Švino akumuliatorius buvo sukurtas 1859 metais prancūzo fiziko Gastono Plante. Švino akumuliatoriai automobiliuose pradėti naudoti maždaug nuo 1914 metų. Per beveik šimtą metų trunkantį eksploatacijos periodą švino akumuliatoriai daugybę kartų tobulinti, tačiau pagrindinis elektros energijos gavimo principas, paremtas cheminėmis reakcijomis, vykstančiomis tarp švino plokštelių ir švino dioksido veikiamo sieros rūgšties tirpalo, išliko nepakitęs. Evoliucijos procese įvyko konstruktyvūs akumuliatorių pasikeitimai – pasikeitė korpuso ir separatorių medžiagos, grotelių užpildui pradėti naudoti įvairūs priedai: stibis, kalcis, alavas, kadmis, selenas ir net sidabras, tačiau akumuliatorių eksploatacijos laikotarpis geriausiu atveju neviršija 4–5 metų.

Pradedame naujo akumuliatoriaus eksploataciją

Prieš pradedant eksploatuoti naują akumuliatorių, būtina patikrinti jo įtampą (nesant apkrovos), kurios kodavimas yra „Uх.х.“. Apatinė leistina riba pardavimo metu — 12,20 V (Uх.х. = 12,20 V), bet jei akumuliatoriaus įtampa yra mažesnė nei 12,50 V, tai jį patar­tina įkrauti. Toliau reikia patikrinti automobilio elektros tinklo būklę. Tikrinama automobilio tinklo įtampa, esant minimalioms, o po to didesnėms nei vidutinės variklio apsukoms (apie 3000 apsukų per minutę (APM)), įtampa paleidžiant variklį, nuotėkio srovė bei variklio paleidimo trukmė. Automobilio tinklo įtampa esant visiems variklio darbo režimams neturi viršyti 13,9–14,5 V tiek įjungus pagrindinius energijos vartotojus (žibintus, ventiliatorių, langų šildymą ir pan.), tiek juos išjungus. Žemesnė nei 13,9 V automobilio tinklo įtampa lems akumuliatoriaus neįkrovimą, o aukštesnė nei 14,5 V – jo perkrovimą, abiem atvejais stipriai trumpėja akumuliatoriaus eksploatacijos laikotarpis.

Akumuliatorių defektų atsiradimo priežastys

1.     Pažeidimas dėl nevisiško įkrovimo arba dėl gilaus iškrovimo

Kaip rodo praktika, pagrindinė skundų dėl akumuliatorių priežastis – tai nevisiškas jų įkrovimas arba gilus iškrovimas. Žemą įkrovimo lygį gali lemti:

·       generatoriaus arba įtampos reguliatoriaus gedimai;

·       didelė kontaktų varža dėl akumuliatoriaus gnybtų bei kabelių antgalių jungčių oksidaci­jos;

·       nepakankamas generatoriaus diržo įtempimas;

·       papildomų vartotojų prijungimas.

Tačiau ne visuomet nepakankamą akumulia­toriaus įkrovimo lygį lemia įkrovimo sistemos gedimai.

Tyrimai parodė, kad, paleidus variklį, akumuliatoriaus įkrovimas prasideda tik tada, kai jo elektrolito temperatūra pasiekia teigia­mas reikšmes. Esant neigiamoms aplinkos temperatūroms, generatorius įkaitina elektrolitą iki teigiamos temperatūros maždaug per vieną valandą ir, jei kelionė automobiliu neviršija šio laikotarpio, tai akumuliatorius gali negauti energijos, suvartotos varikliui paleisti, kompensacijos. Paleidus variklį ir trumpai jį pakaitinus, pradedamas judėjimas esant įjungtiems žibintams, galinio lango šildymui, salono ventiliatoriui ir kitiems elektros prietaisams, kurių suminė srovė sudaro apie 50 A ir daugiau. Šiuo metu generatorius atlieka aku­muliatoriaus šildymo, o ne įkrovimo funkciją, be to, jo generuojama srovė priklauso nuo variklio apsukų – esant minimalioms variklio apsukoms, generatorius sukuria apie 30–50 А srovę, o esant nominalioms apsukoms – apie 80–140 А. Be abejo, tam tikromis sąlygomis, pavyzdžiui, stovint spūstyse, automobilio elektros prietaisai bus maitinami akumuliatoriaus ir dar labiau jį iškraus. Galiausiai ateis momen­tas, kai dėl gilaus akumuliatoriaus iškrovimo variklio paleidimas bus neįmanomas. Taip gali atsitikti netgi esant visiškai tvarkingam auto­mobilio elektros tinklui: kai esant minimalioms variklio apsukoms ir įjungus pagrindinius energijos vartotojus įtampa elektros sistemoje svyruoja tarp 13,9–14,5 V; yra tvarkingas star­teris; nuotėkio srovė neviršija 50 mA; variklio paleidimo trukmė < 5 s.

Analogiška situacija gali susiklostyti iškylos metu, ilgą laiką naudojant galingą muzikinę aparatūrą dienos metu, o sutemus tęsiant banketą su įjungtais žibintais. Taip pat didelės talpos vilkikų akumuliatoriai gali patirti gilų iškrovimą. Autonominis šildytuvas (jei jis neturi generatoriaus), salono apšvietimas, televizorius, kavos aparatas bei kiti elektros prietaisai per tam tikrą laiko tarpą, priklausantį nuo akumuliatoriaus įkrovimo lygio, gali jį visiškai iškrauti. Esant giliam akumuliatoriaus iškrovimui, jo viduje vyksta negrįžtamas proce­sas – sulfitacija – stambių švino sulfato kristalų susidarymas. Dėl vaizdingumo akumuliatorių galime palyginti su medine statine, pripildyta skysčio, pavyzdžiui, alaus.

Vieną kartą iki galo pripildyta statinė gali būti naudojama labai ilgą laiką, jei, sunaudojus tam tikrą skysčio kiekį, ji bus iš naujo pripildoma. Bet jei visiškai ištuštinsime statinę ir kurį laiką palaikysime ją sausą, jos mediniai elementai (šulai) gali perdžiūti, susidarys plyšiai ir jau nebegalėsime jos pripildyti norimo skysčio.

Savaiminis akumuliatorių išsikrovimas

Išsamiai nenagrinėdami savaiminio akumuliatorių išsikrovimo priežasčių, turime pastebėti, kad toks neigiamas reiškinys egzistuoja. Savaiminis išsikrovimas įvyksta akumuliatoriuose, kai jie ilgai nėra eksploatuojami, ir jo tikimybė didėja, didėjant viršutinio akumuliatoriaus korpuso dangtelio užterštumui, įpylus į elektrolitą nedistiliuoto vandens, patekus teršalams į akumuliatoriaus baterijas iš užteršto korpuso dangtelio. Dar viena akumuliatorių resurso sumažėjimo priežastis – elektrolito išsisluoksniavimas, vykstantis nevisiškai įkrautuose (mažiau nei 80 %) sandėliuojamuose akumuliatoriuose. Rūgštis kaupiasi akumuliatorių dugne, o viršutiniuose sluoksniuose jos tankis mažėja. Išsisluoksniavimas lemia akumuliatoriaus charakteristikų praradimą.

Akumuliatorių perkrovimas

Be gilaus iškrovimo, akumuliatorių eksploataci­jos laikotarpį neigiamai veikia jų perkrovimas, kai automobilio elektros tinklo įtampa viršija 14,5 V. Tai sukelia elektrolito „virimą“ – jame esančio vandens skilimą į vandenilį ir deguonį. Dėl šios priežasties didėja elektrolito koncen­tracija, o jo lygis mažėja. Tai sukelia grotelių koroziją bei sumažina teigiamų plokštelių aktyviąją masę, t. y. mažina akumuliatoriaus eksploatavimo laikotarpį. Vykstant intensyviam „virimui“, galimas elektrolito pašalinimas pro akumuliatoriaus ventiliacijos kanalus, kor­puso išsipūtimas ir net jo sprogimas. Paprastai didesnę automobilio elektros tinklo įtampą lemia įtampos reguliatoriaus gedimas. Tačiau yra žinomi atvejai, kai padidėjusios įtampos priežastis buvo pridegę degimo spynelės kontaktai. Kadangi įtampos reguliatorius jungiamas per degimo spynelės kontaktų grupę, todėl, padidėjus pridegusių kontaktų varžai, įtampos reguliatorius gauna klaidingą informaciją apie neva per žemą automobilio elektros tinklo įtampą. Reguliatorius atitinka­mai koreguoja įtampą tinkle ir ją padidina. Be to, situacija gali būti apsunkinta, jei defektas periodiškai kartojasi.

Temperatūrinis režimas

Visiems žinoma, kad šaltis kenkia akumulia­toriams ir jų įkrovimas prasideda tik įkaitinus juos iki teigiamos temperatūros. Atsižvelgiant į šią aplinkybę, reikia apžiūrėti akumuliatoriaus montavimo vietą automobilyje ir, esant galimybei, sumažinti jo aušinimą šaltojo oro srautu, naudojantis parankinėmis medžiagomis: kar­tonu, putų polistirolu ir pan. Akumuliatoriams rekomenduojama temperatūra — iki +35 °С (pagal kai kuriuos šaltinius – iki +50 °С). Kylant temperatūrai, mažėja akumuliatoriaus varža, suteikdama didesnę tikimybę elektrolito „virimui“, suaktyvėja plokštelių nusidėvėjimo procesai. Tačiau išvengti vasaros karščių ir veikiančio variklio išskiriamos šilumos tiesiog neįmanoma, neatliekant rimtų konstrukcinių pakeitimų. Siekiant išvengti „virimo“ proceso, negalima leisti, kad automobilio elektros tinklo įtampa padidėtų daugiau kaip iki 14,5 V.

Taigi, anksčiau išvardinti teiginiai parodo šiuolaikinių automobilių, iš kurių daugelyje nepateikiama informacija apie akumuliato­riaus būklę, netobulumą. Vairuotojas nežino, ar penktadienį vakare išjungęs automobilio variklį sugebės jį užvesti pirmadienį ryte. Žinoma, elektra – tai ne kuras bake, plūde neišmatuosi.

Bet vis dėlto elektronikos amžiuje terliotis su išsikrovusiu akumuliatoriumi pačiu netinkamiausiu momentu – tiesiog neracionalu. Tai ką gi daryti, kad būtume įsitikinę savo akumuliatoriaus patikimumu?

Ekspolatuojamų akumuliatorių priežiūra

Eksploatuojant akumuliatorius būtina kontro­liuoti automobilio elektros tinklo įtampą, kuri turi svyruoti tarp 13,9–14,4 V, esant visiems variklio darbo režimams ir įjungtiems visiems elektros prietaisams. Reikia įvertinti tai, kad tuoj pat po to, kai variklis išjungiamas, akumu­liatoriaus įtampa bus aukštesnė. Tikėtina, kad teisingiausi rodmenys bus po 10–12 valandų nuo įkrovimo pabaigos ir kitos dienos ryte. Jei akumuliatoriaus įtampa be apkrovos mažesnė nei 12,5 V, būtina jį patikrinti techninės priežiūros stotyje. Gamintojai rekomenduoja tikrinti akumuliatorių būklę kas 6 mėnesius. Be to, patartina patikrinti akumuliatorių prieš žiemos sezoną, nes, sumažėjus elektro­lito tankiui, didėja jo užšalimo rizika. Praktiškai visi šiuolaikiniai akumuliatoriai nereikalauja priežiūros dėl savo komponentų cheminės sudėties. Bet nereikia suprasti sąvokos „neprižiūrimas“ kaip „sumontavau ir pamiršau“ – ši sąvoka veikia raminamai, tačiau tik iki pir­mojo gedimo.

Akumuliatorius galime suskirstyti į dvi grupes: turintys priėjimą prie elektrolito ir jo neturintys. Kamščių buvimas leidžia atlikti diagnostiką garantiniu laikotarpiu ir turėti priežiūros galimybę ateityje. Akumuliatoriuose, kuriuose nėra priėjimo prie elektrolito, kilus problemų, nustatyti elektrolito lygį bei tankį galima tik išardžius viršutinį korpuso dangtelį, tačiau po tokių veiksmų šie matavi­mai nelabai reikalingi. Nors gal taip ir gerai, nes nėra galimybės į akumuliatorių ko nors įpilti, o tai labai teigiamas faktas atsižvelgiant į mūsų „specialistų“ akumuliatorių eksploataciją. Kadangi „išvirusio“ iš elektrolito vandens pripildyti neįmanoma, todėl perkant naują akumuliatorių būtina įvertinti šį faktą.

Naujo automobilio įkrovimo sistemos gedimų tikimybė maža, todėl būtinumas tikrinti lygį, tankį ir įpilti vandens atitinkamas, o baterijų neprieinamumas apsaugo nuo teršalų pateki­mo. Automobiliuose, turinčiuose „nepatikimą“ elektros tinklą, gali atsirasti būtinybė tikrinti elektrolito tankį, jo lygį, įpilti distiliuoto van­dens. Todėl tokiems automobiliams geriau tiks akumuliatoriai, turintys priėjimą prie baterijų elektrolito.

Eksploatacinių normų vykdymas apsiriboja švaros palaikymu (bent jau viršutinio dang­telio), gnybtų apsauga nuo teršalų ir korozijos, elektros tinklo įtampos kontrole ir, esant būtinybei, įkrovimu, ypač prieš ilgesnę eksploatacijos pertrauką. Turint platų įkrovimo prietaisų (taip pat turinčių automatinį reguliavimą, apsaugantį nuo perkrovimo) asortimentą, pagrindinė užduotis yra skirti minutėlę laiko savarankiškai akumuliatoriaus priežiūrai arba techninės priežiūros stotyje.