Расчёт аккумулятора для инфо…
Стандартные генераторы, устанавливаемые на серийной продукции, обеспечивают нормальное электропитание бортовой сети с небольшим запасом. Желая облегчить пуск двигателя в зимнее время, многие стараются поставить АКБ максимальной ёмкости, которую можно установить в предусмотренное на авто место. Обычно реально вместо батареи 55 ач, поставить 72 или 75 ач батарею. А для новых батарей и до 80 ач. Что же мы получаем? Всё зависит от состояния электропроводки: если она в хорошем состоянии, потери на контактах минимальны, генератор выдаёт положенный ему ток, причём без просадки напряжения под нагрузкой, то всё будет нормально. Но если машина в возрасте, имеются прослабленные соединители, окисленные массовые контакты, то вместо улучшения можно получить только ухудшение.
Например: в зимнее время, ночью, в снегопад — посмотрим, что же получается:
— габариты и подсветка номеров, приборов и салона 6х5вт+5х2вт= 40вт
— фары+противотуманки сзади и спереди 2х65вт+2х45вт+2х21вт= 250вт
— вентилятор отопителя на максимальном режиме ток до 18 ампер или 200вт.
— вентилятор радиатора кратковременно (2-3 минуты) примерно 250 вт.
— обогрев заднего стекла порядка 150 вт.
— бензонасос и система управления двигателя порядка 70-100 вт.
— магнитола в среднем режиме громкости 100 вт.
Получается суммарно 1100-1200 ватт, это порядка 70-100 ампер, т.е. генератор будет работать на пределе, особенно когда будет включаться вентилятор радиатора. А что сказать насчёт усилителя на 400-1000 ватт, о галогенках по 100 ватт? Тут впору задуматься о втором генераторе.
Конечно, я сгустил краски, и можно немного ограничить потребление, задние противотуманки не включать, печку включить на 2 или 3, ну и вентилятор радиатора работает кратковременно (на это время можно выключать обогрев заднего стекла). Вот в этом случае было бы полезно иметь на панели приборов цифровой вольтметр, подключенный непосредственно к выводам АКБ. Если напряжение на нём начинает снижаться, то есть смысл, что-то отключить. Не забывайте, ведь АКБ тоже потребляет какой-то ток, причём, чем больше батарея отдала при пуске и во время стоянки, тем больше она возьмёт на себя после запуска двигателя, и чем больше её ёмкость, тем больше аппетит. Поэтому меломанам имеет смысл заменить штатный генератор (здесь и далее я размышляю, имея в виду, по умолчанию ВАЗы всех видов и моделей), с паспортным током 80 ампер, на более мощный хотя бы 100-120, а лучше 150 ампер. Но не забывайте о том, что 120 ампер отдачи, — это уже почти 2 лошадиных силы в минус от тяги двигателя. За всё приходится платить!
Владельцам иномарок эти расчёты тоже имеет смысл прикинуть, в идеале взять токоизмерительные клеши DC и посмотреть, что же притекает от генератора на АКБ, и сколько утекает по второму проводу с батареи. Обычно такие замеры никто не делает.
А для расширения кругозора и для осознания реальной картины энергетического баланса очень полезно сделать! Но технически грамотных владельцев, способных понять картину и проанализировав, сделать правильные выводы, еди-ни-цы.(!)
Конечно, прочитав всё вышеизложенное, и прикинув к своему опыту и ощущениям, можно сделать более осмысленные выводы. Стоит ли ставить в фары дешёвые галогенки на 100/110 ватт, и греть оптику фары и контакты реле в МБ, вместо того, чтобы купить дорогие фирменные лампы с хорошей светоотдачей и мощностью 65/50ватт, и иметь даже лучшую освещённость дороги при меньшей мощности. Или поставить более экономичные, но дорогие ксеноновые лампы?
