Proiect didacticData:

Instituţia de învăţământ: Colegiul de Transporturi din Chişinău

Grupa: Anul , gr.

Disciplina: Echipamentul electric şi electronic al automobilelor

Tipul lecţiei: predare – învăţare

Durata:

Modulul: Instalaţii de alimentare cu energie electrică

Subiectul: Destinaţia, tipurile, construcţia şi principiul de funcţionare a bateriei de

acumulatoare.

Obiective de referinţă:

Cunoştinţe despre chimie, construcţia automobilului şi electrotehnică;

Familiarizarea cu rolul bateriilor de acumulatoare, particularităţile constructive şi

funcţionarea lor.

Obiective operaţionale:

O1 să cunoască şi să însuşească destinaţia şi tipurile de baterii de acumulatoare cu acid

de plumb ;

O2 să cunoască şi să însuşească construcţia şi principiul de funcţionare a bateriei de

acumulatoare cu acid de plumb;

O3 să cunoască şi să însuşească standardizarea diverselor baterii de acumulatoare cu

acid de plumb.

Suport didactic

Planşe;

Scheme electrice;

Machete.

Literatura utilizată

1. Akimov S. V., Barovschin G. G., Kîjov G. P. „Ălectriceskoe i ălektronnoe

oborudovanie avtomobilei”, M.: „Transport”, 1988.

2. … Avtomobilinâi spravocinic. Perevod s angl. Pervoe russcoe izdanie. – M.:

Izdatelistvo „Za ruliom”, 1999.-896s.

3. Cijcov Iu. P., Akimov S. V. „Ălektrooborudovanie avtomobilei”. Ucebnic dlâ

VUZov. –M.: Izdatelistvo „Za ruliom”, 1999.-384s., il.

4. Iutt V. „Ălektrooborudovanie avtomobilei” M. Transport 1995.

5. Reznic A. M. „Ălektrooborudovanie avtomobilei”. M.: „Transport”, 1990.

6. Sterian Samoilă, Gheorghe Tocaiuc, Gabriel Cordonescu, „Instalaţii şi

echipamente auto”, Editura didactică şi pedagogică-R.A. Bucureşti, -2001. -381p.

7. Tocaiuc Gh. „Instalaţii şi echipamente auto”, Editura Didactică şi Pedagogică

Bucureşti, -2001. -223p.

8. Vasile Jomiru „Echipament electric şi electronic pentru automobile”, Sisteme

de aprindere, Chişinău U. T. M. 2000.

Desfăşurarea lecţiei

1) Bateriile de acumulatoare sunt surse electrice-reversibile, care au proprietatea de

a înmagazina energia electrică prin transformarea ei în energie chimică şi reciproc.

Bateriile de acumulatoare îndeplinesc următoarele funcţii: alimentează demarorul

şi sistemul de aprindere la pornire; alimentează restul receptoarelor şi consumatorilor

electrici când motorul nu funcţionează; de asemenea, ele preiau vârfurile desărcina când

puterea cerută de consumatori depăşeşte puterea pe care o poate da generatorul, ajutând

generatorul în condiţii grele de lucru cum ar fi pe timp de noapte, iarna etc, când consumul

receptoarelor întrece puterea maximă a generatorului.

Bateriile utilizate pe automobile servesc ca sursă de energie electrică, fiind

conectate în paralel cu dinamurile sau alternatoarele (generatoarele de curent continuu).

Dintre acumulatoarele pentru autovehicule, cea mai largă răspândire o au

acumulatoarele acide cu plăci de plumb.

Acumulatoarele cu plumb prezintă avantajul unei rezistenţe interioare de valoare

mică, ceea ce face să fie utilizate la pornirea electrică a motoarelor; în schimb, ele au şi o

serie de dezavantaje, întrucât rezistenţa lor mecanică este scăzută şi durata de viaţă este

relativ mică. Acumulatoarele cu plumb prezintă o autodescărcare importantă, şi ca urmare

nu este permis să stea mult timp fără a fi reîncărcate.

