Для оперативного контроля состояния аккумуляторной батареи в автомобиле оптимальным считается замер напряжения в бортовой сети при различных режимах. Есть и иные способы, но они более затратны по времени и неудобны на практике.
Использование вольтметра может многое рассказать о степени заряженности, состоянии генератора и остаточной ёмкости аккумулятора.
Какое напряжение на АКБ автомобиля считается нормальным
Формально автомобильная сеть в большинстве случаев считается 12-вольтовой. Это связано с конструкцией типичного свинцово-кислотного стартерного аккумулятора, где имеется шесть последовательно соединённых элементов (банок), каждый из которых с некоторым округлением выдаёт около 2 Вольт.
Прочитай: Как сделать 220 Вольт в автомобиле
На самом деле несколько больше, что после умножения на шесть, а именно так и следует поступать при вычислении выхода последовательной цепи, даёт величину, заметно отличающуюся от номинальной.
Типичное напряжение заряженного аккумулятора составляет приблизительно 12,8 Вольта. При этом оно зависит от температуры, поэтому может быть на сотню-другую милливольт меньше или больше.
Легирующие добавки в материал электродов и активной массы могут добавить примерно столько же. То есть нормальным значением можно считать диапазон от 12,6 до 13,2 Вольта.
Поскольку замер происходит после некоторой выдержки батареи без зарядного тока, а нагрузка отсутствует, то это соответствует электродвижущей силе (ЭДС) последовательной цепи.
Она принципиально отличается от понятия напряжения тем, что в ней не учитывается неизбежное падение из-за прохождения тока через внутреннее сопротивление АКБ.
У находящейся в хорошем состоянии батареи сопротивление мало, но когда речь идёт о десятых и сотых долях вольта, его следует учитывать. Пренебрегая током, проходящим через измерительный прибор, поскольку он исчезающе мал на фоне прочих параметров силовой цепи.
Какое должно быть напряжение АКБ после зарядки
Во время процесса зарядки напряжение на батарее определяется источником поступающей энергии. Чтобы ток шёл в нужном направлении, то есть запас пополнялся, выход зарядника, будь это штатный генератор автомобиля или внешнее сетевое устройство, должен превышать собственную ЭДС АКБ.
При точном равенстве ток будет строго нулевым, это так называемый буферный режим, когда аккумулятор поддерживает свой уровень заряженности.
Как только ЭДС источника превысит суммарный электрохимический потенциал последовательно соединённых элементов батареи, ток станет положительным, начнётся заряд аккумулятора.
Так будет продолжаться до тех пор, пока АКБ не достигнет своего максимального уровня. ЭДС начнёт резко возрастать за счёт так называемого конденсаторного эффекта, ток упадёт, а напряжение на выводах повысится, если источник не обладает свойством стабилизации своего выходного уровня.
Это интересно: Что делать если значок аккумулятора на приборной панели горит красным
Повышенное значение вызовет продолжение насыщения батареи входящим током, что уже не будет воспринято как заряд. Элементы начнут перегреваться, начнётся интенсивное газовыделение из-за электролиза воды в электролите.
Это крайне вредный процесс перезаряда, вызывающий деградацию всех составных частей аккумулятора, снижение ёмкости и срока службы.
Если зарядка проведена по правильной технологии, батарея заряжена полностью, а плотность электролита не повысилась больше нормы из-за потери части воды, то первое время за счёт конденсаторного эффекта на клеммах будет напряжение, приблизительно равное значению источника в момент отключения.
Затем оно быстро упадёт и стабилизируется на уровне примерно 12,8 Вольта. Это произойдёт ориентировочно через полчаса после отсоединения источника.
Нормы напряжения аккумулятора
При помощи вольтметра, который может быть встроенным в штатное оборудование автомобиля или сервисным, например, в составе цифрового или стрелочного мультиметра, периодически контролируют состояние батареи в различных режимах.
Под нагрузкой
Точное значение напряжения АКБ в режиме питания внешних потребителей указать невозможно, поскольку оно зависит от тока нагрузки.
Его величина составит ЭДС цепи из шести банок, из которой вычитается падение на внутреннем сопротивлении. Оно также зависит от ряда факторов:
- температуры, при понижении которой все процессы замедляются, параметры ухудшаются;
- степени разряженности, по мере расходования энергии падает не только ЭДС, но и внутренняя проводимость аккумулятора, соответственно, сопротивление увеличивается;
- долговременной деградации электродов, активной масс и электролита, всё это также увеличивает внутреннее сопротивление;
- окисление подсоединительной арматуры, выводов и кабельных клемм, переходные сопротивления складываются с внутренним.
Округлённо можно считать предельным падение уровня сети под нагрузкой без поступления энергии от генератора до 10,5 Вольта.
Ниже не гарантируется нормальная работа электронных приборов, что может помешать пуску двигателя, хотя достаточно простые потребители, такие как стартер или лампы, могут работать и ниже, соответственно снижая эффективность.
При работающем двигателе
Во время работы генератора напряжение в сети определяется совместным действием источника энергии и аккумулятора.
Мощность генератора указывается при максимальных оборотах его ротора, которым соответствует номинальный ток отдачи при напряжении порядка 13,5-14,5 Вольт.
Иногда в этих приборах имеется температурная компенсация, тогда нижнее значение соответствует лету, а верхнее – зиме. Так сделано для обеспечения нормальной зарядки АКБ, которая тем хуже принимает ток, чем ниже температура.
Но если мощности не хватает, например, из-за низких оборотов двигателя или большого количества потребителей, в том числе и при глубоко разряженной батарее, напряжение снижается.
Компенсация потерь происходит за счёт уменьшения зарядного тока, а если уровень упадёт ниже ЭДС аккумулятора, то он перейдёт в режим разряда на внешнюю нагрузку, что соответствует описанному выше режиму.
Минимальное напряжение
Критическим пределом при работе двигателя можно считать уровень порядка 13 Вольт в установившемся режиме. Это будет означать, что генератор перегружен потребителями или частично неисправен.
Необходимо принимать меры, иначе баланс энергопотребления будет нарушен, батарея разрядится и откажет, может и выйти из строя по причине хронического глубокого разряда.
В зимнее время
Зимой аккумулятор должен заряжаться напряжением не менее 14 Вольт в буферном режиме или порядка 15 Вольт от внешнего источника с отсечкой по наступлению перезаряда.
Желательно чтобы генератор был настроен на зимний режим с выходом около 14,5-14,7 Вольта, особенно для современных батарей с кальциевой технологией.
Это позволит поддерживать баланс даже при коротких городских поездках с постоянно холодным электролитом.
Что если напряжение аккумулятора менее 12 В
Не рекомендуется при таких падениях ЭДС производить заряд естественным способом, то есть от генератора при работающем двигателе.
Аккумулятор глубоко разряжен, следовательно, надо использовать внешнее зарядное устройство с регулировкой выходного тока.
Он устанавливается на уровне 10% от численного значения ёмкости АКБ, далее заряд производится по указанной в инструкции к данному типу аккумуляторов технологии.
Она может отличаться в зависимости от типа батареи. В настоящее время применяются разные по устройству АКБ обслуживаемого и необслуживаемого типов, а также технологии AGM и Gel.
Как узнать уровень заряда АКБ по его напряжению
Уровень заряженности однозначно связан с плотностью электролита, если она при введении в эксплуатацию и последующих технических обслуживаниях была нормализована.
Однако измерять её необходимости нет, поскольку в свою очередь плотность определяет ЭДС элемента батареи.
Соответствие между этими параметрами можно вычислить по формуле, но проще определить по таблицам, которые несложно найти в сети.
Они приводят соотношения между плотностью, степенью заряженности и выходным напряжением в состоянии покоя (ЭДС) для разных температур электролита.
Эту процедуру быстро проделает специализированный тестер АКБ по встроенной программе, такие приборы сейчас имеются в широком доступе.