В завершение по первому вопросу, замечание по усилителям и мощной музыке. Устанавливая мощную аудиосистему, помните о том, что она будет съедать средний ток 20-40 ампер (и до 50-80 ампер в пиках мощности) при 400 ваттах мощности. Расчёт прост:
14вольт Х 50 ампер = 700 ватт при КПД=65% (для усилителя это близко к идеалу)
будем иметь полезной мощности около 400 ватт. Конечно, слушать музыку при таком уровне громкости опасно для слуха, но объяснять это бесполезно. Каждый должен наступить на персональные грабли сам!
Немного про потребление энергии электрооборудованием автомобиля
Аккумулятор начинает разряжаться уже со стартом двигателя: 0,5-1 Аh своей емкости он теряет при каждом запуске (ток холодной прокрутки, потребляемый стартером 450А и выше). Разряжается, питая электроприборы до того момента, пока автомобиль не наберет определенную скорость. Затем нагрузку берет на себя генератор и АКБ переходит в режим заряда. При обычных условиях эксплуатации в режиме «город-трасса» аккумуляторная батарея сначала отдает энергию, затем компенсирует потери, зарядившись от генератора.
В современных автомобилях много электроники, облегчающей процесс управления автомобилем. Но существуют режимы эксплуатации ТС, при которых такое количество электроприборов добавляет забот об аккумуляторе владельцу авто. Есть нюансы, которые следует учитывать каждому водителю.
Различные модели генераторов в легковых авто различаются по мощности и могут выдавать ток от 80А до 150А (в зависимости от модели) при напряжении 14 В при 2500-3000 об/мин двигателя. Но при холостых оборотах двигателя или близких к ним, генератор выдает всего 40-50 % своей мощности. Это означает, что при передвижении в пробках или с небольшой скоростью (к примеру, поездки по городу в зимних условиях), электрооборудование автомобиля запитано большей частью от аккумулятора, а не от генератора. Если не подзаряжать аккумулятор дополнительно (стационарным зарядным устройством, либо режимом движения, при котором АКБ заряжается) — он разрядится.
Чтобы разряженный в ноль аккумулятор в дороге не стал неприятной неожиданностью, необходимо учитывать следующие факторы: емкость аккумулятора, мощность генератора, количество используемого одновременно электрооборудования в автомобиле.
В таблице приведены примерные потребляемые токи различного электрооборудования в авто:
Потребитель электроэнергии Ток нагрузки, А
Кондиционер 5 — 15
Звуковой сигнал 10 — 25
Вентилятор кондиционера 5 — 40
Обогрев переднего стекла 12 — 20
Обогрев зеркал заднего вида 3 — 5
Ближний свет 9 — 20
Задние противотуманные фонари 5-15
Круиз — контроль (ACC) 5
Регулятор наклона фар 5
Топливный насос дизеля / бензина 5 — 25
Система обогрева сидения 15 — 40
Обогрев заднего стекла 12 — 20
Печка 14 — 30
Габариты 4 — 7
Дальний свет 10 — 20
Акустика, усилитель 3 — 50
Передние противотуманные фары 7-20
Важно! У разряженной батареи характеристики не будут соответствовать заявленным производителем. Также сильные разряды (больше, чем на 50%) навсегда ухудшают общие параметры АКБ.
Какого бы бренда аккумуляторную батарею вы бы не использовали в своем авто, законы физики и химии действуют одинаково. Игнорируя их, можно разрядить в ноль и испортить любой даже самый лучший аккумулятор.
Аккумулятор, особенности выбора, ч. 3
Итак, прежде чем идти и покупать аккамулятор, необходимо определиться с параметрами, которым он должен соответствовать, чтобы нормально функционировать в сочетании с другим электрооборудованием автомобиля.
Основными параметрами считаются следующие:
• электрическая (номинальная) емкость, А•ч;
• значение пускового тока (тока стартерного разряда при регламентированном напряжении на полюсных выводах в режиме пуска двигателя автомобиля), А;
• размеры корпуса АКБ;
• масса АКБ.
Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда или способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени.
Так, емкость 60 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 60 часов (или в 2 ампера в течение 30 часов и т.д.).
Электрическая емкость батареи определяется либо при 20-часовом разряде, либо в режиме резервной емкости.
