se întrerupe descărcarea, de obicei la o valoare a tensiunii ectromotoare =1,96 V, o tensiune la borne =1,7 V și o densitate a electrolitui ɣ=1,12 g/. Dacă acumulatorul este supus în cotinuare unei descărcări apare pericolul sulfatarii. Sulfatarea acumulatorului este un proces chimic ireversibil, care constă în depunerea pe plăci a unor cristale mari de sulfat de plumb insolubile în electrolit. Fenomenul acesta apare atunci când acumulatorul stă mai mult timp descărcat și are ca urmare creșterea rezistenței interioare și micșorarea capacitații acumulatorului.

2.4.2 Caracteristica de încărcare se determina în mod asemanator.

Tensiunea la borne care inițial are o valoare apropiată de tensiunea electromotoare =1,96 V crește la început rapid la 2 – 2.2V, apoi lent pană la 2,3 V. La sfârșitul încărcării tensiunea la borne crește brusc la 2.7 – 2,8V, reacțiile chimice normale iau sfârșit, și dacă se continuă încărcarea, trecerea curentului provoaca numai descompunerea apei în bule gaz, acest fenomen este numit fierberea electrolitului. Supraîncărcarea este inutilă și daunatoare în acealași timp, astfel ca după terminarea încărcării determinată prin măsurarea tensiunii și densitații, acumulatorul se lasă 1- 2 h sub curent. Tensiunea electromotoare la sfarsitul încărcării are valoarea =2,12 V, tensiunea la borne =2,7 V si densitatea electrolitului ɣ=1,28 g/.

Cu ajutorul caracteristicilor de încărcare și descărcare se poate determia capacitatea acumulatorului. Capacitatea acumulatorului la descărcare , respectiv încărcare este egală cu produsul dinte curentul de descărcare și timpul de descărcare, sau curentul de încărcare și timpul de încărcare.

=

=

Capacitatea nominală corespunde după cum s-a arătat la regimul de descărcare 20 h și se obține pentru acel curent constant =0,05 , el trebuie sa descarce bateria timp de 20 h pană la 1,75 V pe element, la temperatura de referință a elementului.

=·20 [Ah]

La acumulatoarele sovietice se ia în considerare capacitatea nominală pentru regim de descărcare de 10 h.

=·10 [Ah]

2.4.3 Caracteristica externă

Caracteristica externă a acumulatorului (fig.5) reprezintă dependența între tensiunea la borne și curentul pentru încărcare și descărcare.

Dependența capacității de curgere la descărcare. Capacitatea scade când curentul de descărcare crește (fig.7.a)

Fig 7.a

=

– curentul nominal;

-curentul de descărcare;

-capacitatea nominală de descărcare;

-capacitatea de descărcare corespunzatoare curentului

m – un coeficient constant experimental

Pentru variațiile mari ale curentului coeficientul m nu mai este o constantă.

Capacitatea acumulatorului scade o data cu scăderea temperaturii (Fig.7.b).

Fig 7.b

=[1+(T-)]

Coeficientul de temperatură depinde atât de temperatură cât și de regimul de descărcare.

Randamentul acumulatorului se poate referi la capacitatea sau la energia acestuia.

Randamentul de sarcină reprezintă raportul dintre sarcina electrică cedată la descărcare și sarcina absorbită la încărcare (are valoare 80…90%).

=

Randamentul energetic este raportul dintre energia cedată la descărcare și energia la încărcare (valoare cuprinsa între 65…76%)

=

În ceea ce priveste verificarea capacitații nominale precizam că aceasta trebuie sa fie atinsă în cursul primelor trei cicuri de funcționare conform prescripțiilor. Pentru aceasta se masoară timpul de descărcare a curentului constnt =0,05 [Δ] pentru temperatura T a electrolitului

=t·

În cazul în care valoarea medie a temperaturii electrolitului în timpul descarcari se abate de la temperatura de referintă de 25 șC, capacitatea la 25 șC se determină din la temperatura T cu relația =[1+(T-)] unde =0.01[].

2.5 Condiții tehnice

Condițiile tehnice impuse echipamentului electric trebuie sa facă față unor solicitari deosebite, care depind de influența mediului de exploatare și de funcționarea aparatelor în totalitatea instalației electrice de pe autovehicul.

În funcție de clima regiunii și de modul de exploatare, aparatele trebuie sa reziste la diferițele schimbării de temperatură, la umezeală, praf, radiațiile solare și la solicitari mecanice. Acești factori acționează asupra echipamentelor atât cât acestea sunt în funcțiune cat și atunci când sunt în repaus.