Acumulatoarele alcaline se utilizează, de obicei, numai la autovehiculele care nu

necesită sistem de pornire electric (de exemplu, la motociclete). Elementele unei baterii

alcaline au plăcile pozitive din oxizi ale metalelor respective (Ni, Cd, Ag), iar cele

negative sub formă de pastă de metal spongios (Fe, Cd, Zn), şi sunt montate alternativ

într-un vas de oţel nichelat-perforat; electrolitul este un hidroxid de potasiu diluat cu apă,

având densitatea medie de 1,20 g/cm3. Elementul se încarcă în anumite condiţii la o sursă

de curent continuu. Reacţiile electrochimice reversibile furnizează energie electrică la o

tensiune de circa 1,5 V/element. Pentru o baterie de 6 V se înseriază patru sau cinci

elemente.

Avantajele de menţinere practic constantă a capacităţii, de descărcare la intensităţi

mari şi a concentraţiei electrolitului ar impune folosirea acestor baterii. Având în vedere

insă variaţia capacităţii cu temperatura (scăderea ei la temperaturi joase, la care, de

exemplu, acumulatoarele cu Ni—Fe devin inutilizabile), oxidarea în apă a zincului la

bateriile Ag—Zn, cu degajare de hidrogen, şi deci cu pericol de explozie, precum şi preţul

foarte ridicat, folosirea lor pe scară largă în condiţiile actuale este limitată .

După particularităţile constructive şi funcţionale BA se împart:

Construcţie obişnuită – în monobloc cu capace individuale şi cu punţile de

legătură între elemente pe capace;

BA în monobloc cu capac comun şi cu punţile de legătură între elemente

sub capac;

BA nedeservite – cu capac comun, ce nu necesită întreţinere în exploatare.

După materialul de confecţionare a monoblocului se cunosc:

Din ebonită;

Din material plastic (polipropilenă).

După variantele tehnologice de realizare pot fi:

Acumulator uscat-descărcat;

Acumulator uscat-încărcat;

Acumulator încărcat, cu electrolit.

După tensiunea nominală există:

De 6V;

De 12V.

2) Părţile constructive a diverselor baterii de acumulatoare de plumb cu acid sunt

redate în figurile de mai jos:

Principiul de funcţionare a bateriei de acumulatoare de plumb cu acid

Acumulatoarele acide sunt formate în principiu dintr-o cuvă (bac) cu care se

introduc grupurile de plăci (electrozi) pozitive şi negative, executate din grile de plumb

umplute cu materie (pastă) activă, şi electrolitul format, din soluţiile de acid sulfuric în

apă distilată. În stare iniţială, plăcile pozitive au pasta activă formată din peroxid de

plumb (PbO2), iar cele negative — din plumb spongios (Pb). Bateriile trebuie umplute cu

electrolit şi puse imediat la încărcare pentru „formare" electrochimică şi omogenizare.

După formare, acumulatoarele sunt supuse la reacţii electrochimice reversibile de

descărcare şi încărcare.

• Procesul de descărcare se produce dacă la bornele exterioare ale acumulatorului,

respectiv între cele două grupuri de plăci, se conectează o rezistenţă (bec). În acest caz, în

interiorul celulelor ia naştere un curent electric având sensul de la plăcile negative la

plăcile pozitive. Prin dizolvarea acidului sulfuric în apă distilată, moleculele acidului

sulfuric (H2SO4) se disociază, respectiv se descompun în ioni de hidrogen (H2) încărcaţi

cu sarcini pozitive şi ioni de radical acid (SO4) încărcaţi cu sarcini negative. La trecerea

curentului electric la placa pozitivă, întră în combinaţie peroxidul de plumb cu acidul

sulfuric, la placa negativă, acidul sulfuric reacţionează cu plumbul metalic.

Din cele de mai sus rezultă că procesul de descărcare este un proces în care la

ambii electrozi atât pasta activa cât şi acidul sulfuric se consumă, respectiv se transformă

în apă şi sulfat de plumb PbSO4, substanţă care în anumite condiţii are o influenţă extrem

de dăunătoare asupra durabilităţii şi parametrilor elemenţilor bateriei. Ca urmare,

concentraţia electrolitului scade, tensiunea electrică pe element scade, iar rezistenţa

electrică interioară creşte. Procesul de formare a sulfatului de plumb, respectiv de

sulfatare a plăcilor (acoperirea lor cu sulfat de plumb cristalin rău conducător de

electricitate şi insolubil în electrolit) este cu atât mai intens cu cât elementul este mai

descărcat şi invers. Limita inferioară de descărcare pe element este de 1,75 V. Evident,

procesul de sulfatare este influenţat şi de alţi factori.

• Procesul de încărcare are loc dacă la bornele elementului se aplică o tensiune

electrică de polaritate corespunzătoare. La trecerea curentului electric prin electrolit, de la

plăcile pozitive la cele negative, soluţia de acid sulfuric se descompune în ioni pozitivi de

hidrogen (H2) care sunt atraşi de placa negativă şi în ioni negativi de radical acid (SO 4)

care se deplasează la placa pozitivă.

Din cele de mai sus rezultă că în timpul procesului de încărcare are loc

transformarea apei şi a sulfatului de plumb (substanţă dăunătoare) în: plumb, care se

depune pe plăcile negative, peroxid de plumb, ─ care se depune pe plăcile pozitive şi acid

sulfuric care face să crească densitatea electrolitului; substanţele rezultate în urma

procesului de încărcare regenerează atât materia (pasta) activă de pe plăci, cât şi

densitatea electrolitului, paralel cu diminuarea cantităţii de sulfat de plumb. Acest proces

exercită o influenţă pozitivă asupra durabilităţii şi parametrilor elemenţilor bateriei:

concentraţia electrolitului creşte, tensiunea electrică pe element creşte, iar rezistenţa

electrică interioară devine minimă.

Reacţiile chimice ce decurg la procesul de descărcare şi încărcare a acumulatorului

sunt:

PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O

Valoarea nominală Un a tensiunii unui element de acumulator cu plumb este de 2

V, astfel că o baterie de 6 V cuprinde trei elemente, iar o baterie de 12 V cuprinde şase

elemente conectate în serie.

3) Standardizarea BA

Bateriile de acumulatoare standardizate în România:

Plăcile sunt marcate astfel: .

F — pentru motociclete, numai pentru aprindere şi iluminat;

D — pentru dimensiuni de 125x143 mm, pentru pornire şi iluminat;

E — pentru dimensiuni de 135x143 mm, pentru pornire şi iluminat;

s — pentru plăci subţiri;

g — pentru plăci groase.

Fără literă mică — plăci Întărite, pentru condiţii grele.

Astfel, bateria tip „12 Eg 153" reprezintă o baterie pentru pornire şi iluminat de

12V (şase elemenţi), cu plăci având dimensiunile de 135 x 143 mm, groase, şi capacitatea

de 153 Ah.

Pe punţile de legătură se marchează tipul de separatoare:

L — din lemn; M — din material microporos; LM — combinat, din lemn şi cu

distanţor perforat şi ondulat din diverse materiale electroizolante.

descărcare

încărcare

Tot pe punţi se marchează prin cifre romane luna, iar prin cifre arabe anul de

fabricaţie. Astfel:

IX, 98 - înseamnă: septembrie 1998.

Bateriile fabricate ta C.S.I. se marchează, de asemenea, prin numere şi litere;

semnificaţia lor este următoarea:

— primul număr: numărul de elemente (de 2 V);

— literele CT: baterii pentru pornire şi iluminat;

— ultimul număr: capacitatea, în Ah;

— penultima literă: tipul materialului din care se confecţionează monoblocul (П

- masa plastică; Э-ebonită);

—ultima literă: tipul materialului din care se confecţionează separatorii (Д - lemn;

M — mioplast; C - lemn si ţesătură de sticlă).

Astfel bateria tip „6CT- 42” reprezintă o baterie cu sase elemenţi, respectiv de 12

V, pentru pornire şi iluminat, cu capacitatea de 42 Ah.