Грубо говоря, емкость – это сколько электричества «умещается» в аккумуляторе. Причем размеры (длина-ширина-высота) здесь не так важны, как особенности конструкции и, следовательно, внутренние возможности накапливать энергию.
Вообще-то, то, что пишут на этикетках европейских и отечественных АКБ – есть номинальная электрическая емкость, то есть емкость 20-часового разряда батареи. Именно она регламентируется в большинстве нормативных документов производителей (в Росии – это соответствие ГОСТу 959-91).
Для определения номинальной емкости батарею непрерывно разряжают при температуре 25°C током, равным 0,05 C20 (имеется в виду, 0,05 А от величины номинальной емкости, указанной производителем при 20-часовом режиме разряда). Получается, что для АКБ емкостью 60 А•ч ток разряда составляет 3 А, а для АКБ, емкостью 90 А•ч – 4,5 А. При определении номинальной емкости разряд прекращается, если 12-вольтовая батарея через положенные 20 часов стала длительно выдавать ток с напряжением 10,5 В.
На аккумуляторах американского производства зачастую можно прочитать такую характеристику, как резервная емкость. Между прочим, в Америке это более почитаемый параметр, чем номинальная емкость. Он показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25 А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
Или же – это запас емкости аккумулятора, измеренный в минутах при разряде током в 25 А для батарей любой емкости при температуре 27°C. К примеру, для АКБ номинальной емкостью 55 А•ч резервная емкость может составлять 85-90 минут. Это значит, что при выходе из строя генератора, автомобиль сможет двигаться еще примерно 1,5 часа за счет энергии АКБ.
Причем, резервная емкость — время (в минутах), в течение которого аккумулятор при токе разрядки в 25 А способен поддерживать напряжение не ниже 10,5 вольт.
По американским понятиям резервная мощность – наиболее важное значение, так как показывает время, за которое можно проехать ночью при минимальной электрической нагрузке автомобиля при неработающем аккумуляторе.
Почему стоит ограничение в 10,5В, думаю, понятно: такое напряжение еще позволяет уверенно пускать двигатель стартером.
Что касается установленного времени, то когда-то был стандарт – 2 часа (считалось, что это необходимое время, чтобы среднестатистический американец смог добраться до ближайшего сервиса). Со временем число сервисов увеличилось настолько, что смысл в 2-часовом ограничении отпал, но остался непреложный принцип: чем больше, тем лучше.
Пусковая мощность — величина максимальной выходной мощности, которую аккумулятор может выдавать в течение 30 секунд при температуре минус 18 градусов С. Этот показатель характеризует способность аккумулятора запускать холодный двигатель.
Но дело в том, что производитель может подгонять данный параметр под разные стандарты.
Так, российские ТУ и германский DIN – имеют более жесткую спецификацию. Она называется: стартерный режим разряда (короткий разряд).
Согласно ее при температуре электролита –18°С (холодный пуск), и при токе разряда 255 А напряжение на клеммах через 30 секунд после начала испытаний не должно быть менее 9В. Причем, при дальнейшем разряде батареи напряжение имеет право снизиться до 6 В не ранее чем через 150 секунд. Именно такая проверка энергетики гарантирует, что выдержавший ее аккумулятор обеспечит нам не менее трех-пяти полноценных попыток пуска двигателя.
Кстати, пуск – это 10 секунд работы плюс 30 секунд передышки.
Почему за отправную точку взята температура минус 18°С? Да просто в соответствии с товарными маслами за зимнюю температуру пуска бензинового двигателя принимается −20° С, а для дизельных двигателей — до −15-17°C. А посему выходит, что «средняя температура по больнице» равна примерно –18°С. При более низких температурах для дизелей уже предполагается применение средств облегчения пуска (аэрозоль, подогрев топлива, масла, воздуха и т.д.). Подобные же средства облегчения в зимних условиях могут применяться и для пуска бензиновых двигателей.
Другой, более мягкий стандарт – по SAE (США) или EN (Стандарт Евросоюза). Он называется: ток холодной прокрутки.