Temperatura optima la care echipametele funcționeaza este între 20 și 5ᵒC. În locul unde se monteaza aparatele pe autovehicul, temperatura este diferită, în funcție de radiațiile solare, radiațiile motorului și sistemul de ventilație al locului respectiv. Pentru spațiul motorului este admisă o temperatura maximă de 80-90ᵒC, pentru spațiul pasagerilor 65ᵒC, iar pentru exterior 45ᵒC. În timpul ierni atunci când temperaturile sunt scazute se folosesc produse care functionează sigur pană la -20ᵒC și limitat să funcționeze până la -40ᵒC, cu excepția pornirilor, de obicei la autocamioane se asigură pana la -15ᵒC, iar la tractoare până la -5ᵒC.

Concentrația electrolitului dintr-o baterie auto care funcționează în regim corect este de 37%. Aceasta corespunde unei densități de 1,28g/cmc. Orice depășiri semnificative înseamnă regimuri incorecte: sub încărcare (densitate < 1,24) sau supraîncărcare (scădere  a nivelului de electrolit).

2.6 Teste de temperatura

Curentul de pornire la rece servește drept masură pentru stabilirea capacitații de a porni motorul vehiculului la temperaturi joase de -18 grade Celsius.

DIN (Deutsche Industrie Norm) DINEN 50342

Testarea se efectueaza la -18 grade Celsius. Durata de descărcare cu curent de proba (lcc) la tensiunea finala de 7,5 V trebuie sa țină cel puțin 10 secunde. Pe de altă parte, bateria trebuie sa îndeplinească alte 2 criterii: durata de atingere a tensiunii finale de 6V trebuie sa fie:

după C1:t6V < sau = 90 secunde

după C2:t6V < sau = 150 secunde

SAE (Norma Americană)

Testarea se efectueaza la -18 grade Celsius. Durata de descărcare cu curent de probă până la tensiunea de 7,2V trebuie să fie încă 30 secunde.

SAE=DIN/2×3+40

ICE (International Electrotehnical Commission) 95-1

Testarea se efectuează la -18 grade Celsius. La descărcarea cu curent de probă (lcc) trebuie ca tensiunea după 60 de secunde sa aibă valoarea încă cel puținde 8,4V.

IEC=DIN/0.85

Capacitatea de rezerva reprezintă o rezervă de capacitate masurată în minute deci durata de timp în care bateria este capabilă sa debiteze curentul la întreruperea totală de alimentare a alternatorului pentru a ajunge până la cea mai apropiată stație service. Aceasta capacitate depinde însa de numarul consumatorilor conectati. IEC efectueaza urmatorul test:

descărcarea 25A pana la tensiunea finală de 10,5 V la temperatura de 27 grade Celsius.

Durata de timp stabilită=capacitatea de rezervă

EN (Norma Europeana) DINEN 50342

Testarea se face la -18 grade Celsius. Durata de descărcare cu curent de probă (lcc) la tensiunea finală de 7,5V trebuie să mai țină cel putin 10 secunde. Pe deasupra bateria trebuie sa îndeplineascăa alte 2 criterii: – durata de atingere a tensiunii finale de 6V trebuie sa fie:

dupa C1:t6V < sau = 90 secunde

dupa C2:t6V < sau = 150 secunde

EN(C1)=IEC/0,6

EN(C2)=DIN/0,6

IEC=DIN/0,85

EN(C1)=DIN/0,6×0,85=DIN/0,51

Deoarece gradațiile reglementate sunt definite în norma EN, cantitatea de curent trebuie sa se adapteze prin rotunjirea în mod corespunzator în sus eventual în jos.

<200 – gradul 10A

200-300 A – gradul 20A (220, 240, 260, 280 A)

300-600 A – gradul 30A (330, 360, 390, 420, 450, 480, 510, 540, 570 A)

600-800 A – gradul 40A (640, 680, 720, 760 A)

>800 A – gradul 50 A

4. Standul experimental

4.1 Densimetru

În prima fază am ales sa fac un stand la care sa pot măsura densitatea electrolitului din acumulator, am achizitionat șase testere care măsoară densitatea. Acest model de densimetru este format dintr-un corp de sticlă în cares se află un plutitor gradat și colorat în 3 culori, la unul din capete are o pară de aspirare și la celălalt o pipetă prin care se aspiră acid sulfuric. Cele trei culori ale plutitorului semnifică:

culoarea roșie indică bateria este descarcată (1,100-1,200),

culoarea alba idică faptul ca bateria este slab încarcată (1,250)

culorea verde indică faptul ca bateria este încarcată la maxim (1,300).

