Вимірювання щільності електроліту в поєднанні з вимірюванням напруги під навантаженням і без дозволяє швидко встановити причину несправності в акумуляторної батареї. При низькій щільності - це може бути дефект в якійсь комірці, глибокий розряд або обрив ланцюга всередині АКБ. Щільність вимірюється спеціальним приладом - ареометром (денсиметром).
В якості електроліту в акумуляторних батареях застосовують розчин сірчаної кислоти, густина якого вимірюється в г / см3. В основному щільність залежить від концентрації розчину сірчаної кислоти - чим більше концентрація розчину, тим більше щільність. Однак, вона також залежить і від температури розчину і від ступеня зарядженості акумулятора - при розрядці частина сірчаної кислоти "йде" в пластини, щільність знижується.
Тому вимірювання щільності прийнято проводити при 25 ° С і повністю зарядженому акумуляторі. Щільність електроліту в новій повністю зарядженій батареї повинна становити 1.28 ± 0.01 г / см3 для Середньої смуги. Але може варіюватися в залежності від кліматичної зони.
Лінійно знижуючись, у міру розряду АКБ, вона становить 1.20 ± 0.01 г / см3 у батарей, ступінь зарядженості яких знизилася до 50%. У повністю розрядженою батареї щільність електроліту становить 1.10 ± 0.01 г / см3.
Якщо значення щільності у всіх банках акумулятора однаково (± 0.01 г / см3), це говорить про ступінь зарядженості батареї і відсутність внутрішніх замикань. При наявності внутрішнього короткого замикання щільність електроліту в дефектної осередку буде значно нижче (на 0.10-0.15 г / см3), ніж в інших.
Низька щільність в одній з комірок вказує на наявність дефекту в ній (коротке замикання між пластинами в блоці). Однаково низька щільність у всіх осередках пов'язана з глибоким розрядом всієї батареї, її сульфатація або старінням.
Все заливаються акумуляторні батареї під час заряду і роботи втрачають частину води. При цьому знижується рівень рідини над пластинами і збільшується концентрація кислоти в електроліті. Робота акумулятора з низьким рівнем електроліту негативно впливає на ресурс батареї. Тому перед перевіркою щільності електроліту необхідно перевірити його рівень в банках акумулятора. Прийнято вважати нормальним рівень електроліту на 10-15 мм вище верхньої кромки пластин (сепараторів).
Існує три основних види акумуляторних батарей:
Малосурм'янистих (Sb / Sb) - це звичайна "класична" свинцева батарея з добавками в пластини сурми, вони схильні до найбільшого саморазряду і википання води з розчину електроліту, але не бояться глибоких розрядів, їх легко зарядити навіть при низькій щільності електроліту.
Кальцієві (Ca / Ca) - пластини леговані кальцієм, вони практично не вимагають спостереження за рівнем і щільністю електроліту, вібростійкі, застраховані від тривалого перезаряду до 14.8 В, терплять перепади напруги в бортовій мережі, володіють корозійну стійкість, мають низький саморозряд, більший термін служби . Однак, мають один недолік - вони нестійкі до глибоких розрядів. Справа в тому, що при тривалій глибокої розрядки їх позитивні пластини покриваються сульфатом кальцію, блокуючим електрохімічні реакції. Цей процес, на відміну від освіти сульфату свинцю в малосурм'янистих батареях, незворотній. Якщо розрядити кальцієву батарею нижче 11.5 В, то вона вже не відновить початкову ємність, при розряді нижче 10.8 В втратить до 50% своєї ємності. Два-три таких розряду - і акумулятор доведеться викидати. Також, у зв'язку з тим, що пластини в таких батареях упаковані в щільні пакети, щільність електроліту нерівномірна - важча сірчана кислота накопичується внизу банок, а поверх пластин виявляється більш "легкий" електроліт. Через це ареометр буде показувати неадекватно низьку щільність при нормальній зарядженості.
Такі батареї добре підходять тим, хто їздить багато на великі відстані, кому потрібні вібростійкі акумулятори, добре переносять постійні перезарядити в дорозі.
Гібридні (Sb / Ca) - є золотою серединою. Вони досить стійкі до глибоких розрядів, при цьому значно менше схильні до википання і саморазряду в порівнянні з малосурм'янистих.
