Якщо дві свинцеві пластини опустити в слабкий розчин сірчаної кислоти у воді (електроліз) і під'єднати їх до затискачів джерела струму, наприклад генератора, то через деякий час ми виявимо, що через наш акумулятор тече електричний струм. Між речовиною пластин і кислотою відбудеться хімічна реакція. Внаслідок цього акумулятор зарядиться, тобто сам перетвориться в джерело струму. Від'єднавши тепер акумулятор від генератора і підключивши його до споживача енергії, можна відбирати накопичену їм електроенергію, або розряджати акумулятор. Оборотна хімічна реакція, яка відбувається при розряді і заряді акумулятора, записується у вигляді:
Цей процес можна повторювати багаторазово: при працюючому генераторі електрична енергія накопичується (заряд), а при непрацюючому запасені енергія витрачається на харчування споживачів (розряд). Найпростіші акумулятори, що складаються з двох пластин (позитивної та негативної), об'єднують в акумуляторну батарею, поєднуючи пластини послідовно один з одним.
Застосовуються акумуляторні батареї, що виробляють постійний струм напругою 12 В (на карбюраторних машинах) або 24 В (на ТЗ з дизелем).
Повністю заряджений свинцево-кислотний акумулятор має напругу 2,0 ... 2,1 В. Тому для отримання джерела струму напругою 12 В необхідно послідовно з'єднати 6 акумуляторів, а для отримання джерела напругою 24 В - 12 акумуляторів. Таке порівняно низька напруга використовується тому, що воно Малонебезпечні для людини в разі появи несправності в електросистемі ТС.
Свинцево-кислотна стартерная акумуляторна батарея, що застосовується на ТЗ, дозволяє отримати силу струму розряду, в 3 - 5 разів перевищує номінальну. Негативні 1 і позитивні 3 пластини виконують у вигляді решітки, відлитими з свинцево-сурм'янистого сплаву з невеликим вмістом сурми, що підвищує стійкість матеріалу проти корозії і твердість. Сепаратори 2 встановлюють між негативними і позитивними пластинами, зібраними в напівблоки. Перемички 4 і 6 пов'язують в один полублок паралельно включені пластини однакового знака. Для з'єднання акумуляторів в батарею блоки 13 пластин чергують таким чином, щоб негативні штирі перемичок одного блоку перебували навпроти позитивних штирів перемичок сусідніх блоків. Акумуляторний бак виготовляють з ебоніту або термопласта у вигляді загального судини (моноблока 11), розділеного на окремі осередки перегородками. Бак має загальну кришку 7 з пробками 9 наливних отворів.
Решітка служить каркасом, на якому встановлені пластини, виконані з губчатого свинцю (Рb) - для негативних пластин і діоксиду свинцю (Рb02) - для позитивних. Внаслідок пористості матеріалу площа активної поверхні зростає в 600-800 разів у порівнянні з дійсною площею, завдяки чому збільшується ємність акумулятора. Ємність акумулятора і кількість енергії, яке він може віддати при розряді, визначаються кількістю речовини в пластинах (їх площею), що взаємодіє з сірчаною кислотою.
Ємність акумуляторної батареї, яка вимірюється в амперчасах (А-ч), залежить від температури електроліту і сили розрядного струму. Чим нижче температура, тим менша кількість енергії може віддати батарея. Так, при зниженні температури на 1 ° С ємність зменшується на 1%. При певній низькій температурі електроліт акумуляторної батареї може замерзнути, що спричинить за собою руйнування акумулятора і вихід його з ладу.
Під номінальною ємністю батареї С20 розуміють її ємність при 20-годинному розряді і силі розрядного струму 0,05 С20 А. Розряд здійснюється до кінцевого напруги на вивідних штирях, рівного 10,5 В для 12-вольтової батареї.
Мал. Свинцево-кислотна стартерная акумуляторна батарея:
1, 3 - негативні і позитивні пластини відповідно; 2 - сепаратор; 4, 6, 8 - перемички; 5 - запобіжний щиток; 7 - кришка; 9 - пробка; 10 - полюсний вивід (штир); 11 - Моноблок; 12 - призматичні ребра; 13 - блок пластин
Усе стартерні акумуляторні батареї мають певну маркування. Наприклад, в позначеннях 6СТ-90-ЕМН і 6СТ-78- ЕМСЗ перша цифра (6) вказує число акумуляторів у батареї (батареї 12-вольт). Букви СТ визначають призначення батарей - стартерного типу (забезпечують силу струму розряду до 500 А). Цифри після букв (90 і 78) характеризують ємність батареї в ампер-годинах при 20-годинному розряді. Наступні букви означають матеріал корпусу батареї (Е - ебоніт, Т - термопласт) і сепараторів (М - міпласт, С - скловолокно, Р - Міпора). Буква в кінці визначає виконання батареї (Н - несухозаряженная, 3 - сухозаряженная).
Сухозаряженні батареї в процесі виготовлення на акумуляторному заводі заряджають повністю, а потім зливають електроліт і герметизують батареї. Перед початком експлуатації їх заливають електролітом щільністю 1,25 ... 1,27 г / см3.
Температура замерзання електроліту залежить від його щільності, а остання, в свою чергу, від ступеня розрядженого конкретної батареї. Щільність електроліту у повністю зарядженого акумулятора при температурі 20 ° С становить 1,22 ... 1,39 г / см3, а у повністю розрядженого - 1,15 ... 1,16 г / см3.
Електроліт є розчин сірчаної кислоти у воді. Якщо в 1 л електроліту зарядженого акумулятора міститься 500 г чистої сірчаної кислоти і близько 800 г води, то щільність електроліту, г / см3, розраховується за формулою:
(500 + 800) / 1000 = 1,3
Нормальною щільністю електроліту в повністю зарядженої акумуляторної батареї при температурі навколишнього повітря 15 ° С вважається 1,27 ... 1,29 г / см3. Влітку щільність знижують до значень 1,27 ... 1,24 г / см3, а взимку через небезпеку замерзання електроліту підвищують до 1,31 г / см3.
Таблиця. Взаємозв'язок параметрів електроліту і акумуляторної батареї
Ступінь розрядженого,%
Щільність електроліту, приведена до 15 ° С, г / см3 Температура замерзання електроліту, ° С 0 1,28 -68 25 1,24 -42 50 1,21 -28 75 1,18 -20 100 1,15 -14
Акумуляторні батареї, що застосовуються на ТЗ, при необхідності з'єднують один з одним, підвищуючи їх загальну ємність або номінальну напругу. При паралельному з'єднанні батарей їх загальна ємність дорівнює сумі ємностей окремих батарей, а загальну напругу не змінюється. При послідовному з'єднанні загальну напругу дорівнює сумі напруг окремих батарей, а загальна ємність залишається незмінною.