Fig 4.1 Densimetru

Din componența densimetrului fac parte:

Corp de sticlă

Putitor gradat

Pipetă

Pară de aspirare

4.2 Crearea standului

Pentru inceput am ales să construiesc standul din bară părtrată de fier de 200×200 mm, pentru a putea face suportul celor șase testere am decis ca în două dintr picioarele standului sa introduc câte o bară pătrata de 150×150 mm. În partea unde este suportul pentru teste am ales sa las picioarele cu 18mm mai mari pentru a trece prin placajul de deasupra. Pentru ca acese țevi să poată fi mișcate de mai jos, am făcut în cele două picioare câte un canal de pană de 8 x 300mm, în acest canal am introdus o bucata de platband 6×4 mm pentru a unii cele doua picioare ale suportului. Cu ajutorul acestui canal am reușit să am acces la țeava din interior și să le pot mișca pe cele două.

Fig 4.2 Canalul de pană Fig. 4.3 Crearea standului

În partea de jos am pus un placaj pentru a pune pe el un mini congelator, iar sub am pus patru roti pentru a putea să transport mai usor standul și pentru a reuși sa il țin fix, cu ajutorul unor frane care le au roțile din față.

Fig 4.4 Standul cu blat și roți

Fig 4.5 Standul cu blatul superior

Pentru a putea face un suport care sa țină în aceeași linie toate cele șase testere de acumulator, între cele doua țevi de 150 x150mm am sudat doua bucati de țeavă de 130 mm în partea din interior, dupa care am unit cele doua tevi cu o alta bara de 150x150mm de 900mm.

Fig. 4.4 Suport testere

Fig 4.5

Penru a avea mai multă stabilitate după ce am prins testerele, am decis sa mai prind înca o bucată de țeavă pentru ca să stea cat mai fixe pe vertical, această țeava are o lungime de 600 mm și două distanțiere de 60 mm. Testerele le-am prins cu coliere din metal care se pot ulterior slăbi și se pot muta pe orizontală, în cazul în care se fac teste pe acumulatori de diferite marimi sau forme.

4.3 Pompa de vacuum

Pentru a putea măsura toate cele șase celule ale acumulatorului în acealași timp am decis să fac un sistem care sa accționze totodată toate cele șase testere.

Fig 4.5 Pompa de vacuum

În prima fază am renunțat la para de aspirare, înlocuind-o cu un furtun pneumatic, am izolat capatul corpului de sticlă cu ajutorul unui pistol cu plastic topit apoi am conectat furtunul pneumatic la pompa de vacuum. Pompa de vacuum elimină aerul din corpul de sticlă al densimetrului, iar presiunea creată aspiră lichidul cu ajutorul pipetei. În acest fel pot umple cele șase testere in acelși timp și în acest fel se poate observa dacă există diferente de densitate între cele șase celule ale bateriei.

Fig 4.6 test de încercare pompă vacuum

Pentru a lega de o dată pompa de vacuum la toate cele șase teste am creat un distribuitor, am luat o bucata de plastic brut, în care am facut un canal de 6 mm în diametru pe o lungime de 90 mm cu șase iesiri și o intrare. La acest distribuitor am adaugat cate un robinet de presiune pe fiecare furtun de iesire. Scopul robinetilor este de a avea aproximativ aceeași presiune pe fiecare tester, pentru a trage aceași cantitate de substantă.

Fig 4.7 Distribuitorul

4.4 Motor electric

Pentru a putea mișca testerele pe verticală am folosit un motor electric, el a fost prins la mijlocul partii de sus a standului, pe partea unde sunt picioarele supotului de testere.

Fig 4.8 montarea motorului electric

La capatul motorului are o roată dințată și un mosor. Cu ajutorul acestui mosor se trage partea de jos a suportului de testere, între cele doua capete am prins un platband de 6×4, iar de la mijlocul acestuia cu un cablu de oțel se poate mișca pe verticală partea de sus a suportului de testere.

Fig 4.9 Motorul cu roată dințată

Fig 4.10 Motoru cu mosorul montat

4.5 Teste de temperatura

Pentru a putea face testele de temperatura la -18 șC am achiziționat un mini congelator. Acest congelator are o funcție de reglare, el are un buton de la care se poate opta pentru trei pozitii de funcționare:

Oprit

Normal

Super

Fig 5.1 Congelatorul

Fig 5.2 Butonul de reglare al congelatorului

În continuare pentru a masura temperatura am avut nevoie de o stație de masurare, aceasta stație ne arată temperatura din interior cu ajutorul unei sonde introduse inauntru, temperatura din afară, ora și data. Îi poza de mai jos se poate observa ora 7.54 PM, temperatura din încapere 27,3 șC, iar tempeatura din interiorul congelatorului -18.9 șC.

Fig 5.3 Stația de măsurare a temperaturii