На прикладі кальцієвої батареї ємністю 60 А · год, спробуємо з'ясувати щільність електроліту і її справність. Для початку, перевіримо напруга на клемах акумулятора мультиметром, щоб з'ясувати ступінь її зарядженості. Така перевірка проводиться через 6-8 годин після вимкнення двигуна або відключення зарядного пристрою. У нашому випадку машина простояла близько 4-х днів під сигналізацією - напруга становить 12 В, що говорить нам про те, що батарея майже повністю розряджена.
Тепер перевіримо вибірково щільність електроліту в двох банках - вона становить 1.23 г / см3 при температурі навколишнього повітря 0 ° С, тому внесемо поправку в показання ареометра, привівши їх до 25 ° С: 1.23-0.02 = 1.21 г / см3 - це також говорить нам про те, що акумулятор вимагає термінової підзарядки.
Знімаємо акумулятор і переносимо в тепле приміщення для підзарядки.
Для кальцієвих батарей згубні старі "дідівські" методи зарядки, використовувані для малосурмяністих АКБ з контрольно-тренувальним циклом заряду / розряду і "кип'ятінням", а також малоефективні деякі автоматичні зарядні пристрої.
У наші дні в більшості таких пристроїв використовується комбінований метод зарядки, коли в процесі зарядки сила струму знижується з часом, а напруга, навпаки, підвищується. Це пояснюється тим, що ЕРС акумуляторної батареї спрямована саме на напругу, відповідно при його підвищенні потрібно підвищувати і напруга. А ось сила струму зменшується через все зростаючого опору батареї.
Для сучасних батарей рекомендується інсталяційний заряд струмом в 10% від номінальної ємності напругою 14.4 В і тривалість зарядки не менше доби. Однак, допустимо короткочасне підвищення напруги до 16.5 В в кінці зарядки.
Батарея вважається повністю зарядженої, коли струм і напруга при заряді зберігаються без зміни протягом 1-2 годин. Струм повинен впасти практично до нуля, а вхідна напруга може підвищиться до 16,5 В, в залежності від пристрою.
Якщо ви часто заводите двигун, рухаєтеся на невеликі відстані, і автомобіль довго простоює без руху, то для такої батареї необхідна щомісячна планова зарядка акумулятора спеціалізованим зарядним пристроєм, придатним саме для кальцієвих батарей.
Після того, як електроліт прогрілося до 20-25 ° С ще раз заміряємо напруга і щільність. Тепер мультиметр показує напругу 12.45 В, а щільність в банках від 1.22 до 1.24 г / см3, що все одно вказує на недозаряд батареї.
Ми залишаємо кришечки банок прочиненими для виходу газів, що утворюються при зарядці. Підключаємо роз'єми зарядного пристрою до клем акумулятора і включаємо в мережу. Встановлюємо перемикач зарядного струму згідно з правилом. Так як в нашому випадку батарея має ємність 60 А · год, то встановлюємо перемикач в положення 6 А і залишаємо заряджатися мінімум на 10 годин.
Перевіримо напругу зарядного струму на клемах - воно складає 14.9 В, що трохи більше норми в 14.4 В, але не суттєво. У нашому випадку автоматика пристрою сама регулює напругу і силу струму в залежності від стану батареї.
Через 10 годин стрілка амперметра зарядного пристрою опустилася до 0.5 А. Батарея прийняла основну ємність.
Знімаємо роз'єми і вичікуємо від півгодини до 2-х годин для врівноваження щільності і напруги на клемах. І заміряємо: показує 13.2 В і щільність 1.24 г / см3.
Як ми бачимо, щільність трохи підросла, але все одно не досягає норми в 1.27-1.29 г / см3. Можливо сталася сульфатация пластин, тому доведемо час зарядки до 24 годин і заміряємо параметри знову. Так як у нас автоматичний зарядний пристрій, то перетримка нам не страшна і навіть корисна.
Отже, минуло 24 години, стрілка амперметра опустилася ще нижче до 0.25 А і більше не змінюється. Напруга зарядного струму підвищилося до 15.1 В,
щільність в осередках батареї зросла і становить 1.24-1.26 г / см3, що нижче розрахункової. Але, так як в таких батареях щільність нерівномірна і всередині блоків пластин вище, то приймемо як нормальну.
Тим більше, батарея досить стара і вже мала кілька розрядів. Напруга на клемах становить ті ж 13.2 В, що і після 10-годинного циклу, а значить батарея повністю заряджена.