Специалисты, разрабатывающие этот стандарт, считают, что максимальная нагрузка на аккумулятор приходится именно в первые секунды пуска двигателя, а потом ему становится гораздо легче. Поэтому согласно данной спецификации на холодный запуск требуется нагрузка выше, чем по ТУ и DIN – около 440А. Но уже через 10 секунд такой нагрузки напряжение на клеммах не должно «просесть» ниже 7,5В, а через 30 секунд – ниже 7,2В (в предыдущих было – 9В).
Требование то же – аккумулятор в мороз должен выдержать не менее 3-х пусков (по 10 секунд работы с 30-секундными паузами).
В общем, мощность аккумулятора, характеризуемая временем стартерного разряда, показывает, как долго она сможет обеспечивать попытки запуска двигателя. Поэтому понятно, что чем больше емкость АКБ, тем больше в запасе у автовладельца попыток запустить двигатель. Но здесь есть и свои подводные камни.
Ёмкость и мощность аккумуляторной батареи
Неотъемлемой частью автомобиля является аккумулятор. Он необходим для питания бортового электрооборудования и запуска двигателя. Пусковая мощность аккумулятора и его ёмкость — очень важные характеристики, на которые стоит обратить внимание при его выборе. Правильно подобранная батарея прослужит долго и не принесёт неприятных сюрпризов.
Свинцово-кислотный аккумулятор
На автотранспорте применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Такой накопитель представляет собой коробку, заполненную электролитом. В неё погружены свинцовые пластины, разделённые перегородками из пористого пластика (сепараторами).
Электроды изготавливаются в форме плоской свинцовой решётки. Ячейки положительной (анодной) пластины заполнены спрессованным порошком диоксида свинца. Отрицательная (катод) наполняется порошкообразным металлическим свинцом. Использование порошков необходимо для увеличения площади соприкосновения с электролитом, что позволяет значительно увеличить ёмкость.
В основе работы кислотного аккумулятора лежат окислительно-восстановительные реакции при взаимодействии металлического свинца с его диоксидом. Они протекают в электролите, состоящем из дистиллированной воды и серной кислоты.
Особенности эксплуатации:
Из-за содержания свинца кислотные аккумуляторы отличаются большим весом. Масса батареи в зависимости от ёмкости может составлять от 15 до 60 кг.
Основные характеристики батареи
Прежде чем покупать аккумулятор нужно понять, каким параметрам он должен соответствовать. Батарея должна хорошо совмещаться со всем оборудованием и электросистемой автомобиля.
Параметры:
Для запуска двигателя автомобиля понадобится не только необходимый резерв электричества, но и достаточная мощность.
Электроёмкость — это количество электричества, которое можно получить от аккумулятора при его длительном разряде.
Различают два типа ёмкости:
Для того чтобы разобраться, как определить мощность аккумуляторной батареи, придётся вспомнить физику и электротехнику. Мощность — это разрядный ток, помноженный на среднее значение напряжения в электрической цепи (P=I*Y).
Из формулы видно, что при увеличении мощности, необходимой для запуска двигателя, среднее напряжение в сети автомобиля будет падать, а стартер начнёт работать медленнее. Показатель пускового тока батареи всегда прямо пропорционален её мощности.
Стоит помнить, что пусковой ток и электроёмкость нового аккумулятора не должны быть меньше, чем у старого. В противном случае батарея будет подвергаться глубоким разрядам и быстро износится.
Помимо силы пускового тока, мощности и ёмкости аккумулятора нелишним будет обратить внимание на другие необходимые параметры:
Состояние аккумулятора и срок его службы во многом зависит от исправности автомобиля и условий эксплуатации.
Хранение и процессы износа
Для того чтобы уменьшить риск снижения технических характеристик аккумулятора в процессе длительного хранения, необходимо придерживаться следующих правил:
Некачественный электролит, изготовленный из технической серной кислоты и неочищенной воды, способствует быстрому износу батареи, снижению ёмкости и повреждению электродов.
Главные процессы, разрушающие свинцово-кислотный аккумулятор:
Вышедшие из строя аккумуляторы не подлежат восстановлению и подвергаются вторичной переработке. Пары тяжёлых металлов способны нанести серьёзный вред человеку и окружающей среде, поэтому кустарная выплавка свинца из батарей опасна для жизни.
Мощность аккумуляторной батареи
Аккумулятор – неотъемлемая часть любого автомобиля. Он используется для запуска двигателя, питания всего электрооборудования, находящегося в машине. Мощность аккумуляторной батарейки относится к важнейшим параметрам, которые нужно учесть при выборе АКБ.
Правильно подобранный аккумулятор прослужит долго и не доставит неприятных сюрпризов владельцу автомобиля.
Мощность аккумулятора
В автомобильных аккумуляторах при повышении разрядного тока в процессе работы стартера происходит снижение среднего напряжения.
Если учесть, что пусковой ток – постоянный, то напрашивается вывод: чем больше мощность, затрачиваемая на запуск двигателя, тем меньше напряжение на клеммах.
При каждой попытке пуска вращение стартера замедляется, энергии становится недостаточно. Таким образом, чем мощнее аккумуляторная батарея, тем с большими оборотами будет прокручиваться маховик стартера и мотор запустится быстрее.
Как определить мощность
Чтобы узнать мощность АКБ, необходимо вспомнить курс физики и электротехники: она определяется путем умножения разрядного тока на среднее разрядное напряжение в цепи.
Параметр мощности особенно важен для аккумуляторов, устанавливаемых в машинах, работающих на дизельном топливе.
Для быстрого запуска мотора требуется, чтобы значение пускового тока у батареи было достаточно высоким.
Расчет мощности в Ваттах
Данный параметр, измеряемый в Ваттах, показывает возможность запуска холодного двигателя.
Чтобы рассчитать мощность используется формула
U – среднее арифметическое значение разрядного напряжения, определяемое через одинаковые временные отрезки.
Сравнение мощностей различных батарей осуществляется по пусковому току (чем выше ток – тем АКБ мощнее). Существует множество методик проведения испытаний, принятых в различных государствах и объединениях стран (EN, SAE, DIN, IEC, ГОСТ и другие).
Как выбрать аккумулятор подходящей мощности
Первоначальный подбор АКБ по мощности осуществляется в заводских условиях разработчиками пусковой системы конкретного двигателя для конкретной модели автомобиля.
Для расчетов используют зарядные параметры батареи при 75% зарядки с третьей попытки стартерного разряда.
Разработчиками модели автомобиля задаются такие условия температурного режима:
Для дизелей при пониженных температурах предусматривается использование различных присадок или технических средств для ускорения запуска (аэрозоли, нагрев воздуха, масел, дизтоплива).
Такие же материалы и способы в суровых климатических условиях могут применяться и для запуска карбюраторных двигателей (грузовых, легковых) автомобилей.
Подобранная по мощности и пусковым токам батарею после проведения эксплуатационных и лабораторных испытаний записывают в техпаспорт машины в качестве рекомендованной. Автовладельцы, исходя из указанных параметров, самостоятельно меняют аккумулятор на новый при выходе его из строя.
Основным критерием считается двигатель – его объем и число подключаемого оборудования, суммарно определяющие силу прокручивания стартера. Так же и загруженный всеми потребителями генератор должен обеспечивать зарядку АКБ.
Мощность аккумуляторной батареи, которая определяется временем стартерного разряда, показывает продолжительность обеспечения полноценных попыток пуска двигателя. Потому, чем выше мощность и емкость АКБ, тем у владельца автомобиля больше попыток запуска.
Неискушенный автовладелец может легко запутаться в значениях мощности и тока разряда, указываемых в документах на АКБ от различных производителей. Имеются различия по стандартам DIN (Германия) и ТУ (Россия/СНГ) от разрядного тока по SAE (США) и EN (Евросоюз)
Соотношение определяется таким выражением:
Для подбора батареи по мощности следует учитывать требуемый пусковой ток: его значение должно быть как минимум не меньше, чем у установленного ранее аккумулятора и соответствовать указанным в паспорте